viernes, 13 de julio de 2012

CIENCIA -- EL ASTERISMO O EFECTO ESTRELLA



EL EFECTO ESTRELLA EN LAS GEMAS






Star Rose Quartz Cabochon.






Hay una cualidad casi etérea a la cabujón de cuarzo rosa de la foto. Su estrella es excepcionalmente fuerte y el paisaje interior es impecable, sus agujas son visibles incluso con una lupa de gran potencia. 
La causa de este fenómeno es la presencia de las muy pequeñas fibras coloreadas que también dan el cuarzo su coloración sutil. 


      Imagen SEM de nano-fibras del cuarzo rosa


Anteriormente desconocidas, las fibras están relacionados con dumortierita y miden entre 100-500 nm de diámetro, son tan pequeñas que se necesitarían cientos de ellas juntas para aproximarse al espesor de un cabello humano. 
Las características de estas fibras sólo puede ser fotografiadas usando un microscopio electrónico de barrido (SEM) y no fue hasta hace relativamente poco tiempo que su verdadero significado se hizo conocido, sobre todo a través de la investigación del Dr. George Rossman y sus estudiantes.

Star Rose Quartz Cabochon with Pink Quartz Crystals. 



La causa del color en cuarzo rosa se ha debatido durante  años atribuyéndole incluso en textos actuales entre otras cosas  al manganeso, al titanio, a la transferencia de carga intervalencia (IVCT) entre el hierro y el titanio y a la dispersión Tyndall por inclusiones de rutilo. 

En 1987, fibras de dumortierita similares fueron reportados por Applin y Hicks en el cuarzo rosa de la cordillera de Ruby en Montana. 
En seguimiento a este informe, el equipo del Caltech estudió muestras de los depósitos de todo el mundo, el aislamiento del mismo mineral en cada uno y la cuantificación de su naturaleza única, con su papel en la producción tanto en el color rosa y el asterismo.


Rutile needles causing asterism in sapphire.    Agujas de rutilo en un Rubi



El cuarzo rosa es una variedad de cuarzo encontrado en todo el mundo en depósitos hidrotermales. 
La simetría de sus cristales permite la formación de una estrella de seis rayos como se ve. 
El cuarzo tiene tres veces la simetría dicta el revestimiento de las fibras en un plano perpendicular a su eje vertical, c, y en relación con los tres ejes laterales que están en ángulos de 120 grados uno del otro.





Asterismo y la estructura cristalina


Aunque a menudo se atribuye a la dispersión de la luz a partir de conjuntos de diversos tipos de inclusiones orientadas paralelas alargadas, tales como: agujas, tubos, las plaquetas, los tornos, defectos en la red y películas delgadas-o cualquier combinación de éstos. 

En la actualidad objeto de estudio e igualmente fascinante como su descubrimiento, de la nano fibra del cuarzo rosa, es el descubrimiento de nanovoids y nanorods del corindón. 
Estos parecen ser la causa del asterismo en corindones.

       



O sea que los asterismos en cristales son debidos a nano fibras ubicadas en su interior y ordenadas paralelamente a la direccion del asterismo.

El asterismo no sólo se ve con punto fuente de luz como de una linterna o el mismo sol, el fenómeno puede verse también en la luz transmitida, es decir, por una luz a través del mineral desde atrás como se ve con la mica en la imagen abajo (a menudo denominado como diasterism). 

Phlogopite mica in transmitted light showing a complex star pattern.



En la foto a continuación les muestro una selección de cabujones que muestran asterismo y ojo de gato. 

Observe las sombras de las piedras que indican la orientación del haz único de luz procedente de la fibra óptica.


Chatoyant Gems: Star and Cat's eye stones.



1-7: Cuarzo con múltiples estrellas, Sri Lanka

8 y 9: Cuarzo ahumado de Brasil

10: Zafiro negro, Bang Kha Cha, Chanthaburi, Tailandia

11: Zafiro negro dorado, Bang Kha Cha, Tailandia

12: Zafiro negro dorado con 12 rayos, Bang Kha Cha, Tailandia

13: Rubi, Birmania

14: Rubi sintético, Rusia

15: Rubí sintético con estrella difusa, Tailandia.

16: Corindón con la estrella difusa (titanio)

17 y 18: Zafiro natural

19: Zafiro sintetico, Rusia

20: Piedra del sol ortoclasa feldespato, Tanzania 

21: Diopsido verde, Birmania

22: Granate almandino con multi-estrellas

23: Diopsido negro.

24: Silimanita ojo de gato, Birmania

25: Ojo de gato piedra de luna de feldespato ortoclasa

26: Ojo de gato de color rosa escapolita, Birmania

27: Ojo de gato Circón, Sri Lanka

28: Silimanita ojo de gato, Birmania

29: Cuarzo ojo de tigre


Star Rubies.    Rubies


En la foto anterior los cabujones de rubí, la simetría del cristal de corindón es claramente visible, mientras que en otras gemas irisadas puede no ser tan asi.

Las tres bandas entrecruzadas irisadas se observan en estos rubíes estrella de forma perpendicular a la distribución de las inclusiones a que se refiere comúnmente como "seda". 


Star ruby with fuzz on it.


En este caso agujas de rutilo en paralelo a las caras del prisma del cristal y dentro de un plano paralelo a la base - es decir, en un plano perpendicular al eje c. 
Vistos con la luz correcta los brazos de las estrellas son muy agudos, rectos y completos.

Rutilo, la forma cristalina tetragonal del óxido de titanio, es una de las inclusiones más comunes en el corindón. Esto no es sorprendente porque el titanio esta casi siempre presente en su entorno de formación
.



12-ray Purple Sapphire.



A temperaturas de 1200-1400 C se modifica el titanio a través de la red cristalina resultante y entre los átomos de oxígeno, se convierte en cristales alargados en forma de agujas de rutilo. 
La geometría de la celosía del corindón (expresado también en la simetría visible del cristal) regula la orientación de estas agujas mediante el control de cómo el titanio es capaz de migrar a través de ella y la posterior formación de cristal de rutilo. 




Estos cristales tetragonales se ven obligados a organizar su prisma en caras paralelas con el plano basal de su anfitrión y con sus diagonales paralelas a la cara ordenados segundo el prisma del corindón.

La geometría química de oxígeno en cristales de rutilo y en el de corindón es altamente compatible: la distancia entre los iones a lo largo del eje c del rutilo corresponde a la distancia entre los iones de corindón paralelo a sus ejes horizontales. 

Mediante el empleo de un espectrómetro de dispersión de longitud de onda (EPMA-WDS), el Dr. Seriwat investigó el contenido de hierro y titanio en los zafiros negros con asterismo. 
Lo que encontró fue evidencia que sugiere que las agujas contienen hierro y titanio y puede representar "un mineral sólido de la serie de ilmenita-hemitite, ilmenita, o una espinela" en lugar de un rutilo o hematita. 


Black star sapphires from Bang Ka Cha, Thailand.



Plaquetas negras de magnetita-hercynite se observaron también en asociación con las agujas y son las inclusiones típicas que se encuentran en bandas de crecimiento en zafiros de origen basáltico.


Estrellas y más estrellas


Mi fascinación reside en el estudio de las redes de múltiples estrellas que se encuentran en el granate, cuarzo, y berilos como aguamarina y esmeralda. 
En los cabujones de Sri Lanka, por dentro del cuarzo, sub-microscópicas agujas de silimanita fueron identificados por el Dr. Gübelin como la causa de las estrellas. 
Posteriormente se determina que las agujas de silimanita son approximadamente de 20 nm de espesor.

Multi-star Quartz.



Algunos cuarzos estrella muestran un rayo muy fuerte, un rayo más débil y un tercer rayo visible sólo en la luz intensa. 
A la luz transmitida, los tres rayos son visibles en un efecto conocido como diasterism. Esto se provoca por finas bandas de oro.


Star Quartz.
Star Smokey Quartz.
Star smokey quartz.


Un material muy similar fue reportado por J. Bradshaw, un curador de la colección de la Universidad de Harvard gema, en 1987.
Las investigaciones realizadas por el Dr. Lore Kiefert en estrellas similares de cuarzo y el uso de espectroscopía EDXRF, llegó a la conclusión de que las agujas eran rutilo más probablemente titanio.


Diasterism in Quartz.


Al igual que con el cuarzo estrella reportado por el Dr. Kiefert, las agujas en este cuarzo están orientadas en tres conjuntos en un plano perpendicular al eje c con agujas adicionales orientadas ángulo. 
La densidad de las agujas en cada uno de los conjuntos no es la misma, siendo más densa en una dirección que en otra. 
Esto probablemente explica la diferencia en la fuerza de las tres bandas. 
Una situación similar se observó en un cuarzo irisado de la India en 2009.

Rutile in star smokey quartz from Brazil. Agujas ampliadas en eu cuarzo ahumado.


Fernando Gatto
Kaia Joyas Uruguay



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