domingo, 8 de julio de 2012

MINERALOGÍA -- EL EFECTO USAMBARA DE CAMBIO DE COLOR EN LAS GEMAS



EFECTO USAMBARA.


 Cristales superpuestos de turmalina que muestran el efecto Usambara. Esta gema contiene grandes cantidades de cromo y vanadio y fue encontrada en el Valle de Umba en Tanzania.

Un poco de Historia.

A principios de la década de 1990 en la remota área de Nchongo del Valle Umba encuentra en las montañas de Usambara de Tanzania, el geologo noruego Asbjørn Halvorsen encuentra una turmalina cromifera verde que muestra un efecto de cambio de color notable.

En 1997, en colaboración con Brenda Jensen del Museo Mineralógico de Oslo, apareció por primera vez la caracterización de este fenómeno que lleva el nombre de "efecto de Usambara". 
Este trabajo atrajo la atención del doctor Kurt Nassau, autor de la física y química del color, que han contribuido con muchos conocimientos sobre el fenómeno. 

Históricamente, el área de Umba Valle de Tanzania ha producido algunas de las piedras preciosas más extraordinarias encontradas hasta la fecha. 

La geología de la región ha dado lugar a concentraciones relativamente altas de cromo y vanadio elementos de transición a la que, en parte, las gemas deben sus propiedades ópticas raras y fascinantes, incluyendo el cambio de color extraordinario, no sólo el más conocido de el crisoberilo alejandrita, pero también los granates, turmalinas y zafiros de raros colores. 


Transmitted light through the tourmaline crystal fragment.



Así que, aunque no es ninguna sorpresa que una turmalina cromada de la región puede mostrar un dramático cambio de color, la naturaleza de esta turmalina particular, era algo nuevo. 

El efecto de Usambara describe un cambio de color independiente del tipo de iluminación (como ocurre con el efecto de alejandrita), sino más bien en un cambio de longitud de onda de la luz al atravesar el mineral.
Al igual que con el efecto de alejandrita, hay un equilibrio aproximado de longitudes de onda de transmisión en las áreas de color rojo y verde del espectro visible. 
Minerales de este tipo se dice que tienen espectros de transmisión dicromático. 
En efecto el color de la alejandrita puede dependiendo de la longitud de onda de la luz, y si la iluminación es más fuerte en las longitudes de onda rojas como con la luz de las velas, el rojo se convierte en el color de la gema. 
En la luz del día, que es más alta en las longitudes de onda color verde para que el ojo, el color que se percibe es de color verde. O sea que el color de la alejandrita depende de la frecuancia de onda de la luz para definir su color.

Transmitted light through layers of green leaves and a deep green UE tourmaline crystal fragment.


Las turmalinas cromadas de Nchongo son de un verde oscuro, sin importar el tipo de luz. 
Una vez que el espesor del mineral alcanza un punto crítico, dependiendo de la concentración de los elementos de cromo y vanadio, el color percibido repentinamente cambia a rojo. Esto sucede viendo tanto la gema como viendo la luz que se refleja sobre la mesa.

Reflected light and mirror image of transmitted light. 


"Una condición esencial en cuanto al efecto de Usambara es que el aumento en la absorción es mayor para las frecuencias más altas que para la parte inferior (una frecuencia más alta, significa una longitud de onda mas corta en la luz visible). 
Con mayor trayectoria, la intensidad de la transmisión roja se incrementa con respecto a la intensidad del color verde, y de ese modo el color verde se convierte en rojo. 


Absorption modified dispersion in the UE tourmaline.Absorption modified dispersion in the UE tourmaline.



Cuando la luz entra en una piedra facetada un poco de la luz puede salir por la parte inferior, pero si los ángulos de las facetas son correctas, la mayoría se recuperará en el interior de la gema para salir finalmente por la mesa (parte superior de la gema) y llegar a los ojos. 
Esta reflexión interna es como un  aumento de la distancia recorrida por la luz y puede explicar estos destellos rojos observados.


Transmitted light through chlorophyll solution.



La dispersión es el "fuego", o pequeños destellos de colores que se ven en las piedras incoloras como el diamante. 
Se trata de la refracción progresiva de la luz blanca en un arco iris de colores del espectro. 
En una piedra de color, éstos están enmascarados por el color del propio cristal, pero todavía se puede ver en las piedras de dispersión de alta como sphene.


      Sphene



Una nota interesante acerca de estas turmalinas Nchongo es que puede mostrar dos colores pleocroicos perpendiculares al eje c, y un tercer color cuando se ve paralelo al eje c. 

La turmalina es un mineral uniaxial que por definición sólo puede mostrar dos colores pleocroicos. 
Se observó que si bien hay turmalinas biaxiales, las turmalinas Nchongo exhiben el distintivo de la figura óptica uniaxial cuando se ve entre la LPA​​, lo que demuestra su naturaleza uniaxial. 

Esto es parte de lo que llevó a la investigación que dio lugar a la caracterización del fenómeno llamado el efecto Usambara.




"El cambio de color en los minerales es complejo y su comprensión requiere un enfoque holístico (Halvorsen, 2006).

" Todos los efectos del cambio de color depende de múltiples influencias. la Alejandrita, una variedad de crisoberilo, es fuertemente pleocroico. 
Su efecto de cambio de color es dramáticamente afectada por la orientación cristalográfica; el cambio de color hacia arriba es más dramático cuando la luz se desplaza paralelamente al eje A (depende mucho de la orientación del corte de la gema en el momento de su talla). 
En los mencionados piropo-granates Espesartita el cambio de color, (luz fluorescente en lugar de luz incandescente) produjo un cambio de color  más dramático entre la luz transmitida y reflejada internamente. 
Similarmente, el efecto de Usambara está ligeramente modificado por pleocroísmo y orientación cristalográfica, pero es la distancia recorrida por la luz el factor dominante. 
El efecto de Usambara desde entonces ha sido observado en varios materiales como el granate corindón, kornerupine, epidota, así como la alejandrita.


Overlaid tourmaline crystals demonstrating the Usambara effect.




Fernando Gatto
Kaia Joyas Uruguay

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