Mineral

Mineral Fluoresen



Pelajari tentang mineral dan batu yang "bersinar" di bawah sinar ultraviolet


Mineral fluoresen: Salah satu pameran museum yang paling spektakuler adalah ruangan gelap yang dipenuhi dengan batuan fluoresen dan mineral yang diterangi dengan sinar ultraviolet. Mereka bersinar dengan susunan warna-warna cerah yang menakjubkan - sangat kontras dengan warna bebatuan dalam kondisi pencahayaan normal. Sinar ultraviolet mengaktifkan mineral-mineral ini dan menyebabkannya untuk sementara memancarkan cahaya tampak dari berbagai warna. Emisi cahaya ini dikenal sebagai "fluoresensi." Foto indah di atas menunjukkan koleksi mineral fluorescent. Itu dibuat oleh Dr. Hannes Grobe dan merupakan bagian dari koleksi Wikimedia Commons. Foto ini digunakan di sini di bawah lisensi Creative Commons.

Kunci mineral fluoresen: Sketsa ini adalah kunci untuk batuan dan mineral fluoresens dalam gambar warna besar di bagian atas halaman ini. Mineral fluoresen dalam setiap spesimen adalah: 1. Cerussite, Barite - Maroko; 2. Scapolite - Kanada; 3. Hardystonite (biru), Calcite (merah), Willemite (hijau) - New Jersey; 4. Dolomite - Swedia; 5. Adamite - Meksiko; 6. Scheelite - lokasi yang tidak diketahui; 7. Agate - Utah; 8. Tremolite - New York; 9. Willemite - New Jersey; 10. Dolomite - Swedia; 11. Fluorit, Kalsit - Swiss; 12. Calcite - Romania; 13. Rhyolite - wilayah yang tidak diketahui; 14. Dolomite - Swedia; 15. Willemite (hijau), Calcite (merah), Franklinite, Rhodonite - New Jersey; 16. Eucryptite - Zimbabwe; 17. Calcite - Jerman; 18. Kalsit dalam nodul Septarian - Utah; 19. Fluorit - Inggris; 20. Calcite - Swedia; 21. Calcite, Dolomite - Sardinia; 22. Tetes - Turki; 23. Scheelite - wilayah yang tidak diketahui; 24. Aragonite - Sisilia; 25. Benitoite - California; 26. Quartz Geode - Jerman; 27. Dolomite, Iron Ore - Swedia; 28. Tidak Diketahui; 29. Korundum Sintetis; 30. Powellite - India; 31. Hyalite (opal) - Hongaria; 32. Vlasovite di Eudyalite - Kanada; 33. Spar Calcite - Mexico; 34. Manganocalcite? - Swedia; 35. Clinohydrite, Hardystonite, Willemite, Calcite - New Jersey; 36. Calcite - Switzerland; 37. Apatite, Diopside - Amerika Serikat; 38. Dolostone - Swedia; 39. Fluorit - Inggris; 40. Manganocalcite - Peru; 41. Hemimorphite dengan Sphalerite di gangue - Jerman; 42. Tidak Diketahui; 43. Tidak Diketahui; 44. Tidak Diketahui; 45. Dolomite - Swedia; 46. ​​Kalsedon - lokalitas yang tidak diketahui; 47 Willemite, Calcite - New Jersey. Gambar ini diproduksi oleh Dr. Hannes Grobe dan merupakan bagian dari koleksi Wikimedia Commons. Ini digunakan di sini di bawah lisensi Creative Commons.

Apa itu Fluorescent Mineral?

Semua mineral memiliki kemampuan memantulkan cahaya. Itulah yang membuat mereka terlihat oleh mata manusia. Beberapa mineral memiliki sifat fisik yang menarik yang dikenal sebagai "fluoresensi." Mineral-mineral ini memiliki kemampuan untuk sementara menyerap sejumlah kecil cahaya dan sesaat kemudian melepaskan sejumlah kecil cahaya dari panjang gelombang yang berbeda. Perubahan panjang gelombang ini menyebabkan perubahan warna sementara mineral di mata pengamat manusia.

Perubahan warna mineral fluorescent paling spektakuler ketika mereka diterangi dalam kegelapan oleh sinar ultraviolet (yang tidak terlihat oleh manusia) dan mereka melepaskan cahaya tampak. Foto di atas adalah contoh dari fenomena ini.

Bagaimana fluoresensi bekerja: Diagram yang menunjukkan bagaimana foton dan elektron berinteraksi untuk menghasilkan fenomena fluoresensi.

Fluoresensi Lebih Detail

Fluoresensi dalam mineral terjadi ketika spesimen diterangi dengan panjang gelombang cahaya tertentu. Sinar ultraviolet (UV), sinar-x, dan sinar katoda adalah jenis-jenis cahaya khas yang memicu fluoresensi. Jenis-jenis cahaya ini memiliki kemampuan untuk membangkitkan elektron yang rentan dalam struktur atom mineral. Elektron tereksitasi ini sementara melompat ke orbit yang lebih tinggi dalam struktur atom mineral. Ketika elektron jatuh kembali ke orbital aslinya, sejumlah kecil energi dilepaskan dalam bentuk cahaya. Pelepasan cahaya ini dikenal sebagai fluoresensi. 1

Panjang gelombang cahaya yang dilepaskan dari mineral fluoresens sering berbeda dari panjang gelombang cahaya yang terjadi. Ini menghasilkan perubahan yang terlihat dalam warna mineral. "Cahaya" ini berlanjut selama mineral diterangi dengan cahaya dengan panjang gelombang yang tepat.

Berapa banyak mineral yang berfluoresensi dalam sinar UV?

Sebagian besar mineral tidak memiliki fluoresensi yang nyata. Hanya sekitar 15% mineral yang memiliki fluoresensi yang terlihat oleh orang, dan beberapa spesimen dari mineral tersebut tidak akan berfluoresensi. 2 Fluoresensi biasanya terjadi ketika kotoran tertentu yang dikenal sebagai "aktivator" ada di dalam mineral. Aktivator ini biasanya kation logam seperti: tungsten, molibdenum, timah, boron, titanium, mangan, uranium, dan kromium. Unsur tanah jarang seperti europium, terbium, dysprosium, dan itrium juga diketahui berkontribusi pada fenomena fluoresensi. Fluoresensi juga dapat disebabkan oleh cacat struktural kristal atau kotoran organik.

Selain pengotor "aktivator", beberapa pengotor memiliki efek peredam pada fluoresensi. Jika besi atau tembaga hadir sebagai pengotor, mereka dapat mengurangi atau menghilangkan fluoresensi. Selanjutnya, jika mineral pengaktif hadir dalam jumlah besar, itu dapat mengurangi efek fluoresensi.

Sebagian besar mineral mengandung satu warna. Mineral lain memiliki beberapa warna fluoresensi. Kalsit telah dikenal memiliki warna merah, biru, putih, merah muda, hijau, dan oranye. Beberapa mineral diketahui menunjukkan banyak warna fluoresensi dalam satu spesimen. Ini dapat berupa mineral berpita yang menunjukkan beberapa tahap pertumbuhan dari larutan induk dengan komposisi yang berubah. Banyak mineral fluoresce satu warna di bawah sinar UV gelombang pendek dan warna lain di bawah sinar UV gelombang panjang.

Fluorit: Spesimen fluorit yang dipoles dengan hati-hati dalam cahaya normal (atas) dan di bawah sinar ultraviolet gelombang pendek (bawah). Fluoresensi tampaknya terkait dengan warna dan struktur pita mineral dalam cahaya biasa, yang dapat dikaitkan dengan komposisi kimianya.

Fluorit: "Mineral Fluorescent" Asli

Salah satu orang pertama yang mengamati fluoresensi dalam mineral adalah George Gabriel Stokes pada tahun 1852. Dia mencatat kemampuan fluorit untuk menghasilkan cahaya biru ketika diterangi dengan cahaya yang tak terlihat "di luar ujung ungu spektrum." Dia menyebut fenomena ini "fluoresensi" setelah mineral fluorit. Nama ini telah diterima secara luas dalam mineralogi, gemologi, biologi, optik, pencahayaan komersial, dan banyak bidang lainnya.

Banyak spesimen fluorit memiliki fluoresensi yang cukup kuat sehingga pengamat dapat membawanya keluar, menahannya di bawah sinar matahari, kemudian memindahkannya ke tempat teduh dan melihat perubahan warna. Hanya beberapa mineral yang memiliki tingkat fluoresensi ini. Fluorit biasanya memancarkan warna biru-ungu di bawah cahaya gelombang pendek dan gelombang panjang. Beberapa spesimen diketahui memancarkan warna krem ​​atau putih. Banyak spesimen tidak berfluoresensi. Fluoresensi dalam fluorit diduga disebabkan oleh kehadiran itrium, europium, samarium 3 atau bahan organik sebagai aktivator.

Fluorescent Dugway Geode: Banyak geode Dugway mengandung mineral fluorescent dan menghasilkan tampilan spektakuler di bawah sinar UV! Spesimen dan foto oleh SpiritRock Shop.

Geode Fluoresen?

Anda mungkin terkejut mengetahui bahwa beberapa orang telah menemukan geodes dengan mineral fluoresen di dalamnya. Beberapa geode Dugway, yang ditemukan di dekat komunitas Dugway, Utah, dilapisi dengan kalsedon yang menghasilkan fluoresensi hijau-kapur yang disebabkan oleh sejumlah uranium.

Geodes Dugway luar biasa karena alasan lain. Mereka terbentuk beberapa juta tahun yang lalu di kantong gas tempat tidur rhyolite. Kemudian, sekitar 20.000 tahun yang lalu mereka terkikis oleh aksi gelombang di sepanjang garis pantai danau es dan diangkut beberapa mil ke tempat mereka akhirnya beristirahat di sedimen danau. 4 Hari ini, orang-orang menggali dan menambahkannya ke koleksi mineral geode dan fluorescent.

Lampu UV: Tiga lampu ultraviolet kelas hobi digunakan untuk melihat mineral neon. Di kiri atas adalah lampu gaya "senter" kecil yang menghasilkan sinar UV gelombang panjang dan cukup kecil sehingga mudah dimasukkan ke dalam saku. Di kanan atas adalah lampu gelombang pendek portabel kecil. Lampu di bagian bawah menghasilkan gelombang panjang dan gelombang pendek. Dua jendela adalah filter kaca tebal yang menghilangkan cahaya tampak. Lampu yang lebih besar cukup kuat untuk digunakan dalam mengambil foto. Kacamata atau kacamata pelindung UV harus selalu dipakai saat bekerja dengan lampu UV.

Lampu untuk Melihat Mineral Fluoresens

Lampu yang digunakan untuk mencari dan mempelajari mineral fluorescent sangat berbeda dari lampu ultraviolet (disebut "lampu hitam") yang dijual di toko-toko baru. Lampu toko kebaruan tidak cocok untuk studi mineral karena dua alasan: 1) mereka memancarkan cahaya ultraviolet gelombang panjang (sebagian besar mineral fluorescent merespons ultraviolet gelombang pendek); dan, 2) mereka memancarkan sejumlah besar cahaya tampak yang mengganggu pengamatan yang akurat, tetapi tidak masalah untuk penggunaan baru. 5

Rentang Panjang Gelombang Ultraviolet

Panjang gelombangSingkatan
Gelombang pendek100-280nmSWUVC
Gelombang tengah280-315nmMWUVB
Gelombang panjang315-400nmLWUVA

Lampu kelas ilmiah diproduksi dalam berbagai panjang gelombang yang berbeda. Tabel di atas mencantumkan kisaran panjang gelombang yang paling sering digunakan untuk studi mineral fluoresen dan singkatan umum mereka.

Lampu UV $ 44,99
Mineral Fluoresen $ 19,99

Lampu kelas ilmiah yang digunakan untuk studi mineral memiliki filter yang memungkinkan panjang gelombang UV untuk lewat tetapi menghalangi sebagian besar cahaya tampak yang akan mengganggu pengamatan. Filter ini mahal dan ikut bertanggung jawab atas mahalnya lampu ilmiah.

Kami menawarkan lampu UV 4 watt dengan jendela filter kecil yang cocok untuk pemeriksaan dekat mineral fluorescent. Kami juga menawarkan koleksi kecil spesimen mineral gelombang pendek dan gelombang panjang.

Spodumene fluoresen: Spodumene (kunzite berbagai permata) ini memberikan setidaknya tiga pelajaran penting dalam fluoresensi mineral. Ketiga foto menunjukkan sebaran spesimen yang sama. Bagian atas dalam cahaya normal, bagian tengah dalam gelombang pendek ultraviolet, dan bagian bawah dalam gelombang panjang ultraviolet. Pelajaran: 1) satu mineral dapat berfluoresensi dengan warna berbeda; 2) fluoresensi dapat berbeda warna di bawah gelombang gelombang pendek dan gelombang panjang; dan, 3) beberapa spesimen mineral tidak akan berfluoresensi.

Keamanan Lampu UV

Panjang gelombang sinar ultraviolet hadir di bawah sinar matahari. Mereka adalah panjang gelombang yang dapat menyebabkan kulit terbakar. Lampu UV menghasilkan panjang gelombang cahaya yang sama bersama dengan gelombang pendek UV gelombang pendek yang terhalang oleh lapisan ozon atmosfer Bumi.

Lampu UV kecil dengan daya hanya beberapa watt aman untuk penggunaan jangka pendek. Pengguna tidak harus melihat ke dalam lampu, menyinari lampu langsung ke kulit, atau menyinari lampu ke wajah orang atau hewan peliharaan. Melihat ke dalam lampu dapat menyebabkan cedera mata yang serius. Menyinari lampu UV ke kulit Anda bisa menyebabkan "kulit terbakar".

Pelindung mata harus dipakai saat menggunakan lampu UV. Kacamata UV blocking yang murah, kacamata safety UV blocking, atau kacamata resep UV blocking memberikan perlindungan yang memadai saat menggunakan lampu ultraviolet bertegangan rendah untuk waktu yang singkat untuk pemeriksaan spesimen.

Prosedur keselamatan lampu UV yang digunakan untuk studi mineral fluoresen tidak boleh disamakan dengan yang disediakan dengan "lampu hitam" yang dijual di toko-toko pesta dan barang baru. "Blacklights" memancarkan radiasi UV gelombang panjang intensitas rendah. Radiasi UV gelombang pendek yang dihasilkan oleh lampu studi mineral mengandung panjang gelombang yang terkait dengan luka bakar akibat sinar matahari dan mata. Inilah sebabnya lampu studi mineral harus digunakan dengan pelindung mata dan ditangani lebih hati-hati daripada "lampu hitam."

Lampu UV yang digunakan untuk menerangi tampilan mineral besar atau digunakan untuk pekerjaan lapangan di luar ruangan memiliki tegangan jauh lebih tinggi daripada lampu UV kecil yang digunakan untuk pemeriksaan spesimen oleh siswa. Pelindung mata dan pakaian yang menutupi lengan, kaki, kaki, dan tangan harus dikenakan saat menggunakan lampu bertegangan tinggi. 6

Lampu UV dan Mineral: The Geology.com Store menawarkan lampu ultraviolet yang murah dan koleksi mineral fluorescent kecil. Ini cocok untuk digunakan siswa, dan lampu disertai dengan kacamata keselamatan pemblokiran UV.

Penggunaan Praktis dari Fluoresensi Mineral dan Batuan

Fluoresensi memiliki kegunaan praktis dalam penambangan, gemologi, petrologi, dan mineralogi. Scheelite mineral, bijih tungsten, biasanya memiliki fluoresensi biru cerah. Ahli geologi yang mencari scheelite dan mineral fluorescent lainnya kadang-kadang mencarinya di malam hari dengan lampu ultraviolet.

Ahli geologi di industri minyak dan gas kadang-kadang memeriksa stek dan inti bor dengan lampu UV. Sejumlah kecil minyak di ruang pori batu dan butiran mineral yang ternoda oleh minyak akan berfluoresensi di bawah pencahayaan UV. Warna fluoresensi dapat menunjukkan kematangan termal minyak, dengan warna yang lebih gelap menunjukkan minyak yang lebih berat dan warna yang lebih terang menunjukkan minyak yang lebih ringan.

Lampu neon dapat digunakan di tambang bawah tanah untuk mengidentifikasi dan melacak batuan yang mengandung bijih. Mereka juga telah digunakan pada memetik garis untuk dengan cepat menemukan potongan bijih berharga dan memisahkannya dari limbah.

Banyak batu permata terkadang berpendar, termasuk ruby, kunzite, berlian, dan opal. Properti ini kadang-kadang dapat digunakan untuk menemukan batu kecil di endapan atau bijih yang dihancurkan. Ini juga bisa menjadi cara untuk mengasosiasikan batu dengan lokasi penambangan. Sebagai contoh: berlian kuning muda dengan fluoresensi biru kuat diproduksi oleh Tambang Premier Afrika Selatan, dan batu tidak berwarna dengan fluoresensi biru kuat diproduksi oleh Tambang Jagersfontein Afrika Selatan. Batu-batu dari tambang ini dijuluki "Premiers" dan "Jagers."

Pada awal 1900-an banyak pedagang berlian akan mencari batu dengan fluoresensi biru yang kuat. Mereka percaya bahwa batu-batu ini akan tampak lebih tidak berwarna (kurang kuning) jika dilihat dalam cahaya dengan kandungan ultraviolet yang tinggi. Ini akhirnya menghasilkan kondisi pencahayaan yang terkontrol untuk berlian dengan gradasi warna. 7

Fluoresensi tidak secara rutin digunakan dalam identifikasi mineral. Sebagian besar mineral tidak berfluoresensi, dan sifatnya tidak dapat diprediksi. Kalsit memberikan contoh yang baik. Beberapa kalsit tidak berfluoresensi. Spesimen kalsit yang bercahaya berpendar dalam berbagai warna, termasuk merah, biru, putih, merah muda, hijau, dan oranye. Fluoresensi jarang merupakan sifat diagnostik.

Jasper laut berpijar: Gambar ini menunjukkan beberapa potong jasper laut yang berjatuhan di bawah cahaya normal (atas), ultraviolet gelombang panjang (tengah), dan ultraviolet gelombang pendek (bawah). Ini menunjukkan bagaimana bahan merespons berbagai jenis cahaya. Spesimen dan foto oleh RockTumbler.com, situs mitra Geology.com.

Buku Mineral Fluoresen

Dua buku pengantar yang sangat baik tentang mineral fluorescent adalah: Mengumpulkan Mineral Fluoresen dan Dunia Mineral Fluoresen, keduanya oleh Stuart Schneider. Buku-buku ini ditulis dalam bahasa yang mudah dipahami, dan masing-masing memiliki koleksi foto warna yang fantastis yang menunjukkan mineral fluoresens di bawah cahaya normal dan panjang gelombang cahaya ultraviolet yang berbeda. Mereka bagus untuk belajar tentang mineral fluorescent dan berfungsi sebagai buku referensi yang berharga.

Referensi Mineral Fluoresen
1 Konsep Dasar dalam Fluoresensi: Michael W. Davidson dan yang lainnya, Optical Microscopy Primer, Florida State University, terakhir diakses Oktober 2016.
2 Fluorescent Minerals: James O. Hamblen, sebuah situs web tentang mineral fluorescent, Georgia Tech, 2003.
3 Dunia Mineral Fluoresen, Stuart Schneider, Schiffer Publishing Ltd., 2006.
Halaman 4 Dugway Geodes di situs web SpiritRock Shop, diakses terakhir Mei 2017.
5 Mengumpulkan Fluorescent Mineral, Stuart Schneider, Schiffer Publishing Ltd., 2004.
6 Ultraviolet Light Safety: Connecticut High School Science Safety, Departemen Pendidikan Negara Bagian Connecticut, diakses terakhir Oktober 2016.
7 Kontribusi untuk Memahami Pengaruh Fluoresensi Biru pada Penampilan Berlian: Thomas M. Moses dan yang lainnya, Permata dan Gemologi, Institut Gemologi Amerika, Musim Dingin 1997.

Properti Pendaran Lainnya

Fluoresensi adalah salah satu dari beberapa sifat pendaran yang mungkin ditunjukkan oleh mineral. Sifat luminesensi lain termasuk:

PENDAR

Dalam fluoresensi, elektron yang tereksitasi oleh foton yang masuk melompat ke tingkat energi yang lebih tinggi dan tetap di sana selama sepersekian detik sebelum jatuh kembali ke keadaan dasar dan memancarkan cahaya neon. Dalam fosforesensi, elektron tetap berada dalam orbital tereksitasi untuk jumlah waktu yang lebih besar sebelum jatuh. Mineral dengan fluoresensi berhenti bersinar ketika sumber cahaya dimatikan. Mineral dengan fosforensi dapat bersinar untuk waktu yang singkat setelah sumber cahaya dimatikan. Mineral yang kadang-kadang berpendar termasuk kalsit, celestit, colemanite, fluorite, sphalerite, dan willemite.

THERMOLUMINESCENCE

Thermoluminescence adalah kemampuan mineral untuk memancarkan sedikit cahaya saat dipanaskan. Pemanasan ini mungkin untuk suhu serendah 50 hingga 200 derajat Celcius - jauh lebih rendah dari suhu pijar. Apatit, kalsit, klorofan, fluorit, lepidolit, skapolit, dan beberapa feldspars kadang-kadang termoluminensen.

TRIBOLUMINESCENCE

Beberapa mineral akan memancarkan cahaya ketika energi mekanik diterapkan padanya. Mineral-mineral ini bercahaya ketika dipukul, dihancurkan, digaruk, atau dipatahkan. Cahaya ini adalah hasil dari ikatan yang terputus di dalam struktur mineral. Jumlah cahaya yang dipancarkan sangat kecil, dan pengamatan yang cermat dalam gelap sering diperlukan. Mineral yang terkadang menampilkan triboluminescence termasuk amblygonite, calcite, fluorite, lepidolite, pectolite, quartz, sphalerite, dan beberapa feldspars.

Tonton videonya: Fluorescent Mineral Prospecting. Boulder County, Colorado, USA (Agustus 2020).