Estudio de las propiedades ópticas de las Arenas de Hawái con énfasis en el mineral Olivino

Estudio de las propiedades ópticas de las Arenas de Hawái con énfasis en el mineral Olivino.

Study of the optical properties of the Sands of Hawaii with emphasis on the Olivine mineral.

Geraldine Viloria; Hipólita Velasquez, Mauricio Jerez*

Núcleo Pedro Rincón Gutiérrez

Universidad de los Andes,  Mérida, Venezuela

*mauricio_david93@hotmail.com

Resumen

Las arenas verdes de Hawaii están conformadas por cristales de olivino verdes erosionados del  cono de cenizas formado junto a la playa. El cono de cenizas esta originado por flujos basálticos durante erupciones del volcán Mauna Loa, hace aproximadamente 49.000 años. Estos cristales son más pesados que la mayoría de los tipos de arena  en  la  playa, y  se  quedan atrás cuando los granos de arenas más claros son arrastrados por la energía y la fuerte actividad de las olas. Apoyándonos en la mineralogía óptica, la cual estudia las características de los minerales al ser atravesados por un rayo de luz polarizada, se realiza un estudio petrográfico de estas arenas para determinar su mineralogía aproximada, y las propiedades ópticas de los mineralesidentificadoscomo el olivino, la enstatita, plagioclasas cálcicas, titanita, fragmentos líticos de origen basáltico y opacos; además de características que pueden contribuir a reconstruir los procesos ocurridos durante su formación.

Palabras clave: Arenas verdes, olivino, petrografía, propiedades ópticas.

Abstract

The green sands of Hawaii are formed by crystals of green olivine eroded from the ash cone formed alongside the beach. The cone of ashes is originated by basaltic flows during eruptions of the Mauna Loa volcano, approximately 49,000 years ago. These crystals are heavier than most types of sand on the beach, and fall behind when the grains of lighter sands are swept away by the energy and strong activity of the waves. Based on optical mineralogy, which studies the characteristics of minerals when crossed by a ray of polarized light, a petrographic study of these sands is carried out to determine their approximate mineralogy, and the optical properties of these minerals, as well as characteristics that can be help to reconstruct the processes that occurred during their training.

Keywords:  Green sands, olivine, petrography, optical properties.

1. Introducción

La reconstrucción de los procesos geológicos es parte fundamental de la ingeniería geológica, para esto debemos apoyarnos en el estudio de las rocas y sus ambientes de formación, así como los diferentes procesos que pudieron haber ocurrido desde su origen hasta la actualidad. Estudios de reconocimiento en campo son imprescindibles al momento de realizar una buena evaluación geológica, pero aunados a estos debemos incluir estudios más detallados que permitan conocer estructuras y procesos que a simple vista no pueden ser observados. Es entonces cuando recurrimos a técnicas como el estudio de las propiedades ópticas de las rocas (Gonzales de Vallejo, 2005.El geólogo en campo).

Mediante un estudio microscópico se pueden reconocer estructuras que quizás no son evidentes a nivel de afloramiento rocoso. Basados en las propiedades ópticas exhibidas por los minerales al ser atravesados por un haz de luz polarizada en sección fina, se pueden estudiar procesos como exolución en minerales, transformaciones y alteraciones, entre otros. Existe gran variedad de  formas de reconocimiento y análisis de rocas y minerales, basados en métodos macroscópicos, los cuales resultan ser los más simples y económicos ya que pueden efectuarse directamente en campo, sólo haciendo uso de los ojos y ciertas herramientas como lupa, martillo, ácido clorhídrico, trozos de vidrio, y así describir características de la roca como: textura, fabrica, color, densidad, dureza, brillo, morfología, exfoliación, fracturamiento, mineral componente principal, entre otros; los métodos microscópicos son posteriores al reconocimiento macroscópico, la investigación microscópica en luz transmitida o reflejada de minerales, rocas, menas y otros materiales técnicos y sintéticos es un método clásico y hasta hoy irremplazable para el estudio de estos materiales, haciendo uso de secciones finas o laminas transparentes de muestra que permiten la observación detallada del contenido en minerales de la roca y su reconocimiento certero con la ayuda de la imagen amplificada y las propiedades ópticas; también permite un análisis de la paragénesis, estructura y microestructura de la roca. Finalmente existen métodos de análisis geoquímicos, siendo los más comunes los de fluorescencia de rayos X y la difractometría. (Museo Virtual, Geología, W.Griem.2017).

2.   Marco Teórico

2.1 Una de las técnicas más utilizadas en los trabajos geológicos corresponde al uso del microscopio petrográfico o polarizador. La microscopía de polarización es un método no destructivo y potente para la determinación de sustancias sólidas (cristalinas o amorfas), posee relativamente elevada resolución espacial y además pueden ser estudiadas las relaciones texturales (estructura, fábrica, asociaciones de fases, texturas de reacción) obteniendo así importante información para comprender la génesis.(Atlas de mineralogía óptica.EHU)

La identificación de los minerales con el microscopio de polarización se basa en las propiedades ópticas y morfológicas como: color y pleocroísmo, relieve (índice de refracción), isotropía y anisotropía (birrefringencia), ángulo de extinción, elongación y signos ópticos. Además de las propiedades ópticas mencionadas las morfológicas, como: forma y hábito, exfoliaciones y/o fracturas, maclas, inclusiones, tipo de alteración, entre otros, nos aportan importante información que nos ayuda en la identificación de las distintas especies minerales.

2.2 El Olivino es el nombre de un grupo de minerales formadores de rocas que se encuentran típicamente en rocas ígneas máficas y ultra máficas como basalto, gabro, dunita, diabasa y peridotita . Por lo general son de color verde y tienen composiciones que típicamente oscilan entre la forsterita pura (Mg2SiO4) y la fayalita pura (Fe2SiO4). En esa serie, el Mg y el Fe pueden sustituir libremente entre sí en la estructura atómica del mineral, en cualquier proporción. Este tipo de variación compositiva continua se conoce como una "solución sólida" y se representa en una fórmula química como (Mg, Fe)2SiO4

La mayoría de los cristales de  olivino que se encuentran en la superficie de la Tierra están en rocas ígneas de color oscuro. Por lo general, se cristaliza en presencia de plagioclasas y piroxeno para formar gabro o basalto. Estos tipos de rocas son más comunes en los límites de las placas divergentes y en los puntos calientes dentro de los centros de las placas tectónicas.

El olivino tiene una temperatura de cristalización muy alta en comparación con otros minerales, cristaliza a 1900°C como forsterita y cerca de 1200°C como fayalita. Eso lo convierte en uno de los primeros minerales en cristalizar a partir de un magma. Durante el enfriamiento lento de un magma, pueden formarse cristales de olivino y luego depositarse en el fondo de la cámara de magma debido a su densidad relativamente alta. Esta acumulación concentrada de olivino puede dar como resultado la formación de rocas ricas en olivino, como la dunita, en las partes inferiores de una cámara de magmas, siendo uno de los primeros minerales alterados por la intemperie. Debido a que es tan fácilmente alterado por la intemperie, el olivino no es un mineral común en las rocas sedimentarias y solo es un componente abundante de arena o sedimento cuando el depósito está muy cerca de la fuente.

Se cree que es un mineral importante en el manto de la Tierra. Su presencia como un manto mineral se ha inferido por un cambio en el comportamiento de las ondas sísmicas cuando cruzan el Moho, el límite entre la corteza terrestre y el manto.

2.3 El basalto es la Roca Ígnea Volcánica equivalente al Gabro. Dada su composición básica, también presenta colores oscuros y adquiere coloraciones pardas o rojizas debido a la meteorización de sus componentes ferromagnesianos, mineralógicamente presenta silicatos ferromagnesianos (Piroxenos, Olivino) y Plagioclasas ricas en calcio.

2.4 El ortopiroxeno es un mineral máfico del grupo de piroxenos cristalizados en el sistema ortorrómbico que suele presentar solución sólida entre un término magnésico (Enstatita, MgSiO3) y otro férrico (Ferrosilita, FeSiO3). A este término intermedio de solución sólida se le denomina hiperstena. Las características más distintivas son un relieve moderado o alto, aspecto incoloro o color en tonos rosas o verdes pálidos (en este caso puede presentar un ligero pleocroísmo), birrefringencia gris o amarilla de primer orden y extinción recta. Como todos los piroxenos poseen dos familias de planos de exfoliación que se ven cortarse a unos 90º en las secciones basales

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