FLUORESZIERENDE MINERALIEN - Lernen Sie Mineralien und Gesteine kennen, die unter ultraviolettem Licht „leuchten“
Was ist ein fluoreszierendes Mineral?
Alle Mineralien haben die Fähigkeit, Licht zu reflektieren.Dadurch sind sie für das menschliche Auge sichtbar.Einige Mineralien haben eine interessante physikalische Eigenschaft, die als „Fluoreszenz“ bekannt ist.Diese Mineralien haben die Fähigkeit, vorübergehend eine kleine Menge Licht zu absorbieren und zu einem späteren Zeitpunkt eine kleine Menge Licht einer anderen Wellenlänge wieder abzugeben.Diese Änderung der Wellenlänge verursacht im Auge des menschlichen Beobachters eine vorübergehende Farbänderung des Minerals.
Fluoreszenz im Detail
Fluoreszenz in Mineralien tritt auf, wenn eine Probe mit bestimmten Wellenlängen des Lichts beleuchtet wird.Ultraviolettes (UV-)Licht, Röntgenstrahlen und Kathodenstrahlen sind typische Arten von Licht, die Fluoreszenz auslösen.Diese Lichtarten haben die Fähigkeit, empfindliche Elektronen in der Atomstruktur des Minerals anzuregen.Diese angeregten Elektronen springen vorübergehend auf ein höheres Orbital in der Atomstruktur des Minerals.Wenn diese Elektronen auf ihre ursprüngliche Umlaufbahn zurückfallen, wird eine kleine Menge Energie in Form von Licht freigesetzt.Diese Lichtemission ist als Fluoreszenz bekannt.
Die Wellenlänge des von einem fluoreszierenden Mineral emittierten Lichts unterscheidet sich oft deutlich von der Wellenlänge des einfallenden Lichts.Dies führt zu einer sichtbaren Veränderung der Farbe des Minerals. Dieses „Leuchten“ hält so lange an, wie das Mineral mit Licht der richtigen Wellenlänge beleuchtet wird.
Wie viele Mineralien leuchten unter UV-Licht?
Die meisten Mineralien haben keine ausgeprägte Fluoreszenz.Nur etwa 15 % der Mineralien weisen eine für Menschen sichtbare Fluoreszenz auf, und einige Proben dieser Mineralien werden nicht fluoreszieren. Fluoreszenz tritt gewöhnlich auf, wenn im Mineral spezifische Verunreinigungen vorhanden sind, die als „Aktivatoren“ bekannt sind.Diese Aktivatoren sind typischerweise Metallkationen wie: Wolfram, Molybdän, Blei, Bor, Titan, Mangan, Uran und Chrom.Es ist auch bekannt, dass Seltenerdelemente wie Europium, Terbium, Dysprosium und Yttrium zum Phänomen der Fluoreszenz beitragen.Fluoreszenz kann auch durch Defekte in der Kristallstruktur oder durch organische Verunreinigungen verursacht werden.
Neben Verunreinigungen des „Aktivators“ haben einige Verunreinigungen eine fluoreszenzlöschende Wirkung.Wenn Eisen oder Kupfer als Verunreinigungen vorhanden sind, können sie die Fluoreszenz verringern oder eliminieren.Außerdem kann es den Fluoreszenzeffekt verringern, wenn das Aktivatormineral in großen Mengen vorhanden ist.
- Die meisten Mineralien fluoreszieren in einer Farbe.
- Es ist bekannt, dass Kalzit rot, blau, weiß, rosa, grün und orange fluoresziert.
- Es ist bekannt, dass einige Mineralien in einer einzigen Probe mehrere Fluoreszenzfarben aufweisen.Es können gebänderte Minerale sein, die mehrere Wachstumsphasen aus ursprünglichen Lösungen mit sich ändernder Zusammensetzung aufweisen.
- Viele Mineralien fluoreszieren unter kurzwelligem UV-Licht in einer Farbe und unter langwelligem UV-Licht in einer anderen Farbe.
Fluorit: Im Trommel polierte Fluoritproben bei normalem Licht (oben) und unter kurzwelligem ultraviolettem Licht (unten).Es scheint, dass die Fluoreszenz mit der Farbe und der gebänderten Struktur der Minerale im normalen Licht zusammenhängt, was mit ihrer chemischen Zusammensetzung zusammenhängen könnte.
Fluorit: Das ursprüngliche „fluoreszierende Mineral“
Einer der ersten Menschen, die Fluoreszenz in Mineralien beobachteten, war George Gabriel Stokes im Jahr 1852. Er bemerkte die Fähigkeit des Fluorits, ein blaues Leuchten zu erzeugen, wenn er mit unsichtbarem Licht „jenseits des violetten Endes des Spektrums“ beleuchtet wird. Dieses Phänomen nannte er „Fluoreszenz“ nach dem Mineral Fluorit.
- Viele Fluoritproben haben eine ausreichend starke Fluoreszenz, sodass ein Beobachter sie nach draußen bringen, im Sonnenlicht halten, dann in den Schatten bewegen und die Farbänderung sehen kann.
- Nur wenige Mineralien weisen dieses Fluoreszenzniveau auf.
- Fluorit leuchtet typischerweise unter kurz- und langwelligem Licht blauviolett.
- Von einigen Exemplaren ist bekannt, dass sie cremefarben oder weiß leuchten.
- Viele Proben fluoreszieren nicht.Es wird angenommen, dass die Fluoreszenz in Fluorit durch das Vorhandensein von Yttrium, Europium, Samarium oder organischem Material als Aktivatoren verursacht wird..
Fluoreszierende Geoden?
Vielleicht überrascht es Sie, dass einige Menschen Geoden mit fluoreszierenden Mineralien im Inneren gefunden haben.Einige der Dugway-Geoden, die sich in der Nähe der Ortschaft Dugway in Utah befinden, sind mit Chalcedon ausgekleidet, der aufgrund von Spurenmengen an Uran eine limettengrüne Fluoreszenz erzeugt.
Dugway-Geoden sind aus einem anderen Grund erstaunlich.Sie entstanden vor mehreren Millionen Jahren in Gasblasen eines Rhyolithlagers.Danach, vor etwa 20.000 Jahren, wurden sie durch die Wirkung der Wellen entlang der Küste des Gletschersees erodiert und mehrere Meilen weit transportiert, wo sie schließlich in den Seesedimenten zur Ruhe kamen. Heute graben die Menschen sie aus und fügen sie Sammlungen von Geoden und fluoreszierenden Mineralien hinzu.
Fluoreszierender Spodumen:
- Dieser Spodumen (die Edelsteinvarietät Kunzit) vermittelt mindestens drei wichtige Lektionen in der Mineralfluoreszenz.Alle drei Fotos zeigen dieselbe Streuung der Exemplare.Die Oberseite ist bei normalem Licht, die Mitte bei kurzwelliger Ultraviolettstrahlung und die Unterseite bei langwelliger Ultraviolettstrahlung.
Lektion:
- 1) Ein Mineral kann in verschiedenen Farben fluoreszieren;
- 2) die Fluoreszenz kann unter kurzwelligem und langwelligem Licht unterschiedliche Farben haben;
- 3) einige Mineralproben werden nicht fluoreszieren.
Praktische Nutzung der Mineral- und Gesteinsfluoreszenz
Fluoreszenz findet praktische Anwendung im Bergbau, in der Gemmologie, Petrologie und Mineralogie.Das Mineral Scheelit, ein Wolframerz, weist typischerweise eine leuchtend blaue Fluoreszenz auf.Geologen, die nach Scheelit und anderen fluoreszierenden Mineralien suchen, suchen manchmal nachts mit Hilfe von Ultraviolettlampen danach.
Geologen in der Erdöl- und Erdgasindustrie untersuchen manchmal Bohrklein und Bohrkerne mit UV-Lampen.Kleine Mengen Öl in den Poren des Gesteins und mit Öl verunreinigte Mineralkörner werden unter UV-Beleuchtung leuchten.Die Fluoreszenzfarbe kann auf die thermische Reife des Öls hinweisen, wobei dunklere Farben schwerere Öle und hellere Farben leichtere Öle kennzeichnen.
Leuchtstofflampen können in unterirdischen Minen zur Identifizierung und Verfolgung von erzführenden Gesteinen verwendet werden.Sie wurden auch auf Sortierlinien eingesetzt, um wertvolle Erzstücke schnell zu finden und sie vom Abfall zu trennen.
Viele Edelsteine leuchten manchmal, darunter Rubin, Kunzit, Diamant und Opal. Diese Eigenschaft kann manchmal verwendet werden, um kleine Steine in Sedimenten oder zerkleinertem Erz zu finden.Es kann auch eine Möglichkeit sein, Steine mit dem Abbaugebiet zu verbinden.
Zum Beispiel: hellgelbe Diamanten mit starker blauer Fluoreszenz werden in der südafrikanischen Premier-Mine gefördert, und farblose Steine mit starker blauer Fluoreszenz werden in der südafrikanischen Jagersfontein-Mine gefördert.Die Steine aus diesen Steinbrüchen werden „Premiers“ und „Jagrs“ genannt.
Am Anfang des 20. Jahrhundertelang suchten viele Diamantenhändler nach Steinen mit starker blauer Fluoreszenz.Sie glaubten, dass diese Steine bei Betrachtung unter Licht mit hohem Ultraviolettanteil farbloser (weniger gelb) erscheinen würden. Dies führte schließlich zu kontrollierten Lichtbedingungen für Diamanten mit Farbklassifizierung.
Fluoreszenz wird bei der Identifizierung von Mineralien üblicherweise nicht verwendet.Die meisten Mineralien sind nicht fluoreszierend, und diese Eigenschaft ist unvorhersehbar.Ein gutes Beispiel ist Kalzit.Mancher Kalzit fluoresziert nicht.Fluoreszierende Kalzitproben leuchten in verschiedenen Farben, darunter Rot, Blau, Weiß, Rosa, Grün und Orange.Fluoreszenz ist selten ein diagnostisches Merkmal.
Fluoreszierender Ozeanjaspis: Dieses Bild zeigt einige Stücke von Trommelsteinen aus Ozeanjaspis unter normalem Licht (oben), langwelligem Ultraviolett (Mitte) und kurzwelligem Ultraviolett (unten).Zeigt, wie Materialien auf verschiedene Arten von Licht reagieren.Muster und Fotos von RockTumbler.com, Partnerseiten von Geology.com.
Weitere Eigenschaften der Lumineszenz
Fluoreszenz ist eine von mehreren lumineszierenden Eigenschaften, die ein Mineral aufweisen kann. Zu den weiteren lumineszierenden Eigenschaften gehören:
PHOSPHORESZENZ Bei der Fluoreszenz springen Elektronen, die durch einfallende Photonen angeregt werden, auf ein höheres Energieniveau und verbleiben dort für einen winzigen Bruchteil einer Sekunde, bevor sie in den Grundzustand zurückkehren und fluoreszierendes Licht aussenden.Bei der Phosphoreszenz verbleiben die Elektronen länger im angeregten Orbitalzustand, bevor sie zurückfallen.Mineralien mit Fluoreszenz hören auf zu leuchten, nachdem die Lichtquelle ausgeschaltet wurde.Mineralien mit Phosphoreszenz können nach dem Ausschalten der Lichtquelle für kurze Zeit leuchten.Zu den Mineralien, die manchmal phosphoreszieren, gehören Kalzit, Cölestin, Colemanit, Fluorit, Sphalerit und Willemit.
Thermolumineszenz ist die Fähigkeit eines Minerals, beim Erhitzen eine geringe Menge Licht auszustrahlen. Diese Erwärmung kann auf Temperaturen von nur 50 bis 200 Grad Celsius erfolgen – deutlich niedriger als die Glühtemperatur.Apatit, Kalzit, Chlorophan, Fluorit, Lepidolith, Skapolith und einige Feldspäte sind gelegentlich thermolumineszent.
TRIBOLUMINESZENZ
Einige Mineralien senden Licht aus, wenn mechanische Energie auf sie angewendet wird.Diese Mineralien leuchten, wenn sie getroffen, zerdrückt, zerkratzt oder zerbrochen werden. Dieses Licht ist das Ergebnis des Aufbrechens von Bindungen in der Mineralstruktur.Die Menge des ausgestrahlten Lichts ist sehr gering, und oft ist eine sorgfältige Beobachtung im Dunkeln erforderlich.Zu den Mineralien, die manchmal Tribolumineszenz zeigen, gehören Amblygonit, Kalzit, Fluorit, Lepidolith, Pektolith, Quarz, Sphalerit und einige Feldspäte. 
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