Zjawisko luminescencji

mgr Piotr Gut
Luminescencja minerału polega na tym, że absorbuje on pewien rodzaj energii a następnie emituje ją w postaci promieniowania widzialnego. Energia wzbudzenia może być dostarczona przez promieniowanie elektromagnetyczne (fotoluminescencja), bombardowanie elektronami, ogrzewanie, reakcję chemiczną, odkształcenia mechaniczne, etc.. Emisja promieniowania może kończyć się wraz z zanikiem wzbudzenia (fluorescencja) lub może trwać jeszcze przez jakiś czas po zakończeniu wzbudzenia (fosforescencja).
Fosforescencję pod wpływem naświetlania promieniami U.V. wykazują m.in.: diament, baryt oraz bezbarwne kryształy gipsów z Dobrzynia nad Wisłą, które od momentu wyłączenia lampy świecą jeszcze przez kilka sekund białoniebieskim światłem.

Kryształ gipsu

Luminescencja minerału zazwyczaj związana jest z nieznaczną domieszką obcych pierwiastków – aktywatorów (np.: Mn w kalcycie) lub obecnością defektów sieciowych, jonów międzywęzłowych, dyslokacji, etc.; istnieją również czyste substancje o dużej zdolności świecenia. Samo zjawisko luminescencji polega na przejściu elektronów na inne poziomy energetyczne.
W niniejszym artykule skupiłem się na zjawisku fotoluminescencji, które ma duże znaczenie przy poszukiwaniu i oznaczaniu niektórych minerałów. Źródłem promieniowania elektromagnetycznego jest w tym przypadku lampa kwarcowa UV, przy czym należy wspomnieć, że nie każda taka lampa wysyła jednakową długość fali. Generalnie są dwa rodzaje lamp: z bliskim oraz dalekim ultrafioletem. Lampa z bliskim UV to po prostu świetlówka kwarcowa (tego typu co w testerach do banknotów) emitująca fale o długości ok. 0,31-0,38 ľm. W lampie z dalekim ultrafioletem dodatkowo zamontowany jest specjalny filtr, dzięki czemu emituje ona fale o długości ok. 0,29-0,31 ľm.. Posługiwanie się takimi lampami w celu identyfikacji minerałów jest bardzo proste, obserwuje się barwę minerału podczas naświetlania go światłem lampy.

Cerusyt


Oto lista wybranych minerałów wykazujących zjawisko fotoluminescencji z podaniem jej barwy:
Kalcyt – żółta, pomarańczowa, czerwona
Cyrkon – żółta, złocista
Fluoryt – fioletowa, jasnożółta
Scheelit – niebieska (tylko w dalekim ultrafiolecie)
Topaz – żółta (tylko w dalekim ultrafiolecie)
Gips – białoniebieska; w przypadku automorficznych bezbarwnych kryształów widoczne są tzw. struktury klepsydrowe wykazuje fosforescencję
Autunit – jaskrawa zielonożółta
Dolomit – pomarańczowa
Anglezyt – jasna pomarańczowa
Waryscyt – jasnozielona
Apatyt – różowa, czerwona
Cerusyt – żółta

Autunit

Jak już wcześniej wspomniałem zjawisko fotoluminescencji wykorzystuje się między innymi do poszukiwania minerałów i ich złóż w warunkach terenowych. W ten sposób odróżnia się w kopalniach scheelit (ważną rudę wolframu) od innych minerałów (np. kalcytu czy dolomitu) co przy zwyczajnym świetle było by niemożliwe. Omawianą metodę stosuje się również do wyszukiwania ziaren cyrkonów w piaskach, bądź szlichach oraz do identyfikacji w skałach substancji bitumicznych, które w promieniach UV mają barwy zielonkawe.
Minerały wykazujące zjawisko fotoluminescencji można znaleźć na terenie Polski bez większych problemów, należy tylko zaopatrzyć się w przenośną lampę U.V. i nieco cierpliwości. Najbardziej popularnym minerałem z którym możemy spotkać się prawie wszędzie jest kalcyt, jednak nie wszystkie okazy tego minerału świecą w U.V.. W Lubiechowej w pustkach w obrębie bazaltów migdałowcowych (tzw. melafirach) niekiedy można znaleźć automorficzne kryształy kalcytu które w świetle U.V. świecą na różowo lub czerwono. Poza tym niektóre białe kalcyty z hałd w Kletnie wspaniale świecą na czerwono, niekiedy wykazując budowę pasową. Bardzo ładnie prezentują się bezbarwne kryształy gipsów z Dobrzynia nad Wisłą, wykazując często struktury klepsydrowe. Jednak najbardziej efektownym minerałem jest autunit z Kowar, który odznacza się bardzo silną fluorescencją w barwach zielonożółtych, niestety minerał ten spotyka się tam niezbyt często.
Poza wymienionymi tu miejscami należy wspomnieć o masowym występowaniu scheelitu w kamieniołomie granitu k. Szklarskiej Poręby. Scheelit występuje tam w cienkich żyłach kwarcowych w postaci drobnych ziaren świecących w kolorach niebieskich.
Oczywiście to tylko niektóre najważniejsze lokalizacje, należy pamiętać że minerały wykazujące zjawisko luminescencji można znaleźć w wielu miejscach, często się tego nie spodziewając.

Minerały i zestawy minerałów wykazujących zjawisko fluorescencji: fluorescencja UV – Sklep GeoGut.pl