Fizyczne własności minerałów - luminescencja. *
Luminescencja minerału polega na absorbcji pewnego rodzaju energii, a następnie wyemitowaniu jej w postaci promieniowania widzialnego. Energia wzbudzenia może być dostarczona przez:
promieniowanie elektromagnetyczne - fotoluminescencja.
bombardowanie elektronami - katodoluminescencja.
ogrzewanie - termoluminescencja.
odkształcenia mechaniczne - tryboluminescencja.
Jeżeli emisja promieniowania kończy się jednocześnie z zanikiem wzbudzenia, mówimy wówczas o fluorescencji, jeżeli natomiast trwa jeszcze jakiś czas po zaprzestaniu wzbudzenia (teoretycznie powyżej 10-6s), mamy do czynienia z fosforescencją. Kryształy wykazujące zjawisko luminescencji noszą nazwę luminoforów. Należą do nich między innymi siarczki cynku (sfaleryt ZnS), niektóre krzemiany (willemit Zn2SiO4, cyrkon ZrSiO4), wolframiany (scheelit CaWO4), halogenki ziem alkalicznych (fluoryt CaF2). Luminescencja minerału związana jest zwykle z nieznaczną domieszką obcych pierwiastków - aktywatorów, jak na przykład mangan w kalcycie i willemicie, miedź lub mangan w sfalerycie. Tylko nieliczne kryształy, na przykład niektóre związki lantanowców, wykazują luminescencję w stanie czystym.
Fotoluminescencja wzbudzona jest przez absorbcję promieniowania elektromagnetycznego, zwykle widzialnego lub ultrafioletowego. Podobne efekty daje naświetlanie promieniami rentgenowskimi i promieniami gamma. W praktyce mineralogicznej fotoluminescencja znalazła zastosowanie w analizie luminescencyjnej, która polega na obserwowaniu wtórnych efektów świetlnych zachodzących w wyniku naświetlania minerału promieniami ultrafioletowymi. Niektóre minerały wykazują bowiem w tych warunkach charakterystyczne barwne świecenie. Scheelit CaWO4, ważna ruda wolframu, jest tak zbliżony wyglądem zewnętrznym do kalcytu lub dolomitu, że rozpoznanie go w złożu jest bardzo trudne. Pod wpływem promieni ultrafioletowych scheelit świeci niebiesko. Ułatwia to jego identyfikację w warunkach terenowych lub kopalnianych. Do tego celu stosuje się, jako źródła promieniowania ultrafioletowego, przenośne lampy kwarcowe. Omawiana metoda dogodna jest też do wyszukiwania ziarn cyrkonu ZrSiO4 w piaskach kwarcowych, szczególnie zaś do rozpoznawania obecności w skałach substancji bitumicznych, które w promieniach ultrafioletowych fluoryzują zielonawo.
Katodoluminescencja występuje przy bombardowaniu luminoforów wiązką elektronową, na przykład w lampie próżniowej. Wykorzystywana jest przy badaniu minerałów za pomocą mikrosondy elektronowej.
Termoluminescencja polega na świeceniu niektórych minerałów, na przykład fluorytu, kalcytu, barytu, przy ich ogrzewaniu poniżej temperatury żarzenia. Pierwotne wzbudzenie, nastąpiło tu pod wpływem promieniowania pierwiastków radioaktywnych rozproszonych w skałach. Analiza termoluminescencyjna minerału lub skały polega na rejestrowaniu krzywych zależności intensywności promieniowania od temperatury, możliwie z uwzględnieniem długości fali emitowanego światła. W sprzyjających warunkach można na tej podstawie wyciągnąć wnioski o przeszłości termicznej minerału, jego udziale w procesach metamorfizmu termicznego, względnym wieku skał itp.
Chemiluminescencja to świecenie ciał towarzyszące egzotermicznym reakcjom chemicznym. Klasycznym przykładem jest świecenie białego fosforu, spowodowane jego powolnym utlenianiem.
Tryboluminescencja to świecenie pojawiające się niekiedy podczas mechanicznego rozdrabniania minerału, np. kwarcu, sfalerytu, halitu, fluorytu. Jest to zjawisko krótkotrwałe, niekiedy jednak dość intensywne.
Krystaloluminescencja - świecenie pojawiające się podczas krystalizowania niektórych substancji.
Elektroluminescencja - wzbudzona jest polem elektrycznym przyłożonym do kryształu. Stwierdzono ją między innymi w kryształach ZnS aktywowanych atomami miedzi.
(*) Opis luminescencji minerałów na podstawie podręcznika pt: Mineralogia ogólna. Wydawnictwa Geologiczne - 1975. Rozdział "Fizyczne własności minerałów, luminescencja" (praca zbiorowa, - A. Bolewski, J. Kubisz, W. Żabiński).