Флуоресценцията при минералите - любопитни факти

Вероятно знаете, че диамантът е едно от най-високо ценените творения на природата, заедно с рубина, смарагда и сапфира. Златото пък, освен че не отстъпва по великолепие и красота на скъпоценните камъни, привлича и заради важните си физични и химични свойства. А изделията от седеф и перли са тъй изящни, че бихме могли да им се наслаждаваме вечно!

 

Изобщо, естетическата стойност на минералите е толкова всеобхватна, че трудно може да бъде изчерпателно описана само в няколко изречения. Знаем за съществуването на хиляди, дори десетки хиляди различни видове минерали. Някои се използват предимно в промишлеността, докато други имат за цел единствено да галят сетивата ни със своите необикновени форми и цветове. Именно цветът е основната тема на тази статия, в която обясняваме защо и как някои минерали имат свойството да го променят под въздействието на външни влияния - точно така - съществуват около 600 минерали, които имат способността да менят цветовете си.

Ако сте запознати с този феномен, знаете, че това е един магичен спектакъл, който никога не омръзва, а ако за първи път чувате за него, то ви предстои да научите нещо изключително вълнуващо! 

Какво представлява флуоресценцията?

Способността у някои минерали временно да поглъщат част от светлината и да я отделят на различна дължина на вълната мигновенно след това, е позната като флуоресценция. Промяната на цвета при флуоресциращите минерали е най-драматична, когато те се осветяват с ултравиолетова светлина в тъмна среда.

Ултравиолетовите лъчи (и не само те) имат способността да възбуждат податливи електрони в атомната структура на минерала, като ги карат да се придвижват до други орбитали вътре в нея и когато тези електрони се върнат на първоначалните си орбитали, те освобождават известно количество енергия под формата на светлина.

Промяната на цвета се дължи на разликата в дължината на вълната на светлината, която се отделя от минерала и тази на насочения към него лъч. Ето защо флуоресцентните минерали се нуждаят от специален тип лъчи, за да "светят" и този ефект не сработва, когато насочим друг вид светлина към тях, например слънчева. 

Флуоресцентни минерали, снимка: Rad Man Minerals 

За разлика от флуоресценцията пък, фосфоренценция се наблюдава тогава, когато минералът (или друг обект) продължи да свети след изключването на светлинния източник. Калцитът, Целеститът и Флуоритът могат понякога да проявяват такива свойства. Независимо дали става въпрос за флуоресценция или фосфоренценция обаче, няколко са факторите, от които случването ѝ зависи.

Най-често различни примеси в състава на минералите, познати още като активатори, спомагат за появата на това явление, но понякога флуоресценция е възможна и поради наличието на някои дефекти или органични несъвършенства в кристалната структура на минерала. Калцитът, който по-горе дадохме за пример, е интересен сам по себе си, защото флуоресцира в различни цветове като червено, зелено и синьо. 

В сградата Рудолф Хол, която е част от кампуса на Йейлския университет в САЩ, се съхраняват редица "светещи" минерали, които радват студенти и туристи със своите необичайни качества. В краткото видео по-долу можете да видите как едни не особено привлекателни, кафяви камъни се преобразяват под въздействието на UV лъчи: 

„Един минерал може да съдържа в себе си различни активатори в зависимост от това къде се е образувал, така че екземпляр от Мексико може да флуоресцира с различен цвят от минерал, открит в Аризона, въпреки че е един и същ вид“, казва проф. д-р Джил Пастерис, професор по земни и планетарни науки към департамента по изкуства и науки. „От друга страна, някои минерали са просто добри флуоресценти“, допълва тя.

А сега ви предлагаме да се запознаете отблизо с едни от най-известните флуоресциращи минерали, сред които са флуоритът, арагонитът, вилемитът и диопсидът. 

Флуорит

Познат още като флуороспар, флуоритът е минералът, който дава името на феномена флуоресценция. Открит от Джордж Стоукс през 1852г., флуоритът и до днес остава един от най-популярните фосфоресциращи полускъпоценни камъни. Най-често той сияе в синьо, както показва снимката по-долу, но понякога може да мени цвета си към червено или други цветове:

Флуорит под ултравиолетова светлина
снимка: minerain.com

Арагонит

Подобно калцита, арагонитът е минерал на основата на въглерод, който се образува чрез утаяване както в солена, така и в сладководна среда. Най-красивите екземпляри напомнят за цветя или корали, а под ултравиолетови лъчи светят в жълто, бяло, синьо или зелено, както на снимката по-долу:

Фосфоресциращ арагонит
снимка: uvminerals.org

Вилемит

Този минерал, носещ името на белгийския крал Уилям I, е изключителен пример за продължителна флуоресценция. Когато срещу него са насочени къси вълни ултравиолетови лъчи, минералът може да свети с часове, като хромофорният манган е причината за флуоресцентната реакция. Интересен е и феноменът, при който вилемитът отделя краткотрайни светвания, когато бъде ударен с чук. 

На тази снимка може да видите струпвания на няколко минерали, всеки от който свети в различен цвят
снимка: naturesrainbows.com

Диопсид 

Част от Пироксеновата група, този минерал има твърдост между 5 и 6 по ска̀лата на Мос и се среща в различни части на света - Русия, Италия, САЩ и Мианмар. Но това, което го прави интересен пример тук не е нито неговата твърдост или геоложко разпространение, а неговата луминесценция. Диопсидът излъчва зелен цвят, когато е осветен с дълги ултравиолетови лъчи и бледожълт - когато срещу него са насочени рентгенови лъчи.

диопсид и норбергит под UV светлина
снимка: elesyngaea.com

Удивителното във феномена флуоресценция е, че няма никаква практическа причина за неговата поява. Изглежда, че флуоресценцията съществува само с естетическа цел - може би, за да ни пленява, подобно на блещукащите нощем звезди, но и за да ни напомня, че понякога е нужно да спрем за момент и да отдадем вниманието си на красивите неща, които са навсякъде около нас. 

Източници:

1. https://geoinfo.nmt.edu/publications/periodicals/nmg/9/n2/nmg_v9_n2_p25.pdf 
2. https://geology.com/articles/fluorescent-minerals/
3. https://source.wustl.edu/2015/05/rocks-that-glow-in-the-dark/ 
4. https://www.rockngem.com/willemite-a-kings-zinc-mineral-and-fluorescing-beauty/ 
5. https://www.gemdat.org/gem-1294.html 

Стигнахте до края на тази статия.