El uso de luz polarizada circular para el estudio de los cocolitos y otros nanofósiles calcáreos

  1. Miguel Ángel Fuertes
Supervised by:
  1. Francisco Javier Sierro Sánchez Director
  2. José Abel Flores Villarejo Director

Defence university: Universidad de Salamanca

Year of defence: 2016

Committee:
  1. Heather Stoll Chair
  2. María Ángeles Bárcena Pernía Secretary
  3. Luc Beaufort Committee member
Department:
  1. GEOLOGÍA

Type: Thesis

Abstract

Los cocolitos son unas placas calcáreas secretadas por un grupo de algas unicelulares marinas llamadas cocolitóforos que constituyen uno de los principales componentes del fitoplacton oceánico. Juegan un papel esencial en el clima, principalmente por su importancia en el ciclo del carbono y también por ser emisores de agentes que actúan como núcleos en la formación de las gotas de agua que forman las nubes. Presentes en los océanos desde el Triásico, los cocolitos preservados en registro sedimentario permiten realizar reconstrucciones paleoclimáticas, al reflejar las condiciones ambientales en las que vivieron los cocolitóforos que los formaron, así como procesos posteriores que afectaron al sedimento. La forma más habitual de observar los cocolitos es mediante un microscopio óptico equipado con luz polarizada lineal, ya que al estar formados por un material altamente birrefringente como es la calcita, los cocolitos originan una figura de interferencia que destaca claramente en un fondo oscuro. Pero la luz puede polarizarse de varias formas: además de lineal, existe la polarización elíptica y la circular. En la presente tesis se ha abordado el estudio de la luz polarizada circular y sus aplicaciones para el estudio de los nanofósiles calcáreos en general, y de los cocolitos en particular, a partir de sus características cristalográficas. Entre las principales ventajas del uso de este tipo de polarización están: 1. Al observarlos con luz polarizada lineal los cocolitos con simetría radial presentan grandes diferencias en su intensidad, con zonas claras y oscuras alternándose, originando figuras con forma de cruz. Sin embargo, al utilizar luz polarizada circular, la intensidad de la figura en zonas con igual espesor es uniforme en aquellas unidades cristalinas que tienen la misma orientación de su eje cristalino, por lo que la figura obtenida se acerca mucho más a la forma real del cocolito, desapareciendo las zonas oscuras y facilitando la realización de medidas biométricas y la identificación automática. 2. Con luz polarizada circular la forma y brillo de los cocolitos es independiente del ángulo de rotación de la platina del microscopio, por lo que no es necesario rotarla para ver todos los cocolitos presentes en la muestra. Esto hace que una única imagen sirva para identificar y medir todos los cocolitos presentes. 3. La relación entre el color del cocolito y su espesor permite estimar su volumen a partir del estudio fotográfico de las muestras, lo que supone una forma rápida y sencilla de estimar el espesor y el volumen de los cocolitos. Además, si las muestras han sido preparadas obteniendo una distribución homogénea, permite el cálculo del flujo de calcita debido a cocolitos. Tras exponer las principales ventajas del uso de luz polarizada circular se describe cómo un microscopio que utiliza luz polarizada lineal se puede adaptar fácilmente para el uso de luz polarizada circular, incorporando dos láminas retardantes de tipo lambda/4. Con el fin de realizar medidas en muestras reales de sedimentos se ha desarrollado un programa capaz de analizar las imágenes fotográficas capturadas por una cámara digital, realizando mediciones biométricas, tanto de áreas, longitudes, superficies y volúmenes de cocolitos individuales como de la cantidad de calcita presente en todo un campo visual, lo que ha permitido calcular el flujo de carbonato debido a cocolitos presente en una muestra. Se ha trabajado con sedimentos recogidos en el Mediterráneo Occidental, en donde se han calculado los volúmenes individuales de varias especies de cocolitos, comparando los resultados con otras técnicas y detallando las ventajas que supone el uso de la luz polarizada circular. También se han analizado muestras recogidas en trampas de sedimentos en el océano Austral, en donde se ha estimado el flujo de carbonato debido a cocolitos y las variaciones en el espesor de los correspondientes de la especie Emiliania huxleyi. Los resultados obtenidos son coherentes y suponen una mejora respecto a otras técnicas anteriores. Entre las conclusiones principales destaca que el uso de luz polarizada circular permite la realización de medidas biométricas, en especial del volumen y espesor de cocolitos individuales, así como el cálculo del flujo total de carbonato debido a cocolitos presente en una muestra.