Bài giảng Khoáng vật tạo đá dưới kính hiển vi phân cực - ĐH KHTN TP. HCM

Chia sẻ: Năm Tháng Tĩnh Lặng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:43

Thêm vào BST

Báo xấu

243
lượt xem 47
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng này giúp cho sinh viên biết cách xác định các khoáng vật tạo đá, dựa trên cở sở những tính chất quang học của tinh thể khoáng vật dưới kính hiển vi phân cực để chuẩn bị cho các môn học Thạch học, Thạch luận... trong chương trình đào tạo Cử nhân khoa học Địa chất. Tính chất cơ bản của quang học tinh thể sẽ được đề cập đến để làm nền tảng cho việc xác định khoáng vật dưới kính hiển vi thạch học. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Khoáng vật tạo đá dưới kính hiển vi phân cực - ĐH KHTN TP. HCM

Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Địa chất ---oOo--- Bài giảng điện tử KHOÁNG VẬT TẠO ĐÁ DƯỚI KÍNH HIỂN VI PHÂN CỰC Biên soạn Huỳnh Văn Hải, Nguyễn Thị Ngọc Lan, Lê Đức Phúc, Võ Trung Chánh, Trần Đại Thắng Thiết kế Web Trần Đại Thắng TpHCM 12/2006 1
Nội dung Mở đầu KHOÁNG VẬT TẠO ĐÁ DƯỚI KÍNH HIỂN VI PHÂN CỰC Tính chất quang học của khoáng vật dưới kính hiển vi phân cực Các khoáng vật tạo đá chính Bộ ảnh chụp lát mỏng khoáng vật dưới kính hiển vi phân cực Phiếu mô tả khoáng vật dưới kính hiển vi phân cực Thư mục tài liệu in Giới thiệu môn học Mã số môn học: ĐC102 Số tín chỉ lý thuyết: 1 & thực hành: 1 Số tiết lý thuyết 15 tiết & thực hành: 30 tiết Học phần này giúp cho sinh viên biết cách xác định các khoáng vật tạo đá, dựa trên cở sở những tính chất quang học của tinh thể khoáng vật dưới kính hiển vi phân cực để chuẩn bị cho các môn học Thạch học, Thạch luận... trong chương trình đào tạo Cử nhân khoa học Địa chất. Tính chất cơ bản của quang học tinh thể sẽ được đề cập đến để làm nền tảng cho việc xác định khoáng vật dưới kính hiển vi thạch học. Các môn học trước: Tinh thể học, Khoáng vật mô tả Các môn học tiên quyết: Quang học tinh thể. Thông tin tác giả Biên soạn: Huỳnh Văn Hải, Nguyễn Thị Ngọc Lan, Lê Đức Phúc, Võ Trung Chánh, Trần Đại Thắng Thiết kế Web: Trần Đại Thắng Ảnh chụp lát mỏng: Trong website này, chúng tôi đã sử dụng ảnh chụp lát mỏng từ đề tài nghiên cứu của các đồng nghiệp: ThS. Trần Phú Hưng, ThS. Lê Đức Phúc, ThS. Đinh Quang Sang, ThS. Trương Chí Cường và CN. Huỳnh Thị Ngọc Bích. Đặc biệt từ hai bộ sưu tập mẫu lát mỏng thạch học của: PGS.TS. Huỳnh Trung và GV. Huỳnh Văn Hải Tài liệu tham khảo chính: A. F. Rogers, P.F.Kerr. Optical mineralogy. New York, 1977 A. G. Bê-Chêch-Chin. Giáo trình Khoáng vật học. NXB Giáo dục. Hà Nội, 1962. Huỳnh Trung. Thạch học, thạch địa hóa các đá magma và đá biến chất. NXB Đại học Quốc gia TpHCM, 2003. Huỳnh Trung. Bảng tổng kết những đặc điểm chủ yếu của khoáng vật. Huỳnh Văn Hải. Giáo trình khoáng vật tạo đá dưới kính hiển vi phân cực. Bộ môn Khoáng thạch, 1985, 2003. Quan Hán Khang. Quang học tinh thể và kính hiển vi phân cực. NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, 1986 Trịnh Văn Long. Giáo trình khoáng vật tạo đá. Liên đoàn Bản đồ địa chất Miền Nam, 2004. Võ trung Chánh. Giáo trình tinh thể học đại cương. NXB Đại học Quốc gia TpHCM, 2005 W. E. Troger. Optical Determination of rock forming mineral. Stuttgart, 1979. Website Khoáng vật tạo đá dưới kính hiển vi phân cực đang trong quá trình thử nghiệm, chắc chắn không tránh được những sai sót chuyên môn, lỗi chính tả, thuật ngữ... Chúng tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các đồng nghiệp, các bạn sinh viên... 2
Sơ đồ web KHOÁNG VẬT TẠO ĐÁ DƯỚI KÍNH HIỂN VI PHÂN CỰC Send mail to tdthang@hcmuns.edu.vn with questions or comments about this web site. Copyright © 2006 Tran Dai Thang 3
KHOÁNG VẬT TẠO ĐÁ DƯỚI KÍNH HIỂN VI PHÂN CỰC Mở đầu Các khoáng vật, các đá trong tự nhiên là những đối tượng nghiên cứu quan trọng của địa chất học. Khi nghiên cứu hoặc mô tả một loại đá, chúng ta phải xác định thành phần khoáng vật của nó. Đối với đá magma, tùy theo vai trò số lượng khác nhau của khoáng vật tạo đá (KVTĐ), chúng được phân ra: Khoáng vật chính là những khoáng vật tham gia nhiều vào thành phần của đá như olivin, pyroxen, amphibol, mica, feldspar, thạch anh,... Chúng lại được chia ra: o Khoáng vật chủ yếu có hàm lượng trong đá đạt từ 5% trở nên. o Khoáng vật thứ yếu chứa trong đá dưới 5%. Khoáng vật phụ là những khoáng vật có mặt rất ít trong đá, nhưng đặc trưng. Thí dụ như zircon và orthit thường gặp trong đá granit. Khoáng vật quặng là những khoáng vật không thấu quang như cromit, manhetit,... Về mặt nguồn gốc thành tạo, các KVTĐ lại được chia ra khoáng vật nguyên sinh và khoáng vật thứ sinh. Khoáng vật nguyên sinh thành tạo do sự kết tinh từ magma, các khoáng vật thứ sinh thành tạo do biến đổi từ các khoáng vật nguyên sinh. Các khoáng vật của đá biến chất có một số đặc điểm cần chú ý sau: o Gồm nhiều khoáng vật là thành phần chủ yếu trong đá magma. o Khoáng vật của đá biến chất hầu như không có hỗn hợp đồng hình (ngoại trừ plagioclas) và cấu tạo đới không đặc trưng. o Những khoáng vật phụ trong đá magma thì thường là khoáng vật chính trong đá biến chất. Khoáng vật thứ sinh của đá magma có thể trở thành khoáng vật chủ yếu tạo đá biến chất. Một số KVTĐ đặc trưng cho một kiểu đá nhất định. Thí dụ leucit, sodalit chỉ có trong đá magma; glauconit là khoáng vật điển hình cho đá trầm tích; disten chỉ gặp trong đá biến chất. Nhưng cũng có rất nhiều khoáng vật gặp trong cả ba loại đá như feldspar, thạch anh (xem bảng). Loại đá Khoáng vật Olivin, pyroxen, amphibol, mica, feldspar, feldspathoid, thạch anh, Magma sphen, zircon, zeolit… Sillimanit, disten, staurolit, andalusit, topaz, diaspor, cordierit, chlorit, Biến chất chloritoid, tourmalin, anthophilit, talc, fosterit, phlogopit, tremolit, garnet, zoizit, epidot,… Trầm tích Calcit, chalcedony, dolomit, glauconit… Để xác định một khoáng vật tạo đá, người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp phân tích khác nhau như phân tích nhiệt, rơnghen, phân tích thành phần hóa, kích hoạt microzon… Tại các phòng thí nghiệm khoáng thạch, phương pháp xác định khoáng vật dưới kính hiển vi phân cực (KHV phân cực) được sử dụng rộng rãi và tỏ ra khá ưu việt trong công tác nghiên cứu thạch học-khoáng vật. Phương pháp này đòi hỏi người sử dụng phải có kiến thức về tinh thể, quang học tinh thể. 4
KHOÁNG VẬT TẠO ĐÁ DƯỚI KÍNH HIỂN VI PHÂN CỰC Tính chất của khoáng vật dưới kính hiển vi phân cực Để nghiên cứu khoáng vật dưới KHV phân cực, chúng ta phải tìm hiểu các tính chất của mặt quang suất và cách nó bố trí trong tinh thể. Việc xác định các hằng số quang học này được thực hiện dựa trên những tiết diện định hướng hoặc gần định hướng của tinh thể. Tinh thể khoáng vật dị hướng có nhiều tiết diện chứa các đại lượng chiết suất khác nhau. Chúng phụ thuộc vào vị trí lát cắt so với mặt quang suất của tinh thể. Thí dụ 1: xét mô hình tinh thể thạch anh trong hình 1.1a: Nếu chúng ta cắt ngang trục c của tinh thể sẽ được tiết diện chỉ có một đại lượng chiết suất no (hình 1.1b). Khi ta cắt tinh thể dọc theo trục c được tiết diện chứa hai đại lượng chiết suất chính (no & ne) của tinh thể (hình 1.1c). Trường hợp cắt xiên với trục c, các đại lượng chiết suất của tiết diện sẽ có dạng trung gian (hình 1.1d). Lát cắt vuông góc với trục c và lát cắt song song trục c chứa các đại lượng chiết suất chính của tinh thể. Chúng được gọi là các tiết diện định hướng của thạch anh. Hình 1.1. Mô hình tinh thể thạch anh Thí dụ 2: Bạn đọc tự khảo sát các tiết diện của khoáng vật enstatit trong hình 1.2 Hình 1.2. Mô hình tinh thể khoáng vật enstatit 5
Mẫu đá cần nghiên cứu dưới KHV phân cực được cắt thành lát mỏng có chiều dày bằng 0,03mm. Mỗi tiết diện trong lát mỏng là mặt cắt của một hạt tinh thể trong đá. Nhờ đặc điểm KVTĐ có số lượng tinh thể nhiều và sắp xếp hỗn độn nên ta có thể sẽ chọn được những tiết diện định hướng hoặc gần định hướng từ số lượng lớn lát cắt tinh thể có mặt trong lát mỏng. Kết quả mô tả các hằng số quang học của tinh thể là cơ sở kết luận tên khoáng vật Hình dạng Hình dạng tinh thể (shape of the crystal) được suy diễn từ các tiết diện của chúng trong lát mỏng. Tinh thể và tiết diện tinh thể thường gặp những dạng sau: Tiết diện: hình chữ nhật (rectangular), hình vuông (square), hình lục giác (hexagonal), hình thoi (diamond-shaped), dạng đẳng thước (rounded)... Tinh thể: hình kim (needle-shaped or acicular), lăng trụ (prismatic), dạng tấm (tabular), dạng hạt... Dựa vào trình độ kết tinh, tinh thể khoáng vật có các mức độ tự hình: o Tự hình (euhedral): cho lát cắt hình đa giác (hình 1.1.1). o Tha hình (anhedral): tiết diện hình dạng không xác định (hình 1.1.2). o Nửa tự hình (subhedral): có dạng trung gian giữa tự hình và tha hình. Các khoáng vật kết tinh sớm trong đá phun trào thường có kích thước lớn hơn hẳn thành phần khoáng vật của nền (groundmass). Chúng được gọi là các ban tinh (phenocryst) (hình 1.1.3). Thuật ngữ ban biến tinh (porphyroblast) được dùng chỉ các ban tinh trong đá biến chất (hình 1.1.4). Trường hợp những mảnh tinh thể có kích thước cực lớn, không rõ nguồn gốc, được gọi là khổng tinh (megacrysts). Ví dụ như các "megacryst" của pyroxen trong đá basalt vùng Xuân Lộc, Đồng Nai; Đơn Dương, Lâm Đồng... Hình 1.1.1. Tiết diện hình thoi rất tự hình của sphen Hình 1.1.2. Thạch anh và feldspar kali có hình dạng trong granodiorit vùng Hòn Đất, Kiên Giang (1Ni, tha hình trong đá granit biotit vùng Xuân Thu, 3.3x10x) Quảng Ngãi (2Ni+, 3.3x4x) Hình 1.1.3. Ban tinh olivin trong đá basalt vùng Lộc Hình 1.1.4. Ban biến tinh cordierit trong đá sừng Ninh, Bình Phước (2Ni+, 3.3x4x) vùng Định Quán, Đồng Nai (2Ni+, 3.3x4x) 6
Màu và tính đa sắc Ánh sáng khi chiếu vào vật tinh thể, nó sẽ ít nhiều bị hấp thụ (absorption). Do đó, khi đi qua vật, ánh sáng trở nên yếu đi. Nếu tinh thể làm yếu đồng đều tất cả các tia sáng đơn sắc, tinh thể sẽ không có màu (colourless). Tinh thể hấp thụ những tia đơn sắc của ánh sáng trắng không đều nhau làm vật trở nên có màu riêng (coloured). Độ đậm nhạt của màu phụ thuộc hai yếu tố: khả năng hấp thụ và chiều dày của vật chất. Đối với mẫu lát mỏng thạch học, chiều dày các tiết diện khoáng vật rất nhỏ (~0,03mm), nhiều khoáng vật gần như không màu, mặc dù chúng có màu trong mẫu thạch học. Một ít khoáng dễ dàng nhận diện bởi màu của chúng do tính hấp thụ mạnh như biotite thường có màu nâu, hornblend có màu lục. Những khoáng vật chắn sáng (opaque) chỉ có thể nghiên cứu bằng ánh sáng phản chiếu. Một vài khoáng lại có tính thay đổi màu khi quay bàn kính với một nicol. Những tinh thể dị hướng, sự hấp thụ ánh sáng cũng thay đổi tùy theo vị trí phương dao động của ánh sáng phân cực với các phương dao động của tinh thể. Do vậy, màu riêng của tiết diện thay đổi khi ta xoay bàn kính. Đó là hiện tượng đa sắc của tinh thể. Nếu bạn đang xem website này trong đĩa CD, hãy bấm vào đây để xem đoạn phim minh họa cho màu đa sắc của biotit. Chú giải phim: Các tiết diện biotit không có cát khai và một hướng cát khai trong đá granodiorit vùng Hòn Đất, Kiên Giang, quan sát dưới một nicol, màu đa sắc của biotit thay đổi khi xoay bàn kính. Tính cát khai Sự có mặt hoặc không có mặt của cát khai, góc giữa hai hệ thống cát khai (nếu tiết diện có nhiều hơn một hướng cát khai) là những yếu tố nhận biết khoáng vật trong lát mỏng. Có khoáng vật hiếm khi gặp tiết diện có cát khai (như thạch anh). Nhóm mica có thể dễ dàng được tách ra thành những tấm mỏng bởi vì mica có một hệ thống cát khai hoàn toàn theo mặt phẳng dạng tấm. Những khoáng vật có nhiều hơn một hệ thống cát khai, góc giữa hai hệ thống cát khai giúp nhận ra khoáng vật. Ví dụ: góc cát khai của nhóm amphibol bằng 56o, nhóm pyroxen bằng 87o. Tiết diện được chọn đo góc cát khai cần phải có hai hướng cát khai, đường cát khai rõ, mảnh. Góc cát khai chuẩn của một khoáng vật chỉ xác định đúng trên tiết diện vuông góc với cả hai mặt cát khai (hình 1.1.5). Hình 1.1.5. Vị trí ba mặt cắt qua 2 mặt cát khai cho ra 3 giá trị góc cát khai khác nhau: Mặt cắt 1: vuông góc với cả hai mặt cát khai cho góc cát khai 1. Mặt cắt 2: cho góc cát khai 2 < góc cát khai. Mặt cắt 3: cho góc cát khai 3 > góc cát khai 1. Mặt cắt 1 cho góc cát khai thật. Mặt cắt 2 và mặt cắt 3 cho góc cát khai biểu kiến 7
Tính cát khai của khoáng vật được mô tả: - Cát khai hoàn toàn: nếu chúng thể hiện trên tiết diện là những đường thẳng song song, kéo dài liên tục. - Cát khai không hoàn toàn: nếu cát khai trên tiết diện là những đường thẳng song song, đứt đoạn. Tính cát khai của tinh thể khoáng vật biểu hiện khác nhau tùy theo vị trí cắt của tiết diện. Nếu tinh thể chỉ có một hệ thống cát khai (vd: biotit, muscovit), tiết diện song song với mặt cát khai sẽ không có cát khai, các tiết diện còn lại đều có một hướng cát khai (hình 1.1.6). Hình 1.1.6. Hình dạng tinh thể khoáng vật biotit có một hệ thống cát khai song song với (001), ảnh chụp tiết diện song song với (001) không có cát khai và tiết diện có một hướng cát khai khi cắt xiên góc hoặc song song với trục c của khoáng vật biotit trong đá granodiorit vùng Hòn Đất, Kiên Giang . Ảnh chụp dưới KHV phân cực (1Ni, 3.3x4x). Khoáng vật có hai hệ thống cát khai (augit, hornblen lục), các tiết diện có hai hệ thống cát khai: o Nếu hai hệ thống cát khai này song song với nhau, tiết diện chỉ có một hướng cát khai o Nếu chúng cắt nhau, tiết diện sẽ có hai hướng cát khai (hình 1.1.7). Hình 1.1.7. Hình dạng tinh thể pyroxen một nghiêng có hai hệ thống cát khai theo (110) và (110), ảnh chụp tiết diện có một hướng cát khai (gồm hai hệ thống cát khai song song) và tiết diện hai hướng cát khai cắt nhau của khoáng vật pyroxen một nghiêng trong đá monzodiorit vùng Hòn Đất, Kiên Giang dưới KHV phân cực (1Ni, 3.3x4x) Mặt cát khai thường song song với mặt tinh thể. Tuy không phải luôn luôn đúng trong mọi trường hợp nhưng tính chất này cực kì quan trọng cho việc định hướng các phương trục tinh thể, mặt tinh thể trong việc đo góc tắt. 8
Chiết suất Chiết suất của khoáng vật được xác định gián tiếp bằng việc quan sát mặt sần và độ nổi của tiết diện dưới một nicol (xem Bảng xác định chiết suất của khoáng vật trong lát mỏng). Bảng xác định chiết suất của khoáng vật trong lát mỏng (theo V.N. Lôđôtsnhikôp và V.I. Lutrixki) Ranh Chiết giới Chuyển động của Mặt Các khoáng vật suất giữa Độ nổi riềm becke khi nâng sần đặc trưng (n) hạt và cao ống kính nhựa Âm (hạt có dạng chìm n1.78 Rất rõ Cực rõ được tô một đường Từ nhựa sang hạt Sphen, Zircon đen dày) Nguồn tài liệu: Quan Hán Khang. Quang học tinh thể và kính hiển vi phân cực. NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, 1986 Nguyên nhân tạo ra mặt sần là do khi mài lát mỏng, bao giờ trên bề mặt tiết diện cũng còn những chỗ lồi lõm. Nếu chiết suất của hạt khác với chiết suất của nhựa canada phủ trên bề mặt hạt, chùm ánh sáng song song khi qua hạt sẽ bị khúc xạ (hội tụ hoặc phân kì) ở những chỗ lồi lõm. Những khoáng vật có chiết suất cao sẽ nổi cao hơn khoáng vật có chiết suất thấp (hình 1.1.8; 1.1.9). Để so sánh chiết suất của hai khoáng vật nằm cạnh nhau, chúng ta sử dụng phương pháp tạo riềm Becke. Lưu ý: một số khoáng vật không màu, có chiết suất gần bằng nhau, khi các tiết diện của chúng nằm cạnh nhau sẽ khó phân biệt được ranh giới hạt. Trường hợp này chúng ta phải đóng 2 nicol để quan sát hình dạng hạt (hình 1.1.9). Hình 1.1.8. Mẫu monzodiorit vùng Hòn Đất, Kiên Giang. Hai tiết diện pyroxen (Py) một nghiêng nổi cao hơn các khoáng vật chiết suất thấp hơn ở xung quanh (1Ni, 3.3x4x). 9
Hình 1.1.9. Ảnh chụp mẫu đá granit sáng màu, khối Xuân Thu, Quảng Ngãi dưới 1nicol và 2 nicol (3.3x4x). Tiết diện muscovit (Ms) có ranh giới rõ hơn so với các khoáng vật thạch anh (Q) và plagioclas (Pl) bên cạnh ở dưới một nicol. Ranh giới các tiết diện thạch anh, plagioclas chỉ thấy được ở 2 nicol vuông góc. Lưỡng chiết suất Lưỡng chiết suất của một khoáng vật là hiệu số chênh lệch giữa chỉ số chiết suất lớn nhất và nhỏ nhất trong tinh thể khoáng vật (ng-np). Trong một tiết diện tinh thể bất kì, lưỡng chiết suất của tiết diện được tính bằng công thức: R=d(n1-n2) Trong đó: o d là chiều dày tiết diện. Đối với lát mỏng, d luôn cố định ở 0.03mm. o R là hiệu số đường đi (độ chậm); o n1-n2: lưỡng chiết suất của tiết diện Lưỡng chiết suất của tiết diện và độ chậm R được xác định bằng cách quan sát màu giao thoa (interference colours) của tiết diện, sau đó sử dụng bảng màu Michel Levy để tra tìm giá trị của chúng. Cách làm như sau: - Trên bảng màu Michel Levy (hình 1.1.10), kẻ đường nằm ngang ứng với giá trị d= 0.03mm (30mm) ở trục chiều dày lát mỏng (Thin Section Thickness) bên tay trái của bảng màu. - Trên đường nằm ngang này, tại vị trí màu giao thoa quan sát được: o nếu chiếu thẳng xuống trục nằm ngang bên dưới được giá trị R, o nếu chiếu theo các đường chéo được kẻ từ góc trái dưới cắt đường nằm ngang bên trên được giá trị lưỡng chiết suất. Chiều dày lát mỏng kiểm tra bằng màu giao thoa của tiết diện thạch anh: nếu d đúng bằng 0.03mm, đã biết lưỡng chiết suất của thạch anh: ng-np=0.0091. Ta suy ra được màu giao thoa của tiết diện thạch anh trong mẫu cao nhất là xám, đôi khi có màu vàng bậc I. Nếu trong mẫu có những tiết diện thạch anh màu giao thoa cao hơn vàng bậc I thì có nghĩa mẫu lát mỏng đó bị mài dày Màu giao thoa của tiết diện được xác định theo các bước: - Dưới 2 nicol vuông góc, xoay tiết diện đang quan sát về vị trí tắt - Từ vị trí tắt, xoay tiết diện thêm 45o (chiều nào cũng được). Quan sát màu giao thoa của tiết diện. Lưu ý: - Một tinh thể có thể bị cắt ở những vị trí khác nhau, ứng với mỗi tiết diện sẽ có một giá trị lưỡng chiết suất và màu giao thoa riêng của lát cắt. - Lưỡng chiết suất của khoáng vật luôn luôn bằng ng-np, được xác định trên tiết diện có chứa 2 phương dao động Ng và Np của tinh thể (tiết diện song song với trục 10
quang của tinh thể một trục và song song với mặt trục quang của tinh thể 2 trục), tiết diện này có màu giao thoa cao nhất trong toàn bộ các lát cắt tinh thể. - Các tiết diện của tinh thể hạng cao, tiết diện vuông góc trục quang của tinh thể một trục và hai trục đều có giá trị độ chậm R=0 nên sẽ hoàn toàn tối đen dưới 2 nicol vuông góc. Hình 1.1.10. Bảng màu Michel Levy Góc tắt Góc tắt được tạo bởi một phương dao động xác định của mặt quang suất với một phương đặc trưng của tinh thể (trục tinh thể, mặt tinh thể...). Trị số góc tắt cần phải ký hiệu rõ bằng tên của phương dao động và phương đặc trưng của tinh thể tạo thành. Ví dụ: góc tắt tạo bởi phương dao động Ng và trục c của hornblend bằng 12o được ký hiệu như sau: Ng^c=12o. Một khoáng vật, chỉ nên chọn đo góc tắt trên những tiết diện chính của mặt quang suất. Góc tắt của các tiết diện này xác định góc tắt của tinh thể. Các phương đặc trưng của tinh thể, tùy loại khoáng vật sẽ được xác định trên những tiết diện chính của mặt quang suất nhờ vào dấu hiệu: phương cát khai hay một cạnh thẳng rõ nét của tiết diện. Ví dụ: tiết diện song song với mặt trục quang của hornblend có một hướng cát khai cũng là hướng của trục c (hình 1.1.11). Trên tiết diện này còn thể hiện nhiều tính chất của tinh thể như: Hình 1.1.11. Tiết diện // mặt trục quang đồng thời cũng là tiết diện // (010) của tinh thể. - Chứa các phương song song với các trục a và c của tinh thể: phương của trục c song với phương cát khai, phương của trục a tạo với cát khai một góc β~106o. 11
- Chứa hai phương dao động Ng và Np, hai trục quang của tinh thể. Như vậy sẽ quan sát được màu đa sắc theo Ng và Np, và tiết diện này cũng xác định lưỡng chiết suất và dấu kéo dài của tinh thể. - Có các góc tắt tạo bởi phương dao động Ng, Np với các trục c và trục a, trong đó góc tắt Ng^c dễ dàng đo được dưới kính. Người ta phân ra 3 kiểu tắt như sau: o Tắt thẳng (straight extinction): góc tắt bằng 0o o Tắt xiên (oblique extinction): góc tắt khác 0o. o Tắt đối xứng (symmetrical extinction): khi tiết diện có hai phương đặc trưng (2 cạnh tinh thể, hai hướng cát khai,...) phân bố đối xứng với phương dao động Ví dụ: tiết diện vuông góc trục c của hornblen có hai phương cát khai song song với (110) và (110), góc cát khai bằng 56o, phương dao động Nm nằm ngay trên đường phân giác của góc 56o. Tiết diện này được gọi là tắt đối xứng vì có 2 giá trị góc tắt: Nm^(110)=Nm^(110)=23o (hình 1.1.12). Hình 1.1.12. Tiết diện vuông góc trục c của hornblend Ngoài ra, còn gặp những kiểu tắt đặc biệt như tắt làn sóng của thạch anh trong những đá bị cà ép. Nếu bạn đang xem website này trong đĩa CD, hãy bấm vào đây để xem đoạn phim minh họa cho tắt làn sóng của thạch anh Dấu kéo dài Những tinh thể có dạng kéo dài (hình trụ, hình que,...), dấu kéo dài được quy ước như sau: - Tinh thể kéo dài dương nếu phương kéo dài của tinh thể trùng với phương dao động Ng hoặc ngả về Ng nhiều hơn Np. - Tinh thể kéo dài âm nếu phương kéo dài của tinh thể trùng với phương dao động Np hoặc ngả về Np nhiều hơn Ng. - Tinh thể kéo dài không xác định được trong hai trường hợp sau: o Phương kéo dài tạo với các phương dao động Ng và Np một góc giao động trong khoảng từ 30 đến 60o. Ví dụ: Augit có dạng hình lăng trục kéo dài theo trục c, góc tạo bởi trục c (phương kéo dài của tinh thể) với Ng thay đổi từ 42-55o (góc tắt Ng^c=42-55o). Vì Ng vuông góc Np nên có thể suy ra Np^c=48-35o. Trong trường hợp này chúng ta khó có thể xác định được trục c ngả về phương dao động nào nhiều hơn. o Phương kéo dài của tinh thể trùng với phương dao động Nm, có thể lấy forsterit (hình 1.1.13) làm ví dụ: - Tiết diện//(010) dấu kéo dài âm (Nm và Ng) - Tiết diện//(100) dấu kéo dài dương (Nm và Np) - Tiết diện//(001) dấu kéo dài không xác định (Ng và Np) Như vậy dấu kéo dài của tinh thể forsterit không xác định. 12
Hình 1.1.13. Tinh thể forsterit dấu kéo dài không xác định Đặc điểm song tinh và cấu tạo đới Đặc điểm song tinh và cấu tạo đới trạng phổ biến nhất trong nhóm feldspar. Những kiểu song tinh nhất định điển hình cho từng loại khoáng vật của nhóm. Vd: plagioclas thường có cấu tạo đa hợp tinh albit, hợp tinh pericline, song tinh carlbad,...; microlin với cấu tạo song tinh mạng lưới... (hình 1.1.14). Hình 1.1.14. Một số kiểu song tinh và cấu tạo đới trạng của feldspar (mẫu Huỳnh Văn Hải) Biến đổi thứ sinh Hầu hết các khoáng vật tạo đá kết tinh ở nhiệt độ tương đối cao, khi ở vào điều kiện nhiệt độ thấp hơn chúng có thể bị thay thế bởi khoáng vật khác ổn định hơn trong điều kiện mới. Sự biến đổi thứ sinh xảy ra bất kỳ thời gian nào và sản phẩm thứ sinh thường kích thước quá nhỏ để xác định dưới kính. Dựa vào đặc điểm biến đổi thứ sinh, nhiều khoáng vật được xác định hoặc phân biệt với khoáng vật khác. Ví dụ: phân biệt thạch anh với feldspar... 13
KHOÁNG VẬT TẠO ĐÁ DƯỚI KÍNH HIỂN VI PHÂN CỰC Các khoáng vật tạo đá chính OLIVIN (Mg, Fe)2[SiO4] Fosterite: Mg2[SiO4] Fayalite: Fe2[SiO4] Tinh hệ: Trực thoi Vị trí mặt quang suất: Np||b; Nm||c; Ng||a; Mặt trục quang O.A.P.||(001) (Theo W. E. Troger. Optical Determination of rock forming mineral. Stuttgart, 1979) 14
OLIVIN Hình dạng tinh thể Dạng hạt (granular), dạng lăng trụ ngắn (short prisms) Cát khai Cát khai đối với olivin không đặc trưng, nhưng các đường nứt thô lại rất thường gặp. Trong đá phun trào đôi khi thấy cát khai không hoàn toàn theo (010). Cát khai theo (100) rất hiếm. Màu và tính đa sắc Không màu Chiết suất Forsterit Fayalit Mặt sần, Độ nổi np 1.636 - 1.827 (tra bảng chiết suất) nm 1.651 - 1.869 ng 1.669 - 1.879 Màu giao thoa (tra bảng màu Michel Levy) Lưỡng chiết suất, ng-np 0.033 - 0.052 Góc tắt Nếu tinh thể có cát khai theo (010), các tiết diện một hướng cát khai tắt thẳng, góc tắt Ng^a=0o Dấu kéo dài Không xác định (xem thêm bài dấu kéo dài) Góc 2V Fosterit: 2VNg=84o. Quang dấu (+). Quang dấu Fayalit: 2VNp=50o. Quang dấu (-). Đa số olivin trong đá magma đều có dấu quang hầu như trung tính. Biến đổi thứ sinh Olivin bị biến đổi idingsit hóa và serpentin hóa ven rìa và dọc theo các đường nứt.. 3 (Mg,Fe)2SiO4 + SiO2 + 4 H2O = (Mg,Fe)6Si4O10(OH)8 Olivin Serpentin Nguồn gốc Olivin chủ yếu có nguồn gốc magma. Chúng là khoáng vật chính của các đá siêu mafic, mafic. Forsterit, fayalit còn gặp trong đá biến chất trao đổi. Chrysolit, hyalosiderit gặp trong đá basalt, gabbro, ... Lưu ý: olivin hiếm khi tồn tại cùng với thạch anh trong đá magma vì dung thể nếu dư SiO2 sẽ phản ứng với olivin tạo khoáng vật pyroxen: (Mg,Fe)2SiO4 + SiO2 = (Mg,Fe)2Si2O6 Olivin Pyroxen 15
KHOÁNG VẬT TẠO ĐÁ DƯỚI KÍNH HIỂN VI PHÂN CỰC PYROXEN TRỰC THOI (Mg,Fe)2[Si2O6] Enstatit: Mg2[Si2O6] Ortho-ferrosilit: Fe2[Si2O6] Tinh hệ: Trực thoi Vị trí mặt quang suất: Np||b; Nm||a; Ng||c; Mặt trục quang O.A.P.||(100) (Theo W. E. Troger. Optical Determination of rock forming mineral. Stuttgart, 1979) 16
PYROXEN TRỰC THOI Khoáng vật Enstatit Bronzit Hypersthen Công thức hóa học Mg2[Si2O6] (Mg,Fe)2[Si2O6] (Mg,Fe)2[Si2O6] Hình dạng tinh thể Dạng lăng trụ hoặc dạng hạt Cát khai 2 hệ thống cát khai theo (210) và (210), góc cát khai 880. Màu và tính đa sắc Không màu Không màu hoặc rất Hồng nhạt đến lục nhạt nhạt Chiết suất np: 1.657 1.679 1.712 nm: 1.659 1.686 1.724 ng: 1.665 1.690 1.727 Lưỡng chiết suất ng-np: 0.008 0.011 0.015 Mặt sần; Độ nổi (tra bảng chiết suất) Màu giao thoa (tra bảng màu Michel Levy) Góc tắt Tắt thẳng: Ng^c =0o Dấu kéo dài Dương Công thức đa sắc Ng: lục nhạt; Nm: vàng nhạt Np: hồng hạt Ng>Nm>Np Góc 2V 2VNg >54o. 2V=90o 2VNp >45o. Quang dấu (+) (-) Biến đổi thứ sinh Pyroxen trực thoi biến đổi thứ sinh gần giống như olivin, nó thường bị biến thành serpentin. Đôi khi pyroxen trực thoi cũng có thể biến thành talc, chlorit và amphibol. Nguồn gốc Trong tự nhiên, pyroxen trực thoi tham gia vào thành phần các đá gabbro, norit, peridotit, pyroxenit. Trong các đá biến chất, pyroxen trực thoi được thành tạo ở tướng biến chất cao, thí dụ tổ hợp pyroxen trực thoi + silimanit + thạch anh thuộc tướng gneis hypersthen – silimanit. 17
KHOÁNG VẬT TẠO ĐÁ DƯỚI KÍNH HIỂN VI PHÂN CỰC PYROXEN MỘT NGHIÊNG Tinh hệ: Một nghiêng, β~106o Vị trí mặt quang suất: Nm||b; Mặt trục quang O.A.P.||(010) (Theo W. E. Troger. Optical Determination of rock forming mineral. Stuttgart, 1979) 18
PYROXEN MỘT NGHIÊNG Khoáng vật Diopsid Augit Aegirin-augit Công thức hóa học Ca(Mg,Fe) Ca(Mg,Fe,Al) mNaFe3+ [Si2O6]+ [Si2O6] [(Si,Al)2O6] nCa(Mg,Fe)[Si2O6] Hình dạng tinh thể Hình kim (acicular) Lăng trụ ngắn Lăng trụ kéo dài hoặc dạng hạt (short prisms) (granular) Cát khai 2 hệ thống cát khai theo (110) và (110), góc cát khai 870. Màu và tính đa sắc Không màu Lục nhạt phớt nâu Lục nhạt đến xanh hoặc phớt hồng lục đậm Chiết suất Diops. Sal. Hed. Diops. Sal. Hed. giàu Di - giàu Ae np: 1.665-1.699-1.727 1.670-1.693-1.734 1.695-1.741 nm: 1.672-1.709-1.735 1.676-1.698-1.750 1.700-1.746 ng: 1.696-1.728-1.756 1.690-1.720-1.772 1.728-1.762 Lưỡng chiết suất ng-np: 0.031-0.029-0.029 0.024-0.027-0.029 0.033-0.021 Mặt sần; Độ nổi (tra bảng chiết suất) Màu giao thoa (tra bảng màu Michel Levy) Góc tắt Ng^c: 38-48o Ng^c: 39-47o Aegirin: Np^c:0o-8o Aegirin-augit: Np^c: 0o-30o Dấu kéo dài Không xác định Không xác định Âm Công thức đa sắc Ng: lục nhạt; Nm: lục Np: lục đậm Ng
KHOÁNG VẬT TẠO ĐÁ DƯỚI KÍNH HIỂN VI PHÂN CỰC AMPHIBOL MỘT NGHIÊNG Trong thiên nhiên, amphibol ít khi có thành phần thuần nhất mà thường là hỗn hợp đồng hình của hai hay một vài thành phần. Các khoáng vật quan trọng gồm có: Tremolit: Ca2Mg5[Si8O22](OH)2 Actinolit: Ca2(Mg,Fe)5[Si8O22](OH)2 Hornblend lục: Ca2(Mg,Fe,Al)5[Si8O22](OH)2 Hornblend basaltic: NaCa2(Fe+2,Mg,Fe+3,Al,Ti)5[(Si,Al)8O22](OH)2 Arfvedsonit: Na3(Fe+2Mg)4(Fe+3Al)[Si8O22](OH,F)2 Riebeckit: Na2Fe+23Fe+32[Si8O22](OH,F)2 o Tinh hệ: Một nghiêng, β~106 Vị trí mặt quang suất: Nm||b; Mặt trục quang O.A.P.|| (010) (Theo W. E. Troger. Optical Determination of rock forming mineral. Stuttgart, 1979) 20