Tài liệu Thực tập thạch học

VÕ VIỆT VĂN (chủ biên) TRẦN ANH TÚ Đ Ạ I HỌC QUỐC GIA T P H ồ CHÍ M INH TRƯỜNG Đ Ạ I HỌC BÁCH KHOA V õ V iệ t V ăn (Chủ biên) - T rầ n A n h Tú THựC ■ TẬP ■ THẠCH HỌC ■ ■ (Tái bản lần thứ nhất) N H À XUẤT BẢ N Đ Ạ I HỌC Quốc GIA T P HỒ CHÍ M INH - 2008 (ỈT . 02 . ĐL(V) D Ĩ l ^ ĩ ễ E o í 130.2008/100.04 MỤC LỤC LỜ I N Ó I ĐẦU 5 Bài 1 7 MỘT SỐ DẤU H IỆU NHẬN BIẾT ĐÁ BẰNG MẮT THƯỜNG 1.1 Thành phần khoáng vật 7 1.2 Cấu tạo, kiến trúc 8 1.3 Màu sắc 9 1.4 Tỷ trọng 10 1.5 M ặt vỡ 10 1.6 Tác dụng với acid 10 1.7 Hóa thạch 10 Bài 2 CÁC TÍNH CHẤT QUANG HỌC CỦA KHOÁNG VẬT 11 DƯỚI KÍNH HIỂN VI PHÂN c ự c 2.1 Kính hiển vi phân cực 11 2.2 Hình dạng khoáng vật 14 2.3 Màu sắc và tính da sắc của khoáng v ật 15 2.4 Cát khai và góc cát khai 18 2.5 M ặt sần, độ nổi 19 2.6 Chiết suất và so sánh chiết suất của hai khoáng v ật cạnh nhau bằng riềm becke 19 2.7 Hiện tượng giả hấp phụ 20 2.8 Quan sát màu giao thoa bằng các bản bù màu (không có lá t mỏng) 21 2.9 Quan sát màu giao thoa 22 2.10 Quan sát hiện tượng tắ t và góc tắ t 22 2.11 Xác định bậc màu giao thoa bằng riềm màu - Xác định lưỡng chiết suất (ng - np) 2.12 Xác định màu giao thoa tăng hay giảm 24 bằng các bản bù màu 25 2.13 Xác định tên phương dao động 26 2.14 Xác định dấu kéo dài 27 Bài 3 CÁC KHOÁNG VẬT TẠO ĐÁ 28 3.1 Nhóm olivin 28 3.2 Nhóm pyroxen 30 3.3 Nhóm amphibol 37 3.4 Nhóm mica 41 3.5 Nhóm feldspat 44 3.6 Nhóm thạch anh 60 3.7 Thủy tinh núi lửa 63 3.8 Nhóm chlorit 65 3.9 Nhóm serpentin 65 3.10 Nhóm carbonat 67 3.11 Nhóm khoáng sét 69 3.12 Nhóm hydroxit nhôm 69 3.13 Nhóm phosphorit 71 3.14 Nhóm granat 71 3.15 Nhóm disthen 72 3.16 Silim anit 74 3.17 Staurolit 75 3.18 Nhóm cordierit 76 3.19 Nhóm epidot 77 3.20 Nhóm íeldspathoid 78 3.21 Nhóm zeolit 80 3.22 Talc 80 3.23 Nhóm tourmalin 81 3.24 Zircon 82 3.25 Topaz 82 3.26 Sphen 83 3.27 Fluorit 84 3.28 Nhóm spinel 84 3.29 Apatit 84 3.30 Corindon 86 B ài 4 MÔ TẢ ĐÁ DƯỚI KÍNH HIỂN VI PHÂN c ự c 87 4.1 Trình tự mô tả khoáng vật dưới kính hiển vi phân cực 87 4.2 Trình tự mô tả đá magma xâm nhập 87 4.3 Trình tự mô tả đá magma phun trào 88 4.4 Trình tự mô tả đá trầm tích vụn 89 4.5 Trình tự mô tả đá trầm tích carbonat 89 4.6 Trình tự mô tả đá biến chất 90 TÀI LIỆ u THAM KHẢ o 90 LỜI NÓI ĐẦU TH ựC TẬP THẠCH HỌC được biên soạn nhằm cung cấp cho sinh viên Khoa Địa chất và Dầu khí, Trường Đại học Bách khoa ■Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh nhữ ng kỹ năng: - Một số dấu hiệu nhận biết đá bằng mắt thường - Nghiên cứu các đá dưới kính hiển vi phân cực, bao gồm quan sát và mô tả đá - Đặc điểm quang học của các khoáng vật tạo đá - Mô tả xác định đá. Qua các kỹ năng thực hành này, giúp cho sinh viên củng cố những kiến thức căn bản của môn học “Thạch học 1”. THỰC TẬP TH ẠCH HỌC bao gồm 4 bài được phân công biên soạn: 1- Biên soạn nội dung: T h S Võ Việt Văn 2- Phụ trách hình ảnh và bìa: KS Trần Anh Tú Chúng tôi rất mong nhận được góp ỷ của các đồng nghiệp và quý dộc giả để lán tái bản cuốn sách sẽ được sửa chữa, bổ sung cho hoàn thiện hơn. Rât cảm ơn. Mọi ý kiến đóng góp, trao đổi xin liên kệ tại địa chí: Khoa Địa chất và Dầu khí, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quôc gia TP Hồ Chí Minh, số 268 Lý Thường Kiệt Q.10, TP HCM. Điện thoại: (08) 8654086 Các tác giả Bài 1 MỘT SỐ DẤU HIỆU NHẬN BIÊT ĐẤ BẰNG MẮT THƯỜNG Đá là một tập hợp tự nhiên của các khoáng vật, tập hợp này có thể cùng một oại (đá quartzit, đá vôi...) hoặc gồm hai loại khoáng vật hoặc nhiều hơn nữa (đá ịranit). Tập hợp này phẳn ảnh một quá trình thành tạo (nguồn gốc thành tạo) 'iêng biệt; có th à n h phần v ật chất, kiến trúc, cấu tạo n h ất định và chúng kết hợp ■'ới nhau theo m ột cách thức riêng biệt (tổ hợp cộng sinh khoáng vật). Một việc r ấ t quan trọng để nhận biết đá bằng m ắt thường là dựa vào nhiều lấu hiệu khác nhau để phân chia đá ra thành các nhóm lớn như đá magma, đá •,rầm tích, đá biến chất; đây là một công việc đầu tiên để từ đó loại suy và tiếp tục lác định như đá magma xâm nhập hay phun trào, đá trầm tích vụn hay đá trầm ách hóa học hay đá trầm tích sinh hóa... Việc nhận biết tê n dá ở ngay tại điểm lộ (thực địa) thường dễ dàng hơn vì ở ió ta có thể dựa vào quan hệ giữa chúng với đá vây quanh, dựa vào th ế nằm của lá, m ặt cắt tự nhiên...Đối với đá còn tươi thì dễ nhận biết hơn vì chúng chưa bị Mến đổi. Ngoài ra người ta còn dùng kính lúp (thường có độ phóng đại 10') để tăng tích thước của các h ạ t lớn thêm . Tóm lại, khi xác định tên đá phải dựa vào nhiều dấu hiệu bên ngoài mà ta có h ể nhận biết được, càng có nhiều dấu hiệu thì mức độ nhận biết càng chính xác. \1 THÀNH PHẨN KHOÁNG VẬT Thành phần khoáng vật chủ yếu là cơ sở tốt nhất để nhận biết tên đá. Ví dụ ìhư đá granit có th àn h phần khoáng vật chủ yếu là íeldspat, thạch anh, biotit. Cát lết thạch anh có th à n h phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh... Thành phần khoáng vật thứ yếu trong một số trường hợp cũng là dấu hiệu ốt để giúp ta đoán nhận tên đá. Ví dụ như tập hợp các khoáng vật canxit (calcit), tpidot, clorit thường được th àn h tạo từ sự biến đổi thứ sinh của các khoáng vật chủ }ếu trong đá phun trào có th à n h phần maíìc, trung tính. Cần phân biệt đá có thành phần đơn khoáng hay đa khoáng. Các đá đơn lhoáng thường gặp ở đá trầm tích hóa học như đá vôi (calcit), thạch cao (gypsum), nuối mỏ... ở m ột số ít đá magma và đá biến chất cũng gặp đá có thành phần đơn lhoáng như pyroxenit, amphibolit, quartzit... Các đá có th àn h phần đa khoáng tiường gặp ở đá magma như đá granit, diorit... hoặc ở đá biến chất như đá gneiss, cá phiến... B ài 1 8 Có một số khoáng vật đặc trưng chỉ có m ặt trong đá biến chất mà ở các đá khác không gặp như andalousit, staurolit, silimanit... Tổ hợp cộng sinh khoáng vật cũng là một dấu hiệu có thể suy đoản được tèn đả, các khoáng vật thường đi chung vớí nhau như thạch anh, feldspat trong đá pegmatit. Việc xác định tê n đá không phải lúc nào cũng dựa vào thành phần khoáng vật. Trong trường hợp như đá pegm atit, cuội k ết là các đá gồm các khoáng v ật có kích thước lớn có th ể phân b iệt được bằng m ắt thường; tuy nhiên khi các khoáng v ật tạo đá có kích thước nhỏ không thể thấy được bằng m ắt thường (bazan (basalt) là loại đá phun trào gồm các khoáng vật có kích thước nhỏ - rấ t nhỏ) thì cần phải dựa vào các dấu hiệu khác. 1.2 CẤU TẠO, KIẾN TRÚC Thông thường khi n h ận b iết một loại dá bằng m ắt thường thì dấu hiệu về cấu tạo được chú ý hơn dấu hiệu kiến trúc, vì kiến trúc của đá được thể hiện qua hình dạng, kích thước của các khoáng vật, nó phụ thuộc vào việc quan sát được các h ạ t khoáng v ật hay không; còn cấu tạo của đá được thể hiện qua sự sắp xếp, phân bố trong không gian của các khoáng vật trong toàn thể khối đá, đặc biệt là khi quan sát ngoài thực địa. Tuy nhiên bằng m ắt thường ta có thể dựa vào cả hai dấu hiệu trên để phân b iệt sơ bộ và n hận biết đá một cách cơ bản. Hơn nữa, qua đó ta có th ể suy đoán điều kiện th àn h tạo đá như các khoáng vật của đá magma xâm nhập (gabro, diorit...) thường có kích thước lớn hơn và phân bố chặt xít hơn đá magma phun trào (bazan, andesit...). Khi gặp đá có cấu tạo khối ta cần dựa vào kiến trúc để phân biệt. Cũng có khi hình dạng và kích thước của, các khoáng vật ta có thể thấy rõ và phân biệt được, trường hợp này thường gặp à đá magma xâm nhập sâu và vừa hoặc ở đá trầm tích vụn. Ngược lại cũng có trường hợp hình dạng và kích thước của các khoáng vật không thấy, hoặc không phân biệt được với nhau và có thể nhầm lẫn giữa các nhóm đá với nhau như đá magma phun trào (có vi tinh và thủy tinh) với đá trầm tích hóa học. N hìn chung đá trầm tích vụn (sỏi kết, cát kết...) có cấu tạo khối thường dễ n h ận b iết hơn các nhóm đá khác. Khi gặp các trường hợp có dấu hiệu về cấu tạo và kiến trúc của đá khá giông nhau, th ì chúng ta sẽ dựa vào các dấu hiệu khác để p hân b iệt như trường hợp đá vôi và đá bazan đều có cấu tạo khối, kiến trúc h ạ t mịn, sẫm màu, lúc này cho HC1 tác dụng với dá vôi (bị sủi bọt); ở đá bazan ta còn gặp các khoáng v ậ t thứ sinh (ở d ạng h ạ n h nhân) như clorit, canxit, epidot... Cấu tạo lỗ hổng, bọt, hạnh nhân thường là cấu tạo đặc trưng cho đá phun trào mafic. Hơn nữa ta có th ể dựa vào tỷ trọ n g để p hân biệt, như bazan có tỷ trọng lớn hơn đá vôi. M ột sô' d ấ u h iệ u nh ận b iế t đá b ằn g m ắ t thường 9 Cấu tạo phân lớp thường gặp ở các đá trầm tích, các lớp thường khác nhau về thành phần, màu sắc, độ h ạt như sét kết, bột kết, cát kết, đá trầm tích silic... Tuy nhiên, cấu tạo này có thể gặp ở đá magma dạng mạch hoặc các đá biến chất có phân phiến; lúc này ta dựa vào các dấu hiệu khác như th àn h phần khoáng vật, độ cứng, tỷ trọng... Cẩu tạo phân phiến là cấu tạo đặc trưng cho các đá biến chất, các khoáng vật được sắp xếp theo hướng song song và có dạng lá, phiến rõ ràng. Các đá biến chất có cấu tạo phân phiến gồm các khoáng vật có dạng vẩy như đá phiến miea, đá phiến mica - sericit. 1.3 MÀU SẮC Mỗi loại đá có thể có nhiều màu sắc khác nhau nhưng ở một số loại đá có những màu đặc trưng, vì vậy màu sắc cũng là m ột dấu hiệu để phân biệt và nhận biết đá. Màu sắc của đá thường là do màu của các khoáng v ật quyết định vì màu của đá sáng hơn hay sẫm hơn sẽ phụ thuộc vào tỷ lệ của các khoáng v ật tạo đá. Chúng ta có thể xem và phân biệt được đá nào đơn khoáng, đá nào đa khoáng. Đá magma axit thường sáng màu hơn đá magma trung tính, maíìc và siêu maíỉc là do chúng có chứa nhiều khoáng vật sáng màu (plagiocla, orthocla, thạch anh). Đá quartzit thường sáng màu (màu trắng) là do chúng có chứa nhiều khoáng v ật thạch anh. Màu sắc của đá còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như do tác dụng phong hóa, biến đổi thứ sinh, hoặc do sự hiện diện của các tạp chất trong các dá trầm tích. Do những nguyên nhân trên nên màu sắc của đá thường phân bố không đồng nhất làm cho đá có nhiều màu sắc đậm n h ạt khác nhau và chúng ta nên dựa vào màu chung mà nhận biết. Đá sét thường có màu trắn g nhưng có th ể sẫm màu do lẫn các tạp chất (chất hữu cợ, than). Đá bazan thường sẫm màu khi bị phong hóa sẽ biến thành màu đỏ, đỏ nâu... Đá vôi, dolomit thường sáng màu (màu trắng) nhưng có thể sẫm màu do có lẫn tạp chất. Màu xanh lục của khoáng vật epidot thường gặp ở các đá magma maíỉc, đá biến chất hoặc màu xanh lục của khoáng vật glauconit trong cát kết. Màu nâu đen thường gặp ở m ặt phong hóa của đá do sự hiện diện của các nguyên tố Mn, Fe. Đá có màu vàng hoặc vàng nâu, nâu đỏ do có lẫn hem atit (Fe20 3 ) hoặc lim onit (Fe ngậm nước). Đá có màu vàng kim loại do lẫn pyrit. Màu hồng th ịt do khoáng vật orthocla có trong đá granit. Tất nhiên, cũng có khi chúng tà có thể nhầm lẫn khi dựa vào màu sắc dể phân biệt và nhận biết đá; gặp trường hợp này ta sẽ dựa vào các dấu hiệu khác như tỷ trọng, độ cứng, m ặt vỡ... ắể phân biệt phần lớn màu sắc và tỷ trọng có liên quan với B ài 1 10 nhau và chúng được thể hiện qua các nguyên tố và các khoáng vật tạo đá. Đá bazan có màu đen sẫm nhưng khi bị phong hóa sẽ cho màu khác đi, trường hợp này chúng ta phải dựa vào m ặt vỡ còn tươi của bazan. 1.4 TỶ TRỌNG Có th ể dựa vào tỉ trọng để nhận biết tên đá. Đá bazan thường nặng hơn sét kết khi có cùng màu với nhau, bazan có chứa quặng sắt thì càng nặng. Đá magma axit thường có tỷ trọng nhỏ hơn đá magma maíìc. Tuy nhiên, cũng có một sô loại đá nhẹ nhưng sẫm màu như obsidian có màu đen (có thành phần hóa học của đá axit) và như vậy chúng ta phải dựa vào cấu tạo của dá. 1.5 MẶT VỠ Dấu hiệu này thường đáng tin cậy khi xác định các đá mịn h ạt như đá thủy tinh (obsidian có m ặt vỡ trôn ốc), đá sinh vật cháy (than anthracit có m ặt vỡ vỏ sò), đá trầm tích silic (ngọc bích có m ặt vỡ vỏ sò). 1.6 TÁC DỤNG VỚI AXIT Các đá có th à n h phần khoáng vật chủ yếu là canxit như đá vôi, đá hoa sẽ sủi bọt với axit, nên nhỏ các giọt axit lên m ặt còn tươi của đá (HC1 loăng có thế sử dụng được hoặc có th ể dùng axit axetic như dấm, chanh). Các đá magma phun trào như bazan, andesit có chứa canxit cũng sủi bọt với axit, nhưng phản ứng này chỉ xảy ra cục bộ ở những nơi có canxit, còn đá vôi, đá hoa thì xảy ra trê n khắp m ặt đá và kéo dài nếu đủ lượng axit. Các đá trầm tích vụn có chứa ximăng vôi như cát kết thạch anh ximăng vôi cũng sủi bọt với axit nhưng không xảy ra trên toàn bộ mẫu đá (chú ý các hạt vụn thạch anh sẽ không sủi bọt với axit). 1.7 HÓA THẠCH Đây là các di tích sinh vật còn giữ lại trong đá và đà biến thành đá. Đây là dấu hiệu đặc trưng cho đá trầm tích hoặc đá trầm tích - pliun trào. Các đá magma và đá biến chất không gặp hóa thạch. Bài 2 CÁC TÍNH CHẤT QUANG HỌC CỦA KHOÁNG VẬT DƯỚI KÍNH HIỂN VI PHÂN c ự c 2.1 KÍNH HIỂN VI PHÂN cực 1- C ấu tạ o k ín h h iể n vi p h â n cực Đây là một loại kính hiển vi thông thường (sử dụng trong ngành y học, sinh học), nhưng có gắn thêm hai nicol, khi ánh sáng tự nhiên qua chúng sẽ th àn h ánh sáng phân cực (H.2.1). Ong k ín h : Tùy theo loại kính, ống kính có th ể cố định hoặc dịch chuyền lên xuống dược bằng ốc thô động (tạo dịch chuyển lớn) hoặc bằng ốc vi dộng (tạo dịch chuyển nhỏ). T hị kính (Tk): Mỗi thị kính đều có ghi độ phóng đại; mỗi loại có công dụng khác nhau (dây chữ thập, thước chia độ, mạng ô vuông). Thấu kính Bertrand. (thấu kính hội tụ): chỉ sử dụng khi cần quan sát hình giao thoa của chùm ánh sáng hình nón và có thể dẩy ra lắp vào dễ dàng. Nicol phân tích AA: được đặt ở giữa vật kính và thị kính, có th ể xoay được. Khe lắp bản bù m àu: là nơi lắp các loại bản bù màu đế xác định bậc màu giao thoa của khoáng vật Ôc chỉnh tâ m : dùng đế dưa khoáng vật cần xác định về đúng vị trí giữa tâm và khi xoay bàn kính, khoáng vật cần xác định không di chuyến ra khỏi thị trường. Vật kính (Vk): có độ phóng đại và độ mở khác nhau. Ôc thô động: dùng để dịch chuyển lớn ống kính hoặc bàn kính. Ốc vi động: dùng để dịch chuyển nhỏ ống kính hoặc bàn kính. Bàn kính: dùng để đ ặt lát mỏng, vành bàn kính có chia độ, và lá t mỏng được giữ chặt trê n bàn kính nhờ kẹp mẫu. Nicol phàn cực PP: được đặt ở giữa nguồn ánh sáng và vật kính, có thể xoay được. Thấu kính tụ quang', được sử dụng khi cần chùm ánh sáng hình nón. Gương phản chiếu ánh sáng: nhận nguồn sáng. B ài 2 12 s !É8 Thi kính ,J M Ế TẬV D M À O H ^ A ử S Q O H T ^ ^ O llO MÂh I Nicol phân tích AA ị Bản bù màu Mầu lát mòng Vật kính Bàn kính ố c thô động - .... _ Ốc vi động - Kính tụ quang à ^ Ế ^ L Ĩ í L A Chắn Sáng Nicol phản rfnÌ8 nẩírí 0Mcpp rínẾgn §nođ gnụ ,0 Ọ fí \ ố c xô dịch rỉnè rỉnẾrícl 98 g n L 'số n g rT ử ĩn T í r. isrỉ mó. Nút chỉnh độ sáng Nút đóng-mở điện Í19Ỉ nêyurh doịb Dặorí rinịb 00 ẻrlí òo áíuA gnỏ ,rĩ nhi í/iol 09fu ỵứi riaịb oạj) §nộb iv oô §fiB(j oệorí (nòi nếvudạ L oịb oẹJ) Ịịnộb ôriì :>b y Thi k(nh ố c thô động gnụb §nôo 00 iẹol iỗm ;iẹb gnòđq ỘỊb^ứíĩỊ ÒD L Ốc vi động A .(ẩnÔL rínírl ÌR8 nsup nấo ifbl gnụí) ÌiỆsịro :( n ,ộí-eÌ!Ết(iBíìrtjrỉí tqệriJ tirío ỵêb) uBíii 0 => .D ự u h YBOX ề d i ÒD i\T ộtaíHh$WRa rỉnè múrỉo BÌJD sodLt 0 B1C .gnéb ếb oév qỗỉ B i/ỵềỉ r ễ h / i^M :(ỉíT) j\ỉúj\ 14 -----Vật kính óv/íinhỉ đệv BUÍg ỏ iệb Dựuí) :AA Aài\ nỈM\t\ iooiVL úỏ nhỏ qõ\ 0 \VA rr uốf I úd( fifl€Í iẹot agg qRÍ ^.pi^Ễl^&óíu Kính tụ quang iệ v §nèorbí BÙo Borỉi E J ^ Chần sáng Irit vNgíiíiorM t*ctólíJhàfoc$íP0J.> :m h\ ỉ\mi\o "lO m êi GÌJÌ£ h i ịv grĩùh 9V rínịh D / r, r ố c xê djch hệ tiộ’p sáng s r ib ỹ t i ỏ r N n ố d YBOX i r b l é v .gnốlni ịíil iỏrhỉ ỷ\i noyurio3 ib 0F>ig LiẾrn oẠd rin ịb Dồx ầb f.UBfín DKfbĩ t)/Tl ộf) s v ifíb :(^ỉV ) aVi ù A tò V .rinbỉ aốd Cíốori íừihỉ gnô nòí nầỵurỉo rhib èb ỊỊíiúb :gỉ\ộb òi\\ oO Hình 2.1 Cấu tạo kính hien vỉ phân cực .rinhl néd Dặorí rỉaìỳl gnỏ ỏfín aảyurio ríoịb êb gnúb :^i\ộb iu oO ìệ b ầb gnúb :i\nìA ní>a otỉub Điều chỉnh ánh sáng: chỉ dùng nicol phâmAráhqẠA,órfwj aíộỉiế iCtbẩmsánỀệ&ưổiing mMjgujẸ(M i P ^ í ạ í n g p ệ í í / í Y R f n ệ ^ thì khôngrỊ ^ ị Ị j Ị ị ^ 9jjj.|i^f^ i ^ I^Ịạạ)1| ;) ưị}ị gauh 1/8 3ọtib :^iưníọ ụi sVuỉiV .\j'ôs\T Điều chỉnh tiêu cự: nhằn^ t ^ ^ k h o Ị ^ v â y r ^ các bước sau: -agMầSi^ìỉgiVỘ' định the0 C ác tín h c h ấ t q u a n g h ọ c c ủ a k h oán g v ậ t dưới kính h iể n vi p h â n cực 13 - Đ ặt lát mỏng vào giữa bàn kính; - Kẹp chặt lát mỏng; VI - Hạ thấp vật kính (hoặc nâng cao bàn kính) cho vật kính gần lắ t ròióng nhíêít; - Dùng ốc thô động để nâng vật kính lên từ từ (vừa nâng vặroịamỊi, vừa đưa m ăt vào thị kính đê quan sát) cho tới khi thấy rõ khoáng vật; - Dùng ốc vi động để chỉnh thêm cho ảnh được rõ; 'I -B Đ iều c h ỉn h tâ m (H.2.2): nhằm đưa khoáng vật cần xác định về đúng vị trí trung tâm của thị trường, nghĩa là tâm của thị kính Oi và tâm của khoáng vật 0 2 trùng với nhau. Tuần tự như sau: - Đưa một khoáng v ật b ất kỳ (thường dùng khoáng vật sẫm mậu) về tâm thi trường; i.j ;tệv gnốorbl mb ‘ìữẢ - Dùng hai ốc vi dộng để chỉnh tâm; - Vừa diều chỉnh tâm vừa xoay bàn kính để theo dõi khoảng cách giữa Oi vàOsỉ' X ỐG * - Tiếp tục như vậy cho tới khi Oi và 0 2 trùng nhau. ôfi>ỉ - vúV HÍ nsf) - iồ i n ròv aòg 4íH s.s H ynBorbí Hình 2.2 a) Trường hạp tâm vật kính bị lệch; b) Trường hạp đã chỉnh tâm (dịch chuyển tâm thị kính trùng với tâm 0) Xác định phương dao động của nicol phân cực p p gnùrb RU3 Tuần tự theo các bước sau: ’ Hl ■n,;,ía - Dưới một nicol (nicol phân cực PP) ■** - Tìm khoáng v ật biotit có cát khai rõ, tốt và đưa vào giữa tâm (Hí2^3ốÍX‘ - Xoay bàn kính để cho khoáng vật biotit có màu tối sẫm nhất (^ỉ^.áì^v <^VỊ trí này phương cát khai của khoáng vật biotit chính là phương dao độhg^ủằ nicol p p (H.2.3b). Ghi nhớ phương dao động của nicol phân cực. òorbí okO lo . rỉrnrío néorí -! §nẹl> ríníll .Bluo i ui. ) .íínẹo nôd iệv • ỉlnírí ‘ụj ,)ậv gnèoríii Bài 2 14 Hình 2.3 Cách điều chinh phương dao động của nicol pp vể vị trí thẳng dứng dựa vào cát khai của khoáng vật biotit Trường hợp phương dao động của nicol phăn cực bị lệch (H.2.3b) (không trùng với dây dọc hoặc ngang của thị kính), ta sẽ xoay nicol phân cực cho tới khi khoáng vật biotit có màu sẫm n hất (H.2.3c). Xác định phương dao động của hai nỉcol vuông góc (AA -L PP) và điều chỉnh cho hai dây chữ thập trong kính trùng với hai nicol. Tuần tự theo các bước sau: - Đã xác định được phương dao động của nicol phân cực; - Không dùng lát mỏng; - Vừa xoay nicol phân tích AA vừa quan sát cho tới khi thấy trong thị trường tối đen hoàn toàn (ở vị trí này hai phương dao động của hai nicol p p và AA thăng góc với nhau). 2.2 HÌNH DẠNG KHOÁNG VẬT Hình dạng khoáng vật phụ thuộc vào điều kiện kết tinh và tập tính riêng của khoáng vật. 1- D ạng tự hình Các khoáng vật đều tiếp xúc với nhau bằng những m ặt kết tinh (m ặt thật) của chúng, nghĩa là khoáng vật đó có m ặt giới hạn hoàn chỉnh. Dưới kính hiển vi phân cực chúng có dạng đa giác hoàn chỉnh. Ví dụ khoáng vật biotit, plagiocla. 2- D ạng n ử a tự hình Khoáng vật có một phần m ặt giới hạn, phần còn lại được giới hạn bởi mặt h ạt bên cạnh. Dưới kính hiển vi phân cực, khoáng vật có dạng không hoàn chỉnh. 3- D ạng th a hình Các khoáng vật có hình dạng bất kỳ và chúng không có m ặt k ết tinh nào hoàn chỉnh, chúng tiếp xúc với nhau theo những đường cong ngoằn ngoèo, răng cưa. Hình dạng khoáng v ật hoàn toàn được xác định bởi các m ặt của các khoáng vật bên cạnh. Các khoáng vật tha hình thường lấp đầy khoảng trống giữa các khoáng vật tự hình và nửa tự Mnh, ví dụ khoáng vật thạch anh. Các tín h c h ấ t quang h ọ c củ a k h oán g v ậ t dưới kính h iể n vi ph ân cực 15 4- S o sá n h m ứ c đ ộ tự h ìn h Các khoáng vật trong cùng một loại đá là xác định khoáng vật này tự hình hơn khoáng vật kia. Ví dụ khi so sánh mức độ tự hình của các khoáng vật biotit (bi), plagiocla (pl), orthocla (or), thạch anh iqz) trong đá granit (H.2.4). Ta thấy khoáng vật biotit tự hình nhất, kế tiếp là các khoáng vật plagiocla, orthocla và thạch anh tha hình nhất. Tính chất tự hình của khoáng vật trong nhiều trường hợp là dấu hiệu để giải quyết thứ tự kết tinh của các khoáng vật. Hình 2.4 Mức độ tự hình của các khoáng vật theo thứ tự: bìotit (bi) tự hình nhất, kế tiếp là plagiocla (pl) tự hình han orthocla (or) và thạch anh (qz) tha hình nhất 2.3 MÀU SẮC VÀ TÍNH ĐA SẮC CỦA KHOÁNG VẬT 1- M àu 8ắc Khoáng vật có thể không màu hoặc có màu riêng là do hiện tượng hấp thụ ánh sáng đi qua chúng. Khi ánh sáng đi qua một vật bất kỳ thì ít nhiều chúng bị hấp thụ và làm ánh sáng yếu đi. Nếu ánh sáng trắng bị vật hấp thụ đồng đều nhau thì ánh sáng trắng vẫn là ánh sáng trắng, chúng chỉ yếu đi mà thôi và vật không có màu riêng. Nếu chúng bị v ật hấp thụ không đều nhau thì vật sẽ có màu riêng. Màu sắc đậm n h ạt của khoáng vật phụ thuộc vào khả năng hấp thụ (mạnh, yếu) và chiều dầy của vật. Dưới kính hiển vi phân cực, một số khoáng vật có màu, một số lại không có màu như các khoáng vật thạch anh, plagiocla không màu; khoáng vật biotit có màu nâu; horblen có màu lục; iddingsit có màu đỏ... 2- Tính đ a sắc Khi xoay bàn kính thì màu sắc của khoáng vật sẽ thay đổi; nghĩa là theo các hướng khác nhau so với phương dao động của nicol phân cực thì khoáng vật có màu sắc đậm n h ạt khác nhau; đó là tính đa sắc. Các khoáng vật biotit, horblen là những khoáng vật có tính đa sắc mạnh. 16 B ài 2 Đối với tinh thể dị hướng: Khi ánh sáng đi vào tinh th ể này thì chúng sẽ thay đổi theo các phương khác nhau tùy thuộc vào góc hợp bởi phương dao động của ánh sáng phân cực với các trục Ng, Nm, Np của tinh thể. Đối với lát cắt song song với mặt trục quang, thì tiế t diện của m ặt quang suất là ellip với hai bán trục Ng và Np. Khi phương dao động của án h sáng phân cực p p trùng với bán trục Ng (p p = Ng) thì lát cắt có màu theo Ng, khi p p = N p thì lát cắt có màu theo Np, khi p p không trùng với Ng và Np thì lát cắt có màu trung gian giữa màu theo Ng và Np (vì sóng phân cực p p lúc tới vật sẽ tách th àn h hai sóng dao động theo Ng và Np). Đối với lát cắt thẳng góc với trục quang thì tiế t diện của m ặt quang suất là vòng tròn có bán kính là Nrn, vì vậy khi xoay lát cắt ở b ất kỳ vị trí nào cũng cho ta một bán trục Nm = p p và lát cắt luôn luôn có màu theo N m . Tóm lại: - Tính đa sắc là do phương dao động của ánh sáng đi qua vật quyết định. - ở cùng một loại tinh thể, lát cắt theo các phương khác nhau thì tính đa sắc m ạnh yếu cũng khác nhau. Lát cắt thẳng góc với trục quang thì không có tính đa sắc, lá t cắt càng dày thì cường độ tính đa sắc càng tăng. Khi xác định tính đa sắc của khoáng vật bất kỳ cần thực hiện theo trình tự sau: a- Chọn lá t cắt song song với trục quang (đối với tinh th ể một trục) hoặc chọn lá t cắt song song với m ặt trục quang (đối với tinh thể hai trục), ở hai lát cắt vừa nêu trên sẽ thể hiện tính đa sắc rõ nhất với hai bán trục Ng và Np. b- Dùng bản bù màu để xác định Ng và Np trên lá t cắt đã chọn. c- Đưa Ng trùng với phương dao dộng p p (Ng = PP). Sau đó chuyển sang 1 nicol và ghi màu ở vị trí này. d- Đưa Np trùng với phương dao động p p (Np s PP). Sau đó chuyển sang 1 nicol và ghi màu ở vị trí này. e- Viết công thức đa sắc. Nếu là tinh thể hai trục thì phải chọn thêm lát cắt thẳng góc với trục quang để xác định bán trục Nm. Thao tác tương tự như ở c hoặc d. Ví dụ, muốn xác định tính đa sắc của khoáng vật biotit (H.2.5), chúng ta cần thực hiện theo các bước sau: - Dưới 1 nicol, chọn khoáng vật biotit có cát khai tốt (nhuyễn, rõ, liên tục). - Xoay bàn kính cho cát khai (CK) của khoáng vật biotit song song (//) với nicol p p (CK II PP), lúc dó bán trục Ng trùng với nicol p p (N g = PP), ghi màu ở vị trí này. - Xoay bàn kính 90° cho cát khai thẳng góc với p p (CK 1 PP); lúc này Np = p p và ghi màu ở vị trí này (ở khoáng vật biotit, bán trục Ng gần trùng với bán trục N m (N g = Nm). - Viết công thức đa sắc của khoáng vật: Ng > Np nâu sẫm > vàng nhạt Các tín h ch ấ t q u a n g h ọ c củ a k h oán g v ậ t dưới kính h iể n vi phân cực 17 Ngoài ra, đối với khoáng vật biotit, tiết diện có phương cát khai là tiết diện song song với m ặt trục quang có Ng = CK và Np 1 CK. Vì vậy, khi Ng = p p thì khoáng vật có màu sẫm nhất. Dựa vào tính chất này người ta xác định phương dao động của nicol. Còn tiế t diện thẳng góc vòi trục quang được xem như tiết diện không có chứa cát khai và m ặt quang suất của tiết diện là vòng tròn có bán kính là Nm. H ình 2.5 Cách xác định tính đa sắc của biotit a) Ng song song với pp, biotit có màu nâu sẫm b) Np song song với pp, lát cất có màu vàng nhạt Ví dụ: Tính đa sắc của khoáng vật horblen (H.2.6) được thực hiện theo các bước sau: - Dưới 1 nicol, chọn tiết diện có một hệ thống cát khai tốt; - Xoay bàn kính cho cát khai song song với p p (CK II p p ), lúc đó Ng = p p và ghi màu ở vị trí này (song song với cát khai là Ng và thẳng góc với cát khai là N p ); - Chọn tiế t diện có hai hệ thống cát khai tốt; - Xoay bàn kính cho p p trùng với đường chéo dài của hình thoi (được tạo bởi hai hệ thống cát khai), nghĩa là p p trùng với Nni (PP = Nm) vì đường chéo dài chính là Nin. Ghi màu ở vị trí này. - Xoay bàn kính cho p p trùng với đường chéo ngắn của hình thoi, nghĩa là p p trùng với Np (PP = Np) vì đường chéo ngắn chính là Np. Ghi màu ở vị trí này. - Viết công thức đa sắc: Ng > Nin > Np lục sẫm > lục > vàng H ình 2.6 Cách xác định tính đà sấp cuữ ỈTorbtcn GiA HÀ NỘI a) Ng song song với PP; NG TIN THƯ VIÊN n I V B ài 2 18 2.4 CÁT KHAI VÀ GÓC CÁT KHAI 1- C át kh a i: là những đường nứt có hệ thống và dễ tách. Nếu lát cắt thẳng góc với cát khai thì ta thấy khe cát khai rõ,nhuyễn và không nhòe khi nâng hoặc hạ thấp bàn kính. Nếu lát cắt không thẳng góc (hoặc xiên) với khe cát khai thì ta thấy cát khai sẽ bị nhòe khi nâng hoặc hạ thấp bàn kính. Cát khai cũng là một trong những dấu hiệu để nhận biết khoáng vật (dưới một nicol và hai nicol). Cát khai rất hoàn toàn là cát khai nhuyễn, rõ, liên tục (kéo dài suốt lát cắt), như khoáng vật biotit. Cát khại hoàn toàn là cát khai nhuyễn, rõ, nhưng không liên tục, như khoáng vật feldspat. Cát khai không hoàn toàn là cát khai thô, đứt đoạn như các khoáng vật pyroxen, amphibol. Cát khai rất không hoàn toàn là cát khai đứt đoạn, ngoằn ngoèo và cắt nhau như các khoáng v ật tourmalin, apatit. 2- Góc c á t k h a i : là góc được tạo bởi hai hệ thống cát khai. Muốn đo góc cát khai ta phải chọn lá t cắt có hai hệ thống cát khai (H.2.7) và được thực hiện theo các bước sau: - Chọn lát cắt thẳng góc với cát khai (cát khai nhuyễn, rõ, liên tục). - Xoay bàn kính cho hệ thống cát khai thứ n h ất trùng (hoặc song song) với một dây chữ thập, ghi độ (a°). - Xoay bàn kính cho hệ thống cát khai thứ hai trùng (hoặc song song) với dây chữ thập, ghi độ (6°). Chú ý: Cả hai hệ thống cát khai chỉ trùng (hoặc song song) với một trong hai dây chữ thập (hoặc đứng hoặc ngang). - Tính góc cát khai: a = 6° - a°. Ví dụ như góc cát khai của khoáng vật pyroxen a = 87°; khoáng v ật horblen ai = 124° và a 2 = 56°. Hình 2.7 Cách đo góc cát khai Các tín h c h ấ t q u ang h ọ c củ a k h oán g v ậ t dưới kính h iể n v ỉ ph ân cực 19 2.5 MẶT SẦN, ĐỘ NỔI 1- M ặ t 8ần Dưới 1 nicol, ta thấy trên mặt tiết diện nhẵn hoặc nhám, gồ ghề, mấp mô đó là m ặt sần. M ặt sần được mô tả là rấ t rõ, rõ, không rõ. M ặt sần càng rõ khi khoáng vật có chiết suất càng lớn so với chiết suất nhựa canada (n = 1,54), m ặt sần không rõ khi khoáng vật có chiết suất tương đương với chiết suất của nhựa canada và lúc đó khoáng vật có bề m ặt nhẵn, láng. Hiện tượng này dược giải thích là khi mài lát mỏng sẽ có những chỗ lồi, chỗ lõm làm cho trên bề m ặt khoáng vật không bằng phẳng. Do đó khi chùm ánh sáng song song đi qua khoáng vật thì chúng sẽ bị khúc xạ (hội tụ hoặc phân kỳ) nếu nhựa phủ không có cùng chiết suất với chiết suất của khoáng vật. Có thể quan sát m ặt sần của các khoáng vật pyroxen, plagiocla, biotit, thạch anh... và so sánh m ặt sần giữa các khoáng vật biotit với plagiocla, giữa các khoáng vật pyroxen với plagiocla... 2- Độ nổi Dưới kính hiển vi phân cực có một số khoáng vật như nổi hẳn lên so với nhựa xung quanh hoặc so với khoáng vật bên cạnh, còn một số khoáng vật khác lại bằng phảng khó phân biệt với nhựa hoặc khoáng vật bên cạnh. Nguyên nhân là do sự chênh lệch về chiết suất giữa các khoáng vật với nhau cũng như giữa chiết suất khoáng v ật với chiết suất của nhựa; độ nổi càng cao khi sự chênh lệch về chiết suất càng lớn. Độ nổi được mô tả là rấ t cao, cao, thấp (không có độ nổi). Có thể quan sát độ nổi của các khoáng vật olivin, pyroxen, biotit, plagiocla, thạch anh và nhựa canada. So sánh độ nổi của các khoáng vật kể trên với nhau và so sánh độ nổi của các khoáng vật kể trên với nhựa canada. 2.6 CHIẾT SUẤT VÀ s o SÁNH CHIẾT SUẤT CỦA HAI KHOÁNG VẬT CẠNH NHAU BẰNG RIỀM BECKE Chiết suất của khoáng vật là một trong những dấu hiệu quan trọng trong việc nhận biết và phân biệt các khoáng vật với nhau. Tính chất này có liên quan với độ nổi của khoáng vật, khoáng vật nào có độ nổi cao hơn thì có chiết suất lớn hơn. Riềm Becke là một dãy sáng hẹp nằm trên đường tiếp xúc giữa hai khoáng vật cạnh nhau. Khi nâng ống kính hoặc hạ bàn kính (vật kính di chuyển xa dần mẫu vật) th ì riềm Becke sẽ di chuyển sang môi trường có chiết suất cao, ngược lại khi hạ ống kính hoặc nâng bàn kính (vật kính di chuyển gần lại mẫu vật) thì riềm Becke sẽ di chuyển sang môi trường có chiết suất thấp. B ài 2 20 So sánh chiết suất của các khoáng vật bằng riềm Becke được thực hiện theo các bước sau: - Dưới 1 nicol; dùng vật kính lớn hoặc trung bình (40 X, 20 X). - Hạ thấp hệ thống tiếp sáng và khép bớt chắn sáng Irit. - Hạ thấp ống kính vừa sát lát mỏng (coi chừng lát mỏng bị vờ). - Nâng cao ống kính từ từ (hoặc hạ thấp bàn kính từ từ) cho tới khi thấy được riềm và riềm Becke phải rõ, không bị nhòe. Chú ý: Đối với tinh thê dị hướng có hai đại lượng chiết suất Iiỵ và n.y, Nếu ca hai và Hy cùng có chiết suất lớn hơn hay nhỏ hơn chiết suất của nhựa thì chí có một riềm Becke; nếu có một chiết suất lớn hơn và một chiết suất nhỏ hơn chiết suất cùa nhựa thì sè có hai riềm Becke và hai riềm này chạy ngược chiều nhau khi nâng hoặc hạ ống kính. Trường hợp so sánh chiết suất của khoáng vật với môi trường bên cạnh, ta tiến hành theo thứ tự: - Dưới một nicol - Chọn riềm - Đưa khoáng vật tới vị trí tối nhất. Lúc này nx và tiy trùng với phương dao động AA và pp. Ví dụ, nx = p p chẳng hạn. - ơ vị trí này (nx = PPì ta nâng hoặc hạ ống kính đế xác định /ỉy lớn hơn hay nhỏ hơn chiết suất của môi trường bên cạnh. - Xoay bàn kính 90" và ở vị trí này thì Hy = p p (còn nx 1 PP)\ ta nâng hoặc hạ ống kính đè xác định ny lớn hơn hoặc nhó hơn chiết suất môi trường bên cạnh. - Ghi kết quả: Nếu chiết suất cùa cả /ly và tiỵ đều lớn hơn chiết suất cùa nhựa thi ghi : ÌIKV > 1>54 (nni,ự„), nếu chiết suất cúa cá /ỉ,, và Iiy đều nhỏ hơn chiêt suất nhựa thi ghi: hkv < 1,54, nếu chiết suất của nhựa nằm giữa nỵ và Hy thi phi II/, < 1,54 < /?.. tùy theo nx> Hy hoặc nx < ìiy mà nx là n,, hoặc ìiịỊ. Lúc này ta xác định và vẽ hai trục N ị, và AL 2.7 HIỆN TƯỢNG GIẢ HẤP PHỤ Hiện tượng này quan sát dưới 1 nicol và trên hầu hết các lát cắt nhưng rò ràng nhất trên lát cắt song song với trục quang. Hiện tượng nay được giai thích là, khi phương dao động của sóng bất thường (/?,.) trùng với phương dao động p p của nicol (ne = PP) thì lát cắt sẽ phẳng láng và không có độ nôi; còn khi phương dao động cua sóng thường (n0) trùng với phương dao động p p của nicol (n0 =PP) thì lát cắt sẽ có độ nổi rấ t cao và m ặt sần rất rõ; cho nên ở vị trí n„ thì chiết suất rấ t cao.