Bài giảng Khoáng vật tạo đá dưới kính hiển vi phân cực

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

Tính chất quang học của khoáng vật dưới kính hiển vi phân cực

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 [email protected] with questions or comments about this web site.

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,

sphen, zircon, zeolit…

Magma

Sillimanit, disten, staurolit, andalusit, topaz, diaspor, cordierit, chlorit,

chloritoid, tourmalin, anthophilit, talc, fosterit, phlogopit, tremolit,

garnet, zoizit, epidot,…

Biến chất

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,

3.3x10^x)

Quảng Ngãi (2Ni⁺, 3.3x4^x)

Hình 1.1.3. Ban tinh olivin trong đá basalt vùng Lộc

Ninh, Bình Phước (2Ni⁺, 3.3x4^x)

Hình 1.1.4. Ban biến tinh cordierit trong đá sừng

vùng Định Quán, Đồng Nai (2Ni⁺, 3.3x4^x)

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 56^o,

nhóm pyroxen bằng 87^o. 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, 3.3x4^x).

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, 3.3x4^x)

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

suất

(n)

giới

giữa

hạt và

nhựa

Chuyển động của

riềm becke khi nâng

cao ống kính

Mặt

sần

Các khoáng vật

đặc trưng

Độ nổi

Âm (hạt có dạng chìm

xuống)

n<1.47

Rõ

Từ hạt sang nhựa

Không có

Opan, fluorit

Orthoclas, microlin

Nephelin, Albit

Không

có

1.47-1.53

1.53-1.54

1.54-1.57

1.57-1.60

1.60-1.70

1.70-1.78

Yếu

Không có

Không

có

Không

có

Không

có

Thạch anh,

andesin

Yếu

Rõ

Từ nhựa sang hạt

Dương (hạt có dạng

nổi cao)

Yếu

Rõ

Muscovit, labrado

Apatit, hornblend,

Augit, olivin

Rõ

Dương

Epidot, granat

(garnet)

Rất rõ

Rất cao

Cực cao (rìa hạt như

được tô một đường

đen dày)

n>1.78

Rất rõ

Cực rõ

Từ nhựa sang hạt

Sphen, Zircon

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,

3.3x4^x).

9

Hình 1.1.9. Ảnh chụp mẫu đá granit sáng màu, khối Xuân Thu, Quảng Ngãi dưới 1nicol và 2 nicol (3.3x4^x).

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 45^o(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 12^o

được ký hiệu như sau: Ng^c=12^o.

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~106^o.

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 0^o

o Tắt xiên (oblique extinction): góc tắt khác 0^o.

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 56^o, phương dao động Nm nằm ngay

trên đường phân giác của góc 56^o. Tiết diện này được

gọi là tắt đối xứng vì có 2 giá trị góc tắt:

Nm^(110)=Nm^(110)=23^o(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 60^o. 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 42-55^o(góc tắt

Ng^c=42-55^o). Vì Ng vuông góc Np nên có thể suy ra Np^c=48-35^o. 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:

Fayalite:

Mg₂[SiO₄]

Fe₂[SiO₄]

Tinh hệ:

Trực thoi

Np||b; Nm||c; Ng||a; Mặt trục quang O.A.P.||(001)

Vị trí mặt quang suất:

(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

Chiết suất

Không màu

Forsterit

1.636

1.651

1.669

0.033

Fayalit

1.827

1.869

1.879

0.052

Mặt sần, Độ nổi

(tra bảng chiết suất)

n_p

-

n_m

n_g

Màu giao thoa

(tra bảng màu Michel Levy)

Lưỡng chiết suất,

Góc tắt

n_g-n_p

Nếu tinh thể có cát khai theo (010), các tiết diện một

hướng cát khai tắt thẳng, góc tắt Ng^a=0^o

Dấu kéo dài

Không xác định (xem thêm bài dấu kéo dài)

Góc 2V

Fosterit: 2V_Ng=84^o. Quang dấu (+).

Fayalit: 2V_Np=50^o. Quang dấu (-).

Quang dấu

Đa số olivin trong đá magma đều có dấu quang hầu như

trung tính.

Biến đổi thứ sinh

Nguồn gốc

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

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 SiO₂sẽ 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]

Fe₂[Si₂O₆]

Ortho-ferrosilit:

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]

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

nhạt

Hồng nhạt đến lục

nhạt

Chiết suất

n_p: 1.657

n_m: 1.659

n_g: 1.665

n_g-n_p: 0.008

1.679

1.686

1.690

0.011

1.712

1.724

1.727

0.015

Lưỡng chiết suất

Mặt sần; Độ nổi (tra bảng chiết suất)

Màu giao thoa (tra bảng màu Michel Levy)

Góc tắt

Tắt thẳng: Ng^c =0^o

Dấu kéo dài

Công thức đa sắc

Dương

Ng: lục nhạt;

Nm: vàng nhạt

Np: hồng hạt

Ng>Nm>Np

Góc 2V

2V_Ng>54^o.

(+)

2V=90^o

2V_Np>45^o.

(-)

Quang dấu

Biến đổi thứ sinh

Nguồn gốc

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.

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~106^o

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)

[(Si,Al)₂O₆]

mNaFe³⁺[Si₂O₆]+

nCa(Mg,Fe)[Si₂O₆]

[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

hoặc phớt hồng

Lục nhạt đến xanh

lục đậm

Diops. Sal.

Hed.

Diops. Sal.

Hed.

giàu Di - giàu Ae

1.695-1.741

1.700-1.746

1.728-1.762

Chiết suất

np: 1.665-1.699-1.727 1.670-1.693-1.734

nm: 1.672-1.709-1.735 1.676-1.698-1.750

ng: 1.696-1.728-1.756 1.690-1.720-1.772

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: 38-48^o

Ng^c: 39-47^o

Aegirin: Np^c:0^o-8^o

Aegirin-augit:

Np^c: 0^o-30^o

Dấu kéo dài

Không xác định

Âm

Công thức đa sắc

Ng: lục nhạt;

Nm: lục

Np: lục đậm

Ng<Nm<Np

Góc 2V

2V_Ng= 56-63^o.

(+)

2V_Ng= 42-60^o.

(+)

2V_Ng= 60^o; giàu Di

Quang dấu

2V=90^o;

(±)

2V_Np= 60^o; giàu Ae

Biến đổi thứ sinh

Nguồn gốc

Pyroxen giàu Mg thông thường bị biến thành serpentin, talc và

magnetit.

Trong quá trình magma qua phản ứng với dung dịch magma

và các quá trình khác pyroxen có thể bị thay đổi giả hình bởi

amphibol, mica hoặc chlorit.

Diopsid gặp trong đá magma, trong đá biến chất biến chất

khu vực và biến chất trao đổi.

Augit thường gặp trong các đá magma mafic và siêu mafic.

Aegirin là khoáng vật của đá magma giàu kiềm. Đôi khi

aegirin gặp trong đá biến chất tiếp xúc.

19

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

Tinh hệ:

Một nghiêng, β~106^o

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