Sù kÕt tinh cña magma phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè, trong ®ã cã thµnh phÇn hãa häc cña dung thÓ vµ vÞ trÝ kÕt tinh.. Magma cã thµnh phÇn giµu silic, giµu kiÒm, cã nhiÖt ®é kÕt tinh thÊp [r]
(1)bi giảng thạch học sở Mở đầu
1- i tng nghiờn cu ca môn học: + Khái niệm chung đất đá:
Theo quan niệm thơng th−ờng bề mặt Trái đất bao gồm hai loại đất đá Chúng hai đối t−ợng hai lĩnh vực khoa học khác nhau, cũng đối t−ợng lĩnh vực khoa học Ví dụ: đất đối t−ợng ngành Thổ nh−ỡng học (l−u ý đất thổ nh−ỡng), đá đối t−ợng của ngành Thạch học-Khoáng vật, nh−ng đá đất đối t−ợng ngành Xây dựng, đặc biệt chuyên sâu Đất xây dựng-Địa chất cơng trình
Theo chun sâu Đất xây dựng-Địa chất cơng trình tự nhiên đất đá bao gồm loại sau:
- Đá cứng: đá có liên kết kiến trúc bền (mà chất liên kết hóa học) Chúng th−ờng có độ bền cao thay đổi bão hồ n−ớc Trong đá cứng có loại đá magma, trầm tích, biến chất
- Đất phân tán: bao gồm đất có liên kết kiến trúc chất vật lý (liên kết phân tử, liên kết ion-tĩnh điện, mao dẫn từ tính) Chúng có độ bền thấp và thay đổi nhiều bão hoà n−ớc
- Ngồi tự nhiên cịn tồn nhóm đất đặc biệt nh− bùn, đất thổ nh−ỡng (có độ phì định), đá nhân tạo (đất đá đ−ợc đầm nén nhiều ph−ơng pháp khác gia cố ph−ơng pháp xi măng hóa, vơi hóa, kiềm hóa
+ Khái niệm đá theo chuyên ngành Thạch học:
Thạch học môn học nghiên cứu đá cấu tạo nên Vỏ Trái đất Đá tập hợp có quy luật hay nhiều khoáng vật tạo thành thể địa chất độc lập Mỗi thể địa chất độc lập phải có điều kiện:
- Thể phải đ−ợc phân biệt rõ rệt với khối xung quanh chứng tỏ rằng nguồn gốc thành tạo phải q trình địa chất riêng (dạng nằm đá)
(2)- Giữa hợp phần tạo đá có cách thức kết hợp riêng biệt (cấu tạo và kiến trúc)
Đá tồn d−ới dạng rắn (nh− đá granit, đá vôi, đá bazan), dạng bở rời (nh− cát, bột ) dạng dẻo (sét)
+ Phân biệt khái niệm khoáng vật, đất, quặng:
- Khoáng vật hợp chất hóa học tự nhiên có cơng thức hóa học cấu trúc định Ví dụ canxit có thành phần hóa học CaCO3, cấu trúc tinh thể hệ ph−ơng Nó thành phần khống vật chủ yếu đá vơi đá hoa
- Quặng thành tạo khoáng vật đá mà ta dùng trực tiếp lấy chất có ích phục vụ cho kinh tế quốc dân Chính vậy mà có loại đá hay khống vật vào thời điểm khơng phải quặng nh−ng vào thời điểm khác lại trở thành quặng cho quốc gia dùng cho kinh tế quốc gia
- Đất sản phẩm phong hóa đá
2- Vị trí môn học tơng quan víi c¸c khoa häc kh¸c:
- Thạch học nghiên cứu loại đá ph−ơng diện thành phần, cấu trúc mà ph−ơng diện nằm địa chất, nguồn gốc ý nghĩa của chúng kinh tế quốc dân Vì khoa học địa chất, một môn khoa học thiếu đ−ợc ngành khoa học có liên quan đến Vỏ Trái đất: Địa chất cơng trình, Địa chất thủy văn, Địa chất thăm dị, Địa chất khống sản, Địa vật lý, Địa chất dầu, Địa chất mỏ
Đặc biệt Địa chất cơng trình, việc phân biệt đ−ợc loại đá có nhiều thuận lợi cho việc sử lý móng xây dựng cơng trình
Để nghiên cứu đ−ợc mơn thạch học nhà nghiên cứu cần phải có kiến thức mơn học Hóa, Hóa-lý, Hóa phân tích, Vật lý, Địa chất đại c−ơng, Tinh thể-khống vt
- Chuyên ngành thạch học bao gồm hai phận: thạch học mô tả (petrographie) thạch luận (petrologie)
3- C s chung để phân loại đá:
(3)cho phép phân loại đá thành nhánh chính: đá magma, đá trầm tích đá biến chất
- Đá magma: loại đá đ−ợc thành tạo đông đặc dung thể magma Nếu trình đơng đặc xảy d−ới sâu ta có đá magma xâm nhập sâu Nếu magma phun trào bề mặt Trái đất d−ới dạng núi lửa đơng đặc tại ta có đá magma phun trào Nếu magma có dạng mạch nằm gần bề mặt Trái đất ta có đá mạch đá xâm nhập nơng Chúng có nguồn gốc nội sinh Ví dụ: đá bazan, đá granit, gabro đá magma
- Đá trầm tích sản phẩm q trình ngoại sinh: phong hóa, vận chuyển, lắng đọng gắn kết vật liệu vụn học lắng đọng muối từ dung dịch thật dung dịch keo có tham gia trực tiếp hay gián tiếp sinh vật Chúng đ−ợc thành tạo bề mặt Trái đất Ví dụ: đá vơi, đá cát kết, đá sét, than đá trầm tích
- Đá biến chất sản phẩm biến đổi đá có tr−ớc tác dụng nội sinh (sự nâng cao nhiệt độ, áp suất vỏ Trái đất) xảy trạng thái cứng Ví dụ: đá hoa đá biến chất từ đá vôi, đá gneis đá biến chất từ đá magma axit
Trong tự nhiên, nhánh đá ln tồn q trình chuyển hóa lẫn lịch sử phát triển Vỏ Trái đất, thực tế tồn các biến thể đá trung gian nhánh đá này:
Khi nghiên cứu loại đá phải đề cập đến vấn đề chính sau:
←- Dạng nằm đá: đá gặp tự nhiên nh− nào, quan hệ với đá vây quanh
Magma
biÕn chÊt TrÇm tÝch
Trầm tíchphun tro Siêu biến chất
(4)↑- Thành phần vật chất cuả đá: đá đ−ợc tạo nên
→- Cấu tạo kiến trúc đá: phần tử hợp thành đá đ−ợc xếp trong không gian nh− nào, quan hệ chúng
4- Các ph−ơng pháp thạch học nghiên cứu đá: Bao gồm hệ ph−ơng pháp:
a- HƯ ph−¬ng pháp trời:
- Kho sỏt thc a, quan sát dạng nằm, phân bố quan hệ đá về không gian thời gian, đo vẽ mặt cắt, đồ thạch học cấu trúc, thạch-kiến tạo
- Thu thËp loại mẫu
Ngoi thc a nh nghiờn cứu biết đ−ợc dạng nằm đá, cấu tạo của đá nh− màu sắc, diện phân b
b- Hệ phơng pháp phòng:
- Phân tích loại mẫu: hóa silicat, quang phổ hấp phụ nguyên tử, thạch học lát máng, microsond, plasma, hiĨn vi ®iƯn tư
- Sử lý số liệu, đối sánh chuẩn hóa - Vẽ chi tiết mặt cắt, đồ
Một ph−ơng pháp nghiên cứu đá truyền thống thạch học lát mỏng, sử dụng kính hiển vi phân cực
D−ới kính hiển vi phân cực nhà nghiên cứu xác định đ−ợc kiến trúc của đá, thành phần khoáng vật định l−ợng đá, trình biến đổi đá
Muốn nghiên cứu thạch học lát mỏng phải nắm đ−ợc kiến thức về tính chất quang học tinh thể khống vật tạo đá thơng qua mơn học Quang học tinh thể
PhÇn quang häc tinh thĨ Bμi 1: C¸c kh¸i niƯm chung 1- ánh sáng thờng ánh sáng phân cực:
a- ánh sáng tự nhiên:
(5)sáng ln vng góc với ph−ơng truyền Trong q trình truyền sóng sáng ánh sáng tự nhiên, ph−ơng dao động sóng sáng vng góc với ph−ơng truyền tia sáng xoay xung quanh ph−ơng truyền với tốc độ cao mà thời điểm ng−ời ta thấy ph−ơng dao động sóng sáng trùng với đ−ờng kính của vịng trịn vng góc với ph−ơng truyền (hình vẽ) Đó ánh sáng th−ờng và ta nhận biết chúng mắt th−ờng
S
b- ¸nh sáng phân cực:
- Cú mt loi ỏnh sáng mà ph−ơng dao động của ph−ơng duy nhất, mặt phẳng dao động cố định Đó ánh sáng phân cực Ta nhận biết đ−ợc ánh sáng phân cực nhờ dụng cụ quang học gọi nicon
Nicon biến ánh sáng tự nhiên thành ánh sáng phân cực Ngoài có số ánh sáng phản xạ ánh sáng phân cực
o s o s
2- Chiết suất Hiện tợng phản xạ toàn phần a- Kh¸i niƯm chiÕt st:
- Chiết suất đại l−ợng khơng thứ ngun, đ−ợc tính tỷ số hai tốc độ ánh sáng truyền hai môi tr−ờng khác
- Chiết suất tuyệt đối: chiết suất chất (N1) đại l−ợng khơng thứ ngun, tính tỷ số tốc độ ánh sáng truyền chân không và tốc độ ánh sáng truyền chất (V1)
1
V V N = Vì V0 lớn nªn N1 >>1
Chiết suất mơi tr−ờng cao ánh sáng truyền mơi tr−ờng đó chậm
(6)1 2 n n v v n= =
b- Hiện tợng phản xạ toàn phần:
Để đo chiết suất môi trờng ngời ta dựa vào c«ng thøc : N1sin i = N2sin r
Khi tia sáng truyền từ môi trờng cã chiÕt suÊt thÊp n1 sang m«i tr−êng cã chiết suất cao n2 khúc xạ với góc khúc xạ r nhỏ góc tới i Ta cã sin r= i
n n
sin
Khi góc tới i lớn dần tới 900 góc khúc xạ r lớn dần đến góc tới hạn ϕ, ta có
sin ϕ= 90 sin n n = n n
Ngợc lại tia sáng truyền tõ m«i tr−êng cã chiÕt suÊt cao n2 sang m«i tr−êng cã chiÕt suÊt thÊp n1 sÏ cã gãc tới nhỏ góc khúc xạ Khi góc tới lớn dần tới giá trị tới hạn , góc khúc xạ lớn dần tới giá trị 900 Nếu góc tới lớn
, tia sáng không qua đợc môi trờng có chiết suất thấp mà phản xạ toàn phÇn
Nh− điều kiện để có phản xạ tồn phần là: ánh sáng truyền từ mơi tr−ờng có chiết suất tuyệt đối lớn n1 sang mơi tr−ờng có chiết suất tuyệt đối nhỏ n2(n1>n2) góc tới lớn góc tới hạn (i> ϕ)
Dựa vào t−ợng phản xạ toàn phần ng−ời ta chế tạo khúc xạ kế để đo chiết suất môi tr−ờng
3- Hiện tợng khúc xạ kép tinh thể Mặt chiết suất a- Hiện tợng khúc xạ kÐp tinh thĨ:
+ Trong mơi tr−ờng vơ định hình tinh thể hệ lập ph−ơng, ánh sáng tự nhiên truyền vào có tốc độ không đổi theo ph−ơng, khỏi tinh thể chúng thẳng Chúng có đại l−ợng chiết suất đ−ợc gọi những chất đẳng h−ớng quang học Và tinh thể hạng cao có vơ số trục quang
(7)với hai tốc độ khác nhau, hai sóng ứng với hai tia phân cực có ph−ơng dao động vng góc với (đồng thời vng góc với ph−ơng truyền sóng) Nh− theo ph−ơng truyền cho tr−ớc tinh thể có đại l−ợng chiết suất
+ Đối với tinh thể hạng vừa, ánh sáng tự nhiên chiếu vào tinh thể khỏi tinh thể tách thành tia: tia th−ờng So thẳng tia bất th−ờng Se lệch So Se có ph−ơng dao động vng góc với Tinh thể hạng vừa có ph−ơng mà ánh sáng chiếu vào khơng bị phân cực, ta gọi tinh thể trục quang
+ Đối với tinh thể hạng thấp, ánh sáng tự nhiên khỏi tinh thể bị tách làm tia phân cực lệch Tinh thể hạng thấp có ph−ơng mà ánh sáng chiếu vào không bị phân cực, ta gọi tinh thể trục quang
b- Mặt chiết suất: đ−ợc đ−a d−ới dạng mơ hình: từ điểm O tinh thể, ph−ơng truyền sóng khác ta đặt vectơ có độ dài ứng với giá trị chiết suất đo đ−ợc theo ph−ơng nối tất đầu mút các vectơ ta đ−ợc mặt chiết suất tinh thể
Mặt chiết suất môi tr−ờng đẳng h−ớng hỡnh cu
Mặt chiết suất môi trờng dị hớng mặt kép có vỏ lồng vào nhau
4- Mặt quang suất:
Khi thực hành để tiện lợi ng−ời ta dùng mơ hình khác có tên gọi mặt quang suất để thay cho mặt chiết suất hình dạng mặt quang suất đơn giản hơn, ứng với ph−ơng truyền cho tr−ớc ta suy đ−ợc chiết suất ph−ơng dao động hai sóng
(8)Trong mơi tr−ờng tinh thể hạng vừa hạng thấp, theo ph−ơng truyền có hai sóng sáng Ph−ơng dao động chúng vng góc với cùng vng góc với ph−ơng truyền
Tại điểm O tinh thể, theo ph−ơng OM có hai sóng truyền ứng với hai chiết suất n1 n2 Qua O ta vạch đoạn thẳng A1A1 A2A2 biểu diễn ph−ơng dao động sóng, đồng thời có OA1=n1, OA2=n2 T−ơng tự ta có điểm có tính chất t−ơng tự A1, A2 Nối tất điểm ta đ−ợc mặt cầu, mặt elipxoit tròn xoay elipxoit ba trục đ−ợc gọi mặt quang suất Qua điểm O ta vạch mặt phẳng thẳng góc với ph−ơng truyền, mặt cắt mặt quang suất theo hình elip Ph−ơng độ dài của hai bán trục tiết diện elip ph−ơng dao động chiết suất hai sóng truyền theo ph−ơng cho tr−ớc
Ng−ời ta sử dụng giá trị tuyệt đối hiệu số hai đại l−ợng chiết suất tinh thể gọi l−ỡng chiết suất Đại l−ợng l−ỡng chiết suất lớn gọi l−ỡng chiết suất tinh thể.
a- MỈt quang st cđa tinh thĨ mét trơc quang:
Đối với tinh thể trục, ph−ơng dao động sóng bất th−ờng nằm trong mặt phẳng tạo trục quang ph−ơng truyền
Mặt quang suất tinh thể trục (sáu ph−ơng, bốn ph−ơng ba ph−ơng) có dạng elipxoit trịn xoay có trục xoay trùng với trục quang tinh thể trùng với ph−ơng dao động sóng bất th−ờng Ne Ph−ơng dao động Ne dao động mặt phẳng chứa trục quang ph−ơng truyền Tiết diện vng góc với trục quang hình trịn có bán kính khơng đổi, đ−ợc gọi tiết diện Các tiết diện khác khơng vng góc với trục quang có hai bán trục t−ơng ứng với n0' ne'.
MỈt quang st cđa tinh thĨ trơc:
Ng≡ Ne Np≡ Ne
Np =const=No Ng=const
(9)Để xác định ph−ơng dao động giá trị chiết suất ứng với ph−ơng truyền sáng ng−ời ta vẽ mặt phẳng vuông góc với ph−ơng truyền tâm mặt quang suất Mặt phẳng cắt mặt quang suất theo hình elip Độ dài 2 bán trục elip giá trị chiết suất n0' ne' Ph−ơng hai bán trục ph−ơng dao động hai sóng l−ỡng chiết
b- MỈt quang st cđa tinh thĨ trơc quang:
Đối với tinh thể hai trục, ph−ơng dao động hai sóng nằm hai mặt phân giác nhị diện tạo hai trục quang ph−ơng truyền với đỉnh ph−ơng truyền
- MỈt quang suất tinh thể hai trục (thoi, xiên, ba xiên) có dạng elipxoit ba trục
Ng−ời ta dùng ký hiệu Ng, Np, Nm để trục dài, trục ngắn trục trung bình mặt quang suất, t−ơng ứng có giá trị chiết suất ng, np, nm
MỈt quang st cđa tinh thĨ trơc:
Ng Ng
Tinh thể quang dơng Tinh thể quang âm
Mặt trục quang mặt phẳng chứa Ng Np Tiết diện cắt qua tâm O mặt quang suất vuông góc với trục quang hình tròn Góc tạo trục quang lµ gãc 2V
(10)bán trục Ng' Np' Ph−ơng hai bán trục ph−ơng dao động sóng sáng, độ lớn hai bán trục giá trị chiết suất
Bi 2: Cấu tạo kính hiển vi phân cực
Bμi 3: Nicon vμ hÖ thèng hai nicon
1- Nicon:
Nicon lµ mét dơng cụ quang học chuyển ánh sáng tự nhiên thành ánh sáng phân cực
Nicon c lm bng canxit suốt c−a làm đôi theo trục ngắn rồi lại đ−ợc gắn lại lớp nhựa Canada có chiết suất nn=1,537 Khi ánh sáng tự nhiên chiếu vào tinh thể canxit xuất sóng sáng Ng−ời ta bố trí cho tia th−ờng tiếp xúc với ranh giới lớp nhựa có góc tới lớn góc giới hạn nên xảy phản xạ tồn phần, tia sáng khơng qua đ−ợc lớp nhựa mà bị hấp thụ sau phản xạ tồn phần rìa nicon lớp nhựa màu đen Cịn tia bất th−ờng có chiết suất n=1,516 truyền tới lớp nhựa canada có nn=1,537 lớn nên tia sáng xuyên qua môi tr−ờng nhựa thẳng ngoài Đây tia sáng phân cực
Ngµy th−êng sư dụng polaroit làm xenluloit suốt, mặt phủ tinh thể hình kim suốt cã tÝnh chÊt nh− tinh thÓ canxit
(11)Khi nghiên cứu tính chất quang học tinh thể, yêu cầu: ph−ơng dao động nicon phân cực (PP) vị trí thẳng đứng, ph−ơng dao động nicon phân tích (AA) vị trí nằm ngang Có nh− tính chất quang học tinh thể thể đầy đủ ta phân biệt đ−ợc khống vật
2- HƯ thèng hai nicon:
- Nếu ta đặt nicon có ph−ơng dao động song song với biên độ của sóng qua nicon thứ biên độ sóng qua nicon thứ hai
- Nếu ta đặt nicon thứ cho ph−ơng dao động lệch với ph−ơng dao động nicon thứ góc α biên độ sóng sáng qua nicon thứ yếu dần với giá trị a'=a.cosα (a-biên độ sóng ban đầu; α-góc lệch giữa ph−ơng dao động nicon)
- Nếu ta đặt nicon vng góc với ánh sáng qua nicon thứ gặp nicon thứ hoàn toàn bị chặn lại (a'=0) thị tr−ờng tối đen
3- Sù truyền sáng qua hệ thống nicon-lát cắt tinh thể-nicon:
Ta có lát cắt tinh thể đặt hệ thống hai nicon Theo ph−ơng truyền thẳng góc với lát cắt có sóng truyền ứng hai chiết suất ng' np' Ph−ơng dao động sóng nằm theo hai bán trục tiết diện elip mặt quang suất bị cắt lát cắt
(12)hợp theo biên độ a1 a2 dao động thành phần có dạng:
A2=a
12+a22+2a1a2cosδ (1) Trong đó: a1= asinα.sinβ
a2=a.cosα.cosβ
δ- hiệu số pha hai dao động thành phần a1 a2
Từ biểu thức ng−ời ta tính đ−ợc hiệu số đ−ờng hai sóng: R=(ng'-np').d (2)
Và đặt hai nicon vng góc với nhau, tức α=β ta có: A2=a2.sin22α.sin2
R
λ
Π
(3)
Ta xét tr−ờng hợp dao động tổng hợp có biên độ cực tiểu cực đại khi hai nicon vuông gúc:
a- ánh sáng hoàn toàn tắt qua hai nicon vu«ng gãc A=0 (cùc tiĨu), tøc lµ khi:
+ sin22α=0 ⇔
2 Π = k
α , xảy ph−ơng dao động nicon tinh thể trùng Nh− xoay tinh thể 3600 bàn kính có lần ph−ơng dao động tinh thể trùng với ph−ơng dao động nicon, tinh thể có lần tắt
+ sin2 R
λ
Π
=0 ⇔ R=kλ, tr−ờng hợp hiệu số đ−ờng hai sóng ra khỏi tinh thể vừa số nguyên lần b−ớc sóng đ−ợc dùng
+ R=0: ng'-np'=0, lát cắt tối đen qua hai nicon vuông góc, tr−ờng hợp lát cắt vng góc với trục quang tinh thể đẳng h−ớng
b- ánh sáng sáng A cực đại, nghĩa là:
+ sin22α=1 ⇔α=450, lát cắt sáng ph−ơng dao động làm với ph−ơng dao động hai nicon vng góc góc 450 Khi xoay 3600 lát cắt có lần sáng
+ sin2 R
λ
Π
=1 ⇔ R=(2k+1)
λ
, lát cắt sáng trờng hợp hiệu số đờng số lẻ lần nửa bớc sóng ánh sáng đợc dùng
(13)1- Hình dạng, kích thớc tinh thể:
Cỏc khống vật tạo đá đ−ợc hình thành khơng phải điều kiện lý t−ởng mà có nhiều yếu tố tác động, khơng đạt đ−ợc hình dạng lý t−ởng Khi nghiên cứu tinh thể khoáng vật tạo đá d−ới kính hiển vi phân cực nghiên cứu lát cắt tinh thể đó, lát cắt theo nhiều vị trí khác nhau tinh thể, ta gặp hình dạng tinh thể sau:
- Dạng hạt tròn, đẳng th−ớc
- Dạng tấm, dạng lăng trụ, dạng kim, que - Dạng hạt tha hình
- D¹ng Èn tinh, vi tinh
Kích th−ớc hạt khống vật thay đổi, đo đ−ợc d−ới kính 2- Tính cát khai (tính dễ tách) tinh thể Cách đo góc cát khai
D−ới kính hiển vi quan sát đ−ợc tính cát khai khống vật Có các mức độ cát khai sau:
- Cát khai hoàn toàn: khe cát khai mảnh, kéo dài suốt lát cắt tinh thÓ (mica, felspat )
- Cát khai hồn tồn: khe cát khai thơ (pyroxen, amphibol ) - Cát khai khơng hồn tồn: khe cát khai đứt đoạn (turmalin ) - Không cát khai: khe cát khai (olivin, thạch anh )
Nếu lát cắt có hệ thống khe cát khai gọi cát khai hệ thống, nếu có hai hệ thống khe cát khai gọi cát khai hệ thống ta phải đo góc giữa hai hệ thống cát khai
Cách đo:
Chn lỏt ct cú hai hệ thống cát khai, hai hệ thống cát khai nét, khơng nhịe nâng hay hạ ống kính Đ−a lát cắt vào tâm thị tr−ờng cho \ hệ thống cát khai vị trí thẳng đứng trùng với dây dọc chữ thập, đọc giá trị bàn độ (a), sau xoay bàn kính đ−a hệ thống thứ hai trùng với dây dọc chữ thập, đọc giá trị (b) Góc hai hệ thống cát khai
=ab
3- Màu riêng tinh thể Tính đa sắc
ỏnh sỏng chiu vo vật khơng nhiều bị hấp thụ phần, qua vật ánh sáng trở nên yếu Nếu vật làm yếu đồng tất cả tia đơn sắc, vật khơng có màu riêng, vật hấp thụ tia đơn sắc không đồng vật trở thành có màu riêng Độ đậm nhạt màu phụ thuộc khả hấp thụ vật chiều dày vật
(14)lôc ), chØ có số khoáng vật có khả hấp thụ mạnh nên thể rõ màu riêng cđa nã, vÝ dơ biotit, horblen
Sự hấp thụ khoáng vật dị h−ớng thay đổi tùy theo vị trí ph−ơng dao động ánh sáng phân cực chiếu tới lát mỏng trục Ng, Np, Nm Do màu riêng khoáng vật d−ới nicon thay đổi ta xoay bàn kính Đó t−ợng đa sắc tinh thể
Cách xác định công thức đa sắc:
Dùng lát cắt biotit để xác định công thức đa sắc Lát cắt biotit có ph−ơng dao động Ng trùng với ph−ơng khe cát khai, ph−ơng Np vng góc với Ng Đ−a ph−ơng cát khai (Ng) lát cắt biotit vị trí thẳng đứng ta quan sát đ−ợc màu lát cắt theo Ng-màu nâu sẫm, xoay bàn kính cho ph−ơng cát khai vị trí nằm ngang, lúc ph−ơng Np lát cắt vị trí thẳng đứng, quan sát ta đ−ợc màu lát cắt theo Np-màu vàng rơm
C«ng thøc đa sắc biotit Ng (nâu sẫm) > Np (vàng nhạt)
4- So sánh chiết suất vật cạnh
Bi 5: Quan sát tinh thể dới nicon vuông góc, ánh sáng song song
1- Màu giao thoa khoáng vËt:
Một lát cắt tinh thể, theo ph−ơng truyền thẳng góc với lát cắt ta có hai sóng truyền ứng với hai chiết suất ng' np' Vì tốc độ chúng khác nhau nên qua khỏi tinh thể hai sóng chênh hiệu số pha Hiệu số pha đ−ợc tính cơng thức: R= (ng'-np').d
Ng−ời ta tính tốn đ−ợc rằng:
+ ánh sáng hồn tồn tắt qua hai nicon vng góc : - Ph−ơng dao động nicon tinh thể trùng
- R=kλ (hiệu số đ−ờng số nguyên lần b−ớc sóng đ−ợc dùng) - R=0 (tr−ờng hợp vật đẳng h−ớng quang học)
+ ¸nh s¸ng sÏ s¸ng nhÊt khi:
- Ph−ơng dao động lát cắt làm với ph−ơng dao động hai nicon vuông góc góc 450
- R=(2k+1)
λ
(15)Với lát cắt tinh thể, ứng với ph−ơng truyền thẳng góc với nó, hiệu số đ−ờng đại l−ợng R xác định Nếu dùng ánh sáng trắng, vị trí hai nicon vng góc, điều kiện ánh sáng tắt R=kλ khơng thể có ánh sáng trắng có nhiều ánh sáng đơn sắc có b−ớc sóng λ khác nhau, có những b−ớc sóng bị thoả mãn R=kλ, nh−ng lại có b−ớc sóng đ−ợc tăng c−ờng thoả mãn điều kiện R=(2k+1)
2
λ
Do vËy lát cắt trở thành có màu gọi màu giao thoa
Hiện tợng xuất màu thay cho ánh sáng trắng giao thoa gọi hiện tợng phân cực sắc
Có thể quan sát màu giao thoa ứng với hiệu số đ−ờng khác từ 0μm đến 2000μm nêm thạch anh Nêm thạch anh thạch anh hình chữ nhật vát nhọn theo chiều dài, có (ng-np) khơng đổi, có d thay đổi ứng với R từ tăng dần thấy lần l−ợt: tối đen, xám trắng, vàng, da cam, đỏ, tím, xanh, vàng, lục, vàng, da cam, đỏ Hiệu số đ−ờng lớn sắc thái màu nhạt, cuối xuất màu trắng bậc cao tất sóng tổng hợp với cho ta ấn t−ợng ánh sáng trắng Để nhận định xác màu sắc ta chia chúng thành bậc, bậc tận màu đỏ, các màu đỏ khác sắc thái
Trong thùc hµnh chóng ta sử dụng bảng màu lỡng chiết suất Misen Levi (Ph¸p, 1888)
2- Nguyên lý bù màu Cách xác định ph−ơng dao động lát cắt
Đặt hai tinh thể lên cho ph−ơng dao động chúng song song với Có hai tr−ờng hợp xảy ra:
- Các ph−ơng dao động song song tên: Ng1'//Ng2' Np1'//Np2' Ta có:RΣ=R1+R2, nh− màu giao thoa tổng hợp đ−ợc tăng c−ờng - Các ph−ơng dao động song song ng−ợc tên: Ng1'//Np2' Np1'//Ng2' Ta có:RΣ=⏐R1-R2⏐, nh− màu giao thoa tổng hợp giảm
Trong kính hiển vi ng−ời ta chế tạo số loại bù màu sử dụng nguyên lý bù màu nêu trên: nêm thạch anh, thạch cao hay đỏ bậc 1, bản mica hay 1/4λ
Cách xác định ph−ơng dao động lát cắt nêm thạch anh: - Chọn lát cắt có màu giao thoa sáng rõ
(16)giảm ph−ơng dao động lát cắt song song ng−ợc tên với ph−ơng dao động của nêm
3- DÊu kÐo dài Góc tắt a/ Dấu kéo dài:
Đối với tinh thể có dạng kéo dài (tinh thể dạng tấm, dạng trụ, dạng que ), ng−ời ta quy −ớc tinh thể có dấu kéo dài d−ơng ph−ơng kéo dài tinh thể trùng ngả Ng nhiều hơn, tinh thể kéo dài âm ph−ơng kéo dài tinh thể trùng ngả Np Nếu ph−ơng kéo dài tinh thể trùng với trục Nm dấu kéo dài khơng xác định
b/ Gãc t¾t:
Góc tắt góc tạo trục mặt quang suất với ph−ơng đặc tr−ng tinh thể, trục tọa độ, cạnh, ph−ơng cát khai Nh− vậy, tinh thể có nhiều trị số góc tắt, xác định góc tắt tinh thể phải nói rõ tạo trục mặt quang suất với ph−ơng đặc tr−ng tinh thể, ví dụ: pyroxen có góc tắt CΛNg=480
D−ới kính hiển vi th−ờng đo góc tắt lát cắt tạo ph−ơng dao động Ng' Np' với ph−ơng cát khai cạnh rõ nét tinh thể
Cã kiểu tắt khác nhau:
- Tt ng: ph−ơng dao động lát cắt trùng với ph−ơng cát khai hoặc cạnh rõ nét tinh thể
- Tắt xiên: hai phơng làm víi mét gãc kh¸c
(17)thạch học đá magma
- Ch−ơng I: Đại c−ơng đá magma
Bμi 1: Định nghĩa đá magma
Đá magma đá đ−ợc thành tạo đông đặc khối silicat nóng chảy Vỏ Trái đất Khối silicat nóng chảy đ−ợc gọi dung thể magma Sự kết tinh magma phụ thuộc vào nhiều yếu tố, có thành phần hóa học dung thể vị trí kết tinh
Magma giàu sắt, magiê, nghèo silic có nhiệt độ kết tinh cao nên đ−ợc kết tinh tr−ớc Magma có thành phần giàu silic, giàu kiềm, có nhiệt độ kết tinh thấp nên đ−ợc kết tinh muộn
Những đá magma đ−ợc kết tinh sâu Vỏ Trái đất đ−ợc gọi đá magma xâm nhập sâu, dung thể magma phun trào lên bề mặt Vỏ Trái đất và kết tinh đ−ợc gọi đá magma phun trào Những đá magma kết tinh phần nông Vỏ Trái đất đ−ợc gọi đá xâm nhập nơng Có đá magma lại đ−ợc kết tinh khe nứt gần bề mặt đất có liên quan đến đá xâm nhập sâu đ−ợc gọi đá mạch
Khi kết tinh d−ới sâu nhiệt độ giảm chậm nên trình kết tinh th−ờng hồn chỉnh, hạt khống vật đ−ợc kết tinh hồn tồn th−ờng có kích th−ớc lớn Magma phun trào lên bề mặt Vỏ Trái đất nhiệt độ giảm đột ngột nên q trình kết tinh khơng kịp xảy đá phun trào th−ờng có kiến trúc thủy tinh
Đá magma loại đá phổ biến Trái đất, đặc biệt vùng có hoạt động kiến tạo xảy mạnh mẽ nh− đới va chạm mảng, nơi tách dãn Vỏ Trái đất Đá magma có liên quan đến nhiều loại khống sản Vì việc nghiên cứu đá magma có vai trị quan trọng
Nghiên cứu đá magma trời thực ph−ơng pháp đo vẽ địa chất, lập đồ thạch học-cấu trúc, thạch kiến tạo qua xác định đ−ợc ranh giới thể đá, quan hệ với đá vây quanh Cần nhận biết phân biệt sơ l−ợc loại đá có thành phần khác nhau, màu sắc, cấu tạo, kiến trúc khác nhau
(18)Bμi 2: Dạng nằm đá magma
Dạng nằm đá magma yếu tố quan trọng phản ánh điều kiện thành tạo đá Dạng nằm đá magma phụ thuộc vào nhiều yếu tố Phân loại dạng nằm đá magma dựa vào hình dạng thể nguồn gốc thành tạo thể phân loại theo hình dạng thể magma Tên gọi dạng nằm th−ờng đ−ợc gọi theo hình dạng
1- Những yếu tố ảnh h−ởng đến dạng nằm đá magma: Bao gồm yếu tố nội sinh yếu tố ngoại sinh
* Yếu tố nội sinh yếu tố thân thể magma gây nên, cụ thể: + Hoạt tính magma: Hoạt tính magma liên quan tới tác dụng hóa học magma Hoạt tính magma đ−ợc thể thông qua hàm l−ợng chất bốc, độ nhớt, trọng lực, áp suất thủy tĩnh
- Chất bốc (khí magma): Những magma giàu chất bốc xuất các lực đ−a magma xuyên vào đá vây quanh dễ dàng magma nghèo chất bốc
- Hoạt tính liên quan đến trọng lực chênh lệch tỷ trọng đá magma đá vây quanh: khiến cho magma di chuyển vào đá vây quanh có điều kiện thuận lợi
- Hoạt tính liên quan đến áp suất thủy tĩnh (là áp suất khối đá đè xuống khối đá d−ới) mà magma d−ới độ sâu lớn có áp suất thủy tĩnh lớn lị magma ln có xu h−ớng dâng lên tầng trên Vỏ Trái đất để tạo nên thể xâm nhập dạng vỉa, nấm
- Hoạt tính magma liên quan đến phá huỷ cân t−ớng khí lỏng magma, magma có áp suất khí cao dâng lên phần nông Vỏ Trái đất, áp suất mái giảm gây nổ tạo ống nổ
- Hoạt tính magma liên quan đến độ nhớt magma độ nhớt ảnh h−ởng đến hình dạng thể đá magma: độ nhớt magma phụ thuộc vào thành phần hóa học magma, magma có độ nhớt thấp dễ chảy tràn ng−ợc lại (magma bazơ có độ nhớt thấp đ−a lên bề mặt th−ờng chảy tràn cịn magma axit có độ nhớt cao th−ờng tạo khối)
Ỹu tè ngo¹i sinh bao gåm:
+ Hoạt động kiến tạo: Các hoạt động kiến tạo mức độ khác tạo các đ−ờng dẫn khác nhau, từ dẫn đến hình dạng khác thể đá magma
(19)2- Dạng nằm đá magma xâm nhập:
- Thể (batolit): bất chỉnh hợp với đá vây quanh, phình phía d−ới và khơng có đáy Kích th−ớc th−ờng lớn, tới hàng ngàn km2
- ThĨ c¸n: gièng thĨ nỊn, chØ kh¸c kÝch th−íc nhá hơn, diện tích lộ không quá 100-200km2
- Thể vỉa: magma có áp lực xuyên vào khoảng hai lớp đá, có hai mặt tiếp xúc song song, đ−ờng đ−a magma lên khe nứt, đứt gãy Kích th−ớc khác nhau, bề dày từ vài chục mét đến hàng trăm mét Chỉnh hợp với đá vây quanh
- Thể nấm: giống hình nấm bánh dày, phân biệt với thể vỉa kích th−ớc t−ơng đối (chiều dày:chiều rộng>1:8), ngồi rìa mỏng dần so với phần trung tâm Th−ờng thể xâm nhập nông, nằm chỉnh hợp với đá vây quanh
- Thể thấu kính, thể chậu: th−ờng nằm kẹp nếp uốn, khối nhỏ magma xuyên vào vỏ Trái đất bị theo chuyển động dẻo, chúng th−ờng khơng có rễ, chỉnh hợp với đá vây quanh
- Thể t−ờng: nằm dốc đứng bất chỉnh hợp với đá vây quanh, kích th−ớc từ vài chục mét đến hàng trăm km
3- Dạng nằm đá magma phun trào:
- Dạng dòng dung nham - Dạng lớp phủ
- Dạng vòm, kim, tháp
Bi 3: Thμnh phần vật chất đá magma
Để hiểu đ−ợc thành phần vật chất đá magma ta phải biết đ−ợc thành phần hóa học thành phần khống vật đá Thành phần hóa học đá magma khác với thành phần hóa học dung thể magma, ví dụ dung thể magma giàu chất bốc nh−ng đá magma hầu nh− khơng có Thành phần hóa học với điều kiện thành tạo đá định thành phần khống vật đá
1- Thµnh phÇn hãa häc:
(20)vật kết tinh nhỏ trạng thái thủy tinh, thành phần hóa học giúp xác định xác loại đá
+ Ng−ời ta quy −ớc phân tích đá magma thành tỷ lệ phần trăm oxyt Theo tỷ lệ phần trăm trọng l−ợng đá, oxyt có đá phõn lm hai loi:
- Các hợp phần chủ yếu: chiếm từ vài phần trăm trở lên, bao gồm oxyt SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, CaO, K2O, Na2O, H2O
- Các hợp phần thứ yếu: chiếm hàm l−ợng nhỏ đá (khoảng một vài phần nghìn) TiO2, ZrO2, P2O5, MnO, BaO
Ngồi cịn có hợp phần phụ nh− Co, Ni, Cr, Au, nguyên tố xạ, đất
+ Các hợp phần chủ yếu thay đổi giới hạn định:
SiO2: 20-85%
Al2O3: 0-20%, trung b×nh 15,5% Fe2O3 <13%
FeO < 15%
CaO < 22%, đá kiềm tới 25%
MgO trung bình 3,5%, đá siêu bazơ lên tối đa 46% Na2O <14%
K2O < 18%
+ Theo chiều tăng SiO2 nghĩa độ axit tăng dần thấy: đá nghèo SiO2 lại giàu magiê, sắt nghèo kiềm L−ợng SiO2 tăng lên l−ợng Mg, Fe giảm đồng thời Ca tăng lên, SiO2 tăng tiếp tục Na K tăng theo Ca Cùng với Ca tăng Al tăng tới giới hạn 15-20% lại giảm xuống 12% l−ợng SiO2 lên 60% Sự thay đổi l−ợng oxyt thể thay đổi thành phần khoáng vật
Nếu để nguyên kết phân tích hóa học theo trọng l−ợng phần trăm oxyt khó so sánh loại đá, nhà thạch học tìm cách tính tốn số thạch hóa để so sánh dùng biểu đồ thạch hóa để so sánh phân loi cỏc ỏ magma
2- Thành phần khoáng vËt: