Magmás kőzetek mikroszkópos vizsgálata

Két egymástól eltérő törésmutatójú közeg határára érkező fénysugár a másik közegbe hatolva megtörik. Ha a sugár optikailag ritkább közegből sűrűbb közegbe jut, akkor a beesési merőleges felé, ha sűrűbből ritkábba jut, akkor a beesési merőlegestől törik. Ez utóbbi esetben egy, a két közeg egymáshoz viszonyított sűrűségértékétől függően van egy határszög, amikor a fény teljes visszaverődést szenved. A beesési szög és a törési szög sinusának hányadosa adja meg az ún. törésmutató értéket.

III.51. ábra – Fénytörés két eltérő törésmutatójú közeg határán. Ha kisebb törésmutatójúból érkezik a fény a nagyobba, akkor a beesési merőlegeshez törik (N₁<N₂; α>β), míg ellenkező esetben a merőlegestől törik (N₁>N₂;

α<β).

A nem szabályos rendszerű ásványok esetében (ún. anizotróp ásványok) a beérkező fénysugár azonban nem csak egyszerűen megtörik, hanem két sugárra válik ketté. Az egyik követi a Snellius-Descartes törvényt, és minden irányban egyforma sebességgel halad, ezt rendes vagy ordinárius sugárnak nevezzük. Ezzel szemben a másik, rendellenes vagy extraordinárius sugár sebessége (és így fénytörése is) irányfüggő, a különböző irányokban eltérő sebességű, illetve törésmutatójú. A szabályos rendszerű ásványok valamint az amorf anyagok esetében (izotróp ásványok) nem történik kettőstörés, ezeknél a megtört fény minden irányban azonos sebességgel halad.

III.52. ábra – Fény kettőstörése optikailag anizotróp közegbe érkezve.

Azt a felületet, amely az egy pontból kiinduló fénynek egy adott időpillanatban minden irányban a rendkívüli törésmutatója nagyságának felel meg, indikatrixnak nevezzük.

A fentiek alapján, ha egy izotróp ásvány testközéppontjából kiinduló fénysugár, egy adott idő alatt a tér minden irányában azonos távolságot tesz meg, vagyis egy gömbfelületet ír le. Ugyancsak gömbfelülettel jellemezhető az anizotróp ásványok ordinárius sugarának a felülete. Az extraordinárius sugár viszont egy adott idő alatt egy ellipszoiddal jellemezhető felületre jut el. Ez az ellipszoid a főtengelyes ásványok (tetragonális, hexagonális, trigonális) esetében forgási ellipszoid, a rombos, monoklin és triklin ásványoknál pedig egy háromtengelyű ellipszoiddal leírható felület lesz.

A forgási ellipszoid metszetei egy kivételével ellipszisek, az egyetlen kör alakú metszete a forgástengelyre merőleges metszet (ez a kristálytani „c” tengellyel egyezik meg, ezt nevezzük optikai tengelynek is, ezek az egy optikai tengelyű ásványok. A függőleges tengelyt ε-nal, a rá merőleges tengelyeket ω-val jelöljük, amelyek egyben az illető extraordinárius, illetve ordinárius sugár törésmutatójának felelnek meg.

A háromtengelyű ellipszoid három főtengelye α, β és γ, az α a legkisebb, a γ a legnagyobb, a β az ezekre merőlege, köztes érték, egyben a törésmutatók jellemzésére is szolgálnak. A háromtengelyű ellipszoidnak két körmetszete van, az ezekre merőleges tengely a két optikai tengely, ezért ezeket két optikai tengelyű ásványoknak nevezzük.

Definíciószerűen az egy optikai tengelyű ásványoknál pozitívnak nevezzük azokat, amelyeknél ε>ω, és negatívok azok, amelyeknél ε<ω.

A két optikai tengelyű ásványoknál pozitívak azok, amelynél a két optikai tengely hegyes szögfelezője a γ fő törésmutató iránya, és negatívak azok, amelyeknél a hegyes szögfelező az α fő törésmutató irányába néz.

III.53. ábra – Egy optikai tengelyű, optikailag pozitív ásvány indikatrixa. Az ώ törésmutatójú (sugarú), egyetlen izotróp metszetet vízszintes kör mutatja. Részletes magyarázat a szövegben.

III.54. ábra – Egy optikai tengelyű, optikailag negatív ásvány indikatrixa. Az ώ törésmutatójú (sugarú), egyetlen izotróp metszetet vízszintes kör mutatja. Részletes magyarázat a szövegben.

III.55. ábra – Két optikai tengelyű ásvány indikatrixa. A β törésmutatójú (sugarú), az optikaitengelyekre (OT) merőleges két izotróp metszetet egy-egy kör mutatja. Részletes magyarázat a szövegben.

III.56. ábra – Két optikai tengelyű, optikailag pozitív ásvány indikatrixának metszete az optikai tengelyek által bezárt szöggel (2V). Részletes magyarázat a szövegben.

III.57. ábra – Két optikai tengelyű, optikailag negatív ásvány indikatrixának metszete az optikai tengelyek által bezárt szöggel (2V). Részletes magyarázat a szövegben.

A fény transzverzális hullámként terjed, vagyis olyan fényvektorokkal jellemezhető, amelyek iránya a fény terjedési irányára merőleges. A poláros fényt a rendes fénytől az különbözteti meg, hogy amíg a rendes fény esetében a terjedés irányára merőlegesen minden irányban rezeg a fény, a poláros fény esetében ez a rezgés egy meghatározott irányban történik csak.

III.58. ábra – A közönséges és a poláros fény közti különbség.

A polarizációs (petrográfiai) mikroszkópos vizsgálatok alapvetőek egy magmás kőzet vizsgálata során.

A polarizációs petrográfiai mikroszkópos vizsgálatokat 1 nikollal (1N), vagyis polarizált síkfénnyel és keresztezett nikolokkal (+N) végezhetjük, attól függően, hogy az analizátort nem használjuk (1N) vagy használjuk (+N). Egyes tulajdonságokat csak 1 nikollal (pl szín, pleokroizmus, törésmutató), másokat csak +nikolokkal (pl. interferenciaszín)

figyelhetünk meg, emellett vannak olyan tulajdonságok, amelyeket elsősorban 1 nikollal vizsgálunk, de +N-kal is megfigyelhetőek (pl. alak, hasadás).

Az ásványok meghatározása, leírása során az alábbi vizsgálati módokat alkalmazzuk 1 nikol:

- alak

- szín, illetve színváltozás (pleokroizmus) - hasadás

- törésmutató – viszonylagos érték két ásvány vagy egy ásvány és a beágyazó közeg között Keresztezett nikolok:

- interferenciaszín (kettőstörés mértéke) → maximális interferencia szín - kioltási szög

- főzónajelleg (gyorsabb és lassabb fényterjedési irányok meghatározása)

- optikai jelleg (konvergens fényben)– ezzel jelen könyvben csak érintőlegesen foglalkozunk - ikresedés és zónásság

A polarizációs mikroszkópos vizsgálatok során a kőzetet alkotó ásványok optikai tulajdonságainak megfigyeléséből, és az ismeretanyag összegzéséből tudjuk meghatározni az egyes ásványokat.

A fenti vizsgálatokon túlmenően a mikroszkópos vizsgálatok során az ásványok mérete, kapcsolódása, eloszlása, egymáshoz viszonyított mennyisége alapján a kőzet szöveti tulajdonságait tanulmányozhatjuk, amiből az ásványok és a kőzetek képződési körülményeire következtehetünk. Az egyes ásványok zárványainak megfigyeléséből következtethetünk egyes ásványok kristályosodásának időbeliségére. Végül információkat kaphatunk az egyes ásványok átalakulására,amiből a kőzetet ért utóhatásokra következtehetünk.

Az egyes vizsgálatok részletes tárgyalása előtt ki kell hangsúlyozzuk, hogy a mikroszkópos vizsgálatoknál az egyes kőzetalkotó ásványok tulajdonságait kell meghatározzuk, amit az egyes ásványok vékonycsiszolatban előforduló metszeteik tulajdonságából határozunk meg. Vagyis az adott ásvány egyes szemcséinek, különböző orientációjú metszeteken észlelhető, az orientáció miatt esetenként nem teljesen azonos tulajdonságaiból kell összeraknunk az ásványra jellemző tulajdonságokat, és következtetnünk magára az ásványra. Ez azt jelenti, hogy sohasem egyetlen egy szemcséből határozzuk meg az ásványt (kivéve, ha az adott vékonycsiszolatban csak egyetlen szemcse található belőle). Erre azért van szükség, mert az egyes tulajdonságok a különböző orientációjú metszeteken eltérő módon figyelhetők meg, sőt, lényeges az is, hogy az illető metszet az ásvány melyik részét (magját vagy a szegélyét) képviseli. Az egyes, az ásványokra különösen jellemző tulajdonságok csak néhány szemcsén láthatóak, és ezeket kell megtalálnunk ahhoz, hogy az ásványokat nagy biztonsággal meghatározzuk. Tehát a megfigyeléseinket mindig egy adott szemcsén végezzük, de összességében a meghatározáshoz és a leírás során az ásványt jellemezzük.

A kőzet leírása során az egyes ásványok leírásánál az 1N és +N tulajdonságaik közül azokat kell leírni, amelyek az adott ásványnál változhatnak, illetve a képződési körülmények szempontjából lényegesek. Így például feltétlenül leírandó a színes ásványoknál a szín vagy pleokroizmus, az ásványok alakja, habitusa, egyes ásványcsoportoknál (klinopiroxén, amfibol) a kioltási szög értéke, de nem szükséges a hasadást, a főzónajelleget és sok esetben az optikai jellegét leírni, vagyis azt, amit az ásvány meghatározása érdekében figyelünk meg. Feltétlenül le kell írnunk azonban az ásvány kőzetben való megjelenését, vagyis uralkodó méretét, a mennyiségét, előfordulási jellegét (pl.

szórt vagy inhomogén eloszlású, esetleg zárványként fordul elő vagy milyen más ásványokkal társul stb.), vagyis a szöveti jellemzőit.

III.59. ábra – Interferáló fényhullámok.