Để hiểu rõ về các khoáng vật quý cũng như môi trường hình thành của chúng, trước tiên cần nắm được những kiến thức nền tảng về nhận dạng, từ đó có thể phân biệt và xác định các đặc trưng phổ biến của đá magma, biến chất và trầm tích.
Khoáng vật học quang học là ngành nghiên cứu các tính chất quang học của đá và khoáng vật, thường thông qua việc chuẩn bị và khảo sát các lát mỏng hoặc phiến lát của mẫu đá dưới kính hiển vi thạch học hay kính hiển vi phân cực. Đây là một phương pháp hữu ích giúp khám phá nguồn gốc, sự tiến hóa của vật liệu địa chất, cũng như hé lộ những manh mối quan trọng về thành phần khoáng vật học của chúng.
Thông qua việc sử dụng kính hiển vi phân cực hoặc kính hiển vi thạch học ( một loại kính hiển vi quang học truyền sáng có cấu tạo đặc biệt cho phép nghiên cứu tính chất quang học của các chất trong suốt hoặc bán trong suốt) người quan sát có thể thu được nhiều thông tin quan trọng về cấu trúc nguyên tử khác nhau của đá và khoáng vật. Cụ thể, có thể quan sát được các đặc điểm như hình dạng khoáng vật, màu sắc, vi cấu trúc,độ mờ/đục,kích thước hạt, độ tách lớp và chiết suất, chỉ bằng cách đưa một lát mỏng đá vào để quan sát.
Kính hiển vi thạch học Leica DMRX.
Kính hiển vi thạch học Leica DMRX.
Cần lưu ý rằng khoáng vật học quang học nghiên cứu sự tương tác giữa ánh sáng và các chất khoáng vật/đá, do đó chủ yếu tập trung vào các khoáng vật không mờ đục . Trong khi đó, mặc dù kính hiển vi phân cực cũng hữu ích trong việc nghiên cứu một số khía cạnh tinh thể – hóa học của khoáng vật, nhưng nó không phù hợp để phân tích các khoáng vật mờ đục, chẳng hạn như quặng. Trường hợp này, kính hiển vi quặng vốn nghiên cứu ánh sáng phản xạ thay vì ánh sáng truyền qua sẽ thích hợp hơn.
Một lát cắt mỏng nhìn dưới ánh sáng cực dương. Có thể thấy những hạt fenspat plagioclase màu xám dài, các hạt pyroxen và olivin bị vón cục, cùng nhiều hạt khác. Tiếc là tôi đã không ghi rõ nguồn gốc của mẫu vật này, nhưng tôi tin rằng đây là một mẫu đá macma. Lưu ý sự kết tinh xảy ra bên trong các hạt fenspat plagioclase
Một lát cắt mỏng nhìn dưới ánh sáng cực dương. Có thể thấy những hạt fenspat plagioclase màu xám dài, các hạt pyroxen và olivin bị vón cục, cùng nhiều hạt khác. Tiếc là tôi đã không ghi rõ nguồn gốc của mẫu vật này, nhưng tôi tin rằng đây là một mẫu đá macma. Lưu ý sự kết tinh xảy ra bên trong các hạt fenspat plagioclase
Có nhiều loại kính hiển vi phân cực khác nhau, song quy trình quan sát nhìn chung khá đơn giản: mẫu được chọn đặt trên bàn xoay và chiếu sáng bằng ánh sáng phân cực, vốn sẽ dao động theo những hướng khác nhau bên trong mẫu. Khi xoay bàn quan sát, người nghiên cứu có thể quan sát hiện tượng từ nhiều góc độ khác nhau. Ngoài ra, một bộ phân cực thứ hai đặt vuông góc với bộ phân cực đầu tiên có thể được đưa vào hoặc rút ra để quan sát dưới chế độ phân cực chéo 6y hiển vi cũng cho phép phóng đại hình ảnh, hỗ trợ chi tiết cho việc nghiên cứu các đặc trưng quang học.
Silicat phyllosilicat và thạch anh trong mặt phẳng phân cực. Thực sự không thú vị bằng góc nhìn phân cực chéo, nhưng vẫn cực kỳ hữu ích.
Silicat phyllosilicat và thạch anh trong mặt phẳng phân cực. Thực sự không thú vị bằng góc nhìn phân cực chéo, nhưng vẫn cực kỳ hữu ích.
Các đặc điểm của đá và khoáng vật được hé lộ thông qua phương pháp khoáng vật học quang học bao gồm: trình hiện chi tiết sự biến đổi màu sắc và cấu trúc bề mặt, quan sát sự phân cắt và các bao thể .Bên cạnh đó, Chiết suất được xác định dễ dàng, cũng như các thông tin liên quan đến vi cấu trúc, đa sắc , và trong trường hợp quan sát hiện tượng khúc xạ kép, các dữ liệu về hiện tượng tắt dần và lưỡng chiết cũng được thu thập.
Nhìn từ cực chéo. Các hạt olivin đầy màu sắc mang hình dạng quả bóng đá đặc trưng. Cũng lưu ý rằng màu sắc ở các cạnh có xu hướng hơi khác so với màu sắc ở giữa, và các màu giao thoa sáng. Các hạt dài màu xám óng ánh bao quanh olivin là plagioclase fenspat
Nhìn từ cực chéo. Các hạt olivin đầy màu sắc mang hình dạng quả bóng đá đặc trưng. Cũng lưu ý rằng màu sắc ở các cạnh có xu hướng hơi khác so với màu sắc ở giữa, và các màu giao thoa sáng. Các hạt dài màu xám óng ánh bao quanh olivin là plagioclase fenspat
Tóm lại, việc nghiên cứu đá và khoáng vật thông qua khoáng vật học quang học có thể tiết lộ một kho tàng thông tin về thành phần, cấu tạo và đặc trưng của mẫu vật – những dữ liệu này mang lại những manh mối quan trọng cũng như những hiểu biết thú vị về nguồn gốc và quá trình tiến hóa của chúng.
Clinopyroxene khoe hình bát giác thon dài. Lưu ý hạt clinopyroxene nhỏ hơn mọc ra từ đỉnh của nó
Clinopyroxene khoe hình bát giác thon dài. Lưu ý hạt clinopyroxene nhỏ hơn mọc ra từ đỉnh của nó
Để có thêm kiến thức chuyên sâu về kính hiển vi thạch học/phân cực hoặc quy trình khoáng vật học quang học, bạn có thể tham khảo thêm các tài liệu dưới đây. Ngoài ra, nếu muốn được tư vấn về việc đánh giá và nhận dạng các khoáng vật quý hoặc mẫu vật đặc biệt trong bộ sưu tập, bạn có thể liên hệ với các chuyên gia tại iRocks.
Tinh thể monosodium glutamate dưới ánh sáng phân cực
Tinh thể monosodium glutamate dưới ánh sáng phân cực
Một lát cắt mỏng của một thiên thạch ureilite, một loại thiên thạch đá hiếm, được quan sát ở chế độ chéo cực. Tôi đã giúp lập bản đồ sơ bộ của thiên thạch này. Mặc dù màu sắc và hình dạng rất khác nhau, tất cả các hạt khoáng vật trong ảnh đều là olivin ((Mg,Fe)2SiO4). Olivin được đặc trưng bởi các vết nứt định hướng ngẫu nhiên, màu sắc giao thoa rực rỡ và sự dịch chuyển màu giao thoa giữa rìa và tâm của các hạt khoáng vật. Giống như những bức ảnh lát cắt mỏng khác của tôi, bức ảnh này được chụp bằng điện thoại di động qua thị kính của kính hiển vi thạch học - một nhiệm vụ không hề dễ dàng
Một lát cắt mỏng của một thiên thạch ureilite, một loại thiên thạch đá hiếm, được quan sát ở chế độ chéo cực. Tôi đã giúp lập bản đồ sơ bộ của thiên thạch này. Mặc dù màu sắc và hình dạng rất khác nhau, tất cả các hạt khoáng vật trong ảnh đều là olivin ((Mg,Fe)2SiO4). Olivin được đặc trưng bởi các vết nứt định hướng ngẫu nhiên, màu sắc giao thoa rực rỡ và sự dịch chuyển màu giao thoa giữa rìa và tâm của các hạt khoáng vật. Giống như những bức ảnh lát cắt mỏng khác của tôi, bức ảnh này được chụp bằng điện thoại di động qua thị kính của kính hiển vi thạch học - một nhiệm vụ không hề dễ dàng
- Khóa học nhập môn miễn phí: Đá và khoáng vật dưới kính hiển vi
- Hướng dẫn và tài liệu tổng quan về khoáng vật học quang học
- Hình ảnh kính hiển vi của các loại đá và khoáng vật phổ biến
- Bài giảng: Ánh sáng phân cực và khoáng vật
Ngày 18 tháng 9 năm 2015
Theo Arkenstone
Lược dịch Kira Trần
Khoa học và công nghệ khác