III.6. 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.

ALAK ÉS HABITUS

Az egyes ásványok alakja, kifejlődése jellemző az illető ásványra. Ez részben kristályrendszerükkel is összefügg, illetve még inkább azzal, hogy milyen kristálylapok fejlődnek kis rajtuk elsősorban. Mindemellett a kristályalakot gyakran befolyásolják a kristályosodási körülmények is, elsősorban a hőmérséklet. Például a gránátok izometrikusak, leggyakrabban rombtizenkettős formában fejlődnek, az apatit hexagonális prizma formában alakul ki, a piramislapok csak ritkák, a földpátok táblásak, a cirkon prizma és piramislapjainak egymáshoz viszonyított arányát a magma hőmérséklete és alkalinitása befolyásolja, stb.. A polarizációs mikroszkópban az egyes ásványok különböző orientációjú sík metszeteit látjuk, és ezekből kell összeraknunk az ásványra a kőzetben előforduló háromdimenziós alakot. Ezt sokszor az is nehezíti, hogy az ásványok a kőzetekben nem mindig tudják kifejleszteni minden kristálylapjukat, mert azt a szomszédos ásvány megakadályozza. Ezért minden ásvány esetén meg kell figyelni és rögzíteni a leírásnál, hogy sajátalakú (idiomorf, euhedrális), félig saját alakú (hipidiomorf, szubhedrális) vagy szabálytalan alakú (xenomorf, anhedrális) a kifejlődése. A sajátalakú ásványok esetében minden, vagy csaknem minden kristálylap kifejlődik, ami az egyes metszeteken is látható mikroszkópban, a lapok szöget zárnak be egymással, „sarkosan” érintkeznek. A hipidiomorf szemcsék esetében csak néhány lap (legtöbbször az ásvány egyik felén fejlődnek ki kristálylapok, de az ásványra jellemző kifejlődés (nyúlt, táblás stb.) még felismerhető. A xenomorf ásványok esetében kristálylapokat nem, vagy csak elvétve látunk, gyakran az ásvány és így a metszetek alakja sem jellemzi az ásvány valódi alaki jellemzőit. Az amorf anyagok mindig szabálytalan alakkal jelennek meg. Az alaki vizsgálatoknál tehát minél több szemcsét kell megfigyelnünk az adott ásványból, mert nem minden metszeten figyelhetők meg az alakra jellemző sajátságok. Különösen jellemző ez azokra az ásványokra, amelyek a tér különböző irányában teljesen más méretben jelennek meg, mint pl. az oszlopos, tűs, táblás vagy pikkelyes ásványokra. Ezeknél ugyanannak az ásványnak teljesen más metszeteit látjuk. Pl. egy oszlopos turmalin a megnyúlással párhuzamosan nyúlt, hosszú, léc alakú, arra merőlegesen közel izometrikus - sajátalakú szemcse esetén - laposan tetőző hatszöget alkot, amelynek mérete közel azonos a léces metszet vastagságával. A szabályos ásványok esetében a metszetek a legtöbb esetben izometrikusak. Ugyanakkor azt is figyelembe kell venni, hogy a vékonycsiszolatban a metszetek nem csak az ásvány közepéből, hanem a szegélyéről is kimetsződhetnek, illetve nagyon ferde metszetek is előfordulhatnak (vagyis nem a kristálytani tengelyekkel párhuzamosak), ebben az esetben különleges alakú, és az ásványra kevésbé jellemző metszeteket is kaphatunk, de ezek – nagyszámú szemcse esetén ugyanabból az ásványból – általában ritkák. Pl. egy kocka alakú szemcséből is kaphatunk léces metszetet, ha két érintkező lap élével, a kocka szegélyét vágjuk le, vagy akár egy nagyméretű hasábból is kaphatunk egy kis háromszög alakú metszetet, ha az egyik csúcsát vágjuk le.

Összefoglalva az adott ásványból lehetőleg a legjellemzőbb, de mindenképpen több, különböző orientációjú szemcséből kell kialakítanunk az adott ásvány alakját, emellett az ásvány idiomorf, hipidiomorf vagy xenomorf jellegét is meg kell figyeljük és rögzítenünk.

III.60. ábra – Sajátalakú (idiomorf) gránátkristály szarvaskői tonalitban. Balra 1N, jobbra +N.

III.61. ábra – Félig sajátalakú (hipidiomorf) titanit szienitben. Balra 1N, jobbra +N.

III.62. ábra – Szabálytalan alakú (xenomorf) pikotitok harzburgitban (Somoskő). 1N.

III.63. – Izometrikus szodalitkristályok fonolitban. Balra 1N, jobbra +N.

III.64. ábra – Pikkelyes biotit dioritban. Balra 1N, jobbra +N.

III.65. ábra – Táblás plagioklászok andezitben (Pilismarót). Balra 1N, jobbra +N.

III.66. ábra – Oszlopos amfibol andezitben (Visegrád). Balra 1N, jobbra +N.

III.67. ábra – Léces plagioklászok olivin fenokristály mellett bazaltban (Balatonboglár). Balra 1N, jobbra +N.

III.68. ábra – Tűs plagioklászok bazaltban (Darnó-hegy). Balra 1N, jobbra +N.

III.69. ábra – Uralitosodott (szálas amfibollá alakult) piroxének andezitben (Nadap). Balra 1N, jobbra +N.

III.70. ábra – Vázkristályos ilmenitek mikrogabbróban (Darnó-hegy). Balra 1N, jobbra +N.

III.71. ábra – Kétféle orientációjú turmalinok gránitban (Predazzo), 1N. A kétféle metszetet az alak (nyúlt és közel izometrikus) és a pleokroizmus is nagyon jól mutatja.

HASADÁS

A hasadás az egyes ásványok fontos jellemzője. Általában valamely fő kristálylappal (és így valamelyik kristálytani tengellyel) párhuzamos. Jellemző, hogy mely irányokban, milyen lappal, lapokkal párhuzamosan, és mennyire jól vagy rosszul hasad az illető ásvány. Miután a csiszolatokban ásványmetszeteket látunk, az adott ásvány hasadási jellegeit – az alaki meghatározáshoz hasonlóan - szintén több szemcse segítségével tudjuk meghatározni. Fontos megjegyezni, hogy amennyiben a hasadási sík és az ásványmetszet síkja mintegy 30o-nál kisebb szöget zár be egymással, a hasadás nem észlelhető azon a metszeten.

A hasadás lehet kitűnő, ez esetben nagyon vékony, éles, egymással teljesen párhuzamos, legtöbbször hosszan húzódó vonalat látunk a metszeten, lehet jó, amely valamivel vastagabb, de szintén egymással párhuzamosan lefutó vonalak formájában láthatók, gyenge, amelynek során vastag és nem teljesen egyenesen, kissé hajladozó vagy megtörő vonalakat látunk, lehet elválás, ennek során közel párhuzamos, de gyakran hullámos vastag vonalakat láthatunk. Egyes ásványok csak repedeznek, ezek vastag, orientálatlan, görbe vonalak formájában szelik át az ásványt.

A hasadás megjelenése egy ásvány esetén nyílt, félig nyílt vagy zárt formák szerint történhet. Ezt a kristályrendszer szintén meghatározza. Például egy pedion szerinti hasadás egyetlen egy sík szerinti hasadás jelent. Egy prizma szerinti hasadás elvileg négy hasadási síkot jelent, amelyek közül kettő egybevág. Ilyen hasadás jellemző például a piroxénekre és az amfibolokra, mindkét ásvány (110) szerint hasad. Ez a megnyúlással párhuzamos metszeteken a megnyúlással párhuzamosan lefutó párhuzamos vonalak formájában látható. A megnyúlásra merőleges metszeteken, viszont az (110) hasadáson kívül az (110) szerinti hasadás is látható, ami ezeken a metszeten a hasadási nyomvonalak kétirányban, megfelelő szögben metszve egymást (a piroxének esetében 87o, az amfiboloknál 124o) láthatóak. Egy szabályos ásvány kocka szerint (100) hasadása három egymásra merőleges hasadási síkot jelent, ami azt jelenti, hogy a metszetek döntő többségén legalább két, egymást metsző (alkalmas metszet esetén merőlegesen) hasadási vonalat látunk.

A hasadási nyomvonalak megfigyelése együtt az adott metszet alakjának meghatározásával sokat segíthet az ásványmetszet orientációjának pontos meghatározásában, amely néhány vizsgálatnál alapvető fontosságú lehet.

III.72. ábra – Kiváló hasadás amfibolon (andezitben, Sátorosi-kőfejtő). Balra 1N, jobbra +N.

III.73. ábra – Jó hasadás ortopiroxénen (andezitben, Bér). Balra 1N, jobbra +N.

III.74. ábra – Gyenge hasadás nefelinen (fonolitban). Balra 1N, jobbra +N.

III.75. ábra – Megnyúlásra merőleges elválás turmalinon (gránitban, Predazzo), 1N.

III.76. ábra – Kétirányú hasadás egymásra közel merőleges nyomvonalai augiton (tefritben, Vezúv). Balra 1N, jobbra +N.

III.77. ábra – Kétirányú hasadás egymásra közel 120 fokos szöget bezáró nyomvonalai amfibolon (riolitban, Bükkalja). Balra 1N, jobbra +N.

SZÍN, PLEOKROIZMUS

Az egyes ásványok bizonyos hullámhosszúságú fénynemeket elnyelhetnek, és az áthatoló fénynemek alakítják ki az ásványok polarizációs mikroszkópban egy nikollal megfigyelhető színét, illetve pleokroizmusát. Az ásványok ebből a szempontból lehetnek átlászóak (minden hullámhosszúságú fénynemet átengednek), áttetszőek (csak bizonyos hullámhosszúságú fényt e át, a többit elnyelik; az ásvány színét az átengedett fény hullámhossza és azok intenzitása alakítja ki), valamint opak ásványok (az ásvány minden fényt elnyel). Polarizációs mikroszkópban csak az idiokrómás ásványok színesek, az allokrómásak nem (például a kvarc bármely változata színtelen a polarizációs mikroszkópban)

Miután a fényelnyelés szintén irányfüggő, ezért a szabályos rendszerű ásványok és az amorf anyagok kivételével a szín a tárgyasztal körbeforgatása során változik. Ennek intenzitása változó lehet, éppen csak észlelhető (pl. piroxének), gyenge, közepes vagy erős változásig (ez utóbbira példa a biotit). Fontos az ásvány megnyúlási viszonyainak és a pleokroizmus erősségének az összefüggése. Ezek szerint normál pleokroizmusról beszélünk ha a sötétebb színt az ásvány megnyúlásával párhuzamosan látjuk, és a világosabbat arra merőlegesen (a színes ásványok döntő többsége ilyen). Inverz a pleokroizmus, ha a világosabb színt látjuk az ásvány megnyúlásával párhuzamosan, és a sötétebbet arra merőlegesen (pl. turmalin). Az egyes ásványokra jellemző szín megnevezését az optikai főirányokban megjelenő színekkel jellemezzük. Ezek szerint az egyoptikai tengelyű ásványokat két színnel, a főtengellyel (c kristálytani tengely iránya) párhuzamos és az arra merőleges metszetekbe eső színnel jellemezhetjük. A kétoptikai tengelyű ásványok pleokroizmusát az α, β, és γ fő rezgésirányokkal párhuzamos metszetek színeivel jellemezzük, vagyis ezek meghatározásához legalább két metszet szükséges.

Az ásványok színe az összetételüktől függ elsősorban. Ezért azok az ásványok, amelyek kristályosodása során az ásvány összetétele is változik, gyakran zónásak (pl. egyes gránátok, turmalin, piroxén, amfibol stb.). Ennek megfigyelésére az ásványt középen elmetsző metszetek alkalmasak, ugyanis ha az ásvány szegélye metsződik el akkor csak a szegély színét látjuk a mikroszkópban.

III.78. ábra – Színtelen ásvány: nefelin (fonolit), 1N.

III.79. ábra – Áttetsző ásvány: titánaugit (bazaltban, Pécskő), 1N. Az ásvány a Ti-tartalom következtében halvány színnel rendelkezik.

III.80. ábra – Opak ásvány: magnetit (kis, fekete,közel izometrikus szemcsék; bazanitban, Vasas), 1N.

III.81. ábra – Erős pleokroizmus: biotit (foidolitban, Günsehals),mindkét fotó 1N.

III.82. ábra – Közepes pleokroizmus: hornblende (szienitben),mindkét fotó 1N.

III.2.animáció: Erős pleokroizmus: biotit (foidolitban, Günsehals) Kattintásra lehet egyik képből a másikba átmenni

III.3.animáció: Közepes pleokroizmus: hornblende (szienitben). Kattintásra lehet egyik képből a másikba átmenni.

III.83. ábra – Gyenge pleokroizmus: epidot (granodioritban, Alma Ata),mindkét fotó 1N.

III.84. ábra – Inverz pleokroizmus: turmalin (gránitban, Predazzo),mindkét fotó 1N.

III.85. ábra – Pleokroós udvar cirkon kristályok körül biotitban (gránit), 1N.

TÖRÉSMUTATÓ

Két közeget akkor tudunk egymástól megkülönböztetni, ha az őket beágyazó közegre vonatkoztatott törésmutatójuk különbözik egymástól. A törésmutató az egyes ásványokra nagyon jellemző érték. Az izotróp ásványok esetében egy, az egytengelyű ásványok esetében két főtörésmutatót (ε és ω), a kéttengelyű ásványoknál három főtörésmutatót (α, β, γ) határozunk meg, ez utóbbi esetben az α a legkisebb, a γ a legnagyobb (a kéttengelyű ásványok esetében ritkábban ezek jelölése X, Y, Z betűkkel is történhet). Egytengelyű ásványok metszetei esetében az egyik törésmutató minden esetben az ω, a másik arra merőleges az ε és az ω közötti érték, az ásványmetszet orientációjától függően. Minél inkább merőleges az optikai tengelyre a metszet, értéke annál inkább megközelíti az ω törésmutatót. Kéttengelyű ásványok esetében egy adott metszet törésmutató viszonyai a legnagyobb és a legkisebb közötti értéket mutatnak.

Mikroszkópban a különböző ásványok szemcséinek határvonal annál élesebben látszik, minél nagyobb a két közeg törésmutatójának különbsége, és csak alig észrevehető, ha a két közeg törésmutató különbsége csak kicsi.

Egyes ásványok, ásványcsoportok esetében, amelyeknél a kémiai összetétel változhat, a fő törésmutató értékek ennek függvényében változhatnak, és így a kettőstörésük értékét egy intervallummal adhatjuk meg, amelyben mindig meg kell adni az adott törésmutató értékének maximális-minimális értékét.

A törésmutató pontos meghatározása vékonycsiszolatból nem lehetséges, ezt a kőzetből szeparált egyedi ásványszemcsék különböző törésmutatójú folyadékokba való behelyezésével határozzák meg. Vékonycsiszolatos vizsgálatok során mindig relatív, két közeg határának törésmutató viszonyait tudjuk meghatározni. A két közeg lehet két ásványszemcse, vagy egy ásványszemcse és a beágyazó közeg (kanadabalzsam/műgyanta). A nagyobb törésmutatójú szemcse/közeg határa mentén egy vékony fényes vonalat (Becke-vonal) észlelhetünk, amely az objektív és a szemcse távolságának növelése (a tárgyasztal süllyesztése) során a nagyobb fénytörésű közeg felé mozdul el. A Becke-vonal annál fényesebb, illetve annál intenzívebben mozdul el, minél nagyobb a két szemcse/közeg törésmutatójának különbsége. Általában a nagy törésmutatójú szemcsék „kiemelkedni” a kis törésmutatójúak „besüllyedni” látszanak. A törésmutató viszonyok (Becke-vonal) vizsgálatát mindig nagy nagyítással és leszűkített irisz diafragmával végezzük, ekkor láthatóak csak jól a fent leírt változások.

Fontos megjegyezni, hogy mindig azt a törésmutatót látjuk a látómezőben, amely párhuzamos a polarizátor rezgésirányával.

Az egyes ásványok törésmutatóit az alábbi táblázat értékei alapján jellemezhetjük:

törésmutató

megnevezés

példa

<1,49

nagyon kicsi

opál

1,49-1,57

kicsi

földpátok, kvarc

1,57-1,68

közepes

apatit

1,68-1,78

nagy

epidot

1,78-1,90

nagyon nagy

gránátok

>1,90

extrém nagy

rutil

Megjegyzés: A kanadabalzsam törésmutatója 1,537-1,539, a legtöbb műgyantáé, amelyet vékonycsiszolatok készítése során ragasztóanyagként használunk ~1,40. Sok esetben a kanadabalzsamnál/műgyantánál kisebb vagy nagyobb törésmutató elkülönítése hasznos támpont az ásványok elkülönítésében.

III.86. ábra – A Becke-vonal kialakulása két eltérő optikai sűrűségű közeg (ásvány) határán. A betűvel jelölt vonalak a fény útját mutatják. A nagyobb törésmutatójú ásvány domború lencseként viselkedik.

III.87. ábra – A Becke-vonal kialakulása eltérő törésmutatójú közegek határán. A vízszintes szaggatott vonalak mutatják az objektív lencse fókuszsíkját. A fókuszsík emelésével (a tárgyasztal süllyesztésével) a Becke-vonal a sűrűbb közegbe vándorol, ellenkező esetben a ritkábba. A fenti ábrán az ásvány (sötétszürke) a nagyobb és a beágyazó közeg (világosszürke) a kisebb törésmutatójú. Az alsó ábrán az ásvány a kisebb és a beágyazó közeg a nagyobb törésmutatójú.

III.88. ábra – Becke-vonal vizsgálata kalcit és kanadabalzsam határán. A bal kép éles, míg a középsőn növeltük, a jobb képen csökkentettük a tárgyasztal és az objektívek közti távolságot. Ennek megfelelően előbb a nagyobb törésmutatójú közegben, a kalcitban jelent meg egy világos sáv (középső kép), majd a kanadabalzsamban (jobb kép). Mindegyik kép 1N.

III.4.animáció: Becke-vonal vizsgálata kalcit és kanadabalzsam határán. Kattintásra lehet egyik képből a másikba átmenni.

PSZEUDOABSZORPCIÓ

Pszudoabszorpciót azoknál a kis-közepes törésmutatójú ásványoknál észlelhetünk, amelyek legnagyobb és legkisebb törésmutatója jelentősen különbözik egymástól. Erre az egyik legjobb példa a kalcit, amely egytengelyű ásvány, ε=1,48, ω=1,65. A vizsgálathoz a korábban leírtak alapján a c tengellyel (közel) párhuzamos metszetek a legalkalmasabbak, amelyek egyik törésmutatója közel ε, a másik ω. Amikor az ε párhuzamos a polarizátor síkjával, akkor a látómezőben a kis törésmutatójú helyzetet látjuk, vagyis a szemcse besüllyedni látszik (emellett a törésmutatója a kanadabalzsamnál is kisebb). Ezt a helyzetet 90o-kal elforgatva az ω törésmutató lesz párhuzamos a polarizátor síkjával, ekkor a nagyobb törésmutatójú helyzetet látjuk, a szemcse kiemelkedőnek látszik, felületes érdes, a hasadási vonalak jól látszanak (a törésmutatója a kanadabalzsamnál nagyobb). Viszonylag gyorsan forgatva a tárgyasztalt, a szemcse kiemelkedni-besüllyedni látszik. Különböző orientációjú, egymás mellett elhelyezkedő szemcsék esetében a felület mintegy „hullámzik”. A jelenséggel együtt a szemcsét foltosan halvány zöldnek vagy rózsaszínűnek látjuk, ezt azonban nem az ásvány saját színe,hanem a törésmutatók jelentős különbsége okozza (a kalcit színtelen ásvány).

III.89. ábra – Gyenge pszeudoabszorpció (muszkovit gránitban).A baloldali képen a kisebb, a jobboldalin a nagyobb törésmutató iránya párhuzamos a polarizáror síkjával. mindkét kép 1N. Részletes magyarázat a szövegben.

III.90. ábra – Erős pszeudoabszorpció (kalcit dácitban).A baloldali képen a kisebb, a jobboldalin a nagyobb törésmutató iránya párhuzamos a polarizátor síkjával. mindkét kép 1N. Részletes magyarázat a szövegben.

III.5.animáció: Erős pszeudoabszorpció (kalcit dácitban). Kattintásra lehet egyik képből a másikba átmenni.

INTERFERENCIASZÍN VIZSGÁLATOK; MAXIMÁLIS INTERFERENCIASZÍN MEGHATÁROZÁSA

Az interferenciaszín kialakulását a látómezőben a Mikroszkóp felépítése c. fejezet végén levő ábra mutatja be. Ezen látható, hogy az interferenciaszínt az ásványmetszet kettőstöréséből adódó útkülönbség határozza meg.

A kettőstörés számszerű, pontos értékét, amely az izotróp ásványok vagy anyagok kivételével minden más anyagnál megfigyelhető, nehéz meghatározni, vékonycsiszolatból nem is lehetséges, csak közelítőleg megbecsülni. Jól jellemezhető viszont a kettőstörés értéke az interferenciaszínnel, amelyet kizárólag keresztezett nikolokkal láthatjuk a mikroszkópban. Nem mutatnak interferenciaszínt a szabályos ásványok és az amorf anyagok, továbbá nem látunk interferenciaszínt, amikor egy adott ásványnak olyan metszetét látjuk, ahol nincs kettőstörése. Ez az optikai tengelyekre merőleges metszeteken (az egy optikai tengelyű ásványoknál egy, a két optikai tengelyű ásványoknál két ilyen metszet van), valamint normál állásban, vagyis kioltási helyzetben fordul elő, egy kettőstörő ásvány esetén egy teljes körbeforgatáskor négy ilyen helyzet van.

Egy adott szemcse interferenciaszíne az alábbiaktól függ:

1) Az ásvány saját kettőstörése

2) A metszet vastagsága

3) A szemcse orientációja

1) Az ásvány saját kettőstörése az ásványra jellemző érték, azt a fő törésmutatók közül az egyoptikai tengelyű ásványok esetében az ε és az γ különbsége, a kéttengelyű ásványok esetében a legnagyobb és a legkisebb törésmutató (γ-α) különbsége képviseli.

2) A metszet vastagsága a normál vékonycsiszolat esetében 30 μm, vagyis adott. Ez alól a 30 μm-nél kisebb, vagy vékonyabb ásványok metszetei a kivételek, ilyen esetben ezt figyelembe kell venni. Ugyancsak a szemcsék szegélyénél, azok elvékonyodása miatt esetenként az adott szemcse nem éri el mindig ezt az értéket.

3) A szemcse orientációja a magmás kőzetek esetében szinte mindig változó egy kőzeten és így egy vékonycsiszolaton belül. Ez azt jelenti, hogy ugyanannak az ásványnak a különböző metszetei eltérő útkülönbséget és így változatos interferenciaszínt mutatnak egy vékonycsiszolaton belül, ez különösen a nagyobb kettőstörésű ásványoknál jelenik meg látványosan, akár egy látómezőben is eltérő interferenciaszínű metszeteit látjuk ugyannak az ásványnak. A maximálisan I. rendű szürke interferenciaszínű ásványok esetében viszont csak a különböző árnyalatú (világosabb-sötétebb) szürke szín mutatja az eltérő orientációjú metszeteket. Az ásványra jellemző maximális kettőstörésű (maximális interferenciaszínű) metszet viszonylag ritka, ha egyáltalán megjelenik.

Összefoglalva egy adott metszet útkülönbségét az alábbiakban határozhatjuk meg:

útkülönbség = d*(γ, - α,)

ahol

d = 30 μm

a γ, és α, az adott metszetben vizsgált szemcse nagyobb és kisebb törésmutatója

A fentiek alapján egy ásványnak tehát jellemzően a maximális interferenciaszínét kell meghatározni egy vékonycsiszolatban, amit a különböző orientációjú metszetek közül kell kiválasztanunk, és ez az esetek döntő többségében megegyezik az ásvány valódi maximális interferenciaszínével. A határozókönyvek mindig a maximális interferenciaszínt adják meg egy ásvány jellemzése során.

Összefoglalva tehát egy vékonycsiszolatban egy adott ásványnak a maximális és annál kisebb interferenciaszínű metszetei figyelhetőek meg, a leírásnál a maximális interferenciaszínt kell megadni.

III.91. ábra – Adott ásvány maximális interferenciaszíne. Olivin (bazaltban, Pécskő) diagonális állásban. Baloldalt 1N, jobboldalt +N. Keresztezett nikolos állásnál az ásvány másodrendű kék interferenciaszínt mutat.

III.92. ábra – ’Magasabbrendű fehér’ interferenciaszínű ásványok. Balra kalcit (bazaltban, Kis-Kárpátok), jobbra titanit (trachitban), mindkét kép +N. Részletes magyarázat a szövegben.

III.93. ábra – Amfibol (szienitben) interferenciaszínt elfedő saját színe. Balra 1N, jobbra +N. Részletes magyarázat a szövegben.

Az interferenciaszínt segédlemezek (kompenzátorok) (ld. A mikroszkóp felépítése fejezetet) és a Michel-Lévy diagram segítségével határozhatjuk meg. Az interferenciaszínt lehetőleg mindig diagonális állásban (a kioltási helyzettől 45o-ba elforgatva) határozzuk meg, mert ekkor a legintenzívebb a szín. A Michel-Lévy diagramnak a függőleges tengelyén a metszet vastagságát, a vízszintes tengelyén az útkülönbséget tüntetik fel nanométerben. Az útkülönbségeket eltérő színek jellemzik, amelyek – a kis útkülönbségektől, vagyis a diagram első részétől eltekintve - a szivárvány színének megfelelő sorrendben, de többször ismétlődve követik egymást, miközben egyre halványodnak, végül egy ún. magasabbrendű fehérbe mennek át. A sorrend tehát a legkisebb útkülönbséghez tartozó nagyon sötétszürke az útkülönbség növekedésével egyre világosabb szürke, szürkésfehér majd sárga, narancssárga, narancsvörös, vörös, majd az érzékeny ibolya után kék, zöld, újra sárga stb. Látható, hogy bizonyos intervallumok után a színek ismétlődnek. Ezért a diagramot ún. színrendekre osztották. Az I. és a II. színrend határa a vörös és a kék közötti nagyon keskeny sávban ~575 nm-nél megjelenő érzékeny ibolya. A további színrendek határát ennek többszörösénél húzzák meg, de az érzékeny ibolya csak az I. és a II. színrend határánál észlelhető, a további színrendek határánál a vörös átmenet nélkül változik át kékbe. (Megjegyzés: a fentiek alapján a kék és a zöld interferenciaszínek csak a II. színrendben és annál magasabb színrendekben vannak.) A magasabb (III.) színrendek felé az interferenciaszínek ún. magasabb rendű fehérbe mennek át. A kettőstörés értékét az origóból kiinduló ferde vonalak jelzik.

Azt, hogy miért ebben a sorrendben és adott kettőstörésnél jelennek meg az interferenciaszínek, azt az alábbiakkal magyarázhatjuk: A fehér fény különböző hullámhosszúságú fénynemekből áll össze, amelyek mindegyike kettőstörést szenved az ásványlemezben. Az útkülönbség azonban minden fénynemre közel azonos lesz (amennyiben nagy a különbség, akkor jön létre a diszperzió), miközben az egyes fénynemek hullámhossza eltérő lesz egymástól. Látható fény esetén a két szélső hullámhossz 380 nm (ibolya) és 760 nm (vörös). A többi fény hullámhossza e két érték közötti. Az interferencia attól függ, hogy mikor lesz egy színre erősítés (maximális erősítés), illetve gyengítés (kioltás). Hullámtani ismeretek alapján tudjuk, hogy az interferencia során maximális erősítés akkor jön létre, amikor a hullámhossz felének páros számú többszörösével találkoznak a hullámok (2n*λ/2), és maximális gyengítés akkor történik, amikor a hullámhossz felének páratlan számú többszörösével ((2n+1)*λ/2) találkoznak a hullámok. A polarizációs mikroszkópos vizsgálatok során azonban az analizátor a fentieket egy fél hullámhosszal eltolja, vagyis maximális erősítést a hullámhossz felének páratlan számú többszörösével találkozó fényhullámoknál, gyengítést (kioltást) pedig a hullámhossz felének páros számú többszörösével találkozó fényhullámok esetében tapasztalunk.

A fentieket néhány példán szemléltetjük különböző hullámhosszú fénynemekre nézve:

1) 50 nm-es útkülönbség egyik fényre sem λ/2 többszöröse, emiatt minden fény gyenge intenzitással jelentkezik, az interferenciaszín szürke lesz.

2) 200 nm-es útkülönbség az ibolyára közel 1*λ/2, ez érvényesül legjobban, a többi keverékszín lesz, ezért az interferenciaszín ibolyás szürke.

3) 400 nm-es útkülönbség az ibolyára közel 2* λ/2, ami kioltást, a vörösre közel 1* λ/2, ami maximális erősítést jelent, vagyis az interferenciaszín vörös lesz.

4) 800 nm-es útkülönbség az ibolyára közel 4* λ/2, a vörösre közel 2* λ/2, ami mindkét színre kioltást jelent, a maradék színek közül a zöld és a sárga érvényesül a legjobban, vagyis az interferenciaszín zöldessárga lesz.

5) Az egyre nagyobb útkülönbségek esetén egyre több szín esetében lesz páros, illetve páratlan számú λ/2, ami azt jelenti, hogy a magasabb színrendekben egyre inkább halványabb, egyre összemosódottabb színek jelennek meg, ami végül az ún. magasabbrendű fehérbe megy át.

A mikroszkópban egy metszet vizsgálata során keresztezett nikolokkal interferenciaszínt látunk. Az ehhez tartozó kettőstörés értéket úgy határozzuk meg normál vastagságú vékonycsiszolat esetében, hogy a függőleges tengelyen kikeressük a 30 μm-es vastagsági értéket és azt követve vízszintesen eljutunk a mikroszkópban meghatározott interferenciaszínig, ott a vastagságvonal keresztezi az origóból radiálisan lefutó vonalat. Ez utóbbit követve a diagram szélén számszerűleg megtaláljuk az adott szemcséhez a kettőstörés értékét. Nem minden esetben egyszerű azonban meghatározni a színrendet azoknál a színeknél, amelyek több színrendben is előfordulnak. Ez esetben segíthet, hogy ugyanaz a szín a magasabb színrendekben egyre halványabb árnyalatú. Amennyiben ez nem segít, kompenzátorokat kell alkalmazzunk, amelyek közül ebben a könyvben a segédlemezek használatát ismertetjük.

Kétféle, ún. csillámlemezt, más néven ¼ λ-ás valamint gipszlemezt, 1 λ-ás segédlemezt használunk. Ezek muszkovitból, illetve gipszből készülnek, azok tökéletes hasadásával párhuzamos metszetek, amelyek vastagsága egy színrendhez tartozó útkülönbség mintegy ¼-e (~150 nm vagyis I. rendű fehér interferenciaszínű; csillámlemez), illetve egy színrendnek megfelelő útkülönbség (~575 nm, vagyis érzékeny ibolya interferenciaszínű; gipsz). A segédlemezen feltüntetik a nagyobb és a kisebb törésmutató irányát (általában γ-val vagy Z-vel jelölik a nagyobb, és α-val vagy X-szel a kisebb törésmutató irányát). A legtöbb segédlemez esetében a nagyobbik törésmutató keresztirányban van. A segédlemezt a mikroszkópban az objektívek és az okulár között kialakított diagonális helyzetű résbe betolva, és az ásványlemezt diagonális helyzetbe forgatva, keresztezett nikolok között a segédlemez megváltoztatja a metszet interferenciaszínét. Ekkor az ásványlemez rezgésirányai és a segédlemez rezgésirányai párhuzamosak egymással. Ennek kétféle helyzete van:

a) Amennyiben a segédlemez nagyobb törésmutatója az ásványlemez nagyobb törésmutatójával valamint a segédlemez kisebb törésmutatója az ásványlemez kisebb törésmutatójával párhuzamos, az útkülönbség megnő:addíciós helyzet.

b) Amennyiben a segédlemez nagyobb törésmutatója az ásványlemez kisebb törésmutatójával valamint a segédlemez kisebb törésmutatója az ásványlemez nagyobb törésmutatójával párhuzamos, az útkülönbség lecsökken: szubtrakciós helyzet.

A vizsgálat menete:

1) Keresztezett nikoloknál meghatározzuk a szemcse interferenciaszínét. Amennyiben olyan színt látunk, ami több színrendben is előfordul, el kell döntenünk, hogy a szín melyik színrendbe tartozik, a segédlemezek segítségével.

2) Az ásványszemcsét forgassuk diagonális helyzetbe (a kioltási helyzettől 45o-ban) toljuk be a gipszlemezt, jegyezzük fel milyen színt látunk.

3) Forgassuk el a tárgyasztalt 90 fokkal, és ismét jegyezzük fel, hogy ezúttal milyen színt látunk.

4) Határozzuk meg a Michel-Lévy skála segítségével, hogy melyik az addíciós és melyik a szubtrakciós szín. A gipszlemez egy színrenddel (~575 nm) tolja el az interferenciaszíneket, ezért az addíciós szín az eredeti interferenciaszínnel azonos, de halványabb lesz, a szubtrakciós szín szintén egy színrenddel, de kisebb lesz és erősebb tónusú. Amennyiben az eredeti interferenciaszín az első színrendbe esett, úgy a szubtrakciós szín meghatározása nem ilyen egyszerű. Ehhez gondolatban tükrözzük a Michel-Lévy skála I. színrendjét közvetlenül a „0” útkölönbség oldalához, és ezután vonjk le az egy színrendnek megfelelő útkülönbséget, és így határozzuk meg az interferenciaszínt. (Megjegyzés: amennyiben az egyik helyzetben a gipsz segédlemez használata esetén szürke vagy fehér színt látunk, az mindenféleképpen a szubtrakciós helyzet lesz. Ekkor az eredeti interferenciaszín az I. színrendhez tarozott, esetleg a II. rendű kék vagy zöld színű volt.)

5) Amennyiben a gipszlemezzel nem egyértelműen tudtuk meghatározni a színrendet, a csillámlemezzel ismételjük meg a 2) és 3) pontnál leírtakat. A csillámlemez mintegy 150 nm-re tolja el az interferenciaszínt mindkét irányba, így az elsőrendű színeknél, valamint a II. kék és zöld színnél adhat bővebb információt, a gipszlemeznél.

III.94. ábra – Ortopiroxén (andezitben, Bér) egyenes kioltása. Egyenes kioltású ásvány kristálytani irányaival összevethető morfológiai elemei (élek, hasadási nyomvonalak) kioltási helyzetben párhuzamosan helyezkednek el a mikroszkóp szálkeresztjének valamelyik ágával. Balra 1N, jobbra +N.

III.95. ábra – Amfibol (andezitben, Sátorosi-kőfejtő) ferde kioltása. Ferde kioltású ásvány kristálytani irányaival összevethető morfológiai elemei (élek, hasadási nyomvonalak) kioltási helyzetben szöget zárnak be a mikroszkóp szálkeresztjének függőleges ágával. Ezt az adott irányba eső törésmutatóhoz viszonyított kioltási szögnek nevezzük. Vö. III.99. ábrával! Balra 1N, jobbra +N.

III.6.animáció: Ortopiroxén (andezitben, Bér) egyenes kioltása. Kattintásra lehet egyik képből a másikba átmenni.

III.7.animáció: Amfibol (andezitben, Sátorosi-kőfejtő) ferde kioltása. Kattintásra lehet egyik képből a másikba átmenni.

III.96. ábra – Muszkovit (gránitban) foltos (mottled) kioltása. Balra 1N, jobbra +N.

III.97. ábra – Amfibol (andezitben, Sátorosi-kőfejtő) interferenciaszínének meghatározása gipszlemez segítségével. Az ’A’ képen 1N, a ’B’-n +N állásban, kioltási helyzetben van a kristály. Balra (’C’), vagy jobbra (’E’) 45°-kal elforgatva meglátjuk az ásvány maximális interferencia-színét. A gipsz (575 nm) segédlemezt beiktatva addíciós (’D’) ill. szubtrakciós (’F’) helyzetet kapunk. A Michel-Lévy skálán a maximális interferenciaszín és az addíciós, szubtrakciós helyzet segítségével megállapítható, hogy a kristály 1. rendű narancssárga interferenciaszínű.

III.8.animáció: Amfibol (andezitben, Sátorosi-kőfejtő) interferenciaszínének meghatározása gipszlemez segítségével. A Michel-Lévy skálán a maximális interferenciaszín és az addíciós, szubtrakciós helyzet segítségével megállapítható, hogy a kristály 1. rendű narancssárga interferenciaszínű. Kattintásra lehet egyik képből a másikba átmenni.

Egyes kis kettőstörő és ezzel együtt viszonylag nagy diszperzióval (diszperzió oka: a színskála két végén elhelyezkedő vörös színben és kék színben az ásványok törésmutatója közötti különbség nagyobb, mint az ásvány átlagos kettőstörése) rendelkező ásványok rendellenes interferenciaszínt (ibolyakék-levendulakék, illetve barna) mutatnak. Ez előfordulhat egy ásvány a csiszolatban előforduló szinte minden metszete esetén (pl. klorit, zoizit-klinozoizit), de esetenként csak azokon a metszeteken látszik, amelyek kettőstörése nagyon kicsi (pl .egyes piroxének, epidot).

III.98. ábra – Klorit (gránitban, Velencei-hg.) rendellenes ibolyakék interferenciaszíne. Balra 1N, jobbra +N. Részletes magyarázat a szövegben.

KIOLTÁSI SZÖG

A kioltási szög az ásvány egyik kristálytani tengelye és egy fő rezgésiránya (törésmutatója) által bezárt szög. A monoklin és a triklin ásványok esetében van jelentősége a meghatározásának, a főtengelyes ásványoknál és a rombos rendszerben a kioltás általában egyenes (megjegyzés: a piramislapokhoz mérve szimmetrikus). A monoklin rendszerben a „b” kristálytani tengely zónájába eső metszeteknél a kioltás szintén egyenes, a többi metszetnél ferde. A triklin ásványok minden metszetben ferdén oltanak ki. Egy ásvány kioltási szögének pontos megadása során tehát egy kristálytani tengely és egy fő törésmutató közötti szögértéket adunk meg (pl. γ/c = 40o). A kioltási szög az egyes ásványokra jellemző érték, különösképpen jellemző a monoklin piroxének és az amfibolok meghatározásánál. Ezeknél nem csak a két ásványcsoport egymástól való elkülönítése esetében, hanem az egyes monoklin piroxén változatok, illetve az egyes amfibol változatok főcsoporton belüli elkülönítése során használjuk.

A kioltási szög mérése során ismét figyelembe kell venni, hogy egy ugyanazon ásvány különböző metszetein mért kioltási szög szintén változó értékeket mutat, és van egy maximális értéke. Ez utóbbit az adott főtörésmutató és a kristálytani tengelyt tartalmazó síkra merőleges metszetben látjuk, ez a legalkalmasabb a pontos kioltási szög meghatározására. Az előbb említett példát tekintve a piroxének és az amfibolok esetében ez a (010)-lal párhuzamos sík. Induljunk ki elméletben ezeknek az ásványoknak egy (100) metszetéből, vagyis a megnyúlással párhuzamos, de az „a” kristálytani tengelyre merőleges metszetéből. Ez – mivel a „b” tengely zónájában van (ld. korábban) – egyenesen olt ki. Ha fokozatosan az (100) metszet felől a (010) metszet felé haladunk, illetve ezekre merőleges metszeteken határozzuk meg a kioltási szöget, egyre nagyobb értékeket kapunk, amíg el nem érünk a (010) metszettel párhuzamosig, ahol is megkapjuk a valós kioltási szöget. Ezen a metszeten nem csak a γ/c kioltási szöget tudjuk meghatározni, hanem az α/c-t is, amely 90o-ra kiegészítő szöge lesz a γ/c kioltási szögnek, révén a két fő törésmutató egymással 90o-ot zár be egymással. Azt, hogy melyik a nagyobb, illetve a kisebb törésmutató azt segédlemezzel tudjuk meghatározni.

A mérés menete:

1) Válasszunk ki egy alkalmasnak tűnő szemcsét a kioltási szög meghatározásához (pl. amfibol vagy egy piroxén esetében ez egy nyúlt szemcse, amelyen jól láthatóak a megnyúlással párhuzamosan lefutó hasadási vonalak). Ez a piroxén vagy amfibol esetén egyértelműen kijelöli a „c” kristálytani tengelyt számunkra. Ezt a szemcsét forgassuk be a függőleges szálkereszttel párhuzamosan (vagyis a polarizátor rezgésirányába), és olvassuk le és jegyezzük meg a tárgyasztal szögértékét a nóniuszos skála segítségével.

2) Forgassuk el a szemcsét a kioltási helyzetig (általában jobbra vagy a kisebb kioltási szögérték felé, ez szabadon választott), és ismét olvassuk le a tárgyasztal helyzetét, ezzel meghatároztuk a kioltás szögét (vagyis amennyivel elforgattuk a tárgyasztalt) a példánkban a „c” tengelyhez viszonyítva. Most már csak azt kell meghatározni, hogy az adott irányba a szemcse nagyobb (γ,) vagy kisebb (α) törésmutatója esik. Ezt segédlemezek segítségével tehetjük meg.

3) A szemcse jelenleg kioltási helyzetben van, ahhoz, hogy megállapítsuk, hogy melyik a nagyobb vagy a kisebb törésmutatója párhuzamos a polarizátorral, forgassuk el jobbra, 45o-kal, vagyis diagonális helyzetbe. Jegyezzük fel a látott interferenciaszínt.

4) Toljuk be valamelyik segédlemezt és jegyezzük fel milyen színt látunk keresztezett nikolokkal.

5) Forgassuk el a szemcsét 90°-kal a másik irányú diagonális helyzetébe, majd ismét toljuk be a segédlemezt, és ezt a színt is jegyezzük fel.

6) A három színből állapítsuk meg melyik az addíciós és melyik a szubtrakciós helyzet (a meghatározás részletes menetét ld az „Interferenciaszín vizsgálatok” c. alfejezetben). Szükség esetén használjuk mindkét segédlemezt.

7) Az addíciós-szubtrakciós helyzet meghatározása után egyértelműen meg tudjuk mondani, hogy a nagyobb, vagy a kisebb törésmutatóhoz tartozó kioltási szöget mértük-e meg, ezáltal meg tudjuk adni az adott szemcséhez tartozó kioltási szöget.

8) Miután a fejezet elején láttuk, hogy a kioltási szög meghatározásához pontos orientáció szükséges, ismételjük meg a fenti meghatározást több szemcse esetén is. Más optikai jellemzők (alak, hasadás, interferenciaszín, stb.) segíthetnek a megfelelő metszet kiválasztásában. Több mérés esetén a legnagyobb mért kioltási szöget fogadjuk el valódi kioltási szögnek.

III.99. ábra – Kioltási szög mérése amfibolon (andezitben, Sátorosi-kőfejtő). Mindkét felvétel +N. A mért kioltási szög a γ/c: 14°. Részletes magyarázat a szövegben.

III.9.animáció: Kioltási szög mérése amfibolon (andezitben, Sátorosi-kőfejtő). A mért kioltási szög a γ/c: 14°. Kattintásra lehet egyik képből a másikba átmenni.

FŐZÓNAJELLEG

Főzónajellegen azt értjük, hogy az ásvány megnyúlási irányába a nagyobb vagy a kisebb törésmutató esik. Pozitív főzónajellegű az ásvány, ha a megnyúlási irányban a nagyobb, és negatív főzónajellegű, ha a megnyúlási irányába a kisebb törésmutató esik. Azoknál a két optikai tengelyű ásványoknál, amelyek megnyúlási irányába a közepes, vagyis a β törésmutató esik (pl. epidot), a főzónajelleg változó, és ez a változatosság egy csiszolaton belül is a különböző metszetek vizsgálatánál megfigyelhető. Amennyiben ugyanis a metszetünk az α-β metszettel párhuzamos, pozítív, ha a β-γ metszettel párhuzamos, negatív főzónajelleget mérünk. Egyes ásványok kémiai összetétele a képződési környezet és/vagy a kőzet összetétele függvényében változhat, és ez az ε és az ω, illetve az α, β, γ, törésmutatójuk nagyságára is kihatással van. Emiatt ezek, szintén lehetnek változó főzónajellegűek, de ez egy kőzeten (csiszolaton) belül egységes, vagy pozitív vagy negatív.

A főzónajelleg egyes ásványok meghatározásánál fontos határozó bélyeg (pl. az apatit negatív, a cirkon pozitív, az epidot változó főzónajellegű ásvány)

III.100. ábra – Ortopiroxén (andezitben, Bér) főzónajellegének meghatározása (I.). Az ’A’ és ’C’ 1N, a ’B’ és ’D’ +N képek. Első lépésben állítsuk kioltási helyzetbe az ásványt (’B’), majd forgassuk el 45°-kal a tárgyasztalt, ekkor diagonális állásban, keresztezett nikolok mellett a maximális interferenciaszínt tapasztaljuk (’D’).

III.10.animáció: Ortopiroxén (andezitben, Bér) főzónajellegének meghatározása. Kattintásra lehet egyik képből a másikba átmenni.

III.101. ábra – Ortopiroxén (andezitben, Bér) főzónajellegének meghatározása (II.). Az előbbi ábra által bemutatott folyamatot folytatva, beiktatjuk a gipsz segédlemezt, ekkor az előző ábra ’D’ képéhez képest szubtrakciós helyzetet tapasztalunk (bal kép). Most az előző forgatással ellentétes irányba 90°-kal elforgatjuk a tárgyasztalt, ekkor addíciós helyzetet kapunk (jobb kép). A maximális interferenciaszín (elsőrendű szürke) szubtrakciókor elsőrendű narancssárgára változik, addíciókor pedig másodrendű kékre. A segédlemez nagyobb törésmutatójának iránya és az addíciós-szubtrakciós helyzetek egyértelműen mutatják, hogy a kristály pozitív főzónajellegű. Részletes magyarázat a szövegben.

III.11.animáció: Ortopiroxén (andezitben, Bér) főzónajellegének meghatározása gipszlemez segítségével. Részletes magyarázat a III.101. ábrán. Kattintásra lehet egyik képből a másikba átmenni.

III.102. ábra – Ortopiroxén (andezitben, Bér) főzónajellegének meghatározása (III.). Most nem a gipsz, hanem a csillám segédlemezt iktatjuk be. Most is szubtrakciót látunk a bal képen és addíciót a jobb képen. Szubtrakciós helyzetben (bal) szinte kioltást tapasztalunk, hasonlót, mint a középső képen. A csillámlemez mintegy 150 nm-rel tolja el az interferenciaszíneket. Amennyiben az ásvány ennek megfelelő (1. rendű szürke) interferenciaszínű, szubtrakciós helyzetben kioltást tapasztalunk (a lemez kompenzálja a kristály interferenciaszínét), ezt nevezzük teljes kompenzációnak

III.103. ábra – Amfibol (andezitben, Sátorosi-kőfejtő) főzónajellegének meghatározása (I.). A bal képen szubtrakciót, a jobb képen addíciót tapasztalunk a gipszlemez beiktatása után a maximális interferenciaszínhez képest (III.97./C kép). A segédlemez törésmutatóinak irányával összevetve megállapítható, hogy pozitív főzónajellegű az ásvány.

III.12.animáció: Amfibol (andezitben, Sátorosi-kőfejtő) főzónajellegének meghatározása Részletes magyarázat a III.103. ábrán. Kattintásra lehet egyik képből a másikba átmenni.

III.104. ábra – Amfibol (andezitben, Sátorosi-kőfejtő) főzónajellegének meghatározása (II.). Most a csillám segédlemezt használjuk. A bal képen szubtrakciót, a jobb képen addíciót tapasztalunk a maximális interferenciaszínhez képest (III.97/C kép). A segédlemez törésmutatóinak irányával összevetve megállapítható, hogy pozitív főzónajellegű az ásvány.

OPTIKAI JELLEG

Az egyes ásványok optikai jellege szintén nagyon jellemző az illető ásványra, ezért meghatározása fontos lehet. Az egytengelyű és a kéttengelyű ásványok pozitív, illetve negatív optikai jellege definíciószerűen meghatározott

Az optikai jelleg meghatározása kovergens fényben történik, amelyet a tárgyasztal alatti kondenzorban elhelyezett előtétlencse beiktatásával érhetünk el. A tengelykép megfigyeléséhez a tubuson levő Amici-Bertrand lencsét kell bekapcsoljuk, vagy az egyik okulárt kivennünk. Az optikai jelleg részletes tárgyalása és meghatározása meghaladja e könyv kereteit, ezért nem foglalkozunk vele.

IKRESEDÉS

Több, a magmás kőzetekben lényeges elegyrész alkot ikreket, amelyek között kéttagú (pl. szanidin valamint az összes többi földpát, és több tagból álló poliszintetikus ikreket (pl plagioklászok, mikroklin, ritkán és kevés ikertagból a piroxén és az amfibol) különböztetünk meg. Az egyes ikertagok orientációjukat tekintve 180o-ban térnek el egymástól Mikroszkópban azt figyelhetjük meg, hogy az ikersíkra közel merőleges helyzetű (de legalább 30o-ban) metszetek keresztezett nikolok között eltérően oltanak ki, révén az ikertagok eltérő kioltási helyzetben vannak. Kéttagú ikrek esetén két, poliszintetikus ikrek esetén több (gyakran sok) ikertagot figyelhetünk meg, Azok a főtengelyes ásványok és rombos ásványok ikertagjai, amelyek ikersíkja párhuzamos vagy merőleges a „c” kristálytani tengelyre, egyszerre oltanak ki, ezért polarizációs mikroszkópban az ikresedésük nem figyelhető meg (pl. kvarc).

III.105. ábra – Kéttagú szanidiniker fonolitban. +N

III.106. ábra – Egymáson átnőtt plagioklászok poliszintetikus ikerkristályai dioritban. +N.

III.107. ábra – Plagioklász (gabbróban) szimmetrikus zónában vett kioltásának meg-határozása. Először az ikerlemezek megnyúlási helyzetének megfelelően függőleges helyzetbe állítjuk az ásványt (középső kép). Ezután balra forgatjuk a tárgyasztalt, amíg az ikrek minden második tagja, melyek egyforma orientációjúak, kioltási helyzetbe nem kerülnek (bal kép), majd leolvassuk a tárgyasztalon kapott fokértéket. Ezután ellentétes irányba forgatjuk a tárgyasztal, amíg azt nem tapasz-taljuk, hogy a többi ikertag olt ki (jobb kép). Most is leol-vassuk a tárgyasztal nóniuszskálája segítségével az adott helyzetnek megfelelő fokértéket. Ha a két érték különbsége 5°-on belül van, akkor az átlaguk lesz a szimmetrikus zónában vett kioltás, ami függ a plagioklász össze-tételétől, így annak meghatározására használható. Példánkban mintegy 30°-nak adódik, ami labradoritos összetételt jelent. Mindegyik kép +N.

III.13.animáció: Plagioklász (gabbróban) szimmetrikus zónában vett kioltásának meg-határozása. Részletes magyarázat a III.107. ábrán. Kattintásra lehet egyik képből a másikba átmenni.

III.108. ábra – Poliszintetikus (felső) és kéttagú (alsó) augit ikerkristályok (látitban, Gleichenberg). Baloldalt 1N, jobboldalt +N.

III.109. ábra –Titanit (alkáli gabbróban) nyomási ikerlemezessége. Balra 1N, jobbra +N.

III.110. ábra – Leucit parkettás ikerlemezessége (csak keresztezett nikolokkal látható). Balra 1N, jobbra +N.

ZÓNÁSSÁG

Egyes ásványok kémiai összetétele az ásvány magja és szegélye között változhat a magmás kristályosodás során. A változás lehet folyamatos (pl piroxén, amfibol), vagy oszcilláló (pl. plagioklász). Ez az illető ásványok belső és a külső részeinek optikai tulajdonságai közötti különbséggel jár együtt. Leggyakrabban a szín, illetve a kioltási szög változása figyelhető meg polarizációs mikroszkópban. A leírás során figyelni kell arra, hogy a zónásságot azoknál a kristályoknál figyeljük meg, amelyeknél a metszet a kristály belső magját is tartalmazza, mert azoknál a metszeteknél, amelyek csak a kristály szegélyét metszik át a zónásság nem vagy csak kevéssé figyelhető meg, és ez az értelmezésben téves következtetések levonását vonhatja maga után

III.111. ábra – Oszcillációs zónás plagioklász (andezitben, Sátorosi-kőfejtő). Balra 1N, jobbra +N.

III.112. ábra – Oszcillációs zónás augit (foidolitban, Günsehals). Balra 1N, jobbra +N.

III.113. ábra – Zónás augit (tefritben, Vezúv). Balra 1N, jobbra +N.

III.114. ábra – Szektorzónás (homokóra) titánaugit (bazaltban, Steinberg). Balra 1N, jobbra +N.

III.115. ábra – Színzónás gránát (melanit, trachitban),1N.

ZÁRVÁNYOSSÁG

A mikroszkópos vizsgálatok során fontos megfigyelni, ha valamely, nagyobb méretű ásvány zárványként más, nálánál általában jelentősen kisebb méretű ásványokat tartalmaz zárványként. A zárványok azt jelentik, hogy a zárvány az őt befogadó anyaásványnál korábban, esetleg azzal egyidőben kristályosodott, de ez utóbbi esetben kristályosodása a befogadó ásványénál hamarabb befejeződött. A vizsgálatok során nem csak azt kell megfigyelni, hogy milyen fázisok alkotják a zárványokat, hanem azok elhelyezkedés is lényeges (pl. csak a befogadó ásvány magjában vagy csak a szegélyében, esetleg egyenletesen az egész ásványban megtalálható.

III.116. ábra – Olvadékzárványos plagioklász kumulátumban (andezitben, Cserkő-bánya). Balra 1N, jobbra +N.

III.117. ábra – Gránát plagioklász zárványokkal (andezitben, Sátorosi-kőfejtő). Balra 1N, jobbra +N.

III.118. ábra – Krómspinell zárványok olivinben (bazaltban, Steinberg). Balra 1N, jobbra +N.

ÁTALAKULÁS

A nagy hőmérsékleten és nyomáson kikristályosodó magmás ásványok kisebb hőmérsékleten és nyomáson valamint illók (elsősorban H2O jelenlétében) átalakulnak. Az átalakulási termékeik jellemzőek az egyes ásványokra, pl az olivin elsősorban szerpentinesedik, a monoklin piroxének, amfibolok, biotit kloritosodik, a földpátok szericitesednek, és gyakorlatilag minden szilikát agyagásványosodik stb. A mikroszkópos vizsgálatok során nem csak a minőségi átalakulást (vagyis, hogy milyen elegyrésszé), hanem annak mértékét (mennyire erőteljesen) is meg kell figyelni. Általában az átalakulás a szemcsék sarkainál, a szegélyén és a hasadások mentén kezdődik, illetve ott a legerőteljesebb, révén az oldatok ezeken a részeken érintkeznek leginkább az ásványokkal. A zónássághoz hasonlóan itt is figyelnünk kell arra, hogy olyan szemcséket figyeljünk meg, amelyek metszetei teljes vagy közel teljes keresztmetszetben tárják fel az ásványt, különben tévesen következtehetünk egyes ásványok átalakultságának mértékére, ha pl. egy, a szegélyén átalakult ásvány teljesen átalakult szegélyzónájából áll a metszetünk. Mindemellett az átalakulási termékek gyakran annyira finom szemcsések, hogy pontos meghatározásuk polarizációs mikorszkópban nem lehetséges, ez esetben további műszeres vizsgálatokat kell végeznünk a meghatározásuk érdekében.

III.119. ábra – Agyagásványosodás (I.): nontronitosodó kőzetüveg (andezitben, Bér). Balra 1N, jobbra +N.

III.120. ábra – Agyagásványosodás (II.): montmorillonitosodó plagioklász (andezitben). Balra 1N, jobbra +N.

III.121. ábra – Agyagásványosodás (III.): kaolinné alakuló plagioklász (andezitben, Telkibánya). A jobb kép a középsőének a nagyítása. Balra 1N, középen és jobbra +N.

III.122. ábra – Ortopiroxén utáni kalcit+glaukonit (zöld) pszeudomorfóza (andezitben, Cserkő-bánya). Balra 1N, jobbra +N.

III.123. ábra – Iddingzitesedett olivinek (bazanitban, Kisbánya). Balra 1N, jobbra +N.

III.124. ábra – Kalcitosodott szanidinek (fonolitban, Szamár-hegy). Keresztezett nikollal látható jól a kalcitosodás. Balra 1N, jobbra +N.

III.125. ábra – Kifakult, kloritosodott biotit (dácitban) (a képek jobb alsó negyedében) Balra 1N, jobbra +N.

III.126. ábra – Kloritosodott biotit (tonalitban, Szarvaskő). Balra 1N, jobbra +N.

III.127. ábra – Gránát körüli kelifites szegély (kimberlitben, Kentucky). Balra 1N, jobbra +N.

III.128. ábra – Opacitosodott biotit szodalittal és szanidinnel (fonolitban, Laacher-See). Balra 1N, jobbra +N.

III.129. ábra – Opacitosodott amfibol (andezitben, Visegrád). Balra 1N, jobbra +N.

III.130. ábra – Szericitesedett (finomszemcsés muszkovit) plagioklász (gránitban, Predazzo), +N.

III.131. ábra – Szerpentinesedett olivin (peridotitban, Ciprus). Balra 1N, jobbra +N.

III.132. ábra – Uralitosodott (finom, szálas amfibollá alakult) piroxén (andezitben, Nadap). Balra 1N, jobbra +N.

III.133. ábra – Amfibol utáni kloritból, kalcitból és rutilból álló pszeudomorfóza (dácitban). Balra 1N, jobbra +N.

III.134. ábra – Klinopiroxén szételegyedési lamellák ortopiroxénben (harzburgitban, Kuba). Balra 1N, jobbra +N.

III.135. ábra – Rezorbeált, iddingzitesedett olivin (bazaltban, Balatonboglár). Balra 1N, jobbra +N.

III.136. ábra – Rezorbeált kvarc (balra, +N; dácitban) és rezorbeált pikotit (jobbra, 1N; harzburgitban, Somoskő).

III.137. ábra – Szagenitrács (vékony, tűs rutil) biotitban (alkáli gabbróban), 1N.

MENNYISÉGI VISZONYOK

A kőzetek vizsgálata során a minőségi meghatározás mellett az egyes ásványok pontos mennyiségi meghatározására is szükségünk lehet, hiszen például egy kőzetet a Streckeisen-diagramban pontosan csak az őt alkotó lényeges elegyrészeinek pontos összetétele ismeretében tudjuk elhelyezni. Az ásványok mennyiségi meghatározását a magmás kőzetek esetében ún. térfogatszázalékos kiméréssel határozhatjuk meg. Ezt a vékonycsiszolatban az elegyrészek négyzetháló segítségével történő felületszázalékos meghatározásával érhetjük el