Optické vlastnosti horninotvorných minerálů II Pro studenty přednášek Mineralogie I a Mikroskopie minerálů a hornin sestavil Václav Vávra Obsah prezentace > slídy - biotit 3 > slídy - muško vit 18 > skupina olivínu 27 > rombické pyroxeny 37 > monoklinické pyroxeny 40 > alkalické pyroxeny 51 2 Minerály skupiny slíd Minerály ve skupině slíd se dělí podle obsazování pozic ve struktuře na: > dioktaedrické slídy (světlé - muskovit, fengit, paragonit) > trioktaedrické slídy (tmavé - řada biotitu) Rozdíly se projevují i v optických vlastnostech, kde označujeme jednotlivé skupiny podle polohy roviny optických os jako slídy I. a II. řádu. V" i \ i*j |/> l 1 " t~irr T* 3 Biotit - makroskopické vlastnosti > průměrné složení biotitu K(Mg, Fe+2)3 [(OH)21 AlSi3O10] > krátce sloupcovité krystaly s hexagonálním průřezem > častěji však lupenité agregáty tmavě hnědé nebo červenohnědé barvy > lesk je perleťový Biotit - optické charakteristiky Indexy lomu (závisí na složení): > na= 1,571-1,616 > np= 1,609- 1,696 > ny= 1,610-1,697 > D = 0,039-0,081 > biotit je slída II. řádu, Ro = (010), y = P, z = a; Chm-, Chz+ > 2Va = 0°- 27° v závislosti na obsahu Fe, často je však velmi malý, takže konoskopický obrázek má vzhled j ednoosých minerálů > štěpnost: dokonalá (001) > dvojčatění: v ploše (001) podle dvojčatné osy [310] Biotit - mikroskopický popis > biotit má střední indexy lomu a střední dvoj lom, velmi často uzavírá apatit a zirkon, kolem kterých bývají pleochroické dvůrky. Charakteristické jsou i jehlicovité inkluze rutilu, které svírají úhel 60°. > příčné průřezy lištovitého tvaru, řezy podle báze lupínkovité, někdy s typickým pseudohexagonálním průřezem > barva může být hnědá, žlutohnědá, červenohnědá, červená nebo olivově zelená > typický je silný pleochroismus, kdy kolmo ke štěpnosti je index a - okrová, světle žlutá nebo světle zelená, paralelně se štěpnosti jsou P nebo y - tmavě červenohnědá, červené, tmavě zelená 6 Biotit - mikroskopický popis > ve vulkanických horninách je častá oxidace (oxybiotit) a ztráta vody > dalším stupněm přeměny může být tzv. opacitizace, která začíná vytvořením lemu z jemně zrnitého agregátu magnetitu, hematitu, spinelu a pyroxenu > běžná je diaftoritická alterace biotitu na chlorit, začínající nejdříve podél štěpnosti a následně je postiženo celé zrno > častou přeměnou je tzv. baueritizace, kdy dochází k uvolnění železa a biotit se velmi podobá muskovitu (zůstává však malý úhel 2 V) > prostým zvetrávaním vzniká agregát karbonátu, limonitu a křemene > je běžným tmavým minerálem plutonických a vulkanických hornin (granodiority, diority, pegmatity). V regionálně metamorfováných horninách je běžný od facie zelených břidlic až po amfibolitovou facii (svory, ruly) a je častý v kontaktních rohovcích. V sedimentech je zachován pouze za podmínek rychlé erose a slabého chemického zvetrávaní. > minerální parageneze: plagioklas, křemen, amfibol; křemen, albit, epidot, chlorit 8 biotit s pleochroickými dvůrky kolem akcesorických minerálů, pleochroické barvy ve směru (3 nebo y, bazálni štěpné trhliny mírně zprohýbané; syenit, PPL 11 směru (3 nebo y s inkluzemi zirkonu a apatitu; granit, PPL 12 s inkluzemi zirkonu a apatitu; granit, PPL 13 14 15 chloritizace biotitu, pleochroický směr a, rula; PPL 16 chloritizovaný biotit, rozdíl v interferenčních barvách je zřejmý - chlorit má anomální modrofialové interferenční barvy, rula; XPL 17 Muskovit - makroskopické vlastnosti > KAl2[(OH,F)2|AlSi3O10] > tabulkovité nebo šupinkovité krystaly a agregáty > bezbarvý, světle šedý nebo slabě nazelenalý > lesk perleťový > štěpnost dokonalá podle báze (001) Muskovit - optické charakteristiky > na= 1,552 - 1,570 > np= 1,582- 1,619 > 1^= 1,588 - 1,624 > D = 0,036 - 0,054 > střední hodnoty indexů lomu a dvoj lomu, řezy v rovině štěpnosti (kolmo k z) mají nízký dvoj lom (n,- % maximálně 0,005) > úhel zhášení a/z = 0°-5°, p7z = l°-3°. > Ro přibližně odpovídá (100), y = y, Chm-, Chz+ > Úhel 2Va = 28°- 47° > dvojěatění podle (001) Muskovit - mikroskopický popis > tabulko vité nebo lišto vité průřezy; jemně zrnité agregáty sericitu vznikají při slabé metamorfóze > je bezbarvý nebo jen velmi slabě nažloutlý či nazelenalý, Cr obsahující muško vity (fuchsit) vykazují slabý pleochroismus > někdy obsahuje inkluze zirkonu s pleochroickými dvůrky > velmi jemné agregáty mohou být alterovány na hydromuskovit nebo illit, při vysokém stupni metamorfózy dochází k přeměně na asociaci s alkalickým živcem. Jinak velmi stabilní minerál. Ztrátou draslíku může přecházet na některé jílové minerály. > velmi běžný minerál pegmatitů a aplitů nebo pneumatolyticky formovaných hornin. Běžný je i v plutonických horninách, často jako produkt rozpadu živců. Zcela běžný je v klastických sedimentech (slepence, arkózy). V metamorfovaných horninách je běžný v širokém teplotně-tlakovém rozpětí (fylit svor ^rula). >minerální parageneze: křemen, K-živec, plagioklas, biotit 20 křemene; PPL 21 24 26 Skupina olivínu - makroskopické vlastnosti Řadu olivínu tvoří dva krajní členy: > forsterit Mg2Si04 a fayalit Fe2Si04 > přírodní olivíny jsou směsí těchto dvou krajních členů, zpravidla s převahou horečnaté složky > tvoří zrnité agregáty zelené nebo zelenohnědé barvy, vzácné krystaly jsou krátce prizmatické > běžně tvoří shluky nebo nodule v bazických horninách > skelný lesk 27 Olivín - optické charakteristiky sp v A.20 4,00 360 3,60 3140 1-* 0,052 0,050 0,048 0,046 0.044 0,042 0,040 0,038 0,036 Q034 ?v Art o..__~ 00 * 80* >f% ^- fiO* j' ju- ■ > * <• :9tSTEKT 0*" indexy lomu jsou silně závislé na složení -nižší indexy odpovídají forsteritu, vyšší indexy jsou platné pro fayalit: • na= 1,635 - 1,827 • np= 1,651 - 1,869 • ny= 1,670- 1,879 • D = 0,035 - 0,052 > často tvoří automorfní krystaly s jevy magmatické koroze, má kostrovitý vývin nebo tvoří nepravidelné zrnité agregáty > zpravidla bezbarvý, u odrůd s podstatným množstvím Fe slabě nažloutlý nebo nazelenalý, s drsným reliéfem > někdy vykazuje jev podobný undulóznímu zhášení křemene, může být i zonální > zháší přímo, někdy obsahuje inkluze např. spinelidy, magnetit, ilmenit 28 Olivín - mikroskopické vlastnosti > Roje rovnoběžná s (001), index P souhlasí s osou z. > do 13% podílu fayalitové složky je olivín opticky pozitivní s 2V(y) = 84 - 90° > nad 13% fayalitové složky jsou olivíny opticky negativní 2V(a) = 90 - 50° > štěpnost dobrá podle (010), nedokonalá podle (001) a (100) > dvoj čatí podle různých prizmatických ploch Olivín - mikroskopické vlastnosti > při nízkých teplotách a nízkém stupni metamorfózy dochází k hydrotermální alteraci (vzrůstá objem olivínu a obsah vody), kdy vznikají minerály serpentinové skupiny (serpentinizace) > při vysokých teplotách dochází k oxidaci Fe a do struktury vstupuje voda - vzniká pseudomorfóza iddingsitu po olivínu (jako iddingsit se označuje směs geothitu, hematitu, chloritu a jílových minerálů). Tato přeměna je typická pro výlevné horniny. > v gabroidních horninách vznikají často „kelifitické" obruby kolem olivínu, složené z amfibolů, pyroxenů, spinelidů a granátů, reakcí olivínu s křemíkem bohatou taveninou vzniká ortopyroxenový reakční lem > olivín je typický minerál ultramafických a bazických magmatických hornin (peridotity, gabra, bazalty), často ve dvou generacích (vyrostlice a zrna v základní hmotě) > olivín se může vyskytovat s křemenem pouze v případě, že zůstává v hornině jako obrněný relikt > minerální parageneze: chromit, pyroxeny, plagioklasy 30 dvojlom olivínu je střední; bazalt, XPL PPL 33 zbytky olivínu (střední dvojlom) v minerálech serpentinové skupiny (nízký dvojlom); gabro, XPL 34 36 Skupina rombických pyroxenu -makroskopický popis > rombické pyroxeny tvoří nepřetržitě izomorfní řadu enstatit Mg2Si206 -ferrosilit Fe2Si206 > enstatit tvoří zpravidla šedé, u odrůd bohatších na Fe zelené nebo hnědé agregáty, někdy radiálně paprsčité, krystaly krátce sloupcovité > ve vulkanických horninách bývají automorfně omezené sloupcovité krystaly, v plutonických a metamorfovaných horninách převážně nepravidelná zrna 37 Rombické pyroxeny - optické charakteristiky 0,020 0.01« •,•« 0.014 0,0W 109 M 30 Hl M M mol.V. Fí-£SlOtJ ■ TO 3a __ m J0* ^\ V irr" \ \ IHIM-:- l»oy ir feMOht* or 90 1« »#* 3,« M 3.2 l/V O-t* 100- enstatit je bezbarvý, se vzrůstajícím podílem Fe slabě zelený, ferrosilit zelený nebo hnědý se slabým pleochroismem (a červenožlutá, P červenohnědá, y šedozelený) indexy lomu (střední) a dvoj lom (nízký až střední), závisí na chemickém složení > rovina optických os je rovnoběžná s (100), a = y, y = z. Je-li v ploše (001) výchoz ostré středné je Chm+ (pyroxeny se složením koncových členů), je-li v ploše spodové výchoz tupé středné je Chm- (pyroxeny s 12 - 88% enstatitové složky). Chz je vždy negativní. Úhel 2V kolísá se složením. 38 Rombické pyroxeny - optické charakteristiky > rovnoběžné zhášení je zřetelné nejen podle omezení, ale i podle štěpných trhlin. Štěpné trhliny podle prizmatu (110) svírají v příčných řezech úhel 87°. Častá je i zonální stavba s Mg bohatším jádrem. > častou přeměnou v ultamafických a vulkanických horninách je bastitizace, kdy se ortopyroxeny mění na minerály serpentinové skupiny, zvláště podél štěpných trhlin. Při metamorfóze se mění na amfiboly (uralitizace). > rombické pyroxeny jsou běžné v bazických a ulrabazických magmatických horninách (gabro, pyroxenity, peridotit, diorit, andezit, dacit). V metamorfováných horninách jsou běžné v granulitové facii. > minerální asociace: olivín, klinopyroxeny, spinel, plagioklasy 39 Skupina monoklinických pyroxenu -makroskopický popis > hlavní izomorfní řada je tvořena diopsidem CaMg[Si206] a hedenbergitem CaFe[Si206] > tvoří zpravidla dobře vyvinuté krátce i dlouze sloupcovité krystaly, stébelnaté agregáty i nepravidelná zrna, barva diopsidu bývá zpravidla zelenošedá, hedenbergit je tmavě zelený až zelenavě černý velmi dobrá je štěpnost podle (110), kdy v příčném řezu svírají štěpné trhliny úhel 87° > zpravidla dvojčatí podle (100), kdy dvojčatné lamely jsou orientovány kose ke štěpnosti 40 Monoklinické pyroxeny - optické charakteristiky > indexy lomu s obsahem Fe stoupají, dvoj lom mírně klesá (první hodnota platí pro diopsid, druhá pro hedenbergit): > na= 1,664- 1,730 > np= 1,672- 1,735 > ny= 1,694- 1,755 > D = 0,030- 0,018 > Roje (010), (3 = y, Chm+, úhel 2V(y) roste s obsahem Fe od 50°(diopsid) na 62° (hedenbergit) 0 10 Ä0 30 40 50 Vo atomů Fe v součtu Ca* Mg t- Fe; Ca jeblíxkéSO% 41 Monoklinické pyroxeny - mikroskopický popis > úhel zhášení y/z je 38°- 48° > diopsid j e zpravidla bezbarvý nebo jen slabě nazelenalý, se zvyšujícím se obsahem Fe k hedenbergitu je barva zelená se zřetelným pleochroismem > reliéf je výrazný, charakteristická je i štěpnost podle (110). > často obsahuje odmíšeniny ortopyroxenů a známy jsou i deformované krystaly 42 Monoklinické pyroxeny - mikroskopický popis > hydrotermální alterací se mění na vláknitý agregát amfibolů (aktinolit, tremolit). Při nízkých teplotách dochází k serpentinizaci, produkty jeho zvetrávaní jsou karbonáty, hematit a křemen. > běžný v bazických magmatických horninách (gabro, bazalt), v žilných horninách (lamproŕyry). V kontaktně metamorfováných horninách je běžný ve skarnech. > minerální parageneze: plagioklas, olivín; vesuvián, wollastonit 43 zrno ortopyroxenu s exsolučními lamelami klinopyroxenu, v okolí plagioklas, gabro; XPL 45 monoklinický pyroxenu s dobře patrnou štěpností podle (110), vidět je i negativní reliéf vzhledem k okolnímu granátu, skarn; PPL 46 monoklinický pyroxen s viditelným jedním systémem štěpnosti, obklopen karbonátem; PPL 49 Alkalické pyroxeny - základní charakteristiky > rozlišuje se řada variet s různým chemismem (např. augit, titanový augit) > zpravidla dobře vyvinuté prizmatické krystaly, nezřídka zdvoj čatělé, barva tmavě hnědá nebo černá, lesk skelný > automorfní průřezy jsou často osmiúhelníkové s typickou pyroxenovou štěpností, v metamorfo váných horninách xenomorfní omezení > ve výbruse světle šedozelený nebo jasně šedozelený, méně hnědý, velmi často zonálně vyvinuté krystaly s Fe bohatším okrajem. Titanový augit bývá hnědopurpurový nebo červenopurpurový, zpravidla v závislosti na obsahu Ti. Aegirinický augit bývá v odstínech zelené, výrazně pleochroický. > mají střední hodnoty indexů lomu a dvojlomu, častá je zonálnost nebo „přesýpátková" struktura. Při šikmém zhášení je úhel y/z = 35°- 48°. Titanový augit vykazuje zpravidla výrazný pleochroismu, podle a světle hnědožlutý, (3 hnědo - červenopurpurový, y hnědožlutý až fialovohnědý. Uhel zhášení y/z = 32°-55°. Typickejšou i anomální interferenční barvy ze začátku III. řádu. 50 Alkalické pyroxeny - optické charakteristiky > s rosotucím obsahem Fe vzrůstají i hodnoty indexů lomu a dvoj lomu (augit, titanový augit): > na= 1,671 - 1,735; 1,695 - 1,741; > np= 1,672- 1,741; 1,700- 1,746; > ny = 1,703 - 1,774; 1,728 - 1,762; > D = 0,018 - 0,033; 0,033 -0,021; > Roje v rovině (010), (3 = y. Chm + > úhel 2V(y) = 25°-61° (augit), 42°- 65° (titanový augit) > štěpnost dobrá podle prizmatu (110) > častá jsou dvojčata, prorostlice a poly syntetické dvojčatění podle (100), (001) a (101) Řez aegirinickým augitem (010) 51 Alkalické pyroxeny > často ještě během magmatické krystalizace dochází k přeměně alkalických pyroxenů na aktinolit (uralitizace). Podobný proces probíhá při nízkých stupních metamorfózy a kontaktní metamorfóze. V magmatických horninách dochází i k chloritizaci augitu. Při nízkých stupních metamorfózy je typická chloritizace spolu se vznikem mastku a epidotu. Mohou přecházet na směs karbonátů, hematitu a křemene. > jsou zastoupeny v alkalicko - vápenatých a tholeitických bazických magmatitech (gabra, basalty), ve vysoce metamorfovaných horninách je augit častější než diopsid > minerální parageneze: plagioklas, amfibol, diopsid; olivín, plagioklas, nefelín 52