Pengamatan niol sejajar dan niol silang pada mikrosop polarisasi
2.1 Pengaturan Mikroskop
Pengaturan yang paling penting adalah memusatkan perputaran meja objek/centering, pengaturan arah getaran polarisator sejajar dengan salah satu benang silang, dan pengaturan arah getar analisator agar tegak lurus arah getar polarisator. Sentering penting dilakukan agar pada saat pengamatan dengan menggunakan perputaran meja objek, mineral yang kita amati tetap berada pada medan pandangan (tidak keluar dari medan pandangan).
Pengaturan arah getar polarisator harus dilakukan agar kita tahu persis arah getaran sinar biasa dan luar biasa yang diteruskan oleh polarisator searah dengan salah satu arah benang silang, apakah benang tegak (N-S) atau benang horisontal (E-W), sehingga memudahkan dalam penentuan sifat-sifat optik yang berhubungan dengan sumbu-sumbu kristalografi dan sumbu-sumbu sinarnya.
Pengaturan arah getar analisator harus dilakukan agar benar-benar tegak lurus arah getar polarisator, caranya adalah dengan memasang kedua bagian tanpa menggunakan peraga. Apabila arah getar kedua nikol sudah saling tegak lurus (membentuk sudut 90°) maka yang teramati pada okuler adalah keadaan gelap sama sekali karena cahaya yang tadinya terpilih oleh polarisator sehingga hanya yang bergetar pada satu arah saja kemudian terserap oleh analisator seluruhnya. Dengan demikian apabila kenampakannya belum gelap sama sekali, berarti kedudukan analisator belum tegak lurus polarisator dan harus memutar analisator hingga kedudukan gelap maksimum.
2.2 Sifat Optis Mineral pada Pengamatan Nikol Sejajar
Setiap mineral memiliki sistem kristalnya masing-masing: isometrik (sumbu a = sumbu b = sumbu c; <a = <b = <g); rhombik (sumbu a ¹ sumbu b ¹ sumbu c; <a ¹ <b ¹ <g); triklin; monoklin; tetragonal, heksagonal dan lain-lain. Setiap sistem kristal memiliki sumbu kristal, walaupun sudut yang dibentuk oleh masing-masing sumbu kristal antara sistem kristal yang satu terhadap yang lain berbeda. Untuk itulah setiap mineral memiliki sifat optis tertentu, yang dapat diamati pada posisi sejajar atau diagonal terhadap sumbu panjangnya (sumbu c). Pengamatan mikroskopis yang dilakukan pada posisi sejajar sumbu panjang disebut pengamatan pada nikol sejajar. Pada saat melakukan pengamatan nikol sejajar, posisi analisator berada diluar.
Pada pengamatan nikol sejajar, sifat optik yang diamati adalah warna mineral, pleokroisme, intensitas, indeks bias, belahan, pechan, dan relief.
A. Warna Mineral
Warna merupakan pencerminan dan kenampakan daya serap atau absorpsi panjang gelombang cahaya yang masuk pada mineral anisotropic. Pengamatan warna mineral secara megaskopis dengan contoh setengah sangat berbeda dengan pengamatan warna secara mikroskopis. Idiochromatic adalah warna asli mineral. Allochromatic adalah warna akibat adanya electron-elektron dari logam-logam transisi (Cr, Fe, Mn, dll)
B. Pleokroisme
Yaitu sifat penyusupan mineral anisotropic dalam menyerap sinar mengikuti sistem kristalografinya. Ditunjukkan oleh beberapa kali perubahan warna kristal setelah diputar hingga 360O. Dapat diamati pada posisi terpolarisasi maupun nikol sejajar.
Mineral uniaxial disebut dichroic: dua warna yang berbeda dari vibrasi sinar yang parallel terhadap sumbu vertikal dan sumbu dasar. Mineral biaksial: trichroic, 3 perubahan warna berhubungan dengan 3 sumbu elastisitas utama. Ct: horenblende pleokrois kuat dan piroksen tak-pleokrois
Pleokroisme biotit berwarna coklat kekuningan Orde 1
Pleokroisme biotit berwarna coklat gelap Orde I
C. Indeks Bias
Indeks bias mineral dapat diartikan sebagai salah satu nilai (konstanta) yang menunjukkan perbandingan sinus sudut dating (i) dengan sinus sudut bias atau fraksi (r). Berdasarkan pengertian tersebut, maka indeks bias (n) juga merupakan fungsi dari perjalanan sinar di dalam medium yang berbeda.
Setiap jenis mineral mempunyai indeks bias tertentu dan umumnya merupakan salah satu ciri yang khas dalam suatu mineral. Pengukuran indeks bias dapat dilakukan secara relatif, misalnya dengan menggunakan metode garis Becke dan metode illuminasi miring.
D. Belahan
Belahan adalah sifat mineral yang berhubungan dengan sistem kristalnya juga. Pada umumnya, suatu mineral memiliki bentuk kristal dari suatu sistem kristal tertentu, sesuai dengan pertumbuhan kristalnya. Pertumbuhan kristal sendiri dibentuk / dibangun oleh susunan atom di dalamnya. Dengan demikian, sisi-sisi susunan atom-atom tersebut menjadi lebih lemah dibandingkan dengan ikatannya. Hal itu berpengaruh pada tingkat kerapuhannya. Saat mineral mengalami benturan / terdeformasi, maka pecahannya akan lebih mudah mengikuti arah belahannya.
Belahan lebih mudah diamati pada posisi nikol sejajar tetapi beberapa mineral juga dapat diamati pada posisi nikol silang. Tidak semua belahan mineral dapat diamati di bawah mikroskup, sebagai contoh adalah kuarsa dan olivin (Gambar II.5). Tetapi, sebenarnya keduanya memiliki pecahan yang jelas. Kuarsa, secara megaskopis memiliki pecahan konkoidal (seperti kaca) akibat bentuk kristalnya yang bipiramidal, namun di bawah mikroskup belahan konkoidal-bipiramidal sulit dapat diamati. Olivin kadang-kadang menunjukkan belahan dua arah miring, namun karena bentuknya yang membotol, jadi sulit diamati juga di bawah mikroskup.
Gambar II.1. Gambar A: Contoh mineral dengan susunan acak (belahan tidak jelas) atau tanpa belahan: olivin; gambar B: Contoh mineral kuarsa tanpa belahan
Contoh:
o belahan jelas 1 arah: kelompok mika
o belahan jelas 2 arah: piroksen dan amfibol
o mineral dengan sudut belahan 2 arah membentuk perpotongan dengan sudut 60°/120°: amfibol / horenblende dan mineral dengan sudut belahan dua arah membentuk sudut 90° piroksen
Gambar II.2. Gambar A: belahan jelas pada dua arah miring; gambar B: belahan kurang jelas pada dua arah dengan sudut 90O
E. Pecahan
Pecahan atau fracture adalah kecenderungan dari suatu mineral untuk pecah dengan cara tertentu yang tidak dikontrol oleh struktur atom seperti halnya belahan. Jenis-jenis pecahan yang khas antara lain pecahan seperti gelas (subconchoidal fracture) pada kuarsa, pecahan memotong pada olivin, ortopiroksen dan nefelin.
F. Bentuk Kristal
Bentuk kristal adalah bentuk suatu kristal mineral mengikuti pertumbuhan / tata aturan pertumbuhan kristal. Bentuk kristal yang ideal pasti mengikuti susunan atom dan pertumbuhan atom-atom tersebut, atau dapat pula mengikuti arah belahannya. Sebagian besar mineral yang terbentuk oleh proses pembekuan magma di luar, menunjukkan bentuk kristal yang tidak sempurna, karena pembekuannya / pengkristalisasiannya sangat cepat sehingga bentuknya kurang sempurna, begitu pula sebaliknya. Jadi, bentuk kristal dapat digunakan sebagai parameter untuk mengetahui tingkat kristalisasi mineral secara umum. Namun, mineral yang berukuran besar bukan berarti tingkat kristalisasinya sempurna. Sebagai contoh adalah mineral-mineral penyusun batuan gunung api yang terkristalisasi dengan cepat dapat tumbuh membentuk mineral dalam diameter yang besar, tetapi bentuk kristalnya anhedral membentuk fenokris dalam batuan bertekstur porfiritik.
Dalam pendeskripsiannya, bentuk kristal ditentukan dari orientasi tepian mineralnya. Bentuk kristal yang tidak beraturan pada seluruh sisinya disebut anhedral; jika sebagian sisi kristal yang tidak beraturan disebut subhedral; dan jika seluruh sisi kristal beraturan disebut euhedral.
Gambar II.3. Gambar kiri : bentuk kristal subhedral pada piroksen dan anhedral pada horenblenda dan gambar kanan : bentuk kristal euhedral, subhedral dan anhedral pada mineral piroksen (HBL: horenblenda dan Px: piroksen).
G. Bentuk mineral
Bentuk mineral tidak harus sama dengan bentuk kristal. Bentuk mineral adalah bentuk secara fisik, seperti takteratur (irregular), memanjang, prismatik, fibrous, membulat dan lain-lain (Gambar II.4). bentuk-bentuk mineral tersebut tidak berhubungan dengan tingkat kristalisasinya. Bentuk mineral secara sempurna dapat mengikuti bentuk pertumbuhan kristalnya, namun tidak dapat digunakan sebagai parameter tingkat kristalisasi.
Gambar II.4. Gambar atas: bentuk-bentuk mineral blocky, irregular; gambar bawah: bentuk mineral euhedral
H. Relief
Relief adalah sifat optis mineral atau batuan yang menunjukkan tingkat / besarnya pantulan yang diterima oleh mata (pengamat). Semakin besar sinar yang dipantulkan atau semakin kecil sinar yang dibiaskan oleh lensa polarisasi, maka makin rendah reliefnya, begitu pula sebaliknya. Jadi, relief mineral berhubungan erat dengan sifat indek biasnya; Ngelas < Nobyek. Relief kadang-kadang juga diimplikasikan oleh tebal-tipisnya sayatan. Sayatan yang telah memenuhi standarisasi, tentunya memiliki relief yang standar juga, sehingga besarnya tertentu.
Relief mineral dapat digunakan untuk memisahkan antara batas tepi mineral yang satu dengan yang lain. Suatu batuan yang tersusun atas berbagai macam mineral yang berbeda, masing-masing mineral tersebut tentunya memiliki sifat optis yang berbeda pula. Jadi, kesemua itu akan membentuk relief, ada yang tinggi, sedang atau rendah (Gambar II.1). Pada prinsipnya, kaca / air / udara memiliki indeks bias sempurna, sehingga memantulkan seluruh sinar yang menembusnya. Namun, suatu mineral memiliki indeks bias yang lebih rendah dibandingkan kaca / air / udara, sehingga reliefnya lebih tinggi.
Bandingkan indeks bias yang dipantulkan oleh mineral dengan indeks bias yang dipantulkan oleh canada balsam. canada balsam memantulkan seluruh sinar yang menembusnya. Mineral menyerap sebagian sinar dan memantulkannya sebagian. Makin tidak berwarna sinar yang dipantulkan makin besar, sehingga reliefnya makin rendah.
relief tinggi relief rendah
Gambar II.5. Sifat optis relief tinggi pada mineral olivin (atas) dan relief rendah (bawah) yang diamati pada posisi nikol sejajar
2.2. Identifikasi Mineral pada Posisi Nikol Silang
Pengamatan nikol silang dilakukan jika sayatan berada pada diagonal sumbu C, yaitu dengan memasang prisma polarisasi bagian atas. Sifat-sifat optis mineral yang diamati pada posisi nikol silang adalah birefringence (interference ganda), twinning (kembaran): tipe kembaran dan arah orientasinya dan sudut gelapan: sejajar / miring pada sudut berapa.
A. Warna Interferensi
Warna interferensi adalah sifat optik yang sangat penting, namun penjelasannya cukup rumit, sehingga kita harus memahami konsep dasarnya secara bertahap.
Pada posisi sumbu sinar sembarang terhadap arah getar polarisator inilah, komponen sinar lambat dan cepat tidak diserap oleh analisator, sehingga dapat diteruskan hingga mata pengamat. Karena perbedaan kecepatan rambat sinar cepat dan lambat inilah, maka terjadi yang disebut sebagai beda fase atau retardasi. Semakin besar selisih indeks bias, semakin besar beda fase/retardasinya.
Warna interferensi dapat ditentukan dengan memutar meja objek yang terdapat sayatan mineral hingga diperoleh terang maksimal. Warna terang tersebut dicocokkan dengan tabel interferensi Michel – Levy Chart.
B. Sifat Birefringence (BF) atau Bias Rangkap
Standardisasi sayatan tipis memiliki ketebalan 0,03 mm. Dalam sayatan tipis, interference mineral harus dapat diamati, yang hanya dapat dalam sayatan tipis 0,03 mm. Ct. warna interference kuarsa terrendah berada pada orde pertama putih (abu-abu) atau mendekati warna kuning orde I. Warna interference dapat dilihat dari posisi horizontal sayatan. Setelah warna interference diketahui, pengamatan dilanjutkan melalui garis diagonalnya hingga didapatkan sifat birefringence (BF). Dari posisi birefringence, dengan meluruskan ke bawah melalui garis diagonal ke perpotongannya, akan diketahui ketebalan standarnya, apakah lebih tebal atau tidak dari 0,03 mm. Orde warna interference dan birefringence menggunakan tabel warna Michel-Levy.
Birefringence ditentukan dari refraksi ganda pada pantulan sinar maximum (warna orde tertinggi). BF dapat dilihat jika posisi sayatan berada pada sudut pemadaman 45O terhadap nikol. BF dapat digunakan (bertujuan) untuk menguji ketebalan sayatan kristal. Sifat BF mineral dapat dilihat pada tabel sifat-sifat mineral (Bloss, 1961; Kerr, 1959; Larsen and Berman, 1964; Rogers and Kerr, 1942) yang disertai dengan perubahan antara indeks refraksi tertinggi dan terrendahnya. Sifat difraksi maximum biasanya juga dapat diperikan dalam sifat ini. Jika obyek memiliki belahan jelas atau bentuk kristalnya terorientasi pada keping gelas dasarnya, beberapa partikel harus disusun ulang hingga berorientasi baru, yaitu dengan membuka cover glass dan mineral didorong secara horizontal. Birefringence secara relatif sama pada setiap kelompok (kelas) mineral yang sama, ct. piroksen, amfibol dan plagioklas. Indeks refraksi dan warna mungkin berbeda di antara satu kelompok mineral, namun warna BF-nya hampir sama.
BF dapat diamati di bawah mikroskup dengan memasang lensa Bertrand (keping gipsum). Lensa Bertrand keberadaannya sering terpisah dari mikroskop. Lensa ini dapat dilepaskan. Sifat BF dapat diamati pada posisi nikol silang, yaitu dengan memasang lensa Bertrand pada posisinya (yaitu di atas analyzer). Perubahan warna yang dihasilkan biasanya ditentukan oleh warna reliefnya dan ketebalan sayatannya. Jika reliefnya rendah (tidak berwarna) maka memiliki sifat BF tinggi. Canada balsam memiliki sifat BF tertinggi hitam.
Gambar III.1. Diagram Michel-Levy untuk mengetahui orde warna BF pada mineral; yaitu warna interferene maksimum yang dapat dilihat setelah lensa Bertrand (keping/prisma gips) dipasang
Gambar III.2. Warna interferene maksimum yang dapat dilihat setelah lensa Bertrand (keping/prisma gips) dipasang
Jika indek bias keping gipsum sejajar indek bias kristal, maka terjadi penjumlahan
l Sinar yang sejajar terhadap indek bias keping gipsum tertanam dalam keping gipsum pada 100 nm dan lebih jauh tertanam oleh keping gipsum 550 nm ---- tebal gips digambarkan pada grafik horizontal (bawah) dalam diagram Michel-Levy (Gambar III.1)
l 100 + 550 = 650 nm
l Tentukan warna mineral (pada tabel warna interference)
l Yaitu Original 1o abu-abu menjadi 2o biru (Gambar III.3)
Nikol silang sebelum Gips dipasang setelah Gips dipasang
Gambar III.3. Contoh warna birefringence kuarsa pada sudut pemadaman diputar 45o
Setelah didapatkan warna BF 1, lalu putar meja obyektif dan kristal pada sudut 90o Ngyp || nxl (D masih = 100 nm) Ngyp || nxl ® PENGURANGAN
l Sinar kristal yang parallel terhadap Ngyp dimajukan oleh gips 100nm dan dihambat oleh keping gypsum 550mm ® maka kristal berada pada 450nm di belakang
l Warna BF menjadi 1o orange
Gambar III.4. Contoh warna birefringence kuarsa pada posisi sudut pemadaman mineral 90o
C. Sifat Kembaran (Twinning)
Yaitu sifat yang ditunjukkan oleh mineral akibat pertumbuhan bersama kristal saat pengkristalannya. Berbentuk kisi-kisi yang dibentuk oleh orientasi pertumbuhan kristalografi. Sifat ini dapat diamati pada posisi pengamatan nikol silang. Berhubungan dengan sifat pemadamannya.
Bentuk Kembaran berhubungan dengan bentuk simetri dari dua atau lebih bagian-bagian (bayangan kembar, sumbu rotasi). Macam-macam kembaran:
1) Refleksi (berbentuk bidang kembar); Ct: model kembaran gypsum “fish-tail”, 102 dan 108
2) Rotasi dengan memutar meja obyektif (biasanya 180o) memiliki bentuk kembaran sumbu: normal parallel. Ct: kembaran carlsbad, model 103
3) Inversi (kembaran ke pusat)
l Kembaran Multiple (> 2 segmen memiliki kesamaan sifat optis yang terulang)
l Kembaran Cyclic - kembaran berulang yang bidang-bidang kembarannya tidak parallel; ct: kembaran polisintetik Albite pada plagioklas (Gambar III.6).
Jenis-jenis kembaran lain yang umum dijumpai dalam beberapa mineral adalah:
- Kembaran Albit: terbentuk oleh pertumbuhan bersama feldspar plagioklas dengan sistem kristal: Triclinic; merupakan kembaran yang umum dijumpai pada plagioklas pada 010
Posisi nikol silang diputar 45o
Posisi nikol silang diputar 90o
Gambar III.5. Kembaran Polisintetik Albit pada Plagioklas
· Kembran polisintetis juga dapat diamati dalam pengamatan megaskopis pada Chrysoberryl dan Aragonit membentuk kembaran cyclic (Gambar III.7)
Gambar III.6. Kembaran polisintetik cyclic pada Chrysoberryl dan Aragonit
- Kembaran sederhana, contoh pada piroksen posisi {100}
Gambar III.7. Kembaran sederhana pada Clinopyroxene (augite) posisi {100}
Mineral-mineral prismatik panjang biasanya memiliki kembaran, sebagai contoh adalah plagioklas dan klinopiroksen. Kembaran yang umum dijumpai pada Plagioklas:
• Sederhana Carlsbad pada (010)
• Pericline pada (101)
Gambar III.8. Kembarran sederhana Carlsbad, Polisintetik albit dan Pericline pada Plagioklas
D. Sifat Gelapan (Extinction)
Adalah fungsi hubungan orientasi indikatrik dan orientasi kristalografik. Mineral anisotropik menunjukkan gelapan pada posisi nikol silang dengan rotasi tiap 90O. Gelapan muncul ketika kedudukan salah satu vibrasi sejajar polarizer bawah. Dampaknya adalah seluruh sinar datang ditahan oleh polarizer atas sehingga tidak membentuk getaran. Seluruh sinar yang melalui mineral terserap pada polarizer atas, dan mineral terlihat gelap. Pada putaran posisi 45°, komponen maximum dari sinar cepat dan sinar lambat mampu dirubah menjadi vibrasi pada polarizer atas. Hanya perubahan warna interference saja yang menjadi lebih terang atau lebih gelap saja, warna sebenarnya tidak berubah.
Banyak mineral secara umum membentuk butiran memanjang dan dengan mudah dikenali kedudukan belahannya, ct. biotit, horenblenda, plagioklas. Sudut pemadaman adalah sudut antara panjang atau belahan mineral dan kedudukan vibrasi mineral. Nilai sudut pemadaman masing-masing mineral bervariasi mengikuti arah orientasi butirannya.
Tipe Pemadaman
l Pemadaman Parallel; Mineral menjadi gelap ketika belahannya atau sumbu panjang searah terhadap salah satu benang silangnya. Sudut pemadaman (EA) = 0°; contoh: l Pemadaman Miring; mineral gelap ketika belahan membentuk sudut dengan benang silang, (EA) > 0° ; contoh: l Pemadaman Simetri; mineral menunjukkan belahan 2 arah atau dua perbedaan muka kristal---- memungkinkan untuk mengukur dua sudut gelapan antara masing-masing belahan atau muka dan kedudukan vibrasi. Jika 2 sudut sama maka akan dijumpai pemadaman simetri, (EA1 = EA2); contoh: l Amfibol dan Kalsit
l Tanpa belahan: mineral yang tidak memanjang atau tidak memperlihatkan belahan yang mencolok, akan memberikan pemadaman setiap diputar 90°, tetapi tidak dapat diukur sudut pemadamannya; contoh: a. Pemadaman Paralel
• semua mineral uniaxial menunjukkan pemadaman parallel
• mineral-mineral orthorhombik menunjukkan pemadaman parallel (hal itu karena sumbu kristal dan sumbu indicatrik serupa)
b. Sudut Pemadaman Miring
• Mineral-mineral Monoclinic dan Triclinic memiliki sumbu indikatrik yang tidak serupa dengan subu kristalnya ---- memiliki pemadaman miring
• sudut pemadaman dapat membantu memerikan nama mineralnya
Gambar III.9. Ilustrasi pemadaman paralel (kiri) dan pemadaman miring (kanan)
Contoh mineral dengan pemadaman paralel pada ortopiroksen (atas) dan pemadaman miring pada klinopiroksen (bawah)
