Geos = GEOLOGIST

disini saya mencoba untuk sharing catatan kuliah saya.. semoga bermanfaat

Minggu, 22 Mei 2011

Sifat- Sifat Optik dari Mineral


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. 
Centering 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 90o) 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.
Sifat – sifat optik dari mineral dapat diamati dengan menggunakan mikroskop dengan metode tanpa nikol (nikol sejajar) maupun dengan nikol (nikol bersilang).
A.    Pengamatan Mikroskopik dengan Ortoskop tanpa Nikol

Pengamatan mikroskop polarisasi tanpa nikol dalam praktek diartikan bahwa analisator tidak dipergunakan (berarti analisator dikeluarkan dari jalan cahaya di dalam tubus mikroskop,atau arah analisator diputar sampai sejajar dengan arah polarisator), sedang polarisator tetap dipasang pada tempatnya dengan arah getarannya sejajar dengan salah satu benang silang. Sifat-sifat optik yang dapat diamati dengan ortoskop tanpa nikol dibagi menjadi dua golongan sbb:

a)      Sifat-sifat optik yang mempunyai hubungan tertentu dengan sumbu-sumbu kristalografi yaitu yang sejajar atau yang menyudut tertentu, misalnya: bentuk, belahan, dan pecahan. Semua sifat tersebut juga dapat diamati baik dengan mikroskop binokular yang tidak memakai cahaya yang terpolarisir, maupun pada contoh setangan dengan mata biasa.
b)      Sifat optik yang mempunyai hubungan erat dengan sumbu-sumbu sinar/sumbu optik pada kristal yaitu misal: index bias, relief, warna, dan pleokroisme. Perlu diperhatikan bahwa kejadian-kejadian dari sifat-sifat tersebut yang nampak di bawah ortoskop pada posisi meja objek tertentu adalah kejadian dari sinar atau komponen sinar yang pada posisi tersebut bergetar searah dengan polarisator. Sifat-sifat ini harus diamati dengan cahaya terpolarisir.

Sifat-sifat optik yang dapat diamati adalah ketembusan cahaya, inklusi, ukuran, bentuk, belahan dan pecahan, indeks bias dan relief, warna, dan pleokroisme.

1.      Ketembusan Cahaya

Berdasar atas sifatnya terhadap cahaya, mineral dapat dibagi menjadi dua golongan yaitu mineral yang tembus cahaya/transparent dan mineral tidak tembus cahaya /mineral opak/mineral kedap cahaya. Di bawah ortoskop semua mineral kedap cahaya tampak sebagai butiran yang gelap/hitam. Mineral jenis ini tidak dapat dideskripsikan dengan mikroskop polarisasi, dan dapat dipelajari lebih lanjut dengan mikroskop pantulan. Mineral tembus cahaya dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu mineral isotropik dan mineral anisotropik. Kedua golongan mineral tersebut hanya dapat diketahui secara pasti pada pengamatan dengan ortoskop nikol bersilang, walaupun pada pengamatan dengan ortoskop tanpa nikol akan berbeda juga kenampakannya. Zat yang isotropik mempunyai satu harga indeks bias saja, karena sinar yang berjalan ke segala arah memiliki kecepatan yang sama, maka semua sifat optik yang berhubungan dengan lintasan cahaya yang menembus kristal akan sama pada setiap arah. Demikian dengan mineral yang isotropik, walaupun meja objek diputar 360o, tetap tidak mengalami perubahan sifat. Sebaliknya mineral yang anisotropik dengan pemutaran meja objek akan memperlihatkan perubahan sifat optik.

2.      Inklusi

Pada kristal tertentu, selama proses kristalisasi sebagian material asing yang terkumpul pada permukaan bidang pertumbuhannya akan terperangkap dalam kristal, dan seterusnya menjadi bagian dari kristal tersebut. Material tersebut dapat berupa kristal yang lebih kecil dari mineral yang berbeda jenisnya, atau berupa kotoran/impurities pada magma, dapat juga berupa fluida baik cairan ataupun gas. Kungkungan dapat dikenali di bawah mikroskop tanpa nikol apabila terdapat perbedaan antara bahan inklusi dengan kristal yang mengungkungnya, misalnya pada ketembusannya, relief maupun perbedaan warna. Bidang batas antara inklusi dengan mineral yang mengungkungnya dapat bersifat seperti batas bidang kristal biasa.

3.      Ukuran mineral

Ukuran mineral dapat dinyatakan secara absolut dalam mm atau cm dan sebagainya. Pengukuran lebar dan panjang atau diameter mineral dapat dilakukan dengan bantuan lensa okuler yang berskala.

4.      Bentuk mineral

Pengamatan bentuk mineral dilakukan dengan melihat atau mengamati bidang batas/garis batas mineral tersebut. Hal yang perlu diperhatikan adalah apakah kristal tumbuh secara bebas di dalam media cair atau gas, ataukah pertumbuhan tersebut terhalang oleh butir-butir mineral yang tumbuh di sekitarnya, hal ini akan memberikan kenampakan bidang batas yang relatif berbeda.

·         Apabila kristal tersebut dibatasi oleh bidang kristalnya sendiri secara keseluruhan maka kristal disebut mempunyai bentuk euhedral.
·         Apabila kristal tersebut dibatasi oleh hanya sebagian bidang kristalnya sendiri maka kristal disebut mempunyai bentuk subhedral.
·         Apabila kristal tersebut tidak dibatasi oleh bidang kristalnya sendiri secara keseluruhan maka kristal disebut mempunyai bentuk anhedral.

Parameter lain untuk menyatakan bentuk adalah jumlah dan perbandingan panjang bidang-bidang batas kristal, terutama untuk kristal-kristal yang euhedral. Istilah yang sering digunakan antara lain: prismatik, tabular, granular, lathlike, fibrous, foliated, radiated, dan sebagainya. Untuk kristal yang dalam pertumbuhannya terhalang oleh kristal yang lain atau juga terhalang magma yang kental, sering menghasilkan bentuk “incipient crystals”.

5.      Belahan

Belahan dalam sayatan mineral bisa terlihat dalam bentuk garis-garis yang teratur sepanjang bidang belahannya, di mana kenampakannya bisa sangat baik, baik, buruk atau tidak ada. Dalam hal tertentu sebaiknya orientasi belahan inii ditentukan kedudukannya terhadap sumbu kristalnya. Belahan merupakan sifat fisikyang tetap pada satu jenis mineral yang menunjukkan sifat khas dari struktur atom di dalamnya.
Beberapa mineral dicirikan oleh adanya belahan pada satu arah saja, misalnya pada semua mineral mika. Bidang-bidang belahan akan nampak sebagai garis lurus yang sejajar satu dengan yang lain pada sayatan yang dipotong miring atau sejajar terhadap sumbu kristal atau memotong arah bidang belahan. Sedangkan sayatan yang tegaklurus sumbu kristal atau sejajar bidang belahan, maka belahan tidak akan nampak sama sekali.

6.      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.

7.      Indeks Bias dan Relief

Relief adalah ekspresi dari cahaya yang keluar dari suatu media kemudian masuk ke dalam media yang lain yang mempunyai harga indeks bias yang berbeda, sehingga cahaya tersebut mengalami pembiasan pada batas kontak kedua media tersebut. Semakin besar perbedaan harga indeks bias antara kedua media, maka semakin jelas bidang batas natara keduanya. Sebaliknya semakin kecil perbedaan harga indeks bias, maka kenampakan bidang batas antar mineral akan semakin kabur. Untuk mempermudah pengamatan relief di bawah ortoskop, maka sayatan mineral/batuan dilekatkan pada kaca dengan menggunakan media balsam kanada yang mempunyai relief nol (sebagai standar) dengan n = 1.537.
Dalam pengamatan dan penilaian relief mineral secara relatif, maka harga relief mineral harus dibandingkan dengan relief standar balsam kanada (n = 1.537) atau relief kuarsa (n = 1.544). setiap mineral yang mempunyai indeks bias kurang dari relief standar disebut memiliki relief negatif, sedangkan mineral yang memiliki indeks bias lebih besar dari standar disebut memiliki relief positif. Cara untuk membedakan jenis relief adalah dengan menggunakan metode garis Becke. Selain penilaian relief positif/negatif, harga relief suatu mineral juga dinilai berdasar tingkatan perbedaan harga indeks bias dengan n standar. Setiap mineral yang mempunyai n relatif dekat dengan n standar yaitu antara 1.545 – 1.599 maka disebut memiliki relief positif rendah.

8.      Warna dan pleokroisme

Warna yang tampak pada mikroskop polarisasi adalah warna yang dihasilkan oleh oleh sifat cahaya yang bergetar searah dengan arah polarisator. Pada mineral yang bersifat isotropik hanya terdapat satu warna saja yang tidak berubah sama sekali walaupun meja objek diputar, sedangkan pada mineral yang bersifat anisotropik, dapat terjadi dua atau tiga warna yang berbeda tergantung pada arah sayatan mana yang diamati.

B.     Pengamatan Mikroskopik dengan Nikol Bersilang

Pengamatan ortoskopik nikol bersilang (crossed polarized light) dimaksudkan bahwa dalam pengamatannya digunakan analisator bersilangan dengan polarisator (sinar diserap dalam dua arah yang saling tegak lurus). Dengan ortoskop nikol bersilang dapat dipelajari sifat – sifat optik hasil dari semua kejadian pada cahaya selama perjalanannya, pertama – tama melalui polarisator kemudia melalui peraga dan akhirnya melalui analisator. Sifat yang dapat diamati adalah sifat optik yang berhubungan dengan kedudukan dan jumlah sumbu optik. Sifat optik yang diamati antara lain warna interferensi, gelapan dan kedudukan gelapan serta kembaran.

1.      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.

2.      Tanda rentang optik
Tanda rentang optik adalah istilah untuk menunjukkan hubungan antara sumbu kristalografi (terutama arah memanjangnya kristal) dengan sumbu sinar cepat (x) dan lambat (z).
Tujuannya adalah menentukan sumbu sinar mana (x atau z) yang kedudukannya berimpit atau dekat (menyudut lancip) dengan sumbu panjang kristal. Dengan demikian, TRO hanya dimiliki oleh mineral yang memiliki belahan satu arah atau arah memanjangnya mineral (sumbu c). Jenis tanda rentang optik yaitu :
·         Length slow (+) = sumbu c berimpit /menyudut lancip dengan arah getar sinar lambat (sumbu z). Keadaan ini dinamakan Addisi yaitu penambahan orde warna interferensi pada saat kompensator digunakan.
·         Length fast (-) = sumbu c berimpit/menyudut lancip dengan arah getar sinar cepat (sumbu x). Keadaan ini dinamakan Substraksi yaitu pengurangan orde warna interferensi pada saat kompensator digunakan.
Penentuan tanda rentang optik dilakukan dengan pengamatan nikol bersilang dengan menggunakan kompensator (keping gips/baji kuarsa).

3.      Kembaran

Selama pertumbuhan kristal atau pada kondisi tekanan dan temperatur tinggi, dua atau lebih kristal intergrown dapat terbentuk secara simetri. Simetri intergrown inilah yang dikenal sebagai kembaran.
Kembaran hanya dapat diamati pada nikol bersilang karena kedudukan kisi pada dua lembar kembaran yang berdampingan saling berlawanan, sehingga kedudukan gelapan dan warna interferensi maksimalnya berlainan.
Secara genesa, kembaran dapat terbentuk dalam tiga proses yang berbeda yaitu kembaran tumbuh, transformasi, dan deformasi.

a)      Kembaran tumbuh/Growth Twins

Kembaran ini terbentuk bersamaan pada saat kristalisasi atau pertumbuhan kristal, di mana dua unit kristal berbagi dan tumbuh dari satu kisi yang sama dengan orientasi berlawananJenis kembaran ini terbagi atas kembaran kontak dan kembaran penetrasi. Contoh jenis kembaran ini adalah kembaran carlsbad pada ortoklas dan kembaran albit pada plagioklas.

b)      Kembaran transformasi

Kembaran ini dapat terjadi karena kristal mengalami transformasi karena perubahan P dan T terutama karena perubahan T. Hal ini hanya dapat terjadi pada kristal yang mempunyai struktur dan simetri yang berbeda pada kondisi P dan T yang berbeda. Pada saat P&T berubah, bagian tertentu dari kristal ada yang stabil ada yang mengalami perubahan orientasi kisi, sehingga terjadi perbedaan orientasi pada bagian berbeda dari kristal. Contoh: kembaran dauphin dan kembaran brazil pada kuarsa terbentuk karena penurunan T. Contoh lain adalah kembaran periklin yang terjadi pada saat sanidin (monoklin, high T) berubah menjadi mikroklin (triklin, low T).

c)      Kembaran Deformasi/Deformation Twins

Kembaran ini terjadi setelah kristalisasi, pada saat kristal telah padat. Karena deformasi (perubahan P) atom pada kristal dapat terdorong dari posisi semula. Apabila perubahan posisi ini terjadi pada susunan yang simetri, akan menghasilkan kembaran. Contoh kembaran jenis ini adalah polisintetik pada kalsit.

4.      Gelapan dan kedudukan gelapan

Pada pengamatan nikol bersilang, gelapan (keadaan di mana mineral gelap maksimal) dapat terjadi karena tidak ada cahaya yang diteruskan oleh analisator hingga mata pengamat. Pada zat anisotropik syarat terjadinya gelapan adalah kedudukan sumbu sinar berimpit dengan arah getar polarisator dan/atau analisator. Sumbu sinar = sinar cepat (x) dan sinar lambat (z). Sehingga dalam putaran 360o akan ada empat kedudukan gelapan. Sebaliknya kedudukan terang maksimal (warna interferensi maksimal) terjadi pada saat sumbu sinar membuat sudut 45o terhadap arah getar PP dan AA.

·         Gelapan sejajar/paralel

Kedudukan gelapan di mana sumbu panjang kristal (sumbu c) sejajar dengan arah getar PP dan/atau AA. Sehingga dapat dikatakan sumbu optik berimpit dengan sumbu kristalografi.

·         Gelapan miring

Kedudukan gelapan di mana sumbu panjang kristal (sumbu c) menyudut terhadap arah getar PP dan/atau AA. Sehingga dapat dikatakan sumbu optik menyudut terhadap sumbu kristalografi

·         Gelapan bergelombang

Terjadi pada mineral yang mengalami tegangan/distorsi sehingga orientasi sebagian kisi kristal mengalami perubahan berangsur, dan kedudukan gelapan masing-masing bagian agak berbeda.

·         Gelapan bintik/mottled extinction

Umumnya terjadi pada mineral silikat berlapis (mika), hal ini terjadi karena perubahan orientasi kisi kristal secara lokal, sehingga tidak seluruh bagian kristal sumbu sinarnya berorientasi sama.

Sumber :

1 komentar: