Nội dung toàn văn Tiêu chuẩn ngành 14TCN 184:2006 về đá xây dựng công trình thủy lợi – phương pháp phân tích thạch học bằng soi kính lát mỏng để xác định tên đá do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành
TIÊU CHUẨN NGÀNH
14TCN 184:2006
ĐÁ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI – PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THẠCH HỌC BẰNG SOI KÍNH LÁT MỎNG ĐỂ XÁC ĐỊNH TÊN ĐÁ
Rock – Method of petrographical slice identification using microscope to determine rock name
1. QUY ĐỊNH CHUNG
1.1. Đối tượng và phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn
Tiêu chuẩn này áp dụng cho việc phân tích mẫu dưới dạng lát mỏng, nhằm nghiên cứu về thành phần khoáng vật, cấu tạo, kiến trúc của đá và xác định được chính xác tên đá dùng trong xây dựng công trình thủy lợi.
1.2. Yêu cầu đối với phân tích thạch học trong phòng thí nghiệm
1.2.1. Đối với phòng thí nghiệm cơ lý đất đá, đã có bộ phận phân tích thạch học thì các kỹ sư thạch học khi tiến hành phân tích thạch học theo yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn này.
1.2.2. Đối với phòng thí nghiệm cơ lý đất đá, không có bộ phận phân tích thạch học, thì các kỹ sư chuyên ngành địa kỹ thuật căn cứ tiêu chuẩn này để đưa ra các yêu cầu khi gửi mẫu đá cho phòng thí nghiệm phân tích thạch học.
2. PHƯƠNG PHÁP
2.1. Phương pháp tạo mẫu lát mỏng để phân tích thạch học
2.1.1. Mẫu lát mỏng thạch học (gọi tắt là mẫu lát mỏng) là mẫu đá có khả năng thấu quang, được gia công mài mỏng đến độ dày nhất định và dán cố định trên một tấm kính nhỏ để có thể nghiên cứu chúng dưới kính hiển vi bằng ánh sáng khúc xạ.
2.1.2. Thiết bị, dụng cụ và vật tư
- Đe sắt;
- Búa địa chất;
- Máy cưa đá;
- Máy mài thô;
- Máy mài mịn;
- Kính hiển vi phân cực với các thị kính: 8x; 10x; 8x có chia độ và vật kính từ 3.5-100x (lựa chọn theo yêu cầu);
- Bếp điện;
- Khay mẫu có chia ô (khoảng 20 ô cho một khay);
- Bát nhôm hoặc men f = 18-20cm;
- Chổi lông;
- Tấm kính mài mẫu dày 3-5mm, khổ 80x60cm;
- Kính nền để dán mẫu cỡ 1,5-2 x 30-35 x 60-80mm;
- Nhựa thông hoặc keo epoxi;
- Nhựa Canada n = 1,54;
- Cồn 96-98o;
- Lưỡi dao mỏng (dao lam);
- Bột mài thô C60 – C80;
- Bột mài mịn M10 hoặc M14.
2.1.3. Các bước tiến hành gia công mẫu lát mỏng
2.1.3.1. Cưa mẫu (cắt mẫu) là việc cắt rời một mảnh đá khỏi mẫu đá dưới dạng miếng mỏng có độ dày nhỏ hơn 1cm (càng mỏng càng tốt) diện tích bề mặt khoảng 3x3cm (đại diện và phản ánh được các đặc điểm về thành phần vật chất, cấu tạo, kiến trúc của mẫu đá) theo trình tự sau:
1. Chuẩn bị mẫu
- Để tránh nhầm lẫn trong quá trình mài mẫu, cần xếp mỗi mẫu vào một ô riêng trong khay mẫu. Nên xếp mẫu theo thứ tự ghi trên phiếu gửi mẫu và theo hàng trong khay mẫu để dễ theo dõi.
- Nếu mẫu có nhãn hoặc có số hiệu ghi trên giấy gói đều phải lưu chúng vào cùng với ô đựng mẫu trong khay.
- Nếu số hiệu ghi bằng sơn trên mặt mẫu mà không có nhãn riêng thì phải làm nhãn mẫu, để lưu vào ô trong khay đựng mẫu.
2. Chọn vị trí cưa mẫu
- Yêu cầu chung: Trước khi cưa mẫu cần xem kỹ yêu cầu của đơn vị gửi, đặc điểm của mẫu để chọn vị trí cưa phù hợp yêu cầu của từng loại đá. Phần mẫu chọn cưa để mài lát mỏng phải đặc trưng và phản ánh được các đặc điểm về thành phần vật chất, cấu tạo, kiến trúc của toàn bộ mẫu đá và đảm bảo phần lát mỏng sau khi mài xong có diện tích bề mặt từ 1,5x1,5cm đến 2,0x2,0cm.
Chú ý: Nên tránh cưa bỏ mất phần mẫu có đánh dấu số hiệu do đơn vị gửi đã ghi, để tiện theo dõi và đỡ nhầm lẫn.
- Đối với các mẫu mà đơn vị gửi mẫu có yêu cầu cưa theo vị trí đã đánh dấu sẵn thì phải cưa mẫu theo đúng vị trí đánh dấu hoặc theo mặt cắt song song với mặt cắt đã được đánh dấu;
- Đối với các mẫu không có đánh dấu vị trí cưa thì tùy từng loại đá mà chọn vị trí cắt cho phù hợp:
+ Với loại đá có cấu tạo khối đồng nhất, có thể cắt theo những mặt cắt bất kỳ, sao cho dễ cắt và đảm bảo được tính đại diện của đá, cũng như diện tích của lát mỏng.
+ Với loại đá có cấu tạo phân lớp, phân phiến, phân dài thì phải cắt theo mặt cắt vuông góc với phương phân lớp, phân dải của đá.
3. Cưa mẫu
- Kiểm tra thiết bị cưa mẫu: Trước khi gá mẫu vào máy cưa cần kiểm tra kỹ máy cưa theo quy định về vận hành máy cưa để đảm bảo an toàn cơ học, an toàn về điện, kiểm tra các van nước xem có đảm bảo không.
- Lắp gá mẫu vào máy cưa: Khi lắp gá mẫu vào máy phải giữ đúng hướng mặt cắt đã chọn, sao cho mặt phẳng lưỡi cưa nằm đúng hoặc song song với mặt phẳng của mặt cần cắt, sau đó dùng các vật liệu chèn vào các bản ép của máy để cố định thật chặt mẫu vào bàn đế của máy cưa.
- Mở van nước và điều chỉnh sao cho nước rỏ lên mẫu đúng vào vị trí lưỡi cưa sẽ cắt xuống.
- Mở máy (đóng điện cho máy chạy) và từ từ hạ dần máy cưa xuống mẫu, ấn nhẹ tay để lưỡi cưa cắt dần vào mẫu cho đến khi mẫu bị đứt hết thì nâng dần lưỡi cưa lên và tắt máy.
- Sau khi cưa xong một mặt cắt, xoay tay chuyển bàn cưa dịch vào trong để cắt mẫu thành tấm mỏng. Tùy theo đặc điểm của đá và theo yêu cầu cần cắt mẫu thành tấm dày hay mỏng mà di chuyển bàn cưa vào nhiều hay ít.
- Kiểm tra độ chắc chắn của mẫu trên bàn cưa, nếu thấy tốt thì mở máy cho máy chạy như mô tả ở trên; Nếu thấy mẫu bị lỏng lẻo, phải ép lại thật chặt mới cho máy chạy. Sau khi cưa xong sẽ được những tấm mẫu cần mài (đối với đá có độ gắn kết quả yếu, khó mài ở các khâu tiếp theo, cần phải cắt mẫu nhiền tấm hơn để dự phòng khi mài mẫu bị hỏng thì có tấm khác thay thế).
- Sau khi cưa xong phải rửa sạch bụi bẩn rồi xếp các tấm mẫu vừa cưa được và phần mẫu còn lại vào đúng ô cũ của mẫu trong khay mẫu.
2.1.3.2. Tôi, gắn mẫu
Tôi mẫu là phương pháp dùng một loại keo thích hợp (thường là nhựa thông) để lấp đầy vào khe nứt, lỗ hổng của mẫu nhằm làm tăng độ rắn chắc và đảm bảo cho việc mài mỏng sau này, theo cách sau:
1. Tôi bằng nhựa thông
- Đặt tấm mẫu đã được cưa sẵn lên bếp điện để sấy, chờ cho mẫu thật khô.
- Cho nhựa thông vào nồi nhôm nhỏ hơ nóng cho nhựa chảy ra lỏng như nước (nhiệt độ khoảng 800C).
- Đặt mẫu đá được sấy khô vào nồi có nhựa thông lỏng, sao cho mẫu ngập hoàn toàn trong nhựa thông. Ngâm mẫu (tôi mẫu) một thời gian sao cho nhựa ngấm hết vào các khe nứt, lỗ hổng trong mẫu rồi mới lấy mẫu ra. Trong thời gian tôi mẫu luôn giữ nhiệt độ của nhựa thông khoảng 70-800C
Ghi chú:
- Mẫu có cấu tạo rắn chắc đôi khi không cần tôi mà có thể mài thô ngay hoặc chỉ cần tôi khoảng 3-4 phút.
- Mẫu có độ gắn kết yếu (đá phiến, đá dăm… ) nhất thiết phải tôi xong mới mài thô, thời gian tôi khoảng 30-40 phút.
- Mẫu có độ gắn kết quá kém (các mẫu bị phong hóa mạnh, các đá trầm tích gắn kết yếu) thường phải tôi mẫu trước khi cưa, phải tôi kỹ khoảng 2-3 giờ mới được cưa thành tấm, và sau khi cưa thành tấm lại phải tôi lại một lần nữa với thời gian từ 60-90 phút.
- Để tiết kiệm thời gian, đôi khi tiến hành tôi đồng thời nhiều mẫu cùng một lúc, khi đó cần chú ý thứ tự đặt mẫu tôi để tránh nhầm lẫn.
2. Tôi, gắn mẫu bằng keo epoxi
Tôi gắn mẫu bằng keo epoxi áp dụng cho mẫu có độ gắn kết quá yếu, hoặc mẫu gồm các hạt nhỏ rời rạc như mẫu cát, sỏi, vụn đá… thì không thể dùng nhựa thông để gắn kết chúng lại được, buộc phải dùng epoxi để tôi thì mới gắn kết chúng lại thành một khối, ròi mới tiến hành cưa, mài như mẫu đá bình thường, theo cách sau:
- Đối với mẫu có các hạt còn hơi dính vào nhau, thì dùng dao gọt thành các tấm càng mỏng càng tốt, đem phơi thật khô rồi ngâm ngập vào keo, hơ nóng nhẹ cho keo ngấm sâu vào trong các khe hốc của mẫu, để nguội rồi đem mài như mẫu bình thường.
- Đối với mẫu là các hạt rời rạc, thì trộn mẫu lẫn với keo thành một thể vữa đặc càng nhiều hạt càng tốt, rồi đổ vào một khuôn chuẩn bị sẵn. Nếu lượng mẫu quá ít, thì hòa keo đổ vào khuôn trước, rắc mẫu lên mặt lớp keo rồi ấn nhẹ cho các hạt mẫu chìm ngập bằng mặt lớp keo, chờ đến khi keo đông cứng lại, lấy mẫu ra đem cưa cắt và mài như mẫu đá bình thường.
- Khuôn đổ mẫu có thể làm bằng nhựa, nhôm, bìa cứng, khuôn được làm theo dạng hình tròn đường kính từ 2-3cm, độ dày khuôn tùy thuộc vào kích thước hạt, thường từ 1-2mm đến 1-2cm.
Chú ý: Đối với loại mẫu gắn kiểu này, khi mài phải thật chú ý, để tránh văng mất mẫu. Khi dán mẫu lên kính nền và phủ lamen cũng phải chú ý chỉ hơ ấm nhẹ kính đế, để không cháy hoặc phồng keo epoxi.
2.1.3.3. Mài thô
- Kiểm tra thiết bị mài mẫu: kiểm tra máy mài về an toàn của máy (cơ học, điện); Kiểm tra độ phẳng của đĩa mài, nếu đĩa mài bị mòn không đều, bị lõm thành rãnh thì phải thay đĩa khác để tránh mẫu mài bị vát hai đầu.
- Cho bột mài C60 - C80 vào bát sắt hoặc nhôm trộn nước cho ướt đều và hơi ngập hết bột mài.
- Mở máy cho máy chạy đều, dùng chổi lông chấm bột mài rồi bôi lên mặt đĩa mài, dùng 2-3 đầu ngón tay giữa để giữ và ấn nhẹ mẫu lên mặt đĩa mài, trong khi đó tay trái cầm chổi lông thỉnh thoảng lại chấm bột mài bôi lên mặt đĩa mài (trong khi mài phải thường xuyên kiểm tra độ an toàn của mẫu, nếu mẫu có dấu hiệu bị vỡ, cần cho mẫu vào tôi lại rồi mới mài tiếp). Lần mài này mới chỉ mài kỹ một mặt mẫu còn mặt kia chỉ cần mài sơ qua, khi mẫu đạt độ mỏng từ 0,7-1,0mm thì dừng lại để chuyển sang bước mài mịn.
2.1.3.4. Mài mịn
1. Mài mịn trên máy mài mịn
- Kiểm tra thiết bị và vật tư: Máy mài phải được kiểm tra về các mặt an toàn, bộ phận cấp nước, độ phẳng của đĩa mài… Nếu mài bằng đĩa kim cương hạt mịn thì không cần dùng bột mài nhưng phải rửa sạch mặt đĩa mài. Nếu không có đĩa mài kim cương hạt mịn thì dùng bột mài M14 hoặc M10 để mài, bột mài phải thật đều hạt không được lẫn các hạt sạn dù là nhỏ.
- Mở khóa nước cho nước rò đều lên mặt đĩa mài, mở máy cho máy chạy đều, rồi dùng các ngón tay giữ, ấn nhẹ và thật đều mặt mẫu đã mài thô lên mặt đĩa mài mịn. Nếu mài bằng bột mài, thì cách thức mài cũng giống như mài thô, nếu mài bằng đĩa mài mịn, thì không cần cho bột mài lên đĩa mài.
- Kiểm tra mặt mẫu đã mài, khi thấy mặt mài không còn vết xước thì thôi để chuyển sang mài mịn trên kính.
2. Mài mịn trên kính.
- Dùng tấm kính nhám dày 3-5mm cỡ 60x80cm, có bề mặt thật phẳng và sạch rồi rắc lên trên đó ít bột mài M10, rỏ vào đám bột một ít nước cho bột hơi bị loãng ra.
- Dùng các ngón tay vừa giữ vừa ấn nhẹ và xoa mặt mẫu đã được mài mịn lên mặt tấm kính đã được rắc bột mài M10, xoa mẫu thật kỹ đến khi thấy mặt mẫu đã thật nhẵn, phẳng, không còn tý vết nào nữa thì thôi, và để mẫu vào khay cho khô.
2.1.3.5. Dán mẫu lên kính nền
1. Chuẩn bị kính nền và nhựa Canada
- Nhựa Canada dùng để dán mẫu vào kính nền và để phủ lamen lên mẫu phải có độ dẻo phù hợp để khỏi bị tái kết tinh sau này. Do vậy, nếu thấy nhựa còn non (quá dẻo) phải đun nóng cho rắn thêm lại nhưng không được già quá (sờ nhựa thấy hơi cứng nhưng không tự chảy dẻo là được).
- Kính nền là tấm kính có độ dày khoảng 1,5-2mm, kích thước 30-35 x 60-80mm và được mài nhám một mặt trên máy mài mịn rồi rửa sạch và để khô.
- Lamen là một tấm kính trong suốt, có độ dày 0,1mm, diện tích từ 18x18mm đến 22x22mm
2. Tiến hành dán mẫu
- Đặt mẫu và tấm kính nền đã rửa sạch trên một tấm sắt dày cỡ 1 - 2mm, đặt tấm sắt đó lên bếp điện, chờ cho mẫu và kính nền nóng già tay (khoảng 70-800C).
- Dùng que tre lấy một ít nhựa Canada bôi vào giữa tấm kính nền (vị trí định dán mẫu vào), khi nhựa chảy đều ra xung quanh cỡ 2 cm2 dùng que tre gắp tấm kính nền ra và đặt trên tấm gỗ phẳng, rồi lại gắp mẫu đặt nhẹ (mặt mẫu đã mài mịn) lên chỗ có nhựa, dùng đầu que tre di mẫu trên nhựa Canada sao cho mẫu bám chặt vào kính nền và đẩy hết nhựa thừa cùng với bọt khí ra xung quanh.
Chú ý: Không được để mẫu và kính nền quá nóng vì nhựa Canada dễ tạo bọt, cũng như không để quá nguội nhựa sẽ không đủ độ lỏng để chảy hết ra xung quanh mẫu. Đặc biệt với mẫu được gắn kết bằng keo epoxi thì chỉ cần hơ ấm kính nền là được (không cần hơ mẫu).
2.1.3.6. Mài mỏng
Mẫu sau khi đã dán trên kính nền phải để thật nguội rồi mài tiếp mặt còn lại trên máy mài theo các bước mài thô - mài mịn trên máy - mài mịn trên kính đến độ mỏng 0,03mm mới thôi.
- Mài trên máy mài thô: Các bước tiến hành như Điều 2.1.3.3, mài cho đến khi mẫu có độ dày cỡ 0,05-0,06mm.
- Mài trên máy mài mịn: Các bước tiến hành như Điều 2.1.3.4, mài cho tới khi mẫu có độ dày 0,04-0,05mm.
- Mài mịn trên kính: Các bước tiến hành như Điều 2.1.3.4, mài cho tới khi mẫu có độ dày 0,03mm.
Chú ý: Trong quá trình mài mịn trên máy và trên kính cần thường xuyên kiểm tra độ dày của mẫu để đảm bảo đúng độ dày quy định và tránh mài quá bay mất mẫu. Dùng kính hiển vi phân cực kiểm tra độ dày của mẫu (thường lấy màu xám dưới 2 nicon của thạch anh làm tiêu chuẩn).
2.1.3.7. Phủ lamen
-Tùy theo tiết diện lát mỏng đã mài mà dùng các tấm lamen có kích thước khác nhau, thông thường dùng lamen có kích thước từ 18x18mm đến 22x22mm là vừa. Lamen phải trong suốt, không màu, không mốc.
- Rửa sạch mẫu bằng nước sạch sao cho không còn bụi bẩn bám trên mẫu, rồi để cho thật khô nước.
- Bôi nhựa canada lên trên mặt mẫu sao cho lượng nhựa vừa đủ phủ hết một lượt thật mỏng trên mặt mẫu.
- Đặt mẫu và lamen trên tấm sắt, đặt tấm sắt đó lên trên bếp điện, để hơ nóng mẫu và lamen đến nhiệt độ 70-800C cho nhựa canada hơi chảy ra.
- Gắp lamen đặt nhẹ lên mặt mẫu rồi dùng que tre có đầu hơi tù, phẳng để trên mặt lamen vừa di nhẹ vừa đẩy hết nhựa thừa và bọt khí ra khỏi mặt mẫu. Khi di lamen phải thật cẩn thận, tránh vỡ mẫu và không để sót bọt khí trên mặt mẫu, để làm được điều đó cần phải chú ý hơ nóng mẫu, lamen và nhựa đúng nhiệt độ cần thiết, không được quá nóng hoặc chưa đủ nhiệt độ.
Chú ý: Với mẫu gắn bằng keo epoxi chỉ cần hơ ấm nhẹ, bôi nhựa Canada nóng lên mặt mẫu, rồi phủ lamen đã hơ nóng lên mặt mẫu, di nhẹ lamen để đẩy hết bọt khí ra khỏi mặt mẫu.
2.1.3.8. Hoàn chỉnh lát mỏng
- Sau khi phủ lamen phải để cho mẫu nguội, dùng dao lam cạo sạch phần nhựa thừa xung quanh mẫu và bám dính trên tấm kính nền, dùng cồn 960 rửa lại toàn bộ mẫu cho sạch hết nhựa Canada, nhựa thông còn bám dính trên lamen và trên kính nền.
- Dùng bút chì ghi số hiệu mẫu lên một trong hai đầu phần kính nền còn lại, số hiệu mẫu ghi phải chính xác, rõ ràng, đầy đủ.
- Dùng giấy gói mẫu gói lát mỏng riêng, và dùng một tờ giấy to hơn để gói lát mỏng (đã được gói giấy) cùng với một phần mẫu lưu chưa mài và nhãn mẫu, gói lại để trả về kho mẫu. Khi gói mẫu xong, phải ghi số hiệu mẫu ra ngoài bao mẫu để dễ kiểm tra.
2.1.3.9. Kiểm tra
Việc kiểm tra lát mỏng chủ yếu là kiểm tra chất lượng lát mỏng sau khi đã mài xong sao cho đáp ứng được các yêu cầu sau:
- Diện tích lát mỏng không nhỏ hơn 2cm2.
- Lát mỏng không bị nứt vỡ hoặc tối đa chỉ vỡ thành 2-3 mảnh, không làm thay đổi cấu tạo, kiến trúc ban đầu của đá.
- Lát mỏng phải có độ dày không quá 0,03mm, không có hoặc chỉ có rất ít bọt khí trên mặt mẫu.
- Nhựa dán Canada không còn quá dày trên cả hai mặt mẫu.
- Ngoài ra còn phải kiểm tra việc thực hiện các quy định trong quá trình mài mẫu, để tránh nhầm lẫn mẫu.
Ghi chú: Sau khi kiểm tra lát mỏng thấy có điểm không đạt yêu cầu thì nhất thiết phải trả về bộ phận gia công mẫu để tiến hành mài lại.
2.2. Phương pháp phân tích thạch học bằng soi kính lát mỏng
2.2.1. Phân tích mẫu thạch học thông qua việc phân tích mẫu lát mỏng, được tiến hành dưới kính hiển vi phân cực dùng ánh sáng thấu quang, nhằm thu thập các thông tin cần thiết về các khoáng vật tạo đá, khoáng vật phụ cũng như các dạng kiến trúc, cấu tạo của đá, để nghiên cứu về các quá trình hình thành và biến đổi của đá, cũng như khả năng khoáng hóa của chúng. Có hai loại mức độ phân tích mẫu thạch học khác nhau: mẫu thạch học phân tích sơ bộ và mẫu thạch học phân tích chi tiết.
- Mẫu thạch học phân tích sơ bộ: Chỉ yêu cầu xác định hết tên và mô tả sơ bộ các khoáng vật tạo đá, khoáng vật phụ, các kiểu kiến trúc và cấu tạo của đá và gọi được chính xác tên đá. Việc đánh giá hàm lượng phần trăm của các khoáng vật chỉ cần ước lượng bằng mắt thường hoặc so sánh với một bảng chuẩn cho trước.
- Mẫu thạch học phân tích chi tiết: Cũng yêu cầu xác định hết tên và mô tả chi tiết tất cả các khoáng vật tạo đá, khoáng vật phụ, các kiểu kiến trúc và cấu tạo của đá, nhưng việc đánh giá hàm lượng phần trăm của các khoáng vật phải đo bằng bàn ICA hoặc bằng mạng lưới ô vuông hoặc bằng các phương tiện hiện đại khác. Tên đá được xác định chính xác trên cơ sở của các việc phân tích trên.
2.2.2. Trang thiết bị và vật tư chủ yếu
- Kính hiển vi phân cực dùng ánh sáng thấu quang;
- Bàn ICA;
- Bàn Phêđôrốp;
- Axit Clohydric;
- Axit Nitơric;
- Axit Sunfuric.
2.2.3. Quy định các bước tiến hành trong phân tích mẫu
2.2.3.1. Chuẩn bị phân tích mẫu
- Trước khi phân tích mẫu cần chuẩn bị đầy đủ các trang thiết bị, kiểm tra, vệ sinh sạch sẽ các phương tiện làm việc như bàn ghế, kính hiển vi, các loại hóa chất…
- Xem kỹ các yêu cầu phân tích ghi trong phiếu gửi mẫu, ghi chép đầy đủ các thông tin ban đầu về mẫu vào phiếu phân tích mẫu như: số hiệu mẫu, tên đơn vị gửi mẫu hoặc công trình, các yêu cầu phân tích…
2.2.3.2. Tiến hành phân tích
1. Yêu cầu chung
- Đặt lát mỏng lên bàn kính, đưa phần lát mỏng vào tâm bàn kính, dùng bàn kẹp hoặc thanh ghim giữ chặt mẫu trên mặt bàn kính.
- Dùng tay hay dụng cụ kẹp bàn kính di chuyển lát mỏng theo từng hàng hoặc theo thứ tự sao cho lát mỏng được lần lượt đi vào trong thị trường của kính hiển vi, để có thể quan sát, phát hiện và nghiên cứu được toàn bộ bề mặt của lát mỏng, không được để sót phần nào của lát mỏng.
- Trong khi vừa di chuyển lát mỏng vừa quan sát, nghiên cứu các điểm của mẫu để xác định được hết các khoáng vật có trong mẫu đồng thời xác định hết các kiểu kiến trúc, cấu tạo đá.
- Việc quan sát, nghiên cứu phải tiến hành nhiều lần. Lần đầu quan sát sơ bộ, cần phát hiện những đặc điểm chung nhất của mẫu, các khoáng vật tạo đá chính để có được những nhận biết chung về mẫu, lần sau tiến hành quan sát phân tích tỷ mỷ lại toàn bộ mẫu, sao cho không bỏ sót một khoáng vật nào có trong mẫu và nghiên cứu được hết các đặc điểm của từng khoáng vật, các đặc điểm về kiến trúc, cấu tạo cũng như các hiện tượng biến đổi của đá…
2. Xác định hàm lượng phần trăm các khoáng vật của đá.
Hàm lượng phần trăm các khoáng vật trong mẫu lát mỏng, được đánh giá trên cơ sở so sánh tổng diện tích bề mặt của cùng một khoáng vật với toàn bộ diện tích bề mặt mẫu. Căn cứ vào mức độ yêu cầu phân tích để chọn phương pháp đánh giá hàm lượng phần trăm các khoáng vật trong mẫu theo phương pháp sau:
- Đối với các mẫu yêu cầu phân tích sơ bộ, thì quan sát ước lượng bằng mắt thường diện tích bề mặt của khoáng vật trên toàn bộ diện tích mẫu rồi đánh giá hàm lượng phần trăm hoặc so sánh với một bảng chuẩn cho việc tính hàm lượng phần trăm có sẵn.
- Đối với các mẫu có yêu cầu phân tích chi tiết hoặc yêu cầu xác định hàm lượng chính xác hơn, thì dùng một trong hai phương pháp sau đây:
+ Đo tổng chiều dài của cùng một loại khoáng vật theo một đường thẳng cắt qua mặt mẫu so với chiều dài đường thẳng đó, đo một số đường đại diện cho mẫu rồi tính giá trị trung bình. Thường dùng bàn ICA cho cách tính này.
+ Dùng lưới ô vuông áp lên trên mặt mẫu rồi tính tổng diện tích các ô vuông bị bị cùng một khoáng vật chiếm chỗ so với tổng số ô vuông trên thị trường của kính, tính cho một số ô vuông đại diện rồi lấy trị số trung bình. Cách tính này chính xác hơn.
3. Mô tả mẫu
Từ yêu cầu phân tích và mục tiêu nghiên cứu của lát mỏng, chọn một trong hai loại mức độ mô tả mẫu lát mỏng sau: mô tả chi tiết, mô tả sơ bộ.
a) Yêu cầu mô tả chi tiết
- Khi mô tả chi tiết một mẫu lát mỏng, phải nêu rõ những nét chung nhất về thành phần, kích thước của các khoáng vật tạo đá; các nét chung về mức độ biến đổi thứ sinh, về cấu tạo, kiến trúc của đá, sau đó mới mô tả các phần riêng của mẫu.
Đối với các mẫu có cấu tạo không đồng đều, như đá phun trào, đá có kiến trúc ban trạng, cát kết, thì phải mô tả từng phần riêng như phần ban tinh, phần nền, phần hạt vụn, phần chất gắn kết… Khi mô tả các phần này cũng phải nêu rõ mỗi phần chiếm bao nhiêu phần trăm, thành phần khoáng vật của chúng, đặc điểm cấu tạo, kiến trúc và mức độ biến đổi của chúng.
- Mô tả khoáng vật
+ Đặc điểm hình thái và kích thước
Hình dạng của tiết diện: Đẳng thước, kéo dài, hình que, hình kim, hình tam giác, chữ nhật hay nhiều cạnh, dạng hạt méo mó hay dạng lấp đầy khe nứt, lấp đầy lỗ hổng... Tiết diện tự hình, nửa tự hình, tha hình…
Các đặc điểm cấu tạo trên ranh giới tiếp xúc giữa cùng một loại khoáng vật và giữa các khoáng vật khác nhau: Tiếp xúc đồng sinh, gặm mòn, lấp đầy hay tiếp xúc thay thế…
Các đặc điểm cấu trúc trên bề mặt tiết diện: Vết nứt, vết cát khai, vết hố lõm v.v…
Các kiểu tập hợp: Tập hợp keo, tập hợp vi tinh, hạt tinh thể, dạng bó, dạng trứng cá, tỏa tia, dạng tóc,… Các kiểu ghép song tinh; Các kiểu phá hủy dung dịch cứng…
Các kiểu bao thể cùng hình dạng, kích thước, màu sắc, mật độ, dạng tập hợp và kiểu phân bố của chúng, thành phần và tên khoáng vật của các bao thể (nếu có thể), …
Kích thước của các hạt theo các chiều dài, rộng, hệ số c/a. Nếu cần thiết phải đo kích thước hạt lớn nhất, trung bình, nhỏ nhất, kích thước các hạt thường gặp nhất.
+ Đặc điểm màu sắc khoáng vật và thấu quang
Dưới kính hiển vi phân cực, màu sắc của khoáng vật thường không giống với màu tự nhiên của chúng khi nhìn bằng mắt thường, nhưng cũng là một trong những dấu hiệu nhận biết rất quan trọng của khoáng vật. Do vậy, khi mô tả màu sắc khoáng vật dưới kính hiển vi cần mô tả chính xác và tỷ mỷ, như màu khoáng vật dưới 1 nicon: màu tự sắc, đa sắc, công thức đa sắc; Màu dưới 2 nicon; Độ đồng đều của màu sắc trên toàn hạt khoáng vật: Đồng nhất hay phân đới, phân dải
Các hằng số quang học chính của khoáng vật: Đẳng hay dị hướng quang học, dấu kéo dài, góc tắt, chiết suất tương đối, lưỡng chiết suất tương đối, độ nổi, quang tính, góc quang trục tương đối…
Ghi chú: Với các khoáng vật khó xác định, dễ nhầm lẫn với các khoáng vật khác, nên kết hợp với các phương pháp phân tích khác như phương pháp vi hóa, phương pháp nhúng, phương pháp nhuộm màu hoặc các phương pháp hiện đại khác để tăng độ chính xác của kết quả phân tích.
- Mô tả kiến trúc, cấu tạo của đá
+ Mô tả kiến trúc của đá
Phải xác định được kiểu kiến trúc của đá; đá có một kiểu kiến trúc hay nhiều kiểu kiến trúc, kiểu kiến trúc nào là chính, kiểu nào là phụ; các kiểu kiến trúc nguyên sinh, thứ sinh…
Mức độ bảo tồn, biến đổi và hình thức biến đổi kiến trúc ban đầu của đá (mức độ tái kết tinh, mức độ cà nát, … đá còn giữ được hình dạng kiến trúc ban đầu hay đang ở trạng thái chuyển tiếp), hoặc đã mất hết dấu hiệu kiến trúc ban đầu…
+ Mô tả cấu tạo của đá
Mô tả cấu tạo của đá cũng có nội dung giống như mô tả kiến trúc của đá, phải xác định và mô tả kỹ các kiểu cấu tạo, mức độ bảo tồn, biến đổi cấu tạo ban đầu…
- Kết luận: Việc mô tả chi tiết một mẫu lát mỏng thạch học phải nêu rõ những nhận xét chung về các đặc điểm chính của mẫu như thành phần khoáng vật, cấu tạo, kiến trúc của đá, đặc biệt là nhận xét về các hiện tượng biến đổi hóa lý liên quan với các quá trình biến đổi sau tạo đá.
b) Yêu cầu mô tả sơ bộ
Nội dung của một mẫu yêu cầu mô tả sơ bộ cũng giống như mô tả chi tiết, nhưng mức độ mô tả sơ lược hơn, nội dung cơ bản của mô tả sơ bộ chỉ cần nêu được những nét chung nhất các đặc điểm chính của mẫu về thành phần, đặc điểm của khoáng vật tạo đá và xác định được các kiểu kiến trúc, cấu tạo của đá
2.3. Xác định tên đá qua phân tích mẫu lát mỏng
2.3.1. Tên gọi của đá phải phản ánh đúng nguồn gốc và phù hợp tài liệu “Thạch học” dùng trong chuyên ngành thạch học; dùng hệ thống phân loại đá của Tiểu Ban phân loại đá, Hội cơ học đá quốc tế (ISRM);
2.3.2. Phương pháp phân loại và cách gọi tên đá
2.3.2.1. Đá macma
1. Phân loại đá macma, dựa vào những dấu hiệu cơ bản sau:
- Thành phần khoáng vật tạo đá chính, các khoáng vật phụ. Trong đó cần xác định được các khoáng vật nguyên sinh, thứ sinh, biến sinh và tha sinh (nếu có).
- Các vành phản ứng xung quanh các khoáng vật tạo đá cũng như các khoáng vật phụ như pyroxen, amfibon xung quanh olivin; olioclaz, anbit xung quanh anđezin, labrador… hoặc các riềm biến đổi xung quanh các khoáng vật phụ như ziricon, xiatolit.
- Đặc điểm về kiến trúc và cấu tạo: Trình độ kết tinh của các hợp phần (toàn tinh, nửa thủy tinh, thủy tinh); hình dạng các khoáng vật (tự hình, nửa tự hình, tha hình); Kích thước tuyệt đối hoặc tương đối của các hạt (hạt thô, hạt vừa, hạt nhỏ hoặc hạt đều, hạt không đều, nổi ban); Các kiểu mọc xen khoáng vật (pecmatit, miamekit, pactit, khảm…); Cách sắp xếp của các khoáng vật tạo đá (đồng nhất, phân dải, định hướng, dòng chảy, vị uốn nếp…)
2. Cách gọi tên đá macma
Căn cứ vào kết quả phân tích mẫu lát mỏng để xác định sự có mặt của các khoáng vật tạo đá chính, các khoáng vật phụ và hàm lượng phần trăm của chúng, và các căn cứ nêu trên, để gọi tên đá chính xác.
Bảng 1: Bảng phân loại sơ bộ đá macma
Nhóm đá | Xâm nhập | Phun trào | Khoáng vật chủ yếu | Khoáng vật phụ, thứ yếu |
Siêu bazơ | Periđotit, đunit | Picrit | Olivin, piroxen, hocblen | Plagiocla bazơ, cromit, Mica, manhe-sắt, picotit |
Bazơ | Gabro | Bazan | Plagiocla, piroxen, Hocblen, olivin | Biotit, thạch anh và octocla, apatit, manhetit, pirotin, pleonat, cromit, picotit |
Trung tính | Điorit | Anđezit | Plagiocla trung tính, Hocblen, piroxen, Biotit, không có TA, Hoặc chứa ít TA | Apatit, manhetit, xfen, Ziacon, clorit, xerixit, lơcoxen, caolinit, octit, granat, uralit |
Axit | Granit, granodiorit | Granitriolit, Granođiorit-đaxit | Thạch anh, fenpat K, Plagiocla axit và k/v màu không quá 15% | Hocblen, biotit, octit, apatit, mutcovit |
Kiềm | Sienit, Sienit fenpatit Gabroit kiềm | Trachit, fololit | Fenpat kali, plagiocla, Fenpatit, nefelin, octocla ít khoáng vật màu | Titanit, apatit, manhetit, Inmenit, ziacon, xfen |
Đá macma phisilicat | Apatit, ferolit, Cabonat, sunfua |
| Apatit, manhetit, ferolit, Canxit, đolomit, xiđerit | Piroxen, nefelin, amfibon, Olivine, plagiocla, monaxit |
2.3.2.2. Đá trầm tích
1. Phân loại đá trầm tích
Nguyên tắc phân loại đá trầm tích phải phản ánh được nguồn gốc, điều kiện sinh thành, các đặc điểm về thành phần cấu trúc, mối quan hệ qua lại giữa các loại đá, đồng thời việc phân loại phải đơn giản, tiện lợi, dễ áp dụng trong thực tế:
- Căn cứ vào các khoáng vật tạo đá chính, khoáng vật phụ; khoáng vật tha sinh đến khoáng vật tự sinh.
- Căn cứ vào đặc điểm kiến trúc, cấu tạo của đá (cấu tạo khối, cấu tạo vỏ nhàu, dòng chảy, cấu tạo phân lớp, cấu tạo kết hạch, cấu tạo trứng cá, hạt đậu, xferolit, đường khâu…)
2. Cách gọi tên đá trầm tích
Căn cứ vào thành phần khoáng vật có trong đá làm cơ sở chính để gọi tên đá. Đối với các loại đá mà tỷ lệ một số khoáng vật chiếm ưu thế thì đã có tên riêng; trường hợp trong các loại đá hỗn hợp có hai hay ba thành phần thì tên dá được gọi theo thành phần khoáng vật chiếm ưu thế và ghép thêm chữ “chứa” đối với khoáng vật phụ; ví dụ: trong một loại đá có chứa sét 50%, vôi 30%, cát 20% thì tên đá được gọi là “sét – vôi chứa cát”. Tuy nhiên, trong một số trường hợp tên đá nhiều khi còn thay đổi tùy theo mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu. Ví dụ, trong một loại đá cát kết có chứa trên 50% canxit, mà canxit là sản phẩm của quá trình thay thế thì tên đá không thể gọi là “đá vôi chứa cát”, mà được gọi là “cát kết bị canxit hóa”.
2.3.2.3. Đá biến chất
1. Phân loại đá biến chất dựa trên những dấu hiệu cơ bản sau đây:
- Dựa vào dấu hiệu về nguồn gốc để phân chia thành các lớp đá chính. Dấu hiệu về nguồn gốc ở đây có nghĩa là các đá trong một lớp đá là sản phẩm của dạng biến chất nào. Lớp đá là đơn vị phân loại bậc hai của ngành đá biến chất.
- Trong từng lớp đá, dựa vào trình độ biến chất, tức là dựa vào các tướng biến chất để có thể phân chia thành những nhóm đá.
- Dựa vào thành phần (hóa học, khoáng vật) để phân các đá thành những họ đá tiêu biểu cho từng nguồn gốc có thành phần nguyên thủy khác nhau.
2. Cách gọi tên đá biến chất
Thông thường những tên gọi của đá biến chất trước hết thể hiện đặc điểm cấu tạo, sau đó nêu rõ thành phần khoáng vật tạo đá chính. Có thể gọi tên một số đá phổ biến như sau:
a) Đá sừng: là tên để chỉ những đá có cấu tạo khối, hạt mịn, sẫm màu, sản phẩm của biến chất nhiệt. Có nhiều loại đá sừng khác nhau về thành phần khoáng vật, khi gọi tên chúng thì nêu các khoáng vật chủ yếu và sắp xếp theo thứ tự số lượng giảm dần. Ví dụ: đá sừng fenpat – biotit – cocđierit.
b) Dăm kết, kataclazit, milonit là những đá khác nhau về cấu tạo:
- Dăm kết có cấu tạo dăm kết, hạt thô.
- Kataclazit có cấu tạo dạng dăm kết nhưng hạt mịn.
- Milonit đá bị ép có cấu tạo phiến mỏng, hạt mịn.
c) Đá phiến là tên gọi chung cho những đá biến chất có cấu tạo phiến, để phân biệt các loại đá phiến khác nhau thì gọi tên các khoáng vật tạo đá chính sau “chữ phiến” theo thứ tự giảm dần về số lượng. Ví dụ: Đá phiến thạch anh – mica – điten, đá phiến thạch anh – xerixit,…
d) Gơnai là tên gọi chung cho những đá biến chất có cấu tạo gơnai, có nhiều loại gơnai khác nhau ví dụ như gơnai mica – granat, gơnai mica – điten, …
e) Micmatit là tên gọi chung cho các đá siêu biến chất.
g) Quaczit đá chỉ gồm phần lớn là thạch anh chiếm trên 80%
h) Amfibolit đá gồm chủ yếu amfibon(hocblen) và fenpat.
Chú ý: Ngoài ra, để làm sáng tỏ nguồn gốc của đá biến chất có thể thêm các tiếp đầu ngữ:
- Để phân biệt đá có nguồn gốc trầm tích thì thêm chữ “para”; đá có nguồn gốc macma thì thêm chữ “octo”; ví dụ octogơnai, para amfibolit v.v…
- Tiếp đầu ngữ “meta” hay “apo” thêm vào tên của đá nguyên thủy bị biến chất, chứng tỏ quá trình biến chất chưa hoàn toàn. Ví dụ: Đá metagabro, apođunit v.v…