BAB II

METODE PENGAMATAN SIFAT OPTIK MINERAL

Sifat- sifat optik dari mineral - mineral   

Sifat – sifat optik dari minera dapat diamati dengan menggunakan mikroskop dengan metode tanpa nikol (nikol sejajar) maupun dengan nikol (nikol bersilang)

III.6.1         Pengamatan Tanpa Nikol (Nikol Sejajar) 

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

­  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 berwarna dan mineral tidak berwarna.

­  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.

­  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.

­  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 (gambar a).

§   Apabila kristal tersebut dibatasi oleh hanya sebagian bidang kristalnya sendiri maka kristal disebut mempunyai bentuk subhedral (gambar b).

§   Apabila kristal tersebut tidak dibatasi oleh bidang kristalnya sendiri secara keseluruhan maka kristal disebut mempunyai bentuk anhedral (gambar c).

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”.  

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.

-       Belahan satu arah

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.

­  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.

­  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.

­  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.

Seluruh mineral yang menampakkan lebih dari satu warna disebut pleokroik, yang dicirikan oleh dua warna disebut dikroik, dan tiga warna  disebut trikroik. Dengan demikian mineral yang isotropik selalu tidak mempunyai pleokroisme, mineral anisotropik sumbu satu akan memiliki pleokroisme dikroik (apabila disayat tidak tegak lurus sumbu optik) dan tanpa pleokroisme (apabila disayat tegak lurus sumbu optik), dan mineral anisotropik sumbu dua akan bersifat trikroik, dikroik, maupun tanpa pleokroisme, tergantung sudut sayatannya.

III.6.2         Pengamatan Dengan Nikol (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). 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 

­    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.

-  polariser + analyser

-  polariser + isotropic mineral + analyser

-  polariser + anisotropic mineral + analyser (position perpendicular to the   optic axis)

- polariser + anisotropic mineral + analyser. Specific position: extinction position

- polariser + anisotropic mineral + analyser. General position: interference colour

­    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). Cara menentukan orientasi optik dan sudut gelapan antara lain:

-  Letakkan mineral pada posisi sumbu panjang (c) sejajar PP (vertikal)

-  Putar meja objek sehingga pada terang max

-  Catat warna interferensinya, orde…

-  Masukkan keping kompensator, perhatikan gejala yang terjadi, addisi atau subtraksi

-  Jika subtraksi = z kompensator tegak lurus z indikatriks mineral, à length fast, TRO negatif

-  Jika addisi = z kompensator sejajar z indikatriks mineral, à length slow, TRO positif

-  Putar meja ke kiri hingga gelap maks, pada kedudukan ini z atau g sejajar atau tegaklurus PP, catat kedudukan ini Ao

-  Putar kembali meja objek hingga sumbu panjang kristal sejajar PP, catat kedudukannya Bo

-  Sudut gelapannya = A-B

­    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

1.                   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.

2.                   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).

3.                   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.

­    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 360^o 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 masing2 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