Hi ha diversos procediments per estudiar les roques. Cada metodologia requereix d’una preparació determinada i ens proporciona diferent informació útil per a interpretar els processos geològics esdevinguts i reconstruir la història geològica, o per a determinar les característiques del terreny en el cas de prospecció per a l’explotació de recursos o la construcció d’obra.

Els principals mètodes d’estudi petrogràfic són:

1. Anàlisi en mostra de mà: és el mètode més ràpid i econòmic. Només cal trencar un fragment de roca per tal d’obtenir-ne un tall fresc, no meteoritzat, i observar la textura i composició amb l’ajuda d’una lupa de mà o d’una lupa binocular (de vegades cal mullar la superfície a observar amb aigua o amb saliva). Les limitacions són la mida de les partícules que constitueixen la roca, així com les dificultats per distingir entre certs minerals (hi ha minerals que en observació visual simple no es poden distingir).

2. Anàlisi en làmina prima: és el principal mètode d’estudi petrogràfic de la majoria de roques sedimentàries, metamòrfiques i ígnies. L’única limitació és que la roca estigui constituïda per partícules o minerals reconeixibles al microscopi. La possibilitat d’utilitzar llum polaritzada al microscopi petrogràfic permet distingir minerals i estructures cristal·lines altrament impossibles de determinar. L’inconvenient és que cal preparar la roca tallant-la i polint-la fins a obtenir una làmina prima de 30 μm (micròmetres) d’espessor. És el mètode que s’explica a continuació.

3. Anàlisi composicional per espectrometria: és un procediment especialment útil per a roques no cristal·lines, com moltes roques i vidres volcànics. La roca es mol fins a formar un polsim, que és analitzat composicionalment amb un espectrògraf de masses.

Per tal de confeccionar la làmina prima d’una roca és necessari tallar la roca i polir-la fins a formar una làmina transparent a través de la qual pugui traspassar la llum del microscopi petrogràfic.

A: roca a estudiar. Cal agafar un fragment no alterat i tallar-ne un petit bloc amb una serra elèctrica especial.
B: bloc amb una de les cares perfectament polida amb una mola elèctrica per tal d’enganxar-la al vidre d’un portaobjectes.
C: el bloc de roca s’enganxa al vidre amb adhesiu epoxi, que endureix amb llum ultraviolada.
D: amb una mola elèctrica es rebaixa el bloc de roca mantenint una superfície paral·lela al portaobjectes.
E, F i G: amb carborúndum de mida de gra progressivament més fina es poleix manualment la roca fins arribar a l’espessor de 30 μm. L’espessor es va controlant amb el microscopi (a aquest espessor els minerals que serveixen de guia tenen un color de birefringència (amb llum polaritzada) característic).

Les mostres recollides al camp, ben identificades amb una numeració, s’han de tallar per tal de formar el petit bloc. De vegades és important l’orientació de les mostres, que es controla per mitjà de fletxes que indiquen la posició original de la mostra.

Una vegada format el bloc de roca, es poleix una de les dues cares, que serà la que s’enganxi al vidre amb adhesiu epoxi. Per polir la cara a enganxar primer s’utilitza una mola elèctrica, però tot seguit s’utilitza el carborúndum fins que la superfície és ben polida (el procediment s’explica més endavant).

L’adhesiu epoxi uneix ben fort el vidre a la cara polida del bloc de roca. És un adhesiu que s’endureix amb llum ultraviolada, i és per això que la mostra s’exposa a una petita làmpada fluorescent de llum ultraviolada. L’enduriment és força ràpid. Cal tenir cura que a l’adhesiu no quedin bombolles d’aire, i que no hi hagi més gruix d’adhesiu en un costat que en un altre (la roca quedaria torçada i, en polir-la fins a 30 μm, part de la mostra desapareixeria). Abans d’enganxar la mostra de roca s’esmerila un costat del vidre amb carborúndum amb l’objectiu que l’adhesiu s’enganxi millor al vidre.

Una vegada endurit l’adhesiu, es rebaixa el bloc de roca amb una mola elèctrica, tal i com es pot observar a la fotografia superior. Tot seguit es comença a rebaixar manualment i a polir la roca amb carborúndum.

El carborúndum és una pols o una pasta amb base aquosa formada per partícules microscòpiques de mida determinada d’un mineral sintètic molt dur (duresa 9 o 9,5), similar al corindó o al diamant. És com un paper de vidre, però sense el suport en paper, que serveix per polir la roca per abrasió de la seva superfície.

S’utilitzen carborúndums de calibre progressivament més petit, habitualment 400, 600 i 1.000, per rebaixar la roca i, finalment, polir la superfície. Per fer-ho, es disposa el carborúndum sobre un vidre i, manualment, es poleix la roca amb moviments de canell descrivint “8”. És important mantenir una pressió constant, mitjana o baixa, i evitar que la làmina es torci. També es pot posar el carborúndum en una superfície giratòria i automatitzar el procés.

El poliment es realitza fins a obtenir un espessor de la roca de només 30 μm. Aquest espessor es va controlant òpticament amb el microscopi fins a obtenir els colors de birefringència característics de determinats minerals, com el quars o la calcita:

Els colors de birefringència s’observen al microscopi amb llum polaritzada i nicols creuats (veure més endavant).

Una vegada s’ha polit la mostra, es pot tenyir per diferenciar porositat o certs minerals, o cobrir amb un cobreobjectes de vidre protector amb reïna epoxi. Finalment s’etiqueta convenientment la làmina prima.

Per realitzar l’estudi petrogràfic de la roca en làmina prima s’utilitza un microscopi petrogràfic. La principal diferència entre aquest i un microscopi òptic d’ús biològic és que el petrogràfic disposa d’una platina giratòria i dos vidres polaritzadors situats un abans (polaritzador) i l’altre després (analitzador) de la mostra rocosa, en el feix de llum. L’analitzador es pot treure a voluntat fora del feix de llum, de manera que la llum sigui filtrada per tots dos filtres (nicols creuats) o només pel polaritzador (nicols en paral·lel).

La font de llum se situa a la base del microscopi. El feix de llum travessa el polaritzador, que filtra tota la llum que no vibra en una direcció determinada (que podem anomenar N-S). La llum polaritzada travessa la mostra de roca. L’estructura cristal·lina de cadascun dels minerals travessats per la llum reflexa, refracta i dispersa el feix de llum d’una manera determinada per la disposició dels àtoms a l’espai. Després de travessar la mostra, la llum passa per l’analitzador (nicols creuats), que filtra tota la llum que no vibra en la direcció perpendicular a la direcció del polaritzador (i, per tant, E-W). Finalment, la llum arriba als ulls de l’observador.

Quan no hi ha mostra a la platina i els nicols estan creuats, la llum no arriba als ulls (es veu negre), perquè el polaritzador deixa passar només la llum que vibra en la direcció N-S, i l’analitzador deixa passar només la llum que vibra en la direcció E-W. Si situem la mostra a la platina sí que ens arriba llum perquè els minerals modifiquen el feix de llum. Aleshores els colors de la llum que ens arriba als ulls són característics de l’estructura cristal·lina de la substància que travessa, i això ens permet reconèixer els minerals.

La platina giratòria ens permet modificar l’angle d’incidència del feix de llum a cadascun dels minerals i, per tant, els colors observats varien. Aquest fet ens facilita distingir minerals similars i identificar estructures en la xarxa cristal·lina dels minerals, com les macles o distorsions.

Fotografies de la mateixa mostra de roca (un esquist micaci amb porfiroblasts de granat), en nicols paral·lels (a l’esquerra) i en nicols creuats (a la dreta). Els cristalls negres són de granat. La resta són miques.

****

Observa les següents làmines de roques metamòrfiques fotografiades amb nicols creuats.

1) Quina informació proporciona cadascuna de les imatges?

2) Quines interpretacions pots fer? Argumenta-les.

Comparteix