Наблюдения при одном николе

При одном николе определяют многие важные оптические характеристики минералов, часто позволяющие судить о его сингонии и некоторых индивидуальных особенностях, характерных только для данного минерала*.

Изучение минералов в проходящем свете (при одном николе) позволяет определять следующие оптические характеристики: прозрачность, цвет, плеохроизм, изотропность и анизотропность, форму, показатель преломления, спайность (угол спайности). Ниже подробнее рассмотрим каждый из этих признаков.

Изучение прозрачности. При одном николе определяют прозрачность или непрозрачность минералов. Минералы бывают прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные. Минералы, слагающие горные породы (силикаты, алюмосиликаты, реже карбонаты и фосфаты) являются прозрачными – это оливин, пироксен, амфибол, кварц, полевые шпаты, кальцит, апатит и др. Полупрозрачными называются минералы, просвечивающие в тонких сколах, например, хромшпинелиды** или гематит. Непрозрачными называются минералы, не просвечивающие даже в тонких сколах, например, пирит, халькопирит, магнетит, ильменит и др.

Изучение формы зерен. Для многих минералов форма зерен и наличие спайности являются легко наблюдаемыми диагностическими признаками, поэтому с их изучения и надо начинать определение минерала. Поскольку исследователь видит какой-то случайный срез зерна, то для получения объективного представления о кристаллографических формах и габитусе минерала необходимо просмотреть как можно большее количество зерен. Сначала необходимо установить габитус минерала, а затем выяснить степень его идиоморфизма. Габитус минерала устанавливают путем анализа всех возможных сечений данного минерала (т.е. определения форм этих сечений).

Анизотропные минералы в зависимости от типа кристаллической решетки могут иметь таблитчатые, призматические, пластинчатые, листоватые, чешуйчатые, игольчатые и другие формы (рис. 26).

Далее определяют степень идиоморфизма минералов. При наличии всех граней (собственных) минерал считается идиоморфным – правильно ограненным (рис. 27, а). Если часть ограничений минерала неправильна, он гипидиоморфный – полуправильный, т.е. имеет не идеальный, но характерный для своего минерального вида габитус (рис. 27, б). И если у него нет ровных граней и он не имеет характерного габитуса (например, призматические кристаллы пироксена имеют в шлифе только округлые или неправильные формы), он ксеноморфный – неправильный (рис. 27, в).

Целесообразно зарисовать различные сечения, чтобы получить объемное представление о форме минерала.

Изотропные (кубические) минералы, очевидно, должны обладать изометричными формами, если только они не являются ксеноморфными выделениями (т. е. не занимают межзерновое пространство – интерстиции).

Определение общего увеличения микроскопа, цены деления окуляр-микрометра и размеров зерен. При описании шлифов всегда требуется указывать минимальные, максимальные и средние размеры зерен, а также (в случае сильно вытянутых кристаллов) давать отношение длины зерен к ширине. Поскольку при различных объективах размеры одного и того же зерна кажутся разными, необходимо знать цену деления окуляр-микрометра при данном объективе или размер диаметра поля зрения.

Рис. 28. Линейный и сетчатый окуляр-микрометры

Окуляр-микрометр представляет собой шкалу в 100 делений, нанесенную на стеклянную пластинку, вставленную в окуляр (рис. 28). Для определения цены деления окуляр-микрометра используют объект-микрометр – выгравированную на стекле, заключенном в зеркальную оправу, линейку размером в 1 мм. Линейка разбита на 100 делений. Цена деления объект-микрометра постоянна и равна 0,01 мм. Располагают объект-микрометр на предметном столике так, чтобы одновременно были видны линейки окуляр- и объект-микрометров и чтобы их нулевые деления совпадали и были параллельны.

Далее считают, какому количеству делений окуляр-микрометра соответствует 100 делений объект-микрометра и составляют пропорцию.

Запишем формулу, по которой вычисляют цену деления шкалы (или сетки) окуляра Е, мм,

,

Z – число делений объект-микрометра;

Т – цена деления объект-микрометра, награвированная на его оправе, мм (в нашем случае – 0,01 мм);

А – число делений шкалы (или сетки) окуляра.

Исследуемое зерно располагают так, чтобы его край совпал с первым делением линейки окуляр-микрометра. Считают, сколько делений занимает зерно. Умножив количество делений, занимаемых зерном на цену деления окуляр-микрометра при данном объективе, получают истинный размер зерна в миллиметрах.

Однако чаще при просмотре шлифа ограничиваются приблизительным определением размеров зерен. Для этого нужно знать диаметр поля зрения при определенных объективе и окуляре.

Определение увеличения микроскопа и диаметра наблюдаемого поля зрения. Общее увеличение микроскопа определяют по формуле:

Г = β_об · β_туб.п · β_ок,

где Г – общее увеличение микроскопа;

β_об – увеличение объектива;

β_туб.п. – увеличение промежуточного тубуса, равное 1,2;

β_ок – увеличение окуляра.

Диаметр наблюдаемого поля зрения Д_пз, мм, определяют по формуле:

Д_пз = ,

где Д_ок – диаметр окулярного поля зрения, мм (линейное поле зрения для объективов с десятикратным (10 ) увеличением равно 18 мм, а для пятикратного (5 ) увеличения – 11 мм).

Исследование включений. Включения и их характер дают представление об условиях кристаллизации несущего их минерала, от которого они отличаются размерами, формой, рельефом и цветом. Включения могут быть представлены округлыми пузырьками, тонкими игольчатыми кристалликами и неправильными образованиями (при замещении). Пузырьки заполнены газом, жидкостью, иногда тем и другим вместе и даже с участием твердой фазы – мельчайших кристалликов каких-либо минералов. Точная диагностика включений требует специальной методики. Поэтому при изучении под микроскопом ограничиваются описанием их формы и размеров, ориентировки по отношению к граням или спайности, количества, равномерности распределения в минерале и определением в первом приближении.

Так, игольчатые кристаллические включения могут принадлежать различным акцессорным минералам: циркону, апатиту, рутилу, ильмениту, магнетиту и др.

Некоторые включения представлены минералами, содержащими в своем составе редкие, рассеянные и радиоактивные элементы. В этом случае наблюдается явление, которое называется плеохроичными двориками. Оно состоит в том, что вокруг такого включения появляется окрашенная кайма (более темного цвета). Плеохроичные дворики характерны для циркона, ортита, танталита, колумбита и др., когда они включены в биотит, амфибол, кордиерит.

Высокодисперсные включения угля, глинистых минералов и другие понижают прозрачность или даже вызывают окраску минерала-носителя. Их легче распознавать в отраженном свете, при освещении сбоку сверху. Глинистые минералы и цеолиты выглядят в этом случае белыми, углистые частицы – бархатисто-черными, частицы рудного минерала дают металлический блеск.

Изучение спайности, замер углов между двумя системами спайности и между гранями. Спайность проявляется в виде закономерных серий параллельных трещин. При изучении спайности устанавливают степень ее совершенства, т. к. спайность является диагностическим признаком, помогающим при определении минерала. Так, у кварца она отсутствует, у оливина – весьма несовершенная, у амфиболов, пироксенов – совершенная в двух направлениях и несовершенная – в третьем. У слюд спайность весьма совершенная в одном направлении и представляет собой систему параллельных непрерывных трещин, идущих через весь минерал. У подавляющего большинства минералов спайность наблюдается в виде прерывистых трещин.

Следует иметь в виду, что число наблюдаемых систем трещин спайности и их расположение могут меняться в минерале в зависимости от сечения. Поэтому для ясного представления о числе и направлениях трещин спайности нельзя ограничиваться наблюдением одного зерна. Необходимо просмотреть весь шлиф и лишь по данным сопоставления облика многих зерен сделать окончательный вывод.

Для некоторых минералов углы между гранями и плоскостями спайности или между двумя системами плоскостей спайности являются диагностическими. У ряда минералов две системы трещин спайности пересекаются под определенным углом. Так, у амфиболов этот угол равен 56º, а у пироксенов – 87º. Для их замеров выбирают такой срез минерала, на котором спайность была бы перпендикулярна к плоскости шлифа. Если две системы трещин перпендикулярны плоскости шлифа, то при изменении фокусного расстояния не будет возникать впечатления, что они расходятся в разные стороны. Только в этом случае возможно точно определить угол между разноориентированными трещинами, вращая столик микроскопа таким образом, чтобы поочередно выставлять трещины каждого направления параллельно какой-либо одной нити окуляра.

Таким же способом можно произвести замер углов между гранями. Эти углы будут отвечать истинным, если грани минерала перпендикулярны плоскости шлифа.

Изучение окраски минерала и плеохроизма. Окраска минералов является важным диагностическим признаком. Несмотря на то, что минерал может быть окрашен в разных породах по-разному, у него есть какой-то чаще других встречающийся цвет, который является основным. Окраска минерала, обусловленная его внутренними свойствами, называется идиохроматической, а зависящая от примесей – аллохроматической. При прохождении через любое вещество интенсивность света всегда уменьшается, т. к. свет частично поглощается этим веществом. Если все длины волн белого света поглощаются (абсорбируют) равномерно, то вещество будет казаться бесцветным. Если какие-то длины волн поглощаются более интенсивно, то вещество будет казаться окрашенным*. Оптически изотропные вещества обладают равномерной абсорбцией, поэтому при вращении столика микроскопа их окраска не будет изменяться. Однако чаще всего мы имеем дело с оптически анизотропными средами, обладающими избирательной абсорбцией. Такая избирательная абсорбция называется плеохроизмом (дихроизмом в одноосных минералах). Цвет окрашенных анизотропных минералов может меняться в зависимости от направления колебаний проходящего через него света. В двуосных минералах подобный эффект называется плеохроизмом**, т. к. в этих минералах могут существовать три разных направления поглощения света. Таким образом, свойство плеохроизма связано с различием показателей преломления по разным осям. Если разница между главными показателями преломления достаточно велика, изменение цвета – явление плеохроизма – выступает отчетливо, если разница несущественна – плеохроизма нет или он выражен очень слабо. В одном и том же минерале в зависимости от разреза интенсивность плеохроизма различна. А отдельные разрезы (перпендикулярные оптической оси) не обладают плеохроизмом.

Плеохроизм объясняется различным поглощением света определенной длины волны по разным направлениям, совпадающим с определенным показателем преломления. Поэтому мало установить наличие плеохроизма, необходимо выяснить, какому направлению соответствует та или иная окраска. Дихроизм и плеохроизм оцениваются в таком положении кристалла, когда каждая главная ось индикатрисы параллельна плоскости колебаний поляризатора*. Необходимо отметить относительную степень поглощения света в трех направлениях и составить схему абсорбции. Приведем примеры подобных описаний изменения окраски: роговая обманка – по N_p – бледно-желтая, по N_g – зеленая, по N_m – желто-зеленая (схема абсорбции N_g > N_m > N_m); биотит – по N_m – желтая, по N_g – темно-коричневая, по N_m – темно-коричневая (схема абсорбции N_g = N_m > N_p), турмалин – по N_p – темно-зеленый, по N_g – темно-желтый, (схема абсорбции N_р > N_g).

Плеохроизм бывает трех видов: 1) с изменением цвета; 2) с изменением интенсивности окраски; 3) с изменением и цвета, и его густоты. Изотропные минералы не обладают плеохроизмом.

Определение относительного показателя преломления. В препаратах, изготовленных из зерен минералов, измерения проводят путем сравнения показателей преломления исследуемого минерала и иммерсионных жидкостей, что позволяет получать высокую точность определений. Если измерения проведены достаточно тщательно, то полученные результаты являются такими же надежными характеристиками, как отпечатки пальцев, и по ним можно идентифицировать минерал. В шлифах показатель преломления определяют с помощью полоски Бекке или путем сравнения с показателем преломления зерна известного минерала, контактирующего с изучаемым. Еще один способ состоит в сравнении с показателем преломления канадского бальзама (п = 1,54), используемого при изготовлении шлифов.

Рельеф. В силу того, что бальзам покрывает всю свободную от минеральных зерен поверхность шлифа и проникает во все трещины, он становится иммерсионной средой для исследуемых минералов. Различие в показателях преломления между зерном и бальзамом приводит к проявлению у зерна высокого или низкого рельефа.

Если разница в показателях небольшая, то зерно выглядит плоским и ровным (низкий рельеф) без четких очертаний (рис. 29). Если же разница велика (скажем, 0,05 и больше), то очертания зерна становятся резкими, а трещины более отчетливыми. Рельеф называется положительным, если зерно кажется приподнятым, возвышающимся над другими зернами или канадским бальзамом. Соответственно его показатель преломления будет выше. Рельеф считается отрицательным, если на фоне канадского бальзама зерно выглядит опущенным, вдавленным. Его показатель преломления будет ниже канадского бальзама. Явление рельефа лучше наблюдать при среднем (25 ) увеличении объектива с прикрытой диафрагмой или опущенным осветительным аппаратом.

Шагреневая поверхность. По мере возрастания разности показателей преломления становится заметной шероховатость поверхности, оставшаяся при полировке шлифа, называемая шагреневой поверхностью (рис. 29). Этот эффект значительно усиливается и становится более отчетливыми, когда ирисовая диафрагма под столиком микроскопа частично закрыта или опущен осветительный аппарат. Рельеф может указывать, выше или ниже показатель преломления минерала по сравнению с показателем преломления бальзама, причем различие оценивается с помощью световой полоски Бекке.

Световая полоска Бекке. Данное явление дает возможность более точно, чем рельеф и шагреневая поверхность, определить относительный показатель преломления. Суть этого явления заключается в том, что на границе двух сред возникает узкая световая полоска, передвигающаяся при опускании столика микроскопа в сторону среды с большим показателем преломления, а при поднятии – наоборот, в сторону среды с меньшим показателем преломления.

Возникновение световой полоски объясняется явлениями преломления и полного внутреннего отражения лучей, падающих на поверхность соприкосновения двух минералов или минерала и канадского бальзама в шлифе. Полоска Бекке особенно четко видна на бесцветных минералах, показатель преломления которых отличается от канадского бальзама на небольшую величину. На окрашенных минералах она проявляется несколько хуже, но при небольшом навыке и в этом случае улавливается легко и быстро. Значительно хуже световая полоска наблюдается у минералов, обладающих показателем преломления, заметно отличающимся от преломления канадского бальзама, что объясняется более сильным рассеиванием света такими минералами. У этих минералов параллельно световой располагается серая теневая полоска, повторяющая, как и первая, контуры зерна и перемещающаяся с ней при изменении положения столика.

По величине рельефа и резкости шагреневой поверхности выделяют несколько групп минералов (см. табл. 1).

Таблица 1

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: