Фролов В.Т. Руководство к лабораторным занятиям по петрографии осадочных пород

Подождите немного. Документ загружается.

между найденными (двумя соседними) жидкостями, в данном

случае ±0,002. Ее не обязательно прибавлять или вычитать,

но учитывать нужно, поскольку она показывает возможное

отклонение найденной величины от константы, записанной в

справочнике.

Некоторые сведения из кристаллооптики. Работа иммер-

сионным методом требует хорошего знания основных поло-

жений кристаллооптики и умения ими пользоваться для

объяснения оптических эффектов, возникающих при прохож-

дении света в минерале. Систематическое их изложение

имеется в руководствах по кристаллооптике (Лодочников,

1947;

Лучицкий, 1947, т. I; Четвериков, 1949; Белянкин и Пет-

ров,

1951 и др.), иммерсионному методу (Бокий, 1948; Татар-

ский, 1949) и должно быть известно из курса петрографии.

Перед освоением иммерсионного метода следует повторить,

эти положения, обратив особое внимание на определения

(физическое и геометрическое) показателя преломления, по-

нимание эффекта Бейке, определение и построение оптиче-

ской индикатрисы, явление анизотропии, классификацию ми-

нералов по оптическому характеру, на связь оптических и

кристаллографических свойств и методы определения оптиче-

ских свойств кристаллов: двупреломления, осности, знака,

угла угасания, удлинения, схемы плеохроизма и др.

Преломление света, т. е. изменение направления его рас-

пространения, возникает, как известно, всегда на границе-

двух сред с разной плотностью, и следовательно, разной

скоростью распространения света при условии косого (а

не перпендикулярного) падения света на эту границу. Это

преломление можно оценивать отношением скоростей света

в данных средах или отношением углов падения и преломле-

ния. Для характеристики веществ (например, минералов)

важно, однако, определить свойство преломления по отноше-

нию к одной какой-то общей среде, например воздуху или

к пустоте, скорость света в которых практически одинакова

и достигает максимальной величины. Следовательно, отноше-

ние скоростей их будет равно единице. Отношение скорости

света в пустоте (или воздухе) к скорости света в веществе

является характерной оптической константой этого вещества

и называется показателем преломления, т. е. п = —

Важно помнить, что величина показателя преломления всегда

больше единицы.

Геометрически показатель преломления определяется как

отношение угла падения светового луча (точнее — нормали),

http://jurassic.ru/

идущего из воздуха, к углу преломления его в веществе

(рис.

2), т. е.

sin а

П = .

sin

Это определение можно использовать для объяснения эф-

фекта Бекке — светлой полоски, возникающей на границе

минералов с разными показателями преломления (рис. 3).

Рис.

2. Преломление

луча на границе воз-

духа (щ) и минерала

(л

);

а — угол паде-

ния светового луча,

|3 — угол его прелом-

ления

Рис.

3. Ход лучей при образова-

нии полоски Бекке на границе

минерала (п^) и жидкости (п

);

ni>n

Если у минерала показатель преломления больше, чем у

жидкости, то лучи света, преломившись на его косой границе,

отклоняются в сторону минерала и создадут вместе с други-

ми лучами по его краю избыточную яркость—полоску Бекке.

Рядом, с внешней стороны светлой полоски, будет распо-

лагаться темная; она образуется за счет разряжения лучей

вследствие отклонения их на минерал. Чем больше света

минерал отклонит на себя (чем выше его показатель прелом-

ления), тем чернее и шире будет темная полоска.

У минералов с высоким преломлением (рутил, циркон,

монацит, сфен и другие), особенно когда они представлены

узкими призматическими зернами, полоски с противополож-

ных сторон зерна часто сливаются в одну, т. е. полоска Бекке

в своем типичном выражении (как светлая каемка по краям

минерала) исчезает, поскольку единая яркая полоса, из нее

образующаяся, занимает центральную часть зерна. У начина-

http://jurassic.ru/

ющих это вызывает затруднения при определении показателя

преломления и нередко служит источником ошибок. Вследст-

вие отклонения в сторону жидкости некоторой части света

на неровных краях зерен высокопреломляющих минералов с

внешней стороны черной каемки образуется узкая, но нередко

яркая светлая полоска, которую и принимают ошибочно за

полоску Бекке. А так как она при движении тубуса переме-

щается в другом направлении, чем истинная полоска Бекке

(см.

ниже), то и определяемый по ней результат сравнения

показателей преломления минерала и жидкости будет невер-

ным. Поэтому следует помнить, что полоска Бекке рас-

полагается с внутренней стороны от черной каемки, и, если

она нетипично выражена, надо научиться наблюдать всю

освещенную центральную часть зерна.

Как известно, при движении тубуса микроскопа вследст-

вие фокусирования объектива на разные уровни зерна

полоска Бекке как бы перемещается в направлении, перпен-

дикулярном краю зерна. При поднятии тубуса она идет на

минерал с большим показателем преломления, а при опуска-

нии, наоборот, на минерал с меньшим показателем преломле-

ния. В иммерсионном методе этот эффект является рабочим,

поэтому его надо знать твердо.

Для лучшего запоминания существует мнемоническое пра-

вило:

П -»П, 0 -» 0, т. е. при «поднятии» полоска идет на

минерал «положительный», т. е. с большим показателем

преломления, а при опускании — соответственно на «отри-

цательный».

При определении анизотропных минералов (стр. 46) по-

стоянно приходится пользоваться представлением об опти-

ческой индикатрисе — воображаемой поверхности, которая

удобно связывает величины показателей преломления с

направлением колебаний соответствующих световых волн

(рис.

4).

Это достигается тем, что при построении оптической инди-

катрисы величина показателя преломления откладывается в

направлении колебаний соответствующей волны, т. е. перпен-

дикулярно направлению распространения света или лучу. А

так как направление колебаний в микроскопе определить

с помощью николей сравнительно просто (минерал ставится

на погасание), то можно по рельефу оценить и величину

преломления в этом направлении. Это легко представить себе

на индикатрисе (рис. 5).

Если свет распространяется в направлении /

то величины

показателей преломления будут изображаться полуосями

http://jurassic.ru/

перпендикулярного лучу сечения индикатрисы n

й п

Задавая различные направления луча, можно получать и раз-

ные величины переменных (необыкновенных) показателей

преломления (п

). У одноосных кристаллов, относящихся к

Рис.

4. Оптические индикатрисы одноосных (а, б) и

двуосных

(в, г) положительных (а, в) и отрицатель-

ных

(б, г)' кристаллов

средним сингониям (тетрагональной, тригональной и гекса-

гональной), один из показателей преломления остается неиз-

менным по величине, т. е. обыкновенным (п

). Он изобра-

жается радиусом кругового сечения индикатрисы. Если обык-

новенным является меньший но величине показатель прелом-

ления (п

), т.. е. при n„<n,.

минерал считается оптически

положительным (см. рис; 4,а), а при

По>п

— отрицательным

(рис.

4,6). У двуосных кристаллов, относящихся к низйшм

сингониям (ромбической, моноклинной и триклинной), оба

Зак. 172

http://jurassic.ru/

показателя преломления необыкновенные, меняющие свои

величины в зависимости от изменения сечения зерна, т. е. от

изменения прохождения света. Однако в некоторых положе-

ниях, достаточно многочисленных, они ведут себя подобно

одноосным кристаллам, т. е. сохраняют один из показателей

преломления (%, п

или п

) постоянным, а в двух—подоб-

но изотропным веществам. Эти положения группируются по

трем главным сечениям индикатрисы — N

, N

Когда свет проходит вдоль этих плоскостей, т. е. когда

кристалл рассечен перпендикулярно им (сечение соответ-

ственно по осям №

, N

и N

), один из показателей преломле-

ния (соответственно п

, п

и n

) остается постоянным, а в

двух направлениях в плоскости N

, называемой главной,

или плоскостью оптических осей, — единственным. Вели-

чина его равна п

, и он является радиусом кругового сече-

ния индикатрисы. Эти два направления называют оптиче-

скими осями кристалла. Двуосные кристаллы, у которых

—п

>п

—п

, считают положительными, а другие, у кото-

рых n

—ЯтОт—п

, — отрицательными.

Некоторые другие сведения по кристаллооптике приводят-

ся на стр. 44—52.

пд

Рис.

5. Изменение величин показателей пре-

ломления (n

, n

, п

и т. д.) в зависимос-

ти от сечения индикатрисы или направления

луча в кристалле {k, /

и т. д.)

http://jurassic.ru/

Таблица 2

Изотропные минералы

(в скрещенных николях минералы остаются темными во всех положениях

при вращении столика микроскопа и не дают интерференционной

фигуры)

Окрашенные

Показатели

преломления

Бесцветные

красные и

розовые

коричневые, бу-

рые и желтые

зеленые синие

<1,500

галлуазит

*аллофан

анальцим

сильвин

*опал

*вулканичес-

кое стекло

флюорит

квасцы

*аллофан

флюорит

*аллофан

флюорит

1,500—1,542

*вулканичес-

кое стекло

лейцит

галлуазит

*аллофан

—

*аллофан

*янтарь

*аллофан

1,542—1,600

вулканичес-

кое стекло

галлуазит

аллофан

• галит

*к6ллофан

*аллофан

*коллофан

*аллофан

1,600—1,700

*вулканичес-

кое стекло

*кбллофан

—

*коллофан

— —

1,700—1,780

шпинель

альман- *

| на X

ДИИ к g

пироп g&

гроссуляр

пироп

гроссуляр

альмандин

шпинель

гроссуляр гроссуляр

шпинель

плеонаст

>1,780- альмандин

алмаз

спессартин

альмандин

андрадит

пикотит

андрадит

спессартин

пикотит

"лимонит

андрадит

уваровит. :

Примечание. * — аморфные; остальные — кристаллические.

http://jurassic.ru/

;

, Таблица 3

Бесцветные анизотропные минералы*

(в скрещенных николях просветляются при вращении столика микроскопа;

в сечениях, перпендикулярных оптической оси, остаются темными,

дают интерференционную фигуру)

Показатель

преломления

Одноосные Двуосные

;l,500

кальцит it**

шабазит

морденит

ша|базит, морде-

нит: (птилолйт),

монтмориллонит

1,500—1,542

лейцит

кальцит *

доломит ft

нефелин—

магнезит ±

кварцин-f-

халцедон—

гипс—

альбит ±

альбит-олиго-

|клаз ±

кордиерит —

ортоклаз ±

мирроклин ±

моцтморилло-

1,542-1,600

кварц-f-

алунит -

нефелин

I—

кальцит tfc

долрмит|±

берилл

-j-

магнезит|±

ангидрит ±

Лабрадор—

гиббсит ±

андезин № 40—

олигоклаз до

№ 15—17

кордиерит—

каолинит +

тальк-г-'

лепидолит -f-

дирофиллит +

мусковит -f-

гидрослюды ±

арагонит —

анортит —

олйкоглаз ±

№ 17— 30

андезин ±

№ 40 — 30

1,600-1,700

кальцит ±

доломит '±

апатит —

даллит ±

турмалин —

сидерит ±

магнезит ±

сподумен +

ангидрит —

диопсид -f-

силлиманит -f-

топаз +

барит 4-

целестин -f-

оливин ±

энстатит -f-

цоизит ±

арагонит —

тремолит -f-

глаукофан +

андалузит —

дюмортьерит—

волластонит

-±_

http://jurassic.ru/

Продолжение табл. 3

Одноосные

Двуосные

Показатель

;

преломления

. +

1,700—1,780

ксенотим -)-

сидерит ±

корунд —

геденбергит —

цоизит ±

клиноцоизит ±

диаспор —

эпидот ±

дистен -j-

>1,780

шеелит

касситерит -|-

циркон -f-

коенотим -f-

сидерит ±

анатаз ±

сфен —

монацит -f-

брукит. ±

—

* Наряде с бесцветными в таблицу включены минералы серые (на-

пример,

брукит и др.), а также плеохроирующие до бесцветного

(выделены жирным шрифтом).

** *±—знак зоны или удлинения.

Общая схема определения минерала. Определение мине-

рала иммерсионным методом, как, впрочем, и в шлифах, скла-

дывается из нескольких операций, а именно:

!. Определение оптического характера минерала, т. е. ус-

тановление, является он изотропным или анизотропным.

В зависимости от этого определяется один показатель

преломления (у изотропных минералов) или два —больший

{rig) и меньший (п

) —у анизотропных. В некоторых случаях

у двуосных кристаллов бывает полезно определить и сред-

ний показатель преломления (п

). Однако точность его опре-

деления чаще всего бывает невысокой, а само определение—

довольно сложным. Поэтому обычно ограничиваются возмож-

но более точным установлением крайних показателей

преломления (n

и п

), что в подавляющем большинстве

случаев достаточно для определения минерала.

Определение цвета.

Цвет вместе с показателем преломления дает возмож-

ность выбрать в определительных таблицах (табл. 2—8)

одну или несколько (до четырех) клеток, в которых среди

других может находиться определяемый минерал. Полезно

прочитать списки минералов в этих клетках и попытаться

сузить круг возможных минералов, отбросив явно неподхо-

дящие. Например, если минерал бесцветный, а в таблице

раздельно показаны бесцветные и плеохроичные (обычно —•

http://jurassic.ru/

Таблица 4

Желтые, бурые и коричневые анизотропные минералы

(в скрещенных николях просветляются при вращении столика микроскопа;

в сечениях, перпендикулярных оптической оси, остаются темными,

дают интерференционную фигуру)

Одноосные

Двуосные

Показатель

преломления

<1,500

1,500—1,542

—

доломит ±

—

кордиерит —

ортоклаз±

1,542—1,600

доломит ±

берилл —

нонтронит + кордиерит —

каолинит -f-

лепидолит -(-

мусковит

арагонит —

глауконит

нонтронит -)-

1,600—1,700

—

доломит ±

турмалин —

апатит —

сидерит ±

авгит -J--

сподумен +

антофиллит -)-

энстатит ±

глауконит

арагонит —

биотит -(-

гиперстен +

роговая обман-

ка +

лепидомелан-|-

1,700—1,780

ксенотим + везувиан —

сидерит ±

ярозит

ставролит +

авгит ±

эпидот ±

гиперстен +

лепидомелан-)-

эгирин (ак-

мит)

•—

>1,780 шеелит

касситерит

циркон -)-

рутил +

ксенотим-f-

сидерит ±

анатаз ±

ярозит

сфен —

монацит +

брукит ±

гетит ±

лепидокрокит

эгирин (ак-

мит) —

Примечание. ± — знак зоны или удлинения.

Плеохроичные минералы выделены жирным шрифтом.

http://jurassic.ru/

Таблица 5

Красные, розовые, розовато-лиловые анизотропные минералы

{в скрещенных николях просветляются при вращении столика микроскопа;

в сечениях, перпендикулярных оптической оси, остаются темными,

дают интерференционную фигуру)

Одноосные

Двуосные

Показатели

преломления

<1,500

,1,500—1,542

1,542—1,600

кварц -+-

(аметист)

лепидолит -f-

1,600—1,700

турмалин —

цоизит -f-

сподумен -f-

глаукофан +

тремолит +

андалузит —

аксинит

дюмортьерит —

5,700—1,780

корунд —

цоизит ±

лепидомелан+

гиперстен -f-

>',780 касситерит+

циркон -+-

рутил +

шеелит

анатаз ±

гематит +

гетит +

лепидокро-

кит +

Примечание. ± — знак зоны; плеохроичные минералы выделены

жирным шрифтом.

жирным шрифтом), то можно все последние не принимать во

внимание, и наоборот. Чем опытнее петрограф, тем больше

минералов он может отбросить из этих списков и тем меньше

него останется минералов «на подозрении», чтобы дальше

«выбрать» из них определяемый.

Далее чаще всего надо определить другие оптические

свойства: прежде всего осность и оптический знак, поскольку

знание их позволит выбрать в таблицах единственный список

(клетку), включающий наш минерал.

6. И в этом случае часто минерал не удается определить,

так как в описке с подобными свойствами будет значиться не-

сколько минералов. Поэтому необходимо прочитать в опре-

делителе описание этих минералов и установить, чем они

http://jurassic.ru/