Определение размера зерен и количества минералов в шлифе

После того как все важнейшие породообразующие минералы в шлифе определены и каждый минерал в различно ориентирован­ных разрезах узнается без труда, приступают к определению раз­меров зерен отдельных минералов и их количественных соотноше­ний. Размеры минеральных зерен являются важным структурным признаком горной породы; знание количественных соотношений по­родообразующих минералов позволяет дать правильное название породе. 60

Таблица 2 Кристаллографические и кристаллооптические характеристики кристаллов различных сиигоний

	Кристаллографическая характеристика			Кристаллооптическая характеристика
Сингоиня	симметрия	осевые еди ницы —	углы между осями	оптический характер	форма опти­ческой инди­катрисы	ориентировка инди­катрисы	Возможные константы
Кубическая Тетрагональ­ная Гексагональ­ная, триго-нальная Ромбическая Моноклин­ная Триклинная	Несколько осей высшего поряд­ка Одна ось выс-u его порядка То же Три оси второ­го порядка Одна ось вто­рого порядка Осей и плоско­стей симметрии иет	ax=ay=az ал=ауфаг ах=аг=аг-ф аг ахфау=£аг ахфау=ах ах+ау—аг	а=р=у=90° a=p=Y=90° «=^=90° Y=120° a=p=Y= 90° a=Y=90° =£90°	Изотропные Одноосные » Двуосные »	Шар Эллипсоид вращения То же Трехосный эллипсоид То же	Произвольная Ось пе (оптическая ось) совпадает с осью симметрии высшего порядка То же Все оси индикатри­сы совпадают с кри­сталлографическими осями Одна какая-либо ось индикатрисы совпа­дает с второй крис­таллографической осью; две другие оси индикатрисы лежат в плоскости (010) Оси индикатрисы не совпадают с крис­таллографическими осями	Показатель прелом­ления Показатели прелом­ления пе, п0, дву-преломление, опти­ческий знак То же Показатели прелом­ления ng, Щп, пр, двупреломление, оп­тический знак, угол оптических осей То же и угол пога­сания в ориентиро­ванном разрезе по (010) То же и углы по­гасания в ориенти­рованных разрезах

Определение размера зерен. При детальных исследованиях раз­меры зерен определяются с помощью окуляр-микрометра, пред­ставляющего собой разделенную на сто частей микроскопическую шкалу-линеечку, нанесенную на стекло, вставленное в фокальную плоскость окуляра вместо креста нитей.

Прежде чем пользоваться такой линеечкой, следует определить цену ее деления. Производится это с помощью объект-микрометра, представляющего собой шкалу-линеечку длиной в 1 или 2 мм, раз­деленную соответственно на 100 или 200 частей до 0,01 мм и нане­сенную на стеклышко, вставленное в металлическую оправу. Объ­ект-микрометр кладут на предметный столик микроскопа и очень точно фокусируют объектив на шкалу. Вращением столика микро­скопа устанавливают шкалы окуляр-микрометра и объект-микро­метра параллельно друг другу, совмещают нулевое деление шкалы объект-микрометра с началом шкалы окуляр-микрометра и затем определяют число делений окуляр-микрометра, укладывающееся в пределах шкалы объект-микрометра. Например, при объекти­ве 3^х ься линейка обект-микрометра (2 мм) укладывается в 34,5 деления окуляр-микрометра (рис. 40,а). Разделив длину

Рис. 40. Определение цены деления окуляр-микрометра:

а — при слабом объективе, б — при сильном объективе Линейки окуляр-микрометра— в середине поля зрения; объект-микрометр — слева

объект-микрометра 2 мм на 34,5, получают цену одного деления окуляр-микрометра в миллиметрах. В данном случае цена деления окуляр-микрометра равна 0,058 мм. Другой пример. При объек­тиве 40^х всей линейке окуляр-микрометра, разделенной на 100 ча­стей, соответствует 0,43 мм объект-микрометра (рис. 40, б). Отсю­да, разделив 0,43 мм на 100, получают цену одного деления оку ляр-микрометра, равную 0,0043 мм.

Цену деления окуляр-микрометра определяют для различных увеличений микроскопа, так как с изменением увеличений окуля­ров и объективов цена деления изменяется. •62

В том случае, если характер исследований не требует точных измерений, можно окуляр-микрометром не пользоваться. Доста­точно измерить с помощью объект-микрометра величину радиуса поля зрения микроскопа и затем сравнить с этим радиусом наб­людаемые в шлифе объекты. Величину радиуса поля зрения необ­ходимо определить для каждого увеличения микроскопа и запи­сать полученные данные в таблицу.

Определение процентного содержания породообразующих ми­нералов в шлифе. При детальных исследованиях такие определе­ния производятся либо планиметрическим, либо линейным спо­собом.

Планиметрический способ заключается в использовании квад­ратно-сетчатого окуляр-микрометра, с помощью которого подсчи-тывается количество клеточек, приходящихся на долю каждого минерала по всей площади шлифа. Цена деления стороны ячей­ки окуляр-микрометра определяется для нужного увеличения с помощью объект-микрометра.

Определение количества минералов в породе планиметрическим способом основано на том положении, что количественные соот­ношения суммарных площадей минерала пропорциональны объему этих минералов в породе. Планиметрический способ достаточно-точный, но весьма трудоемкий.

Линейный способ подсчета осуществляется с помощью специ­альных счетных приборов, позволяющих механически суммировать общую длину сечений исследуемого минерала, наблюдаемых в срезе породы плоскостью шлифа. В качестве счетного прибора в настоящее время широко применяется интеграционный столик мо­дели ИСА.

Линейный способ основан на прямой зависимости суммарной длины линии, проходящей через разрезы зерен исследуемого мине­рала в шлифе, от суммарной площади зерен этого минерала, кото­рая пропорциональна объему минерала в породе. Общие длины линий для каждого минерала подсчитываются по серии параллель­ных счетных линий,¹) пересекающих весь шлиф. Расстояние между линиями зависит от крупности зерен, слагающих породу (чем боль­ше размер зерен, тем реже проходят счетные линии), и от степе­ни детальности исследований.

При исследованиях, не требующих большой точности, для под­счета количественных соотношений минералов можно воспользо­ваться описанным ниже приемом. На поверхность покровнога стекла тушью наносят тонкие параллельные линии на расстоянии, равном диаметру поля зрения, при котором будет производиться подсчет. Затем шлиф устанавливают так, чтобы в поле зрения поместилось начало верхней полосы. В пределах первого поля зре­ния на глаз определяют процентное содержание важнейших по­родообразующих минералов, подлежащих подсчету. Данные за­писывают в таблицу. Передвигая шлиф, последовательно оцени­вают содержание минералов в каждом поле зрения вдоль парал-

63

лельных линий по всей площади шлифа. Данные суммируют и затем подсчитывают средние арифметические значения процентно­го содержания каждого минерала в породе.

Количественные соотношения минералов в шлифе устанавли­вают только для полнокристаллических достаточно крупнозерни­стых пород.

При грубой глазомерной оценке ко­личественных соотношений главных ми­нералов в породе можно пользоваться эталоном, приведенным на рис. 41.

ПОНЯТИЕ О МЕТОДЕ Е. С. ФЕДОРОВА

Рассмотренный выше кристаллоопти-ческий метод исследования основан на изучении минералов в шлифах, закреп­ленных на предметном столике, вращаю­щемся только в одной плоскости вокруг оптической оси микроскопа.

Е. С. Федоровым был разработан теодолитный метод исследования мине­ралов при помощи сконструированного им прибора — столика Федорова. В пер­вом варианте столик Федорова представ­лял собой вложенные одно в другое два кольца, вращающиеся вокруг двух взаим-

Рис. 41. Эталон для глазомерной оценки ко­личественного содержа­ния минерала в шлифе.

Рис. 42. Общий вид четырехосного федоровского столика.

«о перпендикулярных осей. Позднее прибор конструктивно был усовершенствован и современные отечественные модели его пред­ставляют собой три кольца, вложенные одно в другое, вращение которых осуществляется с помощью четырех или пяти взаимно перпендикулярных осей (при работе классическим федоровским

64

методом достаточно иметь три оси). В центральной части столика между двумя стеклянными полусферами укрепляется обыкновен­ный петрографический шлиф. Для того чтобы при наклонах шлифа луч света, проходя через кристалл, не отклонился от своего пути, что резко изменит величину истинных углов в минерале, приме­няются специальные стеклянные сегменты, показатели преломле­ния которых близки к показателям преломления важнейших поро­дообразующих минералов (полевых шпатов, амфиболов, пироксе-нов).

Осп федоровского столика позволяют вращать шлиф и совме­щать исследуемые в кристалле плоскости с плоскостью симметрии микроскопа, а направления — с оптической осью микроскопа и, та­ким образом, получать сферические координаты этих элементов, устанавливающие их пространственное положение. Модель четы­рехосного федоровского столика показана на рис. 42.

Метод Е. С. Федорова позволяет с большой точностью опреде­лять ориентировку оптической индикатрисы в кристалле, величину угла оптических осей, максимальное двупреломление минерала, изучать законы двойникования в плагиоклазах. В последнее время федоровский столик широко используется при микроструктурных исследованиях горных пород.

ПОРЯДОК ИЗУЧЕНИЯ МИНЕРАЛОВ В ШЛИФЕ

Приступая к определению минералов в шлифе, рекомендуется соблюдать некоторую последовательность в проводимых наблю­дениях. Прежде всего следует установить по сумме легко опреде­ляемых признаков — цвету, рельефу, форме и т. д. — количество различных минералов, которые входят в состав исследуемой поро­ды. При некотором опыте это легко удается. Затем приступают к изучению каждого минерала отдельно по совокупности всех его свойств, определяемых при одном поляризаторе, в скрещенных николях и в сходящемся свете.

При одном поляризаторе определяют форму зерен, характер спайности, величину) углов между трещинами спайности, цвет и плеохроизм, относительный показатель преломления (по рельефу, шагреневой поверхности, световой полоске), отмечают наличие псевдоабсорбцин, если последняя имеется.

Пои скрещенных николях дополняют наблюдения о форме зе­рен, что особенно необходимо для бесцветных минералов, не имею­щих четко выраженного рельефа (показатель преломления кото­рых близок к показателю преломления бальзама). Далее опреде­ляют, изотропный минерал или анизотропный. Если минерал ани­зотропный, то устанавливают примерно силу двупреломления (на основании порядка цветов интерференции), характер погасания, угол погасания, знак удлинения. Все эти определения делаются в ориентированных разрезах, параллельных плоскости оптических осей для оптически двуосных минералов, пли в разрезах, парал-

3 -л. 884 65

лельных оптической оси одноосных минералов. Указанные разре­зы находят по максимальным цветам интерференции.

В сходящемся свете на разрезах, перпендикулярных к оптиче­ской оси, которые узнаются по отсутствию двупреломления, уста­навливают осность минерала, оптический знак и для двуосных ми­нералов— примерную величину угла оптических осей, используя для этого рис. 38.

Когда каждый минерал легко узнается, определяют размеры зерен. В заключение оценивают количественные соотношения ми­нералов в шлифе.

РАЗДЕЛ ВТОРОЙ

МАГМАТИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Магматические горные породы образовались в результате охлаждения и затвердевания или кристаллизации естественного высокотемпературного расплава — магмы.

Очаги магмы периодически возникают под влиянием эндоген­ных процессов, в пределах земной коры и в подкоровых частях планеты, из которых в силу тектонических и других причин магматический расплав поднимается в верхние горизонты литосферы или изливается на ее поверхность в виде лавы из кратеров вул­канов.

Магма недоступна непосредственному изучению. О ее составе и физических свойствах приходится судить на основании наблюде­ний над лавами, изучения состава и строения магматических по­род, а также используя данные экспериментальных исследований. Согласно современным представлениям, магма — это сложная мно­гокомпонентная система, состоящая из окислов кремния и веществ, химически эквивалентных силикатам алюминия, натрия, калия и кальция. В растворенном состоянии в магме присутствуют летучие компоненты (минерализаторы), главным образом Н₂0, в меньшей степени С0₂ и в незначительных количествах НС1, HF, S0₂, Н₂ВОз и др. По Р. Горансону, общее количество летучих компонентов в магме при условии высокой температуры и высокого внешнего дав­ления может достигать 12%.

Важными свойствами магмы (и лавы) являются способность ее к переохлаждению с образованием стекла и вязкость, существенно влияющие на условия кристаллизации расплава и морфологию магматических тел. Вязкость магмы увеличивается при повыше­нии содержания кремнезема, понижении содержания летучих ком­понентов, уменьшении температуры и увеличении внешнего дав­ления. Обогащенные кремнеземом кислые магмы более вязки, ме­нее подвижны, чем основные магмы, содержащие меньшее коли­чество кремнезема.

В остывающей магм.е в процессе кристаллизации происходит отделение летучих компонентов от твердой фазы, концентрация их в остаточном расплаве и затем удаление из магматического очага по трещинам во вмещающие породы. В затвердевшей породе со­храняется лишь незначительная часть летучих компонентов в составе некоторых минералов. Таким образом, состав исходной магмы и состав образовавшейся из нее породы не будут идентичны. По относительному содержанию главного компонента — кремнезема магматические породы разделяются на ультраосновные, ос­новные, средние, кислые.

Условия кристаллизации магмы различны, она может затверде­вать на различной глубине в пределах земной коры и изливаться на ее поверхность. Породы, образовавшиеся на глубине, называ­ются интрузивными, затвердевшие на поверхности — эффузивны­ми. В зависимости от глубины образования выделяются породы глубинные — абиссальные и полуглубинные — гипабпссальные.

В составе земной коры магматические породы и преобразован­ные из них метаморфические породы играют решающую роль, со­ставляя до 95% ее объема. Велика роль магматических образо­ваний в формировании разнообразных рудных и нерудных полез­ных ископаемых.