книги из ГПНТБ / Стойбер, Р. Определение кристаллов под микроскопом

спайными обломками сильнодвупреломляюших Na N03 или кальци­ та. (Величина обломков NaN03 не должна превышать - 1 0 0 меш, иначе цвета интерференции у них будут слишком высоких поряд­ ков.) В связи с высоким двупреломлением вешеств в рассматри­ ваемых примерах следует пользоваться в качестве компенсацион­ ной пластинки кварцевым клином. Для исследования фигур интер­

с небольшим двупреломлением у интерференционных фигур этих веществ цветные кривые или отсутствуют, или появляются в не­ большом числе, так что на фигурах имеются большие участки с окрасками первого порядка.

В качестве примеров определения оптического знака с ис­ пользованием фигуры сходящийся крест можно рассмотреть раз­ резы зерен кварца по призме, спайные обломіси ZrOCl 2‘ 8Н20или канкринита.

ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

Определение в иммерсионных препаратах. Определение показателя преломления одноосных веществ производится так же, как и изотроп­ ных, но с некоторыми предварительными операциями. До сопостав­ ления светопреломлений минерала и жидкости необходимо определить ориентировку в зерне направлений колебаний света, соответствующих главным показателям преломления. Это часто делается с использо­ ванием интерференционной фигуры. При наблюдениях в ортоскопичес­ кой системе освещения зерно поворачивают до погасания, когда нап­ равления колебаний света в зерне и направления колебаний поляриза­ тора совпадают. Лишь после этого показатель преломления, связан­ ный с установленным направлением колебания, сопоставляют с им­ мерсионной жидкостью обычными приемами 1.

пластинки при ортоскопическом изображении, повернутом из положе­

ные ошибки в определении светопреломления приводили к возникнове­ нию неправильных выводов об оптических свойствах минералов . Не­ сколько отличная от указанной, но верная методика предложена Х ес­ сом /56/.

имеет отрицательный оптический знак, больший показатель прелом­ ления соответствует /Ѵо. Следует еще раз напомнить, что в случай-» но ориентированных разрезах второе направление колебаний, как пра­ вило, соответствует Ne',а не Ne. будет наблюдаться лишь в раз­ резах со сходящимся крестом в коноскопе. Для того чтобы найти разрез, в котором можно измерить главный показатель Nef необходи­ мо подобрать зерно, дающее центрированный сходящийся крест. Это будет следующим этапом исследования.

Статистический метод. Этот способ по существу сводится к тща­ тельным поискам зерен со срезами, в которых проявляется Ne, с по­ мощью непосредственной оценки светопреломления. Лишь после того как такие зерна найдены, их коноскопируют для проверки по сходя­ щемуся кресту - действительно ли ось с расположена в них в nnodкости столика. Проводить такую проверку целесообразно только тог­ да, когда светопреломление иммерсионной жидкости и -Ne уже до­ вольно близки между собой. Статистический метод определения пока­ зателей преломления основан на наблюдениях многих зерен во всем препарате при косом освещении с оценкой поведения цветных каемок или затенения в зернах с целью выявления относительной величины светопреломления минерала и жидкости. Допустим, что Ne является большим показателем преломления, кристалл положителен (+). Для его определения используются иммерсионные жидкости с возрастаю­ щими показателями преломления, но с попеременным подбором их выше и ниже определяемой величины. При беглом просмотре препа­ рата в косом освещении можно установить в некоторых зернах появ­ ление желтых каемок, свидетельствующих о том, что показатель пре­ ломления у них выше, чем у жидкости. Поскольку Ne в данном слу­ чае - больший главный показатель преломления, у зерен с желтыми каемками может проявляться как Ne, так и /Ѵе'. Затем следует при­ готовить другой препарат с жидкостью, показатель преломления ко­ торой будет выше, чем у минерала. Покц мы при смене жидкостей в препаратах наблюдаем у зерен желтые каемки, можно быть уверен­

ным, что искомый показатель преломления остается выше, чем у жид­ костей. В конечном счете в препарате почти у всех зерен должны появиться коричневые цветные каемки, и лишь у немногих из них - оранжево-красные, свидетельствующие о почти полном совпадении светопреломлений минерала и жидкости. Именно в этих зернах с оран­ жево-красными цветными каемками в первую очередь следует прове­ рить параллельность оси е с плоскостью препарата и исследовать интерференционную фигуру. Если у зерна будет виден в коноскопе сходящийся крест, то его и следует использовать для окончательно­ го определения /Ѵе.

При отрицательном оптическом знаке одноосного минерала про­ цедура определения Ne производится в обратном порядке, т .е . пока

у зерен наблюдаются коричневые или красные каемки, необходимо производить в препаратах смену жидкостей.

При определении /Vе статистическим методом необходима извест­ ная осторожность. В тех случаях, когда минерал дает хорошо обра­ зованные спайные обломки, ось с может не быть ориентированной параллельно поверхности столика и тогда возможно лишь определе­

следует подкрепить это определением ориентировки разреза кристал­ ла по интерференционной фигуре. Если коноскопическая картина со­

ся нецентрированным или вообще видна фигура разреза, нецентрированного по отношению к оптической оси, то необходимо подыскивать другое, более подходящее зерно.

Использование плеохроизма. При известной формуле плеохроизма иногда удается сократить процедуру определения показателя прелом­ ления. Любое зерно в том или ином из положений погасания дает ок­ раску, соответствующую направлению колебаний No.Если характер этой окраски заранее известен, то направление No можно установить в любом зерне, не прибегая к интерференционной фигуре или компен­

компенсационных пластинок и интерференционных фигур, он довольно

ровки спайных обломков у них неизменно наблюдается интерференци­ онная фигура разреза, нецентрированного по отношению к оптической оси, в радиальном направлении которой располагается одно и то же направление и которому соответствует постоянная величина Ne Ве­ личины N e' у спайных обломков по (1 0 1 1 ) кальцита,NaN03 и неко­ торых других немногих вешеств приведены в оптических справочни­ ках. Если же для какого-нибудь минерала такие данные отсутствуют

ралов группы карбонатов. Точность определений по этим графикам со­ ставляет І О ,0 0 4 , но увеличивается, если известен химический сос­ тав карбоната, поскольку в этом случае можно прибегать к почти ис­

водится сопоставлением показателей преломления испытуемого мине­ рала и прилегающего к нему материала с использованием полоски Бекке или метода косого освещения. При этом чаше всего главные по­ казатели преломления оказываются или оба выше, или оба ниже, чем

ввеществе известного светопреломления (обычно канадский бальзам) 1.

Втаких случаях не возникает даже необходимости определять ориен­ тировку зерен. Однако изредка один показатель у минерала оказыва­ ется выше, а другой - ниже, чем у канадского бальзама. Тогда необ­

ходимо определить и пронаблюдать порознь каждое направление коле­

баний. Такие относительные значения показателей преломления редко могут служить основанием для окончательной диагностики минерала, однако в некоторых случаях они весьма полезны для различения ми­ нералов, имеющих близкие оптические свойства. В качестве примера могут служить карбонаты. У кальцита, магнезита и доломита с со­ держанием (Mn.Fe) С 03 не более 40% Np меньше показателя прелом­ ления канадского бальзама (1,54). Наоборот, у ромбоэдрических карбонатов с содержанием (Mn,Fe)C03 более 40% Ne больше 1,54.

Рельеф . Точно так же, как у изотропных вешеств, рельеф одно­ осных кристаллов обусловлен различиями показателей преломления минерала и окружающей среды. Однако у одноосных кристаллов рель­ еф меняется в зависимости от их ориентировки. Для каждого направ­ ления колебаний света характерен свой рельеф, что можно наблюдать сориентировав их порознь параллельно направлениям колебаний, про­ пускаемых анализатором.

В иммерсионных препаратах рельеф может служить грубой мерой близости показателей преломления минерала и жидкости. Таким же образом и в шлифах по относительному рельефу можно судить о раз­ личиях светопреломления испытуемого зерна и расположенных рядом с ним минералов или бальзама.

Интенсивность изменения рельефа при вращении столика зависит от величины двупреломпения в исследуемом срезе зерна. В свою оче­ редь это частное двупреломление среза определяется его кристалло­ графической ориентировкой и обшим двупреломлением минерала. В ба­ зальных разрезах рельеф не изменяется, а максимальные его вариа­ ции проявляются в зернах, срезы которых ориентированы параллельно оси с . В кварце, например даже в срезах по призме, в связи с не­ большим общим двупреломлением редко удается заметить изменения

нение рельефа. Подобное интенсивное изменение рельефа при враще­ нии столика называют обычно псевдоабсорбцией. Когда оба показате­ ля преломления сильно отличаются от светопреломления иммерсион­ ной среды, заметные различия рельефа проявляются лишь в поведе­ нии трещин.

Дисперсия показателей преломления ■ У одноосных минералов про­ является дисперсия обоих главных показателей преломления. Значения как No, 'іак и Nc меняются в зависимости от длины волны использу­ емого света. Это свойство редко может быть полезным для диагнос­ тики минералов. Дисперсия измеряется посредством определения обо­ их показателей преломления в монохроматическом свете нескольких различных длин волн.

Размеры кристаллов не имеют существенного значения для их диагностики, но часто представляют интерес для решения генетичес­ ких вопросов. Форма и облик (габитус) кристаллов, наоборот, часто играют важную роль при диагностике минералов и почти всегда так или иначе используются при измерениях оптических свойств.

Размеры, форма и габитус кристаллов одноосных минералов луч­ ше выявляются в скрещенных николях. С введенным анализатором иногда удается обнаружить в агрегатах такие границы зерен, кото­ рые не заметны при наблюдениях с одним поляризатором. Плошадь, занятая одним кристаллом, редко двумя смежными зернами сходной ориентировки, оптически однородна, на что указывает одновременное погасание всех ее частей. Существуют и монокристаллы с неодно­ временным погасанием по площади. В одних случаях это напряжен­ ные зерна с волнистым погасанием, а в других - сдвойникованные кристаллы, в которых разновременность угасания разных частей обу - словлена различной оптической ориентировкой.

Кристаллы минералов тетрагональной и гексагональной сингоний обычно представлены удлиненными, игольчатыми или призматически­ ми формами. Этим они отлетаются от минералов кубической сингонии, для которых более характерны изометрические зерна. В петро­ графических шлифах обычно удается наблюдать различные срезы кри­ сталлов одного и того же минерала. В иммерсионных же препаратах внешние формы зерен или поверхности спайности часто определяют преимущественное присутствие одних и тех же срезов. Оба эти фак­ тора применительно к тетрагональным и гексагональным минералам приводят к преимущественному появлению удлиненных зерен и их об­ ломков. В связующей среде малой вязкости такие зерна и спайные обломки стремятся ложиться на наиболее развитую плоскую поверх­ ность. Таким образом, в иммерсионных препаратах не все срезы оди­ наково доступны для исследования.

Зерна, кристаллизовавшиеся на предметном стекле, также часто ложатся с предпочтительной ориентировкой. Форма таких кристаллов вместе с ориентировкой, определяемой интерференционными фигурами, может иметь определенное диагностическое значение, если при этомучитывать условия кристаллизации и метод подготовки образца.

Угол между гранями кристалла наблюдаемый в плоскости препара­ та называют силуэтным углом. Измерение таких углов у зерен с из­ вестной ориентировкой дает некоторую дополнительную информацию, облегчающую диагностику минералов. Однако при таких измерениях возможны ошибки, когда углы наблюдаются в плоскостях, далеко не перпендикулярных граням кристаллов. В частности, для целей разгра­ ничения отдельных членов изоморфных серий такие углы, как правило, не пригодны, поскольку их различия в зависимости от изменений со­ става имеют величину меньше, чем ошибка измерения.

Удлинение. Удлинение ициоморфных кристаллов специфического облика может совпадать с направлением колебаний, соответствующим или большему, или меньшему показателю преломления. Это послужи­ ло основанием для выделения среди вытянутых идиоморфных кристал­ лов двух групп —с положительным и отрицательным удлинением.

К кристаллам с положительным удлинением относятся такие, у кото­ рых по длинной оси ориентировано направление колебаний большего показателя преломления. И наоборот, удлинение считается отрица­ тельным, если по длинной оси зерна располагается направление ко­ лебаний, соответствующее меньшему показателю преломления.

Для определения знака удлинения вытянутое зерно ориентируют длинной осью приблизительно под 4 5 ° к положению погасания, уста­ навливаемому в скрещенных николях. Затем вводится соответствую­ щая компенсационная пластинка, и если при этом направления коле­ баний с большим показателем преломления в пластинке и длинная ось кристалла совместно ориентированы СВ - ЮЗ, как это показано

в пластинке параллельно направлению колебаний с меньшим показателем преломления в кристалле. Кристалл имеет от­ рицательное удлинение.

В качестве примера положительного удлинения могут служить идиоморфные кристаллы кварпа, а в качестве отрицательного - хоро­ шо образованные кристаллы КН2Р 04-

Ориентировка направлений Ne и 'No в удлиненных зернах, не свя­ занных с гранями кристалла, вероятно, обусловливается спайностью

или трещинами, возникшими в процессе приготовления шлифа, так что направления колебаний не обязательно следует связывать с длин­ ным измерением кристалла. Понятие же о знаке удлинения применя­ ется лишь к зернам, удлинение которых отражает внешнюю кристал­ лографическую форму.

СПАЙНОСТЬ

Общие сведения . • У одноосных минералов чаше всего проявляет­ ся базальная спайность, или спайность по призме и ромбоэдру. Спай­ ность по пирамиде редка. Базальная спайность характерна для мине­ ралов группы алунита, некоторых одноосных хлоритов и слюд, а так­ же для ряда других слюдоподобных минералов, например брусита. Спайность по ромбоэдру присуща ромбоэдрическим карбонатам. По призме спайность развивается у некоторых одноосных цеолитов. Спай­ ность по пирамиде характерна для шеелита и немногих других ми­ нералов.

Спайность В шлифах. 'Спайность в шлифах распознается по ее следам на поверхности шлифа (по трещинкам) и их соотношению с направлениями колебания света. Направления колебания определяют­ ся по положениям погасания. В сечениях со следами базальной спай­ ности наблюдается прямое погасание. По отношению к спайности по призме во всех разрезах, параллельных оси с, а следовательно, в вертикальной зоне также имеет место прямое погасание. Сечения, перпендикулярные спайности по призме и соответственно оптической

ваются по интерференционной фигуре или, если известен оптический знак минерала, просто при помощи компенсационной пластинки.

На фиг. 9 -6 , б показана спайность по ромбоэдру. Зерна, обнару­ живающие следы такой спайности во всех разрезах, параллельных кристаллографической оси, имеют симметричное погасание. В других разрезах погасание несимметричное. Примеры спайности по ромбоэд­ ру можно видеть у зерен карбонатов в шлифах мраморов.

Спайность в иммерсионных препаратах. В иммерсионных препара­ тах поверхности спайности проявляются в виде прямолинейных боко­ вых или плоских верхних поверхностей обломков, лежащих на одной из поверхностей спайности, т .е . точно таким же образом, как и у ми­ нералов кубической сингонии. Параллельность верхней и нижней по­ верхностей зерна подтверждается равномерной интерференционной ок-

раской по всей его площади, за исключением узких краевых полосок. Наличие двух таких параллельных поверхностей у зерен позволяет предполагать, что они лежат на поверхностях спайности, ориентиро­ ванных в плоскости препарата. Подобное использование'интерферен­ ционной окраски, конечно, невозможно при исследовании изотропных зерен минералов кубической сингонии. По типу погасания или интер­ ференционной фигуре в уплощенных спайных обломках можно опреде­ лить ее кристаллографическую ориентировку. Если у большого коли­ чества уплощенных спайных обломков в коноскопе видна фигура раз­ резов, перпендикулярных оптической оси, и они при вращении столи­ ка равномерно затемнены, то, очевидно, мы имеем дело с базальной спайностью. Симметричное погасание и интерференционная фигура разреза, ориентированного косо к оптической оси, свидетельствуют о том, что обломки лежат на спайности по ромбоэдру.

Фи г. 9-6. Спайность в шлифах.

а—обломок с базальной и призматической спайностью, в скрещенных николях зерно погасает; б - спайный обломок по ромбоэдру1 в скрещенных николлх

зерно погасает.

Хорошими примерами проявления различных направлений спайнос­ ти в обломках могут служить следующие вещества:

Если двойниковый характер кристалла не сказывается на его внешней форме, то для обнаружения двойникования необходимо уста­ новить плоскость срастания индивидов. Эта плоскость наблюдается в скрещенных николях, поскольку направления колебаний света, а сле­ довательно, и положение погасания в двух частях двойника парал­ лельны друг другу. В полисинтетических двойниках существует не­ сколько плоскостей срастания и серии перемежающихся сегментов или двойниковых пластинок, погасающих одновременно. Двойниковые пластинки полисинтетических двойников могут иметь резкие или рас­

плывчатые границы друг с другом. Как правило, самые тонкие и наи­ более четкие пластинки наблюдаются при их ориентировке перпенди­ кулярно плоскости столика.

У минералов гексагональной сингонии двойникование проявляет­ ся редко. У ромбоэдрических минералов тригональной сингонии из­ вестно несколько типов полисинтетических двойников. В кальците плоскостью двойникового срастания могут служить базальная плос­ кость (0 0 0 1 ) и грани положительного { Ю Т і } и отрицательного {0112} ромбоэдров. Иные законы срастания характерны для прос­ тых двойников этого минерала. В деформированных кристаллах доло­ мита развиваются'полисинтетические двойники с плоскостью сраста­ ния (0 2 2 1 ); в кальците такие двойники наблюдаются редко. В квар­ це также обычны двойники, однако в микроскоп их наблюдать не уда­ ется, поскольку плоскости их срастания параллельны оси с и соот­ ветственно параллельны направлению колебания в обеих частях двой­ ника. Двойникование по другим, более редким законам в минералах тетрагональной и гексагональной сингоний почти не встречается.

Для определения закона двойникования необходимо определить кристаллографическую ориентировку плоскости двойникового сраста­ ния. Такая ориентировка определяется по соотношению плоскости срастания со спайностью или каким-либо оптическим направлением, выявленным по интерференционной фигуре. Ориентировочную оценку закона двойникования дают соотношения плоскости срастания и поло­ жения погасания. Если у исследуемого кристалла нет спайности по ромбоэдру и погасание не параллельно плоскости двойникового срас­ тания, можно полагать, что двойник возник по одному из пирами­ дальных законов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКОЙ СИНГОНИИ

По оптическим свойствам однозначно различить кристаллы тетра­ гональной и гексагональной сингоний невозможно; для этого могут быть полезны лишь некоторые кристаллографические особенности ми­ нералов. Прежде всего сюда относится форма идиоморфных зерен в