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

Интерференционные фигуры двуосных кристаллов

становится наиболее искривленной. Чем меньше кривизна изогиры в положении под 4 5 ° к нитям, тем больше угол оптических осей ио

следуемого кристалла. Если угол 2 V составляет 9 0 °, изогира по существу остается прямолинейной все время при полном повороте.

Ф и г . 11-21. Поведение интерференционной фигуры разреза, перпендикулярно­ го оптической оси, при вращении столика микроскопа по часовой стрелке.

роте на 4 5 ° . След плоскости оптических осей в положении 4 5 ° де­ лит пополам искривленную изогиру как биссектриса и параллелен с изогирой в прямолинейном ее состоянии, когда та совпадает с пини­ ей креста нитей в центрированной фигуре (фиг. 1 1 - 2 1 ) . В центре фигуры, как и в ортоскопическом изображении кристалла, во всех направлениях располагаются векторы колебания Nm.

Ф и г . 11-22. Направления колебания в фигурах разреза, перпендикулярного

талл.

Цветные кривые имеют почти круговой характер и располагают­ ся концентрически вокруг мелатопы (фиг. 1 1 - 2 3 ) , как и поблизости от мелатоп в фигуре В0СТр. Зерна, в которых можно получить фигу­ ру разреза, перпендикулярного оптической оси, удается определить

предварительно в скрещенных николях при ортоскопическом освеще­ нии. Здесь они должны при вращении столика все время быть полно­ стью погашенными или сохранять однородную серую, светло-серую или редко голубоватую или красноватую окраску.

Центрированную или нецентрированную фигуру оптической оси легко можно наблюдать на спайных обломках HgCl 2 или битовнита.

Двухизогирные интерференционные фигуры с одной плоскостью

СИММетрии.Некоторые нецентрированные двухизогирные фигуры фак­ тически являются фигурами с одной плоскостью симметрии, в кото­ рой изогира четыре раза совмещается с линиями креста нитей при полном повороте столика микроскопа. Они практически столь же по­ лезны, как и фигуры при двух плоскостях симметрии. У фигур с од-

Ф и г. 11-213. Цветные кривые в фигуре разреза, перпендикулярного оптической оси в положении поворота на 45°.

йлед плоскости оптических осей ориентирован в направлении СВ - ЮЗ . Топаз, натровый свет.

ной плоскостью симметрии (1 Р ) имеются признаки, помогающие их распознаванию. В положении 4 5 ° изогиры у них располагаются еще довольно симметрично относительно линий СВ - ЮЗ или СЗ - ЮВ. Линия симметрии этих интерференционных фигур совпадает со следом плоскости симметрии индикатрисы. В положении, когда изогира по­ вернута до совпадения с линией креста нитей, последние фиксируют положение плоскости симметрии и одного из направлений колебания -

гурами непригодны для определения точных величин показателей преломления, но по ним можно приближенно оценивать пределы од­ ного или двух показателей преломления. Пренебрегать этими фигу­ рами все же не следует, так как они встречаются чаще, чем дру­ гие фигуры.

Дисперсия направлений колебаний и показателей преломления оказывает влияние на изогиры и в меньшей мере на цветные коль­ ца интерференционных фигур двуосных кристаллов. В тех случаях, когда направления колебаний в кристалле для света различных длин волн (особенно для видимого спектра) не совпадают, темная изогира оторачивается цветными каемками. Такие каемки лучше всего видны в фигурах разрезов, перпендикулярных BQC или оптической оси в положении 4 5 ° . У фигур, полученных от зерен минералов с сильной дисперсией, цветные каемки становятся шире. При очень сильной дисперсии изогира в целом становится скорее цветной,чем темной, в связи с несовпадением частных изогир для света различ­ ных длин волн видимой части спектра. Специфические случаи диспер­

сии рассматриваются в следующей главе.

Глава 12

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДВУОСНЫХ КРИСТАЛЛОВ

СВОЙСТВА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ЦЕЛЯХ

Для идентификации двуосных минералов могут быть использова­ ны многие оптические константы. Последовательность их определе­ ния зависит до некоторой степени от характера используемого опти­ ческого справочника. Многие из таких справочников строятся по признакам оптического знака и трех главных показателей преломле­ ния, однако в процессе определения этих параметров часто выявля­ ется информация о других свойствах - двупреломлении, плеохроизме и абсорбции, дисперсии, габитусе кристаллов, спайности, двойниковании и оптической ориентировке. Последние четыре кристаллогра­ фические константы рассматриваются в гл. 1 3 . Настоящая глава по­ священа преимущественно оптическим свойствам, однако следует пом­ нить, что оптические и кристаллографические константы настолько тесно связаны между собой, что их необходимо определять одновре­ менно.

ОСНОСТЬ

Двуосные минералы, т .е . имеющие две оптические оси, кристал­ лизуются в ромбической, моноклинной и триклинной сингонилх. К двуосным относятся также некоторые обычно изотропные или одно­ осные минералы, подвергшиеся сильным механическим напряжениям или с нарушенной структурой, в связи с резко отличающимся от нор­ мального составом. Так, например, обычно одноосный берилл

(Be Ai 2S і О, ) часто становится двуосным, если в его состав в зна­ чительных количествах входят редкоземельные элементы. Нередко встречается также двуосный кальцит.

Приблизительно 46% неорганических веществ, приведенных в справочнике А . Винчелла и Г. Винчелла /130/, относятся к двуосным, а Ларсен и Берман /74/ указывают, что в их справочнике двуос­ ные прозрачные минералы составляют 62,1% . За немногими исклю­ чениями, главные породообразующие минералы двуосные. Среди рас­ пространенных минералов исключениями являются лишь кварц, гра­ наты, ромбоэдрические карбонаты, фельдшпатоиды, а среди акцессор­ ных - апатит, циркон и шпинель.

В некоторых двуосных минералах, образующих изоморфные се­ рии, угол оптических осей широко изменяется и переходит через ну-

левое значение, так что в некотором интервале составов они явля­ ются одноосными. Эти соотношения иллюстрируются на фиг. 1 2 -1 данными по серии твердых растворов литиофилит - трифилит (ром­ бический) /20/.

Определение двуосности.Двуосность кристалла можно констати­ ровать тогда, когда удается четко наблюдать характерную интерфе­ ренционную фигуру. Однозначно двуосность минерала определяется

по следующим особенностям интерференционной фигуры: 1) изогиры имеют красные или синие каемки, обусловленные дисперсией, 2) в положениях погасания изогиры образуют крест, а при повороте сто­ лика распадаются па две ветви гиперболы, не выходящие из поля зрения (фигура разреза, перпендикулярного В0СТр )• Наоборот, если темный крест при вращении столика остается на месте, мы имеем дело с одноосным кристаллом. Наконец, уходящие из поля зрения изогиры фигур 2Р могут характеризовать как одноосные (разрез, параллельный оптической оси); так и двуосные кристаллы ( В 0СТр f

оптической оси). Легче всего можно перепутать фигуру, расположен­

ния, изогиры сохраняют почти прямолинейную форму и параллель­ ность линиям креста нитей при полном повороте столика микроскопа

ПЛЕОХРОИЗМ И АБСОРБЦИЯ

Абсорбция и плехроизм в цвуосных и одноосных минералах раз­ личаются слабо. В одноосных кристаллах существуют две, а в дву­ осных - три оси абсорбции, располагающиеся под прямыми углами друг к другу. У одноосных кристаллов оси абсорбции совпадают с главными направлениями колебаний, тогда как у двуосных такое сов­ падение имеет место лишь для осей, параллельных кристаллографи­ ческим направлениям. Отсюда следует, что у минералов, кристалли­ зующихся в ромбической сингонии, оси абсорбции совпадают с на­ правлениями колебания Ng, Nm, Np. В кристаллах моноклинной синго­ нии одна ось абсорбции совпадает с кристаллографической осью и соответствующим главным направлением колебания, но другие не обязательно совмещаются с направлениями колебания. В триклинных минералах вообще не обязательно совпадение осей абсорбции и глав­ ных направлений колебания. Абсорбцию и плеохроизм принято харак­ теризовать по отношению к направлени|ш колебашя Ng, Nm и Np .

В некоторых случаях, правда, редких для неорганических веществ, имеются данные по угловым соотношениям между главными осями абсорбции и направлениями колебания.

Формула абсорбции, связывающая Np, Nm и Ngf должна отражать относительную величину абсорбции белого света для кристаллов, у которых плеохроичные окраски не сильно изменяются по длине вол­ ны. Эти соотношения, в частности, иллюстрируются следующим при­ мером:

Плеохроичные окраски и абсорбция могут свидетельсівовать о специфических особенностях химического состава членов некоторых групп минералов. Так, и в пироксенах, и в амфиболах абсорбция воз­ растает параллельно с увеличением содержания натрия. Обычно обо-

Имеются другие особенности, позволяющие различать одноос­ ные и двуосные кристаллы, но все они не всегда однозначны и труд­ ны для использования. Одна из наиболее полезных особенностей это­ го рода (которая, правда, также имеет исключения) - косое погаса­ ние двуосных минералов в спайных обломках. У спайных обломков одноосных кристаллов косое погасание наблюдается очень редко.

206 Глава 12

гашенные натрием минералы этих двух групп плеохроируют в голу­ бых и зеленых тонах. Фиолетовая плеохроичная окраска пироксенов свидетельствует о повышенном содержании в них титана. В некото­ рых минеральных группах интенсивность плеохроичных окрасок воз­ растает с увеличением содержания железа; в случае трехвалентного железа окраски варьируют обычно в желтых и коричневых тонах.

Для определения формул плеохроизма и абсорбции двуосных ми­ нералов необходимо при наблюдениях с одним поляризатором устано­ вить вариации окраски и ее интенсивности, а затем установить их соотношения с направлениями колебания. Для этого нужно выбрать подходящие зерна по интерференционным фигурам. Направление коле­ баний, соответствующее определенной окраске, ориентируется парал­ лельно направлению колебаний поляризатора поворотом зерна до по­ ложения погасания. В этом положении и фиксируется окраска при од­ ном николе. После этого так же, как это делается при определении светопреломления, определяется направление колебания. Когда пле­ охроизм и абсорбция определены, эти свойства можно использовать для быстрого установления направлений колебания в зернах иммер­ сионных препаратов.

Количественные измерения плеохроизма и абсорбции редко ис­ пользуются для диагностики минералов, однако Мандарино /77/ по­ казал такую потенциальную возможность.

ДВУПРЕЛОМЛЕНИЕ

В двуосных, так же как и в одноосных, кристаллах, двупреломление определяется разницей между наибольшим и наименьшим пока­ зателями преломления

Двупреломление любого разреза также определяется разностью показателей преломления, соответствующих двум лучам света, колеб­ лющимся в плоскости этого сечения. По величине двупреломление обозначают как слабое, умеренное, сильное, очень сильное и чрез­ вычайно сильное (табл. 9 - 1 ) . В гл. 6 уже рассматривались спосо­ бы прямого определения двупреломления в некотором разрезе крис­ талла. Двупреломление кристалла Ng-Np определяется в разрезе, перпендикулярном оптической нормали (Nm), который распознается по центрированной интерференционной фигуре сходящийся крест. В иммерсионных препаратах можно определить показатели преломления Ng и /Ѵр и по ним высчитать двупреломление. Поскольку в этом случае в величину двупреломления вносятся ошибки определения обо­ их показателей преломления, такой способ менее точен, чем прямое определение.

Двупреломление можно определить в шлифе, измеряя его толщи­ ну и разность хода света с последующим использованием уравнения (5 -2 ) . Толщина шлифа определяется по разности хода в соседних зер­ нах с известными ориентировкой и двупреломлением. Более деталь­ ные сведения об измерениях разности хода и двупреломления приве­ дены в гл. 6 .

Оценка двупреломления. Очень приближенную оценку двупре­ ломления неизвестного кристалла в иммерсионном препарате или шлифе можно дать по числу цветных кривых в интерференцион­ ной фигуре разреза, перпендикулярного оптической оси, сопо­ ставляя этот показатель у испытуемого зерна и у минерала с известным двупреломлением. Оба зерна должны иметь одинако­ вую толщину и исследоваться одной и той же оптической систе­ мой. В качестве примеров влияния двупреломления на число цветных кривых можно сравнительно изучить в шлифах или им­ мерсионных препаратах зерна равной толщины битовнита ( В око­ ло 0 ,0 1 ) , авгита ( В около 0 ,0 2 5 ) и оливина (В около 0 ,0 3 Э ) .

личины, определяем величину двупреломления по Г. Винчеллу /132/:

использовать табл. 1 Винчелла, дающую значения двух указан­ ных величин во взаимосвязи применительно к приведенному вы­

которых случаях можно использовать для определения минералов в шлифах при невозможности определения показателей преломле­ ния. Частные двупреломления можно определить по цветам ин­ терференции в разрезах с фигурами острой и тупой биссектрис, если толщину среза можно оііенить. Их также можно вычислитьі

по показателям преломления, если величины последних установлены.

208 Глава 12

ОПТИЧЕСКИЙ ЗНАК

Прямое определение. Оптический знак кристалла считается поло­

ческого знака, следовательно, необходимо установить ориентировку B QCT или В0стр в зеРне ипи интерференционной фигуре и посред­ ством компенсационной пластинки выявить, с каким направлением,

Фиг . 12-2. Определение оптического знака в зерне с интерференционной фи­ гурой В ТуП(сходящийся крест).

а —фигура повернута на 45° из положения слившегося креста, изогиры ушли из поля зрения в направлениях СВ и ЮЗ; б - то же, но без линзы Бертрана и

при ортоскопическом освещении; в —то же, что и в б, но с введенной гипсо­ вой пластинкой. Окраска повысилась, следовательно , Вщуп представляет Ng

- и кристалл оптически положительный.

ложения погасания на вогнутой стороне искривленной изогиры при­

биссектрисы. Наиболее важное из них следующее.

В центрированной фигуре в разрезе, перпендикулярном острой биссектрисе, при повороте на 4 5 ° из положения погасания изогиры уходят из поля зрения (или неполностью смещаются, в направлении тупой биссектрисы). Это направлвййе фиксируется прямой, соединяю­ щей мелатопы на выпуклой стороне изогир.