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

В шлифах и иммерсионных препаратах спайность выглядит раз­ лично. В шлифах ее удается различать по присутствию трешинок, приблизительно перпендикулярных срезу (фиг. 1 1 - 2 ) . В этом случае обычно нельзя выявить спайность, параллельную разрезуі. Предла­ гаемая здесь схема наиболее эффективна для иммерсионных препа­ ратов, в которых обломки лежат на уплощенных поверхностях, обыч­ но принимаемых за плоскости спайности, особенно в тех случаях, когда в большинстве из них видна одна и та же интерференционная фигура.

Количество СПаЙНОСТСйаОчень важно оценить количество спайнос­ тей, проявляющихся у изучаемого минерала. В зернах, лежащих на спайных поверхностях одной системы (спайные обломки одной фор­ мы), должна наблюдаться одна и та же интерференционная фигура. Важное значение имеют такие прямолинейные ограничения спайных обломков. Спайные формы (001), (010) и (100) кристаллов всех трех сингоний, а также формы (h k O ) триклинной сингонии имеют лишь по две грани, так что у них не наблюдается пересечения спай­

сионных препаратах плоские обломки, лишенные прямолинейных бо­ ковых ограничений. И обратно, если такие прямолинейные ограниче­

носятся к форме (hkO) ромбической или моноклинной сингоний.

Определение спайности и кристаллографической сингонии. Установив число спайностей у минерала, необходимо приступить к определению каждой из них и в то же время к предварительному установлению кристаллографической сингонии. Определение спайностей производит­ ся по типу интерференционной фигуры и погасанию ( прямому, сим­ метричному или косому). Эту процедуру можно объяснить на кон­ кретных примерах.

Пример 1. Спайные обломки имеют прямолинейные боковые ограни­ чения и, следовательно, представлены двумя формами или одной приз­ матической формой. У них нет симметричного погасания, следова­ тельно, их нельзя считать комбинацией базальной и призматической спайностей. У спайных обломков обнаруживаются различные интер­ ференционные фигуры, следовательно, они представлены или двумя1

1 Трещинки в шлифе видны только в том случае, если их наклон отличается от перпендикуляра к плоскости шлифа не более чем на

3 0 ° . - Прим, ред' .

пинакоидальными формами, или одной пинакоидальной, параллельной

с, и призматической формами. Интерференционные фигуры относятся

ктипу без плоскостей симметрии, следовательно, среди спайных об­ ломков отсутствуют ориентированные перпендикулярно какой-либо плоскости симметрии. Из всех этик сопоставлений вытекает, что ис­ следуемый минерал относится к триклинной сингонии, а спайные об­

в редких случаях очень близкого расположения направлений колеба­ ний и кристаллографических направлений. Обычно же косое погаса­ ние быстро подтвердит нам триклинную сингонию минерала.

Пример 2. Спайные обломки имеют прямолинейные боковые ог­ раничения и, следовательно, представлены либо двумя формами, ли­

блюдаются интерференционные фигуры при двух плоскостях сим­

плоскости симметрии. Все эти данные свидетельствуют о наивыс­ шей симметрии двуосных кристаллов. Следовательно, минерал от­ носится к ромбической сингонии, а проявившиеся спайности - к фор­ мам (001) и (hk 0).

Заметим, что в этом примере прямое погасание могло бы сви­ детельствовать о моноклинной сингонии, но тогда в спайных облом­ ках одного типа проявилась бы одна плоскость, а в спайных облом­ ках второго типа не проявилось бы ни одной плоскости симметрии.

Однако в действительности встречены соответственно две и одна та­ кие плоскости.

В табл. 1 3 -2 приведены возможные комбинации спайностей и наблюдающихся в их плоскостях интерференционных фигур для крис­ таллов с одной или двумя спайными формами. С помощью экстрапо­ ляции данных таблицы можно успешно определять и минералы с тре­ мя спайностями. В первой и второй колонках таблицы заключены и примеры, рассмотренные выше. Каждый из случаев, приведенных в таблице, может быть разобран с помощью тех же соображений, что и в приведенных примерах; таблица упрощает процесс рассуждений, особенно в сомнительных случаях.

Сомнения могут возникать по ряду причин. При отсутствии пря­ молинейных боковых ограничений спайных обломков нет возможнос­ ти использовать характер погасания в качестве диагностического критерия.- Эта ситуация возникает, когда проявляется лишь одна пинакоидальная спайность (колонка В в табл. 1 3 - 2 ) или их две, но

вторая очень несовершенная. Некоторые спайности очень близки по своим свойствам, как это наблюдается в отношении трех пинакоидальных спайностей ромбических кристаллов. В таком случае следу­ ет обратиться к рабочей гипотезе о том, что вероятнее всего встре­ ча со спайностью по ( 00 1 ) и наименее вероятна с ( 1 0 0 ) . Эту же гипотезу можно использовать и в случае двух пинакоидальных спай­ ностей моноклинных кристаллов, в плоскостях которых видны фигу­ ры при одной плоскости симметрии.

Для различия спайностей, по возможности, следует пользовать­ ся кристаллографическими направлениями, определяемыми по плос­ костям срастания двойников, или идиоморфными гранями кристалла.

Определение кристаллографической сингонии в шлифах. 'В шлифах невозможно определить спайность, ориентированную параллельно плос­ кости среза. Если трещины спайности в шлифе вообще не наблюда­ ются, это еще не доказательство того, что мы имеем дело с мине­ ралом, обладающим одной спайностью, ориентированной в данном случае параллельно поверхности столика микроскопа. В связи с этим для определения кристаллографической сингонии минералов в шлифах нельзя использовать данные табл. 1 3 - 2 , которые применимы лишь к спайным обломкам. Однако в шлифах можно найти зерна, в кото­ рых трешинки спайности ориентированы перпендикулярно плоскости среза, поскольку в этом случае они не смещаются в стороны при подъеме или опускании столика микроскопа. При этом испытании нельзя пользоваться косым освещением, так как для него необходи­

мо равномерное освещение всего поля зрения. Для определения крис­ таллографической сингонии по срезам с перпендикулярными им по­ верхностями спайности необходимо определить, располагаются ли также перпендикулярно этой поверхности плоскости симметрии инди­ катрисы, о чем могут положительно свидетельствовать интерферен­ ционные фигуры типа 1 Р и 2 Р . При одновременном совмещении с линией креста нитей следа спайности и изогиры плоскость симмет­ рии индикатрисы ориентирована параллельно спайности. Эти соотно­ шения иллюстрируются фигурой 1 1 - 2 . В двуосных кристаллах плос­ костям симметрии индикатрисы параллельны только пинакоидальные спайности ( 0 0 1 ), (010) и (100) ромбических минералов и только спайность (010) моноклинных минералов. Остальные плоскости спай­ ности во всех трех сингониях двуосных кристаллов непараллельны плоскостям симметрии индикатрисы.

Соотношения спайности и кристаллографической сингонии можно также узнать в разрезах, перпендикулярных двум спайностям и имею­ щих симметричное погасание. Если в таких разрезах есть интерфе­ ренционная фигура с двумя плоскостями симметрии, то мы имеем дело с двумя спайностями по призме минерала ромбической синго­ нии. Если же в разрезе этого типа наблюдается интерференционная фигура с одной плоскостью симметрии, спайности также призмати­ ческие, но минерал относится к моноклинной сингонии.

Глава 14

СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОРИЕНТИРОВКИ

ВВЕДЕНИЕ В этой главе кратко рассматриваются федоровский универсаль­

ный и игловой столики и методика работы с ними. Как уже отмеча­ лось в гл. 2 , оба эти прибора имеют специальное назначение, выхо­ дящее за пределы обычной диагностики минералов. Вопросы исполь­ зования столиков детально рассматриваются в специальных руковод­ ствах и статьях. В этой главе будут показаны возможности исполь­ зования столиков в диагностике минералов и рассмотрены приемы работы на них.

Универсальные столики выпускаются большинством предприятий, изготовляющих петрографические микроскопы. Выпускаются столики многих типов, особенности которых можно уяснить из каталогов’ .

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ФЕДОРОВСКИЙ СТОЛИК

Универсальный столик - прибор, позволяющий поставить нужное оптическое и кристаллографическое направление или плоскость в же­ лательное положение, параллельное или перпендикулярное оси микро­ скопа. Он монтируется двумя винтами на вращающемся столике пет­ рографического микроскопа.

Универсальные столики бывают двух-, трех-, четырех- и пяти­ осные, причем наиболее употребительна четырехосная модель. При­ нятые обозначения осей четырехосного столика приведены в табл. 1 4 - 1 . Отметим, что ось микроскопа принимается за третью1

1 Некоторые учебные модели петрографических микроскопов не приспособлены для работы с универсальным столиком, тогда как дл4 этого пригодны почти все исследовательские модели. Для работы с федоровским столиком необходимо поставить его на столик микро­

скопа. Иногда это сделать нельзя из-за малого расстояния между ним и тубусом, а также из-за отсутствия отверстий с резьбой на столике микроскопа для закрепления федоровского столика. В по­ следнее время некоторые фирмы изменили тип резьбы у столика, так что иногда невозможно использование одновременно старых и новых моделей без смены винтов. Обычно при работе с федоров­ ским столиком прибегают к специальным длиннофокусном объек­ тивам.

вертикальную ось вращения. Общепринятого обозначения осей нет.

В пятиосном столике введена дополнительная горизонтальная ось д ,

На универсальном столике обычно исследуются петрографичес­ кие шлифы. Шлифы, смоченные маслом, помещаются между двумя стеклянными полусферами, допускающими наклон на 4 5 - 5 0 ° . Без по­ лусфер при наклоне шлифа быстро превышается критический угол преломления, и даже при небольших углах наклона происходит пол­ ное внутреннее отражение, мешающее наблюдению кристалла. Полу­ сферы также уменьшают величину поправок на светопреломление, ко - торые необходимо производить для того, чтобы определить истинное положение нужного оптического или кристаллографического направле­ ния. В связи с этим полусферы изготовляются с разными показате­ лями преломления - 1 , 5 1 5 , 1 , 5 5 0 и 1 ,6 4 9 - с тем, чтобы они по светопреломлению приблизительно совпадали с обычно исследуемыми минералами - кальцитом, кварцем или пироксенами. Поправку пре­ ломления можно определить графически по специальным номограм­ мам /36, 116/ . Камб /67/ указывал, что не всегда правильно про­ изводить коррекцию преломления исходя из правила Снеллиуса.

С помощью универсального столика можно исследовать не толь­ ко шлифы, но и иммерсионные препараты, так что он позволяет опре­ делять показатели преломления. В фундаментальном руководстве Эм ­ монса /29/, посвященном федоровскому столику, описан "метод двой­ ной вариации" (температуры и длины волны света), с помощью ко­ торого зачастую определяются показатели преломления в одном им­ мерсионном препарате. Фирмой Лейтц выпускаются полые полусферы, благодаря которым можно использовать федоровский столик в качест­ ве рефрактометра, позволяющего измерять показатели преломления жидкости методом двойной вариации.

Методика работы. Одна из основных операций при работе на фе­ доровском столике заключается в том, чтобы расположить необходи-

ного направления колебания по отношению к плоскости шлифа может быть нанесена на стереографическую проекцию. Это же может быть проделано для других направлений или оптических элементов, напри­ мер осей, пока не выяснится полностью оптическая ориентировка минерала. Стереографические проекции и методики их использования удачно рассмотрены Фордом /41/ и во многих элементарных учеб­ никах минералогии и структурной геологии.

В качестве наиболее простого примера работы на федоровском столике рассмотрим процедуру определения ориентировки кварца в шлифе, очень часто применяемую при петроструктурном анализе. Ось

ных николях зерно остается темным. При горизонтальном располо­ жении оси с параллельно А4 круговое сечение ориентировано в вертикальной плоскости С - Ю, и зерно остается темным при вра­

сы в вертикальное положение параллельно направлению С - Ю, т .е . до совмещения некоторого направления колебаний с А4Это необходи­ мо для большинства определений в двуосных кристаллах. В боль­ шинстве случаев в положение, параллельное оси А можно привес­ ти два направления колебания, а затем нанести их на стереографи­ ческую сетку. После этого можно построением найти положение третьего направления колебаний, поскольку все эти три направления располагаются под прямым углом друг к другу. Два непосредствен­ но установленных направления колебаний размещаются на одном боль­ шом круге проекции, а полюс этого большого круга, т .е . точка на экваторе, расположенная под углом 9 0 ° от рассматриваемого боль­ шого круга, определяет позицию третьего направления колебания.

В редких случаях, когда все три направления колебаний выходят примерно на одинаковом расстоянии от оси микроскопа, положение

зерна вокруг А в направлении, обусловливающем понижение цве­ тов интерференции. При выходе оптической оси наступит погасание. В том же случае, если 2V невелик и возможен выход обеих оптичес­ ких осей при вращении вокруг А погасание будет происходить дважды. В этом случае величина 2V измеряется непосредственно

по углу поворота из одного положения погасания в другое и введе­ нием соответствующей поправки на преломление. Если же удается установить выход лишь одной оптической оси, то величина 2Ѵ опре­ деляется на стереографической проекции после нанесения на нее по­ ложения выхода видимой оптической оси , исправленного на прелом­

полагают необходимую плоскость /например, (0 1 0 ) в моноклинных кристаллах, в которой определяется с Ng / горизонтально, а затем вращают относительно оси А5 до положения погасания и далее до какого-либо определимого кристаллографического направления. Т а ­ ким направлением может быть след спайности или плоскости двой­ никового срастания, изредка - грань кристалла или серия включе­ ний. В тех случаях, когда необходимо расположить горизонтально кристаллографическую плоскость, совпадающую с плоскостью сим­ метрии индикатрисы, прежде всего нужно нанести на стереографи­ ческую проекцию положение всех трех плоскостей симметрии. Одну из них можно затем расположить горизонтально, использовав углы на стереографической сетке. Если же мы имеем дело с триклинным

кристаллом, в котором нужная кристаллографическая плоскость не параллельна плоскости симметрии индикатрисы, иногда можно до­ биться вертикального положения двух спайностей. При вертикальном положении следы спайностей должны быть тонкими и чистыми.

Коноскопические наблюдения . Исследования на федоровском сто­ лике не ограничиваются рассмотренными выше наблюдениями в ортоскопическом освещении. При наличии специального оборудования, в том числе нижнего конденсора, небольших полусфер и специальных объективов, можно производить и коноскопические наблюдения. При

этом следует добиться совпадения изогир с линиями креста нитей, точнее ориентируя плоскость симметрии индикатрисы, чем при ортоскопических наблюдениях.

Специальные случаи. Федоровский столик широко используется для изучения предпочтительной ориентировки минералов и двойникования, особенно у плагиоклазов. При нанесении двух индивидов двой­ ника на стереографическую проекцию можно вывести закон двойникования. Поскольку двойниковые плоскости - хорошо различимые кристаллографические направления, федоровский столик, позволяет полностью определить оптическую ориентировку сдвойникованных кристаллов. В плагиоклазах-оптическая ориентировка систематичес­ ки изменяется в функциональной зависимости как от состава, так и от степени упорядочения в расположении атомов в кристаллической структуре ("структурного состояния"). Кривые зависимости оптичес­ кой ориентировки от состава и структурного состояния плагиоклазов опубликованы многими авторами /1 1 , 7 8 , 1 0 6 , 1 2 1 / . Метод опре­ деления плагиоклазов с применением федоровского столика хорошо изложен Слеммонсом /1 0 6 /, употребившим с некоторыми измене­ ниями методику Тёрнера /1 2 0/ . Последняя рассчитана на минималь­ ное использование стереографической проекции. Способы исследова­ ния с более полным использованием стереографической проекции рассмотрены Хаффом /49/, в работе которого в удобной форме опи­ саны другие методы работы на федоровском столике, в том числе предварительная регулировка.

В числе других специальных случаев употребления федоровского столика можно назвать изучение законов срастания, продуктов рас­ пада твердых растворов, особенно пироксенов.

ИГЛОВОЙ СТОЛИК

Игловой столик в своей основе представляет очень простой при­ бор, состоящий из иглы, на конец которой насаживается зерно ми­ нерала. Игла покоится на плоском столике и удерживается зажима­ ми или каким-либо другим способом в любом положении поворота в радиальной по отношению к оси микроскопа ориентировке. Рабо­ чий конец иглы и насаженное на него зерно погружаются в необхо­