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

димую иммерсионную жидкость, заполняющую небольшую лунку и прикрытую покровным стеклом. Жидкость можно удалять фильтро­ вальной бумагой и после промывания лунки растворителем вводить новую жидкость. Главная операция при работе с прибором - приве­ дение направления колебания в положение, параллельное столику ми­ кроскопа, после чего оно может быть совмещено с плоскостью ко­ лебания поляризатора для измерения показателя преломления.

Главное достоинство иглового столика заключается в возмож­ ности определения всех трех показателей на одном зерне независи­ мо от того, какое вещество насажено на иглу. Сущность этих со­ отношений можно уяснить, рассмотрев модель индикатрисы или во­ обще трех взаимно перпендикулярных осей. Представим себе враще­ ние случайно ориентированной индикатрисы относительно произволь­ ной оси. При таком вращении одна из осей индикатрисы может ори­ ентироваться горизонтально, т .е . параллельно поверхности столика микроскопа. Вслед за этим поворотом столика микроскопа следует совместить ее с плоскостью колебания поляризатора.

Последовательность операций.'Ось индикатрисы легко установить горизонтально, ориентировав предварительно вертикально плоскость симметрии. Для этого наблюдают интерференционную фигуру и вра­ щением иглы и столика добиваются совмещения изогиры, пересекаю­ щей поле зрения, с крестом нитей. Затем поворотом столика микро­ скопа изогира совмещается с линией креста нитей В - 3. В этом положении, когда направление колебания, перпендикулярное плоскости симметрии, располагается по линии С - Ю, и замеряется показатель преломления.

Возникает необходимость определения направления колебания, расположенного нами по линии С - Ю. Если изогира относится к ти­ пу CR ’jT .e . вращается в направлении, противоположном тому, в ко­ тором поворачивается столик, то расположенная вертикально .плоскость симметрии представляет плоскость оптических осей, а при ориенти­ ровке изогиры В - 3 в направлении С - Ю располагается направле­ ние колебания, в котором можно замерить показатель преломления /Ѵт. Если же изогира относится к типу S R и вращается в том же направлении, в котором поворачивается столик, то это означает, что мы ориентировали вертикально не плоскость оптических осей, а дру­ гую плоскость симметрии индикатрисы и перпендикулярное ей на­ правление может быть Np или Ng. Которое из этих двух направле­ ний расположилось горизонтально, установить легко. Ориентируем изогиру в направлении В - 3, рассматриваем зерно в ортоскопическом освещении, поворачиваем столик микроскопа вправо на 4 5 ° и вводим компенсационную пластинку. При повышении окраски интере­ сующее нас направление будет Ng, а при понижении в направлении СВ будет ориентировано Np. Возвращаем направление колебания в его прежнюю позицию С - Ю и определяем показатель преломления.

Установка других направлений колебания производится последо­ вательными операциями вращения иглы вокруг ее оси и поворотом столика микроскопа до восстановления погасания (или совпадения изогиры с крестом нитей). Для того чтобы повторно не установить уже проверенное положение (или эквивалентное ему, расположенное под 1 8 0 °), на поле отмечают опробованные позиции чернильными пятнышками /98/ или наносят все данные на стереографическую проекцию:

Прочие процедуры. 'Описанная выше простая процедура ориенти­

при помоши иглы на стереоскопической сетке, можно несколькими

блюдениях с иммерсионной жидкостью, совпадающей по показателю преломления с Nm минерала, нет необходимости вводить какие-либо поправки на преломление.

Наиболее полезен игловой столик в случае изучения минералов, облик кристаллов и спайность которых препятствуют измерению по­ казателей преломления обычными методами. Среди них прежде все­ го можно назвать слюды и амфиболы. Очень выгоден этот прибор и при малом количестве изучаемого материала. Главный недостаток прибора заключается в том, что изученный обломок может оказать­ ся непредставительным для всего образца, если для него характер­ ны изменения состава или зональность.

1 См.,например, работу Точера /114/. В статье Райта /136/ приведен критический обзор различных методов определения 2 Г с помощью иглового столика.

Приложение Л.

КРАТКИЙ ОБШИЙ ОБЗОР ИММЕРСИОННОГО МЕТОДА

При диагностике минералов иммерсионным методом определяют­ ся следующие их свойства и характеристики:

1 . Оптический класс (изотропные, одно- и двуосные). 2 . Оптический знак.

3 . Показатели преломления.

4 . Плеохроизм и абсорбция.

5 . Оптическая ориентировка и кристаллографическая сингония. Эти определения могут быть успешно проведены при следующих

условиях:

В препаратах должно присутствовать лишь одно вещество; изучаемые зерна должны иметь примерно одинаковые раз­ меры (8 0 -1 2 0 меш);

плоскость колебания поляризатора должна быть ориентиро­

вана в направлении С - Ю.

Далее предельно кратко описана методика пяти перечисленных выше определений. Вначале, однако, следует остановиться на исполь­ зовании компенсационных пластинок, необходимых для всех опреде­ лений, кроме первого.

Использование компенсационных пластинокЛримем, что по длин­ ной оси компенсационной пластинки ориентировано направление с наибольшим показателем преломления.

При исследовании зерен и интерференционных фигур, имеющих белые цвета интерференции первого порядка, лучше всего пользо­ ваться гипсовой пластинкой. Если при введении гипсовой пластинки

шении окраски в направлении СВ располагается наименьший показатель преломления.

Оптический класс. Если в скрещенных николях все зерна мине­ рала сохраняют темноту, то почти наверное мы имеем дело с изо­ тропным минералом. Если же проявляются интерференционные окрас­ ки, минерал анизотропен.

Одноосные и двуосные минералы обычно можно различить по интерференционным фигурам. Для этого выбирают зерна почти тем­ ные или однородно серые при полном повороте, а также зерна с от­ носительно низкими цветами интерференции. Интерференционная фи­ гура в виде темного креста с центром, не выходящим из поля зре­ ния, означает, что мы имеем дело с одноосным минералом. Фигуры, представленные одной изогирой, вращающейся относительно некото­ рой точки внутри поля зрения, или крестом, распадающимся при вра­ щении на две ветви, которые не уходят из поля зрения, указывают, что минерал относится к числу двуосных. Другие фигуры интерпре­ тировать труднее.

Оптический знак. Оптический знак определяется по интерферен­ ционной фигуре несколькими способами. В одноосных кристаллах на­ ходят фигуру разреза, перпендикулярного оптической оси, в двуосных можно использовать центрированную или нецентрированную фигуру разреза, перпендикулярного В 0СТр , и фигуры CR с одной плоскостью симметрии, В случае двуосного минерала вращают столик до тех пор, пока изогира не обратится вогнутой стороной в северо-восточ­ ном направлении. При коноскопическом освещении вводят компенса­ ционную пластинку и наблюдают северо-восточный квадрант фигур. Повышение интерференционной окраски означает, что минерал опти­ чески положительный.

Если наблюдается интерференционная фигура с двумя изогирами, уходящими из поля зрения (но не фигура B QC ), то вращают сто­ лик до тех пор, пока изогиры не уйдут из поля зрения в квадранты СВ и ЮЗ. После этого наблюдают зерно при ортоскопическом осве­ щении в скрещенных николях. Вводят подходящую компенсационную пластинку. Повышение интерференционной окраски означает, что ми­ нерал оптически положительный.

Зерна с небольшим двупреломлением должны давать интерферен­ ционные фигуры с одной плоскостью симметрии, фигуры оптической оси или В ост . При высоких интерференционных окрасках (и большом двупреломленёи), вероятно, будет наблюдаться сходящийся крест.

Определение показателей преломления. 1 Установить соотношения

(больше, меньше, равны) показателей преломлений минерала и им­ мерсионной жидкости можно исходя из приводимых ниже правил.

1 . Устанавливаем зерно в положение погасания таким образом, что направление колебания, соответствующее определяемому показа­ телю преломления, располагается в направлении С - Ю. Далее на­ блюдения производятся по способу полоски Бекке или при косом ос­ вещении.

к наибольшему и наименьшему показателям преломления минерала, следует прибегать к статистическому методу.

3 . Для определения Nm следует подыскивать подходящие разре­ зы зерен по соответствующим интерференционным фигурам.

4 . При совпадении светопреломления жидкости и некоторого по­ казателя преломления минерала надлежит удостовериться, что мы действительно имеем дело с /Ѵр или l\’g. Это также устанавливается по интерференционным фигурам, которые в положении погасания в скрещенных николях должны обнаруживать признаки фигур с 2 Р .

5 . Специфические случаи использования интерференционных фи­ гур заключаются в определении направлений колебания, проявляющих­ ся в разрезах с хорошо центрированными фигурами. Наблюдаем вна­ чале зерно при ортоскопическом освещении, установив интересующее нас направление параллельно линии С - Ю. Производим испытание по способу полоски Бекке или косого освещения. Измеряемые при этом показатели преломления определяются по интерференционным фигурам следующим образом1:

А . Темный крест одноосного кристалла: центрированный - только No

1 При работе с коноскогіом все фигуры, кроме фигур разрезов, перпендикулярных оптическим осям и острой биссектрисе, не надеж­ ны, поэтому всегда возможны ошибки. Для определения наименова­

Б . Центрированный сходящийся крест одноосных кристаллов: крест распадается, и изогиры покидают поле зрения - Ne ориентирован на С В , а No ориентирован на СЗ .

В . Центрированная фигура двуосного кристалла с двумя изо-

в случае сходящегося креста в направлении СЗ ориентиро­ ван Np или Ng.

Г. Фигуры с одной плоскостью симметрии (изогира при пол­ ном повороте столика четыре раза совпадает с линиями креста нитей), если изогиры вращаются в одном направле­ нии со столиком, - фигура SR> в противоположном - фигу­

*пендикулярно к ней располагается Nm.

Примечание: Для отличия Np от Ng наблюдаем зерно при ортоскопическом освещении в скрещенных николях, повернув исследуе­ мое направление на С В . Вводим компенсационную пластинку. При повышении интерференционной окраски исследуемое направление -

Ng ! при понижении —Np.

Плеохроизм и абсорбция. Плеохроичные минералы изменяют окрас­ ку при вращении зерен при одном, поляризаторе. Плеохроизм приня­ то характеризовать простыми формулами. Для этого наблюдают с одним николем окраску зерен, проявляющуюся по каждому из глав­ ных направлений колебания. Производят следующие записи:

Ne- бурый, No*темно-бурый или

Ng= темно-бурый, Nm- бурый, Np - светло-бурый. Это и есть формула плеохроизма.

Абсорбция также характеризуется простейшими формулами. Смот­ рим формулу плеохроизма. Отмечаем, по какому направлению про­ является более темная окраска, и соответственно записываем фор­ мулу абсорбции, которая для приведенных выше примеров будет

ковыми цветами интерференции дают одну интерференционную фигуру. Прямолинейные боковые ограничения спайных обломков свидетель­ ствуют о проявлении второго направления спайности или о том, что

Приложение Б.

ОБЗОР РЕКОМЕНДУЕМЫХ

ОПТИЧЕСКИХ СПРАВОЧНИКОВ

Справочники по оптическим свойствам прозрачных веществ от­ носятся к трем классам материалов: неорганическим веществам, ор­ ганическим веществам и природным минералам. Поскольку наиболее широко петрографический микроскоп используется для диагностики природных соединений, наибольшее количество справочной литерату­ ры посвящено минералам. Оптические свойства прозрачных веществ сгруппированы в определительные таблицы, которые совершенно не­ заменимы для диагностики в тех случаях, когда для используются только оптические данные. Вновь выявляемые оптические свойства не находят отражения в таблицах, поэтому в значительной мере те­ ряют свою ценность, выпадая из поля зрения исследователей при ря­ довой определительской работе.

ПРОЗРАЧНЫЕ МИНЕРАЛЫ

Наибольшую ценность представляет статистический справочник оптических свойств минералов Ларсена и Бермана /74/. В этом справочнике использованы все важные диагностические оптические свойства, причем для многих важных групп минералов они допол­ нительно сгруппированы в отдельных разделах. В определительных таблицах минералы разделены на изотропные, одноосные и двуосныѳ и расположены в пределах этих подразделений в порядке увеличения

вым 1. Подготавливается расширенное и пересмотренное издание таб­ лиц Геологической службой СШ А (М . Флейшер и Р . Уилкокс).

Несколько менее точны по сравнению со справочником Ларсена и Бермана таблицы Г. Винчелла /1 3 2/, в которых минералы распо­ лагаются в порядке увеличения показателей преломления /Ѵт, угла

2 V и двупреломления. Приводятся также ссылки на регистрационные карточки ICPDS рентгеновских данных.

В реферативном журнале Mineralogical Abstracts, публикуемом Лондонским минералогическим обществом, реферируются статьи т е -

1 Э . Ларсен, Г. Берман, Определения прозрачных минералов под

268 Приложение Б

кушей литературы. Этот журнал - прекрасный источник новых опти­ ческих данных минералов. Полезен в этом отношении также журнал American Mineralogist, часто публикующий обзоры новых минералов2.

Существуют многочисленные работы, в которых приводятся оп­ ределительные таблицы по отдельным группам минералов. Наиболее важные таблицы породообразующих минералов составлены Трёгером /1 1 6/. В этом справочнике имеются таблицы и диаграммы, в кото­ рых минералы располагаются в соответствии с вариациями почти всех диагностических свойств. Особенно хорошие диаграммы приве­ дены по оптическим свойствам изоморфных серий породообразующих минералов, а также диаграммы ориентировки. По специальному за­ казу можно получить очень полезный графический ключ к справочни­ ку, включающий все минералы, нанесенные на график по величинам показателей преломления и двупреломления. В самой книге также имеются многочисленные удобные номограммы.

В руководстве Хейнриха /55/ приведены три главные определи­ тельные таблицы, в которых минералы сгруппированы по вариаци­ ям показателей преломления, окраски и увеличению двупреломления. В этих таблицах даны ссылки на более детальные описания минера­

рованных по химическим или структурным признакам, пожалуй, наи­ большую ценность имеет книга А . Винчелла и Г. Винчелла /129/. Это руководство издано уже довольно давно, но в нем приводятся данные по всем минералам, а не только породообразующим или от­ несенным к определенным химическим группам. В этом справочнике описание оптических свойств минералов и их групп располагается в соответствии с обычной химической классификацией (самородные

элементы, сульфиды, окислы и т .д .). В книге приведены ценные диа­ граммы зависимости оптических свойств от химического состава ми­ нералов в изоморфных сериях, даны многочисленные ссылки на ори­ гинальную литературу.

Для специальных целей полезны некоторые относительно узкие руководства. Так, при диагностике осадочных обломочных минералов можно рекомендовать к использованию двухтомную книгу Милнера и др. /86/, во втором томе которой приводятся сведения о диагнос­ тических свойствах обломочных зерен очень многих минералов и их фотографии. В приложении к этому тому обычные минералы осадоч­

ных пород расположены в соответствии со средним показателем пре­ ломления, оптическим знаком и углом оптических осей.1

1 На русском языке данные об оптических свойствах новых минера­ лов периодически публикуются в статьях-обзорах Э .М . Бонштедт-Куп-

летской в Записках Всесоюзною минералогическою общества.- Прим.ред.

природным стеклам, а частично - к продуктам искусственного плав­ ления пород и минералов.

Если возникает необходимость иметь современные данные, то

ство по породообразующим минералам. Целесообразно вначале обра­ щаться к двум последним справочникам, изданным позднее. Заметим при этом, что, например, в справочнике Дира и др. имеется весьма полная информация о ганите, цинкосодержаніе^ шпинели, которую,ка­ залось бы, нельзя было ожидать встретить в этой книге. Выпущено также сокращенное однотомное издание этого справочника /27 /. Эта книга, естественно, содержит меньше информации, чем упоминавший­ ся ранее пятитомник тех же авторов, и в ней отсутствуют определи­ тельные таблицы, тем не менее она остается весьма полезным ру­ ководством. Конечно, наряду с перечисленными книгами в качестве превосходного справочника по породообразующим минералам следует назвать и книгу Трёгера /1 1 6 / .

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Наиболее поздние справочники, предназначенные для диагности­ ки искусственных неорганических кристаллических веществ, - книги А . Винчелла и Г. Винчелла /130/ и Кордеса /70/. В первой из них вещества расположены в соответствии с типом химического сое­ динения. В этот справочник включены кремнеземистые стекла. Оп­ ределительные таблицы изотропных веществ построены на показате­ лях. преломления; в расположении анизотропных веществ, помимо по­

казателя преломления, использованы двупреломление и угол оптичес­ ких осей. Кордес приводит удобные таблицы двупреломления и пока­ зателей преломления положительных и отрицательных кристаллов, а также цветные изображения интерференционных фигур-

Сведения о многих соединениях (но без определительных таб­ лиц) включены в последнее издание " Handbook of Chemistry and Physics /51/. Данные по оптическим свойствам стекол можно найти в книге А . Винчелла и Г. Винчелла /130/ и в специальной моно­ графии Мори /87 /. Керамические материалы рассмотрены в работах /96, 5 8 / . Свойства стекол и жидких кристаллов приведены в таб­ лицах Ландгольта-Бёрнштейна /73/.