Київський національний університет імені Тараса Шевченка Геологічний факультет

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Геологічний факультет

О.О. ПАВЛОВА

Кристалооптичні дослідження мінералів у шліфах

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з «Петрографії»

КИЇВ, 2010

1. Дослідження мінералів у поляризованому світлі без аналізатора

Дослідження мінералів без аналізатора включають:

Визначення форм зерен
Визначення знаку рельєфу
Визначення показника заломлення

по відношенню до канадського бальзаму

- за ступінню прояву рельєфу

- за ступінню прояву шагреневої поверхні

Перевірка наявності псевдоабсорбції
Визначення забарвлення мінералу в шліфі
Визначення ступеня досконалості спайності
Визначення кута між площинами спайності

Визначення форм зерен мінералів

Для опису форми зерен мінералів, зерна мінерального виду, що досліджується, проглядаються спочатку на предмет визначення ступеня ідіоморфності:

- Якщо зерна в усіх зрізах мають правильні геометричні форми (що характерно для ефузивних та гіпабісальних порід) їх форма визначається як ідіоморфна. За комбінацією форм зрізів формується умовна об'ємна форма кристалів. Таким чином, форми кристалів визначаються як ідіоморфні ізометричні, ідіоморфні лускаті, ідіоморфні таблитчасті, ідіоморфні брускаті, ідіоморфні призматичні, ідіоморфні подовженопризматичні, ідіоморфні стовпчасті, ідіоморфні голчасті, ідіоморфні волокнисті.

Луската форма кристалів визначається комбінацією зрізів з однією досконалою спайністю та зрізів без спайності.

Таблитчаста форма визначається поєднанням ізометричних та прямокутних зрізів, в яких спайність відсутня або є у двох напрямках.

Призматична форма характеризується наявністю подовжених прямокутних та ізометричних зрізів, співрозмірних із шириною прямокутників. Спайність або відсутня, або присутня у двох напрямках в поперечних зрізах.

- Якщо зрізи частково мають правильні геометричні форми, а частково ні, контури пересікаються зернами інших мінералів, їх форма визначається як гіпідіоморфна (майже ідіоморфна). По сукупності обрисів зрізів визначається форма кристалів: гіпідіоморфна або неправильна ізометрична, неправильна луската, неправильна таблитчаста, неправильна бруската, неправильна призматична, неправильна подовженопризматична.

- Якщо зрізи зерен в шліфі неправильні, контури зубчасті або хвилясті, затокоподібні, взаємопроникливі з сусідніми мінералами, зрізи граней відсутні, зерна визначаються ксеноморфними, тобто з чужою, не властивою даному мінеральному виду формою. Такі зерна характеризуються як ксеноморфні ізометричні, ксеноморфні подовжені, просто ксеноморфні.

1.2. Визначення знаку рельєфу

Вибирається зерно мінералу, що досліджується, безпосередньо на контакті з канадським бальзамом. Світло діафрагмується:

- якщо при піднятті тубусу мікроскопу світлова смужка Бекке з'являється біля контуру з боку мінералу, знак рельєфу – позитивний (тобто більше за 1,540);

- якщо при піднятті тубусу світлова смужка Бекке з'являється біля контуру мінералу але з боку бальзаму – знак рельєфу негативний ( тобто менше за 1,540).

Пересторога: при різкій шагрені та високому рельєфі смужка Бекке як така може бути невиразною. Якщо при піднятті тубусу світло збирається на мінералі – знак рельєфу позитивний, і навпаки, якщо при опусканні тубусу світло фокусується на зерні – знак рельєфу негативний.

1.3. Визначення показника заломлення по відношенню до канадського бальзаму.

Відносний показник заломлення визначається за ступінню прояву рельєфу та шагреневої поверхні зерен мінералу. Чим більше різниця показників мінералу та канадського бальзаму тим різкіше проявляється рельєф та шагренева поверхня.

Рельєф оцінюється відносною товщиною та чорнотою контурів мінералів та тріщин у середені зерен. Чим більше різниця показників заломлення – тим чорніше та товстіше обриси мінералів та тріщини в них. Знак рельєфу визначає напрямок різниці у більшу, чи у меншу по відношенню до 1,540 сторону. Визначити показник заломлення можливо за таблицею 1.

1.4. Перевірка наявності псевдоабсорбції

Зерно мінералу з максимальними кольорами інтерференції ставимо на перехрестя ниток окуляру та повільно обертаємо столик мікроскопу на 360⁰. Якщо спостерігається зміна інтенсивності рельєфу та шагрені – наявне явище псевдоабсорбції.

Явище псевдоабсорбції притаманне безбарвним мінералам: карбонатам, мусковіту, тальку, пірофіліту, ангідриту.

1.5. Визначення забарвлення мінералу

Мінерали в шліфі можуть бути безбарвні або забарвлені у кольори тих довжин світлових хвиль, що не поглинаються кристалічними гратками кристалів:

- мінерали кубічної сингонії або аморфні в усіх зрізах не змінюють своє забарвлення при обертанні столика мікроскопу навколо осі.

- мінерали середніх та нижчих сингоній змінюють забарвлення або інтенсивність його в залежності від напрямку зрізу зерен (окрім зрізів перпендикулярних оптичній осі). При зміні забарвлення та його інтенсивності визначається схема плеохроїзму та схема абсорбції.

Забарвлення мінералів може бути рівномірне, плямисте, зональне монохромне або поліхромне.

1.6. Визначення ступеня досконалості спайності та

кута між площинами спайності

Спайність мінералів у шліфах проявляється у вигляді паралельних тріщин.

Ці тріщини проявлені тим чіткіше, чим більше показник заломлення мінералу відрізняється від заломлення канадського бальзаму. “Вельми досконала” спайність – тріщини паралельні, простежуються безперервно через все зерно. “Досконала” спайність - тріщини паралельні але переривчасті. “Недосконала” спайність – тріщини субпаралельні, іноді криволінійні не витримані по площі зерна. Спайність відсутня –тріщини різнонаправлені, криволінійні.

Пересторога. У деяких мінералах відмічаються тріщини окремості. На відміну від спайності, ці тріщини є прямолінійними і проявляють чітку періодичність через деякий об’єм кристалу.

Спайність може бути проявлена в одному (всі шаруваті мінерали), у двох (амфіболи, піроксени, калієві польові шпати, плагіоклази) або у трьох напрямках (кальцит, флюорит, ангідрид, іноді в амфіболах та піроксенах).

При наявності площин спайності, що зрізаються, визначається кут між ними. Для цього:

1. Знайти зріз мінералу з двома системами тріщин спайності. Тріщини повинні бути перпендикулярні площині шліфа.

2. Зорієнтувати поворотом столика одну систему тріщин паралельно вертикальній нитці окуляру. Взяти відлік по лімбу столика мікроскопу навпроти нуля ноніусу і записати його.

3. Повертати столик мікроскопу до тих пір, поки з вертикальною ниткою окуляру не співпаде друга система спайних тріщин мінералу. Взяти відлік по лімбу столика мікроскопу навпроти нуля ноніусу і записати його.

4. Різниця відліків дасть кут між площинами спайності, що визначається.

Пересторога: при косому (не перпендикулярному) положенні тріщин спайності по відношенню до площини шліфа, гострий кут, що визначається, завжди буде меншим, тупий – буде збільшуватися.

2. Дослідження мінералів у поляризованому світлі при введеному аналізаторі

Дослідження мінералів при введеному аналізаторі включають:

Визначення характеру згасання
Визначення кута згасання
Визначення знаку подовження
Визначення коефіцієнту подвійного заломлення світла (ng - np)
Визначення схеми плеохроїзму та абсорбції
Коноскопічні дослідження інтерференції:
- - визначення оптичної осності мінералу
- - визначення оптичного знаку мінералу
- - визначення кута оптичних осей двовісних мінералів

1. Визначення характеру згасання.

Зерна мінералу, що вивчається, проглядаються при введеному аналізаторі для визначення характеру згасання. Воно може бути рівномірним (одночасним по всьому зерну) або зональним, блоковим, хвилястим. Для лужних амфіболів характерне аномальне згасання, яке визвано дисперсією орієнтації індикатрис для різних довжин хвиль. Аномальність виражається у неповному згасанні зерен, тобто при обертанні столика мікроскопу, в положенні згасання, мінерал стає спочатку темно-червоно-фіолетовим, потім – темно-синім, за цим знову спостерігається просвітлення.

2.1. Визначення кута згасання

З виведеним аналізатором треба знайти зерно з чітко вираженою однією системою тріщин спайності або гранню. Поставити його на хрест ниток окуляру. Поворотом столика зорієнтувати спайність або грань паралельно вертикальній нитці окуляру. Ввести аналізатор:

- Варіант 1. Мінерал знаходиться на згасанні – згасання пряме.

- Варіант 2. Мінерал просвітлений – згасання косе.

При косому згасанні визначається кут згасання та найменування показника заломлення, з яким утворений цей кут. Для цього:

- у положенні, при якому спайність або грань паралельна вертикальній нитці окуляру, зняти відлік на лімбі столика мікроскопу.

- повернути столик мікроскопу вправо або вліво до найближчого повного згасання. Береться другий відлік. Різниця покаже кут згасання. Він повинен бути менше за 45⁰. Якщо кут дорівнює 45⁰ – згасання визначається як симетричне, що іноді характерне для авгітів.

У момент згасання мінералу з площиною коливання поляризованого променя мікроскопу (вертикальна нитка окуляру) сполучений один із показників заломлення мінералу. Для того, щоб визначити, який показник заломлення сполучився, від положення згасання треба повернути столик мікроскопу на 45⁰ проти годинникової стрілки до повного просвітлення. Ввести компенсатор:

- якщо спостерігається підвищення порядку інтерференційного забарвлення, показник що визначається - np,

- якщо спостерігається пониження кольорів інтерференції - ng_.Запишіть, з яким показником заломлення був визначений кут згасання.

2.2. Визначення знаку подовження.

Вибрати подовжене зерно мінералу, в якому вздовж подовження зорієнтовані тріщини спайності, або грань. Треба поставити його на хрест ниток і зорієнтувати тріщинки або грань паралельно вертикальній нитці. Ввести аналізатор. Якщо зерно спостерігається просвітленим – треба повернути столик мікроскопу вправо або вліво до найближчого згасання.

Від положення згасання столик мікроскопу обертається на 45⁰ проти годинникової стрілки та вводиться компенсатор. Якщо спостерігається пониження інтерференційного забарвлення – подовження позитивне (L⁺), якщо порядок інтерференційного забарвлення підвищився – подовження негативне (L^-).

2.3. Визначення максимального коефіцієнту подвійного заломлення світла (ng– np)

Треба відшукати зерно з максимальними кольорами інтерференції. За боковими інтерференційними смужками визначається порядок інтерференційного забарвлення. Він дорівнюватиме кількості темних смужок плюс один. За номограмою Мішель-Леві визначається коефіцієнт (ng– np).

2.4. Визначення схеми плеохроїзму та абсорбції

Якщо мінерал, що досліджується, в поляризованому світлі без аналізатора при обертанні столика мікроскопу змінює своє забарвлення або його інтенсивність, треба визначити схему плеохроїзму та схему абсорбції. Для цього необхідно вибрати зерно мінералу, що плеохроює, з максимальними кольорами інтерференції (зріз NgNp) (при введеному аналізаторі). За допомогою компенсатора у цьому зрізі визначається орієнтування осей індикатриси.

1. Орієнтуємо вісь Ng паралельно вертикальній нитці окуляру. При виведеному аналізаторі визначаємо і записуємо забарвлення мінералу:

Ng - ..................

2. Повертаємо столик мікроскопу на 90⁰, та орієнтуємо вісь Np паралельно вертикальній нитці окуляру. При виведеному аналізаторі визначаємо забарвлення мінералу та записуємо:

Np - ..................

3. Для двовісного мінералу, треба додатково знайти зріз, перпендикулярний оптичній осі. Цей зріз характеризується відсутністю зміни забарвлення, а при введеному аналізаторі – ізотропністю. У площині цього зрізу знаходиться вісь Nm. При виведеному аналізаторі визначається та записується забарвлення мінералу:

Nm - ..................

4. Порівнюємо інтенсивність поглинання світла у напрямках вздовж різних показників заломлення.

Записується схема абсорбції, перелічивши показники у напрямку зменшення інтенсивності поглинання світла (освітлення забарвлення), наприклад: Ng>Nm>Np.

Пересторога: схема плеохроїзму та абсорбції не визначається для безбарвних мінералів та забарвлених ізотропних.

3. КОНОСКОПІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ В ЗРІЗАХ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНИХ ОПТИЧНІЙ ОСІ

3.1. Отримання коноскопічної інтерференційної картини

При збільшенні відцентрованого 8^х-об’єктиву знайти ізотропний зріз мінералу, що досліджується. Поставити його на перехрестя окуляру. Ввести лінзу Лазо. Відрегулювати підйомним механізмом лінзи інтенсивність освітлення мінералу. Воно повинно бути максимальним.

Підняти тубус мікроскопу і змінити об’єктив на 60^х. Спостерігаючи з боку, злегка опустити тубус мікроскопу на шліф. Дивлячись в окуляр, мікрогвинтом підняти тубус до стану різкості. Повернути столик мікроскопу, щоб пересвідчитися, що об’єктив відцентрований.

Пересторога: при коноскопічних дослідженнях 60^хоб’єктив повинен бути ідеально відцентрований, а зерно повинно бути в різкості.

Ввести аналізатор та лінзу Бертрана. Відрегулювати освітлення комбінацією дій: підйомом та опусканням лінзи Лазо, положенням дзеркала. Поле зору повинно бути без затемнень, рівномірним. Якщо інтерференційне зображення не в різкості – підвищити різкість кремальєрою лінзи Бертрана.

Пересторога: Контрастність коноскопічної фігури повністю залежатиме від величини максимального коефіцієнту подвійного заломлення світла для даного мінералу. Якщо у мінералу в зрізі NgNp максимальними є сірі кольори інтерференції – коноскопічна фігура є нечіткою, розмазаною темно-сірою на сірому фоні. Якщо у мінералу в зрізі NgNp максимальними є білі кольори інтерференції – коноскопічна фігура більш чітка, більш контрастна (темно-сіра на світло-сірому фоні). Якщо у мінералу в зрізі NgNp максимальними є жовті кольори інтерференції – коноскопічна фігура є чіткою, контрастною майже чорною на білому фоні. Якщо у мінералу в зрізі NgNp максимальними є кольори інтерференції другого і більших порядків – в полі зору окрім чіткої фігури у вигляді хреста або ізогіри спостерігаються інтерференційні кільця (для оптично одновісних мінералів) або лімнескати (для оптично двовісних мінералів).

3.2. Визначення оптичної вісності мінералу

Розріз перпендикулярний оптичній вісі:

- У полі зору спостерігається коноскопічна фігура у вигляді темного хреста, що не розпадається при обертанні столика мікроскопу. Цей мінерал є оптично одновісним;

- у полі зору спостерігається одна ізогіра, що обертається як пропелер при обертанні столика мікроскопу. Цей мінерал є оптично двовісним.

3.3. Визначення оптичного знаку мінералу

Одновісні мінерали.

- При введенні компенсатора спостерігається підвищення інтерференційного забарвлення у 2 та 4 квадрантах та пониження у 1 та 3 квадрантах – мінерал оптично негативний.

- При введенні компенсатора спостерігається пониження інтерференційного забарвлення у 2 та 4 квадрантах та підвищення у 1 та 3 квадрантах – мінерал оптично позитивний.

Двовісні мінерали.

Поворотом столика мікроскопу треба зорієнтувати ізогіру у діагональному напрямку з 1 у 3 квадрант (з північного сходу на південний захід) таким чином, щоб ізогіра була б вгнутою у напрямку 4 квадранту. Введіть компенсатор. Якщо з вгнутої сторони спостерігається підвищення інтерференційного забарвлення – оптичний знак мінералу негативний. Якщо з вгнутої сторони спостерігається пониження інтерференційного забарвлення – оптичний знак мінералу позитивний.

Якщо при обертанні столика мікроскопу ізогіра залишається прямою і у діагональних напрямках не згинається, оптичний знак мінералу - ±

3.4. Визначення кута оптичних осей двовісних мінералів.

Для визначення кута оптичних осей поворотом столика мікроскопу зорієнтуйте ізогіру у діагональному напрямку з 1 у 3 квадрант (з північного сходу на південний захід) таким чином, щоб ізогіра була б вгнутою у напрямку 4 квадранту. За ступінню згину ізогіри за діаграмою Райта визначить кут 2V.

Якщо в цьому положенні ізогіра залишається прямою, кут оптичних осей дорівнює 90⁰.

Таблиця 1. Визначення приблизного показника заломлення у мінералах за знаком рельєфу, ступенем прояву рельєфу, поверхневої шагрені та силою двозаломлення

Знак рельєфу	Інтервал показників заломлення, характеристика рельєфу та поверхневої шагрені	Сила подвійного світлозаломлення
Знак рельєфу		0	0- 0,005	0,005-0,010	0,010-0,015	0,015-0,025	0,025-0,035	0,035-0,050	>0,050
«–»	1.43- 1.47 рельєф- високий негативний шагрень - ясна сБ з мінералу на канадський бальзам	флюорит опал алофан
«–»	1.47- 1,51 рельєф – середній негативний шагрень- слабка сБ з мінералу на канадський бальзам	содаліт галуазит анальцим в.с.-ріолітове	лейцит кристобаліт тридиміт	санідин	натроліт	монтморилоніт канкриніт			кальцит
«–»	1.51-1.53 рельєф- низький негативний шагрень- майже непомітна сБ з мінералу на канадський бальзам	вулканічне скло: дацитове та андезитове	канкриніт	ортоклаз мікроклін гіпс
0	1.53-1.54 рельєф- відсутній шагрень- відсутня сБ не помітна	канадський бальзам	нефелін	хризотил- кордієрит халцедон	альбіт хризотил-				арагоніт
«+»	1.54-1.55 рельєф- слабкий позитивний шагрень- відсутня сБ на мінерал з канадського бальзаму		нефелін	олігоклаз кварц хризотил- кордієрит	хризотил-			мусковіт
«+»	1.55- 1.59 рельєф- середній позитивний шагрень- слабка сБ на мінерал з канадського бальзаму	вулканічне скло: базальтове	скаполіт пенін хлорит	андезин лабрадор бітовніт кордієрит Fe	кордієрит Fe	лепідоліт	скаполіт	ангідрит тальк біотит флогопіт Mg мусковіт
«+»	1.59-1.65 рельєф- середній позитивний шагрень- ясна сБ на мінерал з канадського бальзаму		апатит	анортит целестин меліліт топаз	андалузит воластоніт арфведсоніт	турмалін(дравіт) нонтроніт глаукофан глауконіт	преніт форстерит	ангідрит вівіаніт біотит флогопіт Fe	доломіт кальцит
«+»	1.65-1.70 рельєф- високий позитивний шагрень- різка сБ на мінерал з канадського бальзаму		рибекіт	енстатит	енстатит жадеїт арфведсоніт	топаз рог.обманка лавсоніт омфацит	турмалін( (шерл) геденбергіт діопсид	форстерит олівін ідингсит	арагоніт
«+»	1.70-1.75 рельєф- дуже високий позитивний шагрень- дуже різка сБ на мінерал з канадського бальзаму	шпінель везувіан	везувіан	цоїзит кліноцоїзит	гіперстен дістен (кіаніт) ставроліт	цоїзит силіманіт піжоніт авгіт	геденбергіт піжоніт титано-авгіт	діаспор егірин-авгіт
«+»	> 1.75 рельєф- дуже високий позитивний шагрень- дуже різка сБ на мінерал з канадського бальзаму	гранат			шеєліт	еуліт	епідот ортит	монацит фаяліт егірин	сфен каситерит ксенотим циркон ідингсит

сБ – світлова смужка Бекке; к.б. – канадський бальзам; поверхнева шагрень – нерівність та шершавість поверхні мінералу у шліфі; залежить від твердості та шліфувальної здатності мінералу, ступеня доведення при виготовленні шліфа.