ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МИНЕРАЛОВ ПРИ ОДНОМ НИКОЛЕ

Цель. Познакомить студентов с методикой микроскопических исследований при одном николе и научить их правильно описывать и определять оптические свойства минералов, изучаемые при одном николе. Данная работа направлена на формирование компетенции ПК-11 и ОК-9, т.е. подготовить студентов к выбору технических средств для решения общепрофессиональных задач и научиться осуществлять контроль за их применением, развить стремление к саморазвитию и повышению своей квалификации и мастерства.

Организационная форма занятия. Интерактивная форма проведения занятия – презентация.

Указания по технике безопасности смотреть в приложении 1.

Методические рекомендации

Теоретическое обоснование. При одном николе изучаются: форма кристаллов и степень их идиоморфизма, цвет и плеохроизм минералов, спайность и угол между направлениями спайности, величина показателей преломления.

Изучение формы кристаллов, степени их идиоморфизма и спайности.

Форма кристаллов в породе зависит от кристаллографических особенностей минерала, условий кристаллизации, химического состава магмы и др. Так, в условиях свободного роста образуются кристаллы, обладающие правильными очертаниями, которые присущи только данному минералу. К примеру, для кристаллов слюд характерен пластинчатый облик, а в шлифах они имеют шестиугольную или вытянутую форму (призматическую или шестоватую). Поэтому форма кристаллов является диагностическим признаком и при изучении минералов под микроскопом на форму зерен следует обращать особое внимание.

Зерна, имеющие очертания, характерные для данного минерала и грани которых полностью соответствуют кристаллографической форме его, называютсяидиоморфными (греч. idios – своеобразный, присущий самому себе; morphe – форма, рис. 4.).

Если форма кристаллов только частично соответствует кристаллографической форме, то такие кристаллы называются гипидиоморфными(греч. hypo – частично, относительно, рис. 4).

Если кристаллы минералов не имеют правильных кристаллографических очертаний и образуют зерна неправильной формы, то они называются ксеноморфными (греч. xenos – чужой, рис. 4).

Степень идиоморфизма минералов в магматических породах позволяет судить о последовательности их выделения: минералы с идиоморфными очертаниями образовались первыми, а минералы, кристаллы которых ксеноморфны, последними.

Наиболее часто минералы в шлифах наблюдаются в виде зерен изометрической, таблитчатой, призматической формы, реже встречаются минералы, которым присущи шестоватая и игольчатая формы (рис. 5).

Спайность – свойство кристаллов раскалываться при ударе или давлении по определенным направлениям (чаще всего параллельным граням). В зернах минералов, обладающих спайностью, наблюдается система параллельных трещин, хорошо заметных под микроскопом. Они проявляются тем отчетливее, чем выше степень совершенства спайности.

При микроскопическом изучении обычно различают минералы с совершенной и несовершенной спайностями. В зернах минералов, обладающих совершенной спайностью, наблюдаются тонкие, четкие трещины, протягивающиеся параллельно друг другу в большинстве случаев через все зерно (рис. 6 а). У минералов с несовершенной спайностью линии трещин чаще широкие или прерывистые, но иногда могут быть тонкими и извилистыми, не всегда строго параллельными.

Однако единое направление трещин выдерживается достаточно отчетливо (рис. 6 б, в). Если минерал спайностью не обладает, то трещины либо отсутствуют совсем, либо неровные, извилистые и располагаются беспорядочно (рис. 6 г).

Трещины спайности могут проходить в одном направлении (слюды), в двух (минералы группы полевых шпатов, пироксенов, амфиболов и др.), в трех (кальцит, доломит, галит и некоторые другие минералы), в четырех (флюорит) и в шести (сфалерит) направлениях.

Для минералов, имеющих спайность в двух и более направлениях, один из диагностических признаков – величина угла между трещинами спайности (угол спайности). Особенно важно его определение для минералов группы амфиболов и пироксенов, сходных между собой по ряду других оптических констант и резко различающихся по величине угла спайности. У первых он составляет 56⁰, а у вторых 87⁰ (рис. 6 д, е).

Изучение цвета и плеохроизма минералов.

При изучении минералов в проходящем свете следует выделять зерна непрозрачные – полностью поглощающие световые лучи и прозрачные – полностью или частично пропускающие свет. К непрозрачным относятся в основном рудные минералы. В шлифах они выглядят совершенно черными, и их изучение проводится в отраженном свете по другой методике.

Все породообразующие минералы – прозрачные. Одни из них в шлифе бесцветные (они поглощают одинаково лучи различной длины и поэтому кажутся бесцветными), другие – окрашенные (они поглощают лучи разных длин волны по разному).

Многие окрашенные минералы, кристаллизующиеся во всех сингониях, кроме кубической, обладают плеохроизмом.

Плеохроизм – свойство кристаллов изменять окраску в зависимости от направлений световых колебаний, проходящих через них. Оно связано с различным характером поглощения световых лучей по разным направлениям в кристалле и проявляется при изучении окрашенных минералов под микроскопом при одном николе.

Плоскость колебания световых лучей в поляризационном микроскопе соответствует положению колебаний поляризатора, поэтому она всегда постоянна. При повороте столика микроскопа меняется положение зерна относительно плоскости поляризатора. Минералы, обладающие плеохроизмом, постепенно изменяют свою окраску.

Плеохроизм может выражаться в изменении цвета (например, от бледно-розового до бледно-зеленого, как у гиперстена), изменении интенсивности окраски (например, от темно-бурого до светло-бурого, как у базальтической роговой обманки), в изменении и цвета и интенсивности (например, от темно-коричневого до светло-желтого, как у биотита).

(Следует иметь в виду, что зерна одного и того же минерала, различно ориентированные в шлифе, могут по разному изменять свой цвет, либо даже не менять окраску при вращении столика микроскопа. Например, у биотита в сечениях со спайностью плеохроизм выражен отчетливо, а в зернах без спайности – слабо заметен или отсутствует совсем).

Для некоторых изучаемых минералов плеохроизм является важнейшим диагностическим признаком (биотит, амфиболы, эгирин, гиперстен и др.). При изучении плеохроизма следует отмечать не только его основной тон, но и оттенки, а также особенности изменения окраски в разных разрезах изучаемого минерала.

Определение величины показателя преломления.

Показатель преломления является одним из важнейших диагностических признаков. Определение его проводится различными методами с различной степенью детальности. Наиболее простой и доступный способ определения показателя преломления минералов при изучении их с помощью поляризационного микроскопа – метод сравнения с показателем преломления канадского бальзама, величина которого всегда постоянна (1,537 – 1,54). В настоящей работе планируется изучение относительного показателя преломления (по отношению к показателю преломления канадского бальзама). При различных показателях преломления зерна и канадского бальзама возникают световые эффекты: рельеф, шагреневая поверхность и полоска Бекке.

Рельеф. При разнице показателей преломления зерна и канадского бальзама 0,02 и более зерна становятся зрительно выпуклыми и как бы приподнимаются над плоскостью шлифа. Объясняется это тем, что зерна минералов играют роль собирательных линз (световые лучи всегда отклоняются в сторону среды с большим показателем преломления), поэтому они лучше освещены и кажутся расположенными к глазу ближе, чем окружающая среда.

Различают рельеф слабый, средний, сильный, резкий. Степень его проявления зависит от того, насколько показатель преломления минерала отличается от показателя преломления канадского бальзама. Рельеф может быть положительным (зерно кажется приподнятым, как бы выступающим из плоскости шлифа – показатель преломления зерна больше показателя преломления канадского бальзама) и отрицательным (зерно на фоне канадского бальзама кажется опущенным, вдавленным – показатель преломления зерна меньше показателя преломления канадского бальзама).

Шагреневая поверхность или шагрень. Если показатель преломления зерна отличается от показателя преломления канадского бальзама на 0,02 и более, то поверхность зерна кажется шероховатой и напоминает поверхность ватманской бумаги или шагреневой кожи (отсюда название – шагрень). Шагрень проявляется тем резче и заметнее, чем больше показатель преломления зерна отличается от показателя преломления канадского бальзама.

Появление шагреневой поверхности связано со следующим: при изготовлении шлифа нижнюю и верхнюю плоскости кусочка породы шлифуют. Однако при этом всегда остаются микроскопические неровности, заполняемые канадским бальзамом. У минералов с показателем преломления, близким к показателю преломления канадского бальзама, эти неровности незаметны, так как световые лучи на границе минерал-канадский бальзам почти не отклоняются от первоначального положения, поверхность зерен освещается равномерно и кажется гладкой.

Световая полоска или линия Бекке (по имени австрийского петрографа Ф. Бекке). При разнице показателей преломления зерна и канадского бальзама в 0,001 и более на границе минерала с канадским бальзамом появляется тонкая световая полоска – линия Бекке, точно повторяющая контуры зерна. Появление световой полоски объясняется явлениями преломления и полного внутреннего отражения лучей, падающих на поверхность соприкосновения двух сред. При подъеме и опускании тубуса микроскопа она перемещается с зерна на канадский бальзам и обратно [2].

Необходимо твердо запомнить: при подъеме тубуса микроскопа линия Бекке перемещается в сторону среды с большим показателем преломления. В микроскопах типа МИН-8, Полам С-112 и др., где фокусировка производится изменением положения предметного столика, линия Бекке перемещается в сторону среды с большим показателем преломления при опускании столика микроскопа.

Аппаратура, оборудование и материалы. Микроскопы с объективами и окулярами различного увеличения, набор шлифов.

Порядок выполнения работы

1. Отрегулировать микроскоп (освещение, центрировка объектива).

2. Просмотреть шлиф с исследуемым минералом и отметить:

2.1. Степень идиоморфизма его зерен, характерные очертания кристаллов (изометрические, таблитчатые, ромбовидные и т.д.);

2.2. Наличие или отсутствие спайности у различных зерен;

2.3. Расположение трещин спайности относительно наблюдаемых в сечении граней кристалла;

2.4. Число направлений трещин спайности.

2.5. Для минералов со спайностью в двух и более направлениях необходимо определить угол между трещинами спайности. Для этого нужно найти зерно с хорошо выраженными (наиболее тонкими и четкими линиями спайности, которые при подъеме тубуса микроскопа совсем или почти не смещаются) трещинами спайности. Поместить это зерно в центр поля зрения, вращением столика микроскопа совместить одну систему трещин с нитью окуляра и сделать отсчет по нониусу. Затем столик микроскопа повернуть до совмещения с той же нитью окуляра второй системы трещин спайности. Сделать второй отсчет. Разница отсчетов дает величину угла спайности.

При изучении под микроскопом спайности необходимо помнить, что вследствие беспорядочного расположения зерен в породе, в шлифе она заметна не во всех сечениях одного и того же минерала. У минералов, обладающих спайностью в двух направлениях, гораздо чаще наблюдаются разрезы с трещинами, проходящими только в одном направлении. Поэтому для правильной и полной характеристики спайности минерала надо обязательно просмотреть все его зерна в исследуемом шлифе.

2.6. Если зерно окрашенное, то, вращая столик микроскопа, отметить характер изменения его окраски в различных разрезах;

Необходимо помнить, что изучение плеохроизма минералов проводят при выключенном анализаторе.

2.7. Найти зерно изучаемого минерала на границе с канадским бальзамом (обычно на краю шлифа).

2.8. Несколько опустить осветительную систему и частично прикрыть диафрагму (следует запомнить, что наблюдение за линией Бекке, характером рельефа и шагреневой поверхности необходимо проводить при частично закрытой диафрагме и опущенной осветительной системе; это нужно для получения потока сравнительно небольшого числа параллельных световых лучей).

2.9. Поднимать тубус микроскопа (или опускать предметный столик) и следить при этом за направлением перемещения полоски Бекке.

2.10. Определить характер шагрени и рельефа и оценить относительный показатель преломления минерала.

Содержание отчета, форма и правила оформления отчета о выполненной работе. В отчете следует осветить цель работы, дать краткое теоретическое обоснование и описать методику изучения основных оптических свойств. Зарисовать зерна различной формы и различной степени идиоморфизма.

Зерна со спайностью зарисовать, отражая особенности его формы, расположение трещин спайности относительно наблюдаемых в сечении граней кристалла. Зерна с отчетливо выраженным плеохроизмом зарисовать в двух положениях, наиболее сильно отличающихся по окраске. На рисунке следует отразить форму зерна и направление трещин спайности. Зарисовать зерна с хорошо выраженными и слабо выраженными рельефом и шагренью.

При защите отчета студент должен представить описание выполненной работы, ответить на теоретические вопросы, предложенные преподавателем, и уметь практически определить все изученные свойства.

Вопросы для защиты

1. Какие оптические свойства минералов изучаются при 1 николе?

2.Что такое степень идиоморфизма минералов? Какие зерна минералов называются идиоморфными? Гипидиоморфными? Ксеноморфными?

3. Как по степени идиоморфизма можно судить о последовательности кристаллизации минералов?

4.Что такое спайность и как изучается спайность под микроскопом?

5. Как замерить угол между линиями спайности?

6. Почему зерна одних минералов выглядят в шлифе бесцветными, а

других окрашенными?

7. Что такое плеохроизм и как он выражается у различных минералов?

8.Что такое рельеф? Шагрень? Полоска Бекке? Как их изучают?

Дата добавления: 2014-10-08; просмотров: 1311; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!