Качественные оптические свойства минералов » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Качественные оптические свойства минералов

18.04.2021

Исследования под рудным микроскопом обычно проводятся 1) с одним поляризатором (т. е. в линейно или «плоскополяризованном» свете) или 2) с поляризатором и анализатором (т. е. в «скрещенных николях», когда анализатор ориентирован относительно поляризатора под углом 90°). Наблюдения обычно ведутся с применением сухих или иммерсионных объективов. Цвет, отражение, двуотражение и плеохроизм отражения изучаются в линейно («плоско») поляризованном свете, анизотропия и внутренние рефлексы — в скрещенных николях.

Цвет. Очень небольшое количество минералов имеют яркую и отчетливую окраску (например, ковеллин, борнит, золото), большинство же лишь слабо окрашено, так что начинающему исследователю они кажутся белыми, отличаясь разной степенью сероватости. Однако с приобретением некоторых практических навыков многие тонкие цветовые различия становятся для наблюдателя видимыми. Хотя глаз обычно хорошо чувствует разницу в цвете между ассоциирующимися минералами, цветовая «память» у него все же слабая. Следующая проблема заключается в том, что характер цвета минерала зависит от окружения последнего (так, например, халькопирит кажется отчетливо желтым при сравнении его с белыми или серыми минералами, тогда как рядом с самородным золотом он приобретает зеленовато-желтый оттенок). Такое явление «взаимной цветовой интерференции» означает, что очень важно минерал понаблюдать в различных ассоциациях. В связи с этим цвета минералов лучше описывать в сравнении с другими минералами, с которыми они часто ассоциируются. Для каждого наблюдателя важно составить свои собственные описания цветов, так как в различных микроскопах они воспринимаются по-разному. Полагаться только на описания цвета, сделанные другим наблюдателем, также трудно; в связи с этим информацию, следует рассматривать как грубо ориентировочную. Другая причина осторожного отношения к качественным описаниям цвета заключается в том, что цвета зависят также от используемого освещения и будут обнаруживать тонкие различия в разных микроскопах. При работе на новом инструменте необходимо «настроить глаз», понаблюдав несколько широко распространенных и легко определяемых минералов, из которых отдельные можно было бы узнать до их наблюдения под микроскопом. Два других предостережения касаются влияния на цвет побежалости (например, борнит может выглядеть не коричневатым, а красным после того, как шлиф оставался на открытом воздухе) и некачественной полировки, особенно «переполировки» (например, халькопирит, если он переполирован, может стать белым, хотя и сохранив характерный для него желтый цвет по краям и вдоль трещин). Эти источники ошибок легче всего устраняются путем повторной полировки на ее конечной стадии.

Далее обсуждается проблема количественной оценки цветовых различий, освещены ограничения качественного подхода и указано направление, в котором, возможно, будет развиваться последующая дискуссия о значении цвета минерала в полированном шлифе.

Отражение. Количество света, падающего на полированную поверхность какого-либо минерала и отраженного в направлении к наблюдателю, зависит от важного свойства этого минерала, которое называется отражением. Отражение минерала (именуемое в просторечии «яркостью») является фундаментальным свойством. Оно может быть точно измерено с помощью специального приспособления к стандартному микроскопу для отраженного света. Выражается отражение в процентах:
Качественные оптические свойства минералов

Отражение минерала может варьировать в зависимости от его ориентировки, длины волны отражающегося света (поскольку минерал может отражать в большей мере определенные длины волн и в связи с этим становиться окрашенным) и угла падения света (отметим, что в рудной микроскопии освещение всегда имеет нормальное падение).

Хотя глаз не может «измерить» величину отражения, тем не менее наблюдателю легко визуально расположить минералы шлифа в порядке возрастания этой величины. Если имеется один или два просто диагностируемых минерала, отражение которых легко установить (например, магнетит R% ~20, пирит R% ~55, галенит R% ~43), то, имея даже небольшой опыт, можно оценить отражение «неизвестных» минералов путем сравнения их с этими «эталонами». Полезно также отметить, что жильный кварц и многие монтировочные пластики имеют величины отражения ~5%.

Ошибки при оценке отражения могут быть обусловлены многими причинами. Минералы, которые подверглись плохой полировке, будут казаться менее отражающими, чем те, которые отполированы хорошо, хотя их величины отражения могут быть и одинаковыми. Цвет, как это ни странно, может также вызвать затруднения, поскольку он возникает для наблюдателя в результате того, что глаз отбирает определенные интервалы длин волн, различающиеся по отражению. Для преодоления этой трудности следует ввести фильтр, чтобы ограничить свет, падающий на шлиф, узким интервалом длин волн (в таких случаях говорят о «зеленом» или «желтом» свете). Таким образом, если помнить обо всех этих проблемах и учитывать их, то можно утверждать, что глаз в состоянии оценить отражение с достаточной точностью и тем самым в значительной мере помочь диагностике минералов.

Двуотражение и плеохроизм отражения. Кубические минералы при любой ориентировке их зерен не меняют своего отражения и цвета во время вращения столика микроскопа. Большинство минералов других сингоний обнаруживают изменения отражения или цвета (или обоих вместе), когда их сечения определенной ориентировки вращаются. Изменение отражения, являющееся свойством минерала, называется двуотражением, а свойство изменять цвет (или оттенок) — плеохроизмом отражения. Однако изометрические (базальные) сечения гексагональных и тетрагональных кристаллов не обнаруживают ни одного из этих свойств и ведут себя как кубические минералы. Кроме констатации наличия у минерала одного из этих свойств (или обоих) обычно необходимо также отмечать интенсивность их проявления (очень слабая, слабая, умеренно сильная, очень сильная) и в случае плеохроизма отражения фиксировать цвета, наблюдаемые в различных сечениях. Примеры минералов, которые обнаруживают плеохроизм отражения, перечислены в табл. 3.1 и показаны на рис. 3.1.

Мерой двуотражения служит, конечно, разница между максимальным и минимальным значениями отражения, выраженными в процентах. К сильно двуотражающим минералам относятся графит, молибденит, ковеллин, антимонит, валлериит, к умеренно двуотражающим — марказит, гематит, никелин, кубанит, пирротин, слабое двуотражение отмечается у ильменита, энаргита, арсенопирита (см. табл. 3.1).

Следует помнить, что оба свойства есть функция ориентировки кристалла относительно пучка поляризованного света; при изменении этой ориентировки свойство- может исчезать совсем и затем, нарастая, достигать своего максимума. При поисках минералов со слабыми и умеренными двуотражением и плеохроизмом отражения обычно наблюдают зерна в сростках, где глаз может заметить даже самые незначительные различия.

Анизотропия. Когда полированная поверхность кубического минерала наблюдается в скрещенных николях, она остается темной (в состоянии погасания) при всех положениях столика микроскопа, в какой бы кристаллографической ориентировке ни находилась эта поверхность (в некоторых случаях сечение может быть темным не полностью, но и тогда оно не изменяется при вращении). Такие минералы называются изотропными. Минералы, которые образуют кристаллы более низких, чем кубическая, сингоний, не будут оставаться неизменными при вращении столика в основном при любой ориентировке полированной поверхности. Такие минералы относятся к анизотропным. Однако некоторые сечения анизотропных минералов, имеющие определенную ориентировку, могут быть изотропными (например, базальные сечения гексагональных и тетрагональных кристаллов), тем не менее большинство из них обнаруживают некоторые изменения в яркости или цвете или в том и другом одновременно при повороте столика на 360°. Как и в случае с двуотражением и плеохроизмом отражения, анизотропия может изменяться от максимальной до нулевой (когда минерал ведет себя как изотропный) в зависимости от сечения, в каком данный кристалл был отполирован. В анизотропных сечениях при повороте столика на 360° имеются четыре позиции через каждые 90°, в которых данное сечение становится темным (положение погасания) или по крайней мере снижает свою яркость до минимума. Между этими позициями (под углами ~45° к положениям погасания) лежат позиции максимальной яркости. Как только обнаружено, что минерал обладает анизотропией, исследователю следует установить ее интенсивность, используя уже известные обозначения — очень слабая, слабая, умеренная, сильная, очень сильная.

Цвета, наблюдаемые у анизотропных минералов при вращении столика (цвета анизотропии), могут оказаться ценными для диагностики, если ими пользоваться с осторожностью; в некоторых случаях они проявляются достаточно отчетливо (например, темно-зеленые цвета у марказита). Однако эти цвета постоянны лишь при строго скрещенных николях и при их раскрещивании изменяются у конкретных минералов определенным образом. Наряду с проблемами, возникающими при качественном описании цвета, о чем говорилось ранее, наблюдения цветов анизотропии связаны с дополнительными трудностями, так как они чувствительны к различиям, которые имеются между разными микроскопами и системами освещения. Тем не менее эти цвета могут быть полезны для диагностики минералов, если ими осторожно пользоваться и если исследователь, ведущий работу при постоянных условиях, предварительно составил кадастр собственных наблюдений.

Как и при наблюдении двуотражения и плеохроизма отражения, приходится изучать большое число зерен в полированном шлифе, чтобы отыскать сечения с максимальной анизотропией; если же сама порода имеет ориентированную текстуру, то может возникнуть необходимость вырезать и отполировать другие шлифы в иной ориентировке. Иногда совместное влияние вращения столика и анизотропии окружающих зерен затрудняет решение вопроса, является ли данное зерно изотропным или слабо анизотропным. Прийти к правильному заключению легче, если столик оставить неподвижным и медленно поворачивать анализатор на 5—10° вперед и назад от его «скрещенного» положения с поляризатором, т. е. когда он располагается по отношению к последнему под углом 90°. Этот прием исключает движение объекта, которое рассеивает внимание, столь необходимое при наблюдении крайне незначительных вариаций цвета и величины отражения. Большую помощь оказывает также хорошо центрированный объектив и включенная диафрагма, которая исключает из поля зрения посторонние зерна.

Отметим также, что тонкие параллельные царапины, оставшиеся в результате несовершенной полировки, могут вызвать, эффекты, сходные с анизотропией и двуотражением.

Внутренние рефлексы. Некоторые минералы, изучаемые в полированных шлифах, прозрачны, другие совершенно не пропускают свет, и, наконец, имеются минералы с промежуточной степенью «непрозрачности». Прозрачные объекты, конечно, лучше изучать в проходящем свете, тогда как многие минералы промежуточной категории удобнее наблюдать в отраженном свете. Такие минералы могут быть достаточно прозрачными, чтобы позволить свету проникать значительно ниже поверхности и отражаться в направлении к наблюдателю от трещин или других дефектов внутри кристалла. Такой свет будет проявляться в виде диффузных участков или пятен, называемых внутренними рефлексами. Диагностическое значение имеет как наличие внутренних рефлексов, так и их цвет. Последний возникает в связи с тем, что некоторые длины волн падающего белого света избирательно поглощаются кристаллом, который тем самым обнаруживает свой собственный цвет («body color»). Например, касситерит обладает желтыми или желтокоричневыми внутренними рефлексами, а прустит — рубиново-красными. У прозрачных минералов в полированных шлифах при определенных условиях освещения внутренние рефлексы могут быть сплошными.

Внутренние рефлексы лучше всего видны в скрещенных николях при интенсивном освещении; они могут быть также видимы в линейно или «плоскополяризованном» свете. Важно помнить, что многие зерна определенного минерала, в принципе обладающего внутренними рефлексами, могут не обнаруживать их, и в этом случае требуются поиски по всему шлифу. Проявление внутренних рефлексов усиливается с применением иммерсионных объективов и большого увеличения; внутренние рефлексы лучше видны по краям зерен и в небольших зернах. Некоторые примеры распространенных рудных минералов, обладающих внутренними рефлексами, даны в табл. 3.2, а на рис. 3.2 показан этот эффект у сфалерита.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: