Исследование минералов и пород под микроскопом

Поляризационный микроскоп часто называют петрографическим, так как он используется при изучении пород. Исследование шлифов позволяет выявлять текстурные взаимоотношения и некоторые оптические свойства. Эффективно используется поляризационный микроскоп и при работе с измельченными фрагментами минералов. На таких мелких зернах можно определить все оптические свойства, которые в большинстве случаев достаточно полно характеризуют минерал, чтобы определить его.

Оптимальный размер зерен для исследования под поляризационным микроскопом — минус 50 меш — плюс 100 меш, но можно изучать и зерна большего либо меньшего размера. Чтобы приготовить препарат, необходимо: 1) поместить несколько зерен минерала на предметное стекло, 2) нанести на зерна каплю иммерсионной жидкости с известным показателем преломления и 3) накрыть каплю с зернами покровным стеклом. В таком препарате определяют показатели преломления минерала иммерсионным методом. Для работы необходим набор жидкостей с известными показателями преломления в интервале от 1,41 до 1,77 с разницей между соседними жидкостями в 0,01 или меньше. Такой набор охватывал бы показатели преломления большинства широко распространенных минералов. Иммерсионный метод — один из методов проб и ошибок и основан на сравнении показателя преломления минерала, который неизвестен, с известным показателем преломления жидкости.

Изотропные кристаллы и полоска Бекке

Поскольку свет в изотропном веществе распространяется во всех направлениях с одинаковой скоростью, такое вещество не имеет двупреломления и для него существует только один показатель преломления. В поляризационном микроскопе мы видим объекты в поляризованном свете, колебания которого расположены в плоскости С—Ю. Если объектом является изотропный минерал, свет, проходя через него, не изменяет направления колебаний. При введении анализатора поле микроскопа становится темным, так как анализатор пропускает только свет, имеющий направление колебаний В—З. Поле микроскопа не просветляется и при перемене ориентировки кристалла, происходящей при вращении столика микроскопа. Эта особенность отличает изотропные кристаллы от анизотропных. Рассмотрим сначала, как определяется показатель преломления изотропных веществ. Первый препарат делают с любой жидкостью, но если нет никаких предположений относительно минерала, берут жидкость из средины набора. Когда зерно установлено на резкость при среднем увеличении, оно в большинстве случаев имеет рельеф, т. е. четко отличается от окружающей жидкости. Это происходит в связи с преломлением света, проходящего из среды с одним показателем преломления в среду с другим. Чем больше различаются показатели преломления минерала и жидкости, тем больше рельеф. Когда же эти показатели одинаковы, преломление не происходит, и зерна по существу не видны. Рельеф показывает, что показатель преломления минерала отличается от показателя преломления жидкости, но не показывает, у какой из сред показатель выше. Ответ на этот вопрос дает нам полоска Бекке (рис. 6.11). Если зерно минерала вывести чуть-чуть из фокуса, поднимая тубус микроскопа (в микроскопах новых моделей это делается опусканием столика), на его контурах образуется узкая светлая полоска, которая при этом движется в сторону среды с более высоким показателем преломления. Значит, если полоска Бекке движется на зерно, нужно приготовить новый препарат с жидкостью, имеющей более высокий показатель преломления. После нескольких попыток может оказаться, что полоски Бекке нет, а зерно неразличимо в жидкости. Это значит, что показатель преломления минерала равен показателю преломления данной жидкости. Все же чаще всего показатель преломления минерала оказывается выше, чем у одной жидкости, но ниже, чем у следующей. В таких случаях производится интерполяция. Если полоска Бекке движется на минерал от жидкости с более низким показателем преломления резче, чем от минерала в следующей жидкости, имеющей больший показатель преломления, можно заключить, что показатель преломления минерала ближе к показателю преломления этой жидкости. В таком случае в показатель преломления минерала, вычисленный интерполяцией, вводится поправка +0,003.

Часто полоску Бекке можно усилить, уменьшая освещенность диафрагмой, расположенной под столиком микроскопа.

Дисперсия большинства жидкостей выше, чем у минералов, поэтому если показатели преломления жидкости и минерала подбираются для длин волн вблизи центра видимого спектра, то для красного света показатель преломления минерала будет выше, чем у жидкости, а для фиолетового — наоборот. Это видно и в белом свете, когда красноватая линия движется на зерно, а голубоватая — от зерна.

Помимо цвета, для изотропных минералов единственной важной оптической характеристикой является один показатель преломления. Поэтому при идентификации минерала нужно принять во внимание и другие свойства, такие как спайность, излом, цвет, твердость и удельный вес.