Вивчення кольору і плеохроїзму мінералів

 

Мета роботи: вивчення кольору мінералів під мікроскопом і явища плеохроїзму.

 

Завдання роботи:

- вміти виділяти мінерали прозорі та непрозорі;

- розрізняти мінерали за кольором;

- спостерігати явище плеохроїзму і пояснювати його суть;

- замалювати мінерали в різних положеннях і вказати на плеохроїзм, якщо він є.

 

Теоретичні положення

 

Під час вивчення мінералів в паралельному світлі з виключеним аналізатором серед них розрізняють непрозорі, які повністю поглинають світлові промені і прозорі, ті, що повністю або частково пропускають світло. До непрозорих відносяться в основному рудні мінерали. В шліфі вони цілком чорні і їх визначення проводиться у відбитому світлі за особливою методикою.

Більшість породоутворюючих мінералів відноситься до другої групи, серед яких одні зовсім безкольорові, інші забарвлені. Безкольорові - це такі мінерали, які поглинають однаково промені світла різної довжини. Забарвленими виглядають мінерали, які світлові промені різної довжини поглинають по-різному.

Багато мінералів, які кристалізуються у всіх сингоніях, крім кубічної, володіють плеохроїзмом. Плеохроїзмом називається властивість кристалів змінювати забарвлення в залежності від напрямку світлових коливань, які проходять через них. Він зумовлений різним характером поглинання світлових променів кристалом за різними напрямками.

Плеохроїзм проявляється під час вивчення мінералів у шліфах при одному ніколі. Площина коливання світлових променів в поляризаційному мікроскопі завжди постійна і відповідає положенню площини коливань поляризатора. Повертаючи столик мікроскопа, ми тим самим міняємо положення зерна відносно цієї площини. При цьому в мінералів, які володіють плеохроїзмом, спостерігається поступова зміна забарвлення.

В одних мінералів плеохроїзм проявляється зміною кольору, наприклад, від блідо-зеленого до блідо-рожевого (гіперстен); в інших - у зміні інтенсивності забарвлення, наприклад, від темно-бурого до світло-бурого (базальтична рогова обманка); в третіх - у зміні і кольору, і його інтенсивності; наприклад, від темно-коричневого до світло-жовтого (біотит).

Під час вивчення плеохроїзму слід пам’ятати, що зерна одного і того ж мінералу по-різному орієнтовані в шліфі, можуть мати різний характер зміни кольору, а в деяких випадках навіть не змінюють кольору при повороті столика мікроскопа. Так, в біотиті в січеннях зі спайністю плеохроїзм виражений чітко, а в зернах без спайності - відсутній зовсім, або виражений дуже слабо.

Для багатьох мінералів плеохроїзм є важливою діагностичною ознакою (біотит, гіперстен, егірин, різні амфіболи, епідот та ін.). Для деяких мінералів колір відображає особливості хімічного складу. Через те при характеристиці плеохроїзму необхідно відмічати не тільки основний колір, але і його відтінки, а також відмічати особливості зміни забарвлення в різних розрізах мінералу.

 

Порядок виконання роботи:

 

1 Регулюють мікроскоп (освітлення, центрування).

2 Встановлюють на столику шліф з забарвленим мінералом.

3 Повертаючи столик мікроскопа, спостерігають, як змінюється колір зерна мінерала в різних розрізах.

4 Вибирають зерно, яке має чіткий плеохроїзм, і зарисовують його в двох положеннях, при яких воно найсильніше відрізняється за кольором. На малюнку показують форму і напрям тріщин спайності.

Роботу проводять при виключеному аналізаторі.

 

Контрольні питання

 

1 Які кристали називаються прозорими і непрозорими?

2 Чи завжди природній колір мінералів співпадає з забарвленням у паралельному світлі?

3 Що таке плеохроїзм і як він проявляється в різних мінералів?

4 Які мінерали володіють плеохроїзмом?

5 В чому проявляється плеохроїзм під мікроскопом?

6 При якому положенні ніколей (поляризатора та аналізатора) вивчають плеохроїзм?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

ВИЗНАЧЕННЯ ВЕЛИЧИНИ ПОКАЗНИКА ЗАЛОМЛЕННЯ МІНЕРАЛІВ

 

Мета роботи: визначення показника заломлення мінералів методом порівняння з показником заломлення канадського бальзаму.

 

Завдання роботи:

- знати, як можна точно визначити показник заломлення мінералів;

- навчитись визначати показник заломлення мінералів, порівнюючи їх з канадським бальзамом;

- вміти визначати рельєф мінералів, лінію (смужку) Бекке, шагреневу поверхню.

 

Теоретичні положення

 

Показник заломлення - це одна із дуже важливих діагностичних ознак мінералів. Визначення його проводиться різними методами і з різним ступенем точності.

Найбільш точно (до десятитисячних долей одиниць) визначити показник заломлення можна за допомогою кристал-рефрактометра. Вимірювання показника заломлення цим приладом базується на явищі повного внутрішнього відбиття при падінні променя світла із середовища, що заломлює світло сильніше, до середовища, що заломлює менш сильно. При цьому величина показника мінералу вираховується за формулою:

 

n=Nsina,

 

де N - відомий показник заломлення скляної напівкулі, з якої хвиля світла падає на досліджуваний мінерал (його величина, як правило, дорівнює 1,8-1,9); a - кут, під яким падає промінь світла і при якому він має повне внутрішнє відбиття. Кристал-рефрактометр дозволяє заміряти показник заломлення як кристалічних, так і не кристалічних речовин, при умові, що їх значення не перевищує величини N.

В науково-дослідних і виробничих лабораторіях показники заломлення мінералів найчастіше визначають імерсійним методом. Перевага цього методу - можливість його використання для визначення дуже дрібних зерен, розміром в десяті долі міліметра. Суть методу полягає в тому, що користуючись спеціальним набором рідин з різними відомими показниками заломлення, підбирають дві рідини з різницею величин n в 0,003.

Причому, значення n однієї рідини буде більше n досліджуваного мінералу, а другої - менше. Таким чином, точність визначення показника заломлення імерсійним способом складає 0,001 - 0,002.

Порівнюючи показники заломлення рідини і мінералу, спостерігають за світловою смужкою, або лінією Бекке - (за іменем австрійського петрографа Ф.Бекке). При різниці n в 0,001 і більше на границі мінералу з рідиною з'являється тонка світлова смужка - лінія Бекке, яка точно повторює контури зерна. Виникнення світлової смужки пояснюється явищами заломлення і повного внутрішнього відбиття променів, які падають на поверхню двох середовищ, що стикаються. При підйомі та опусканні тубуса (або столика) мікроскопа вона зміщується із зерна на рідину і навпаки. Необхідно чітко запам’ятати таке правило: при підйомі тубуса мікроскопа лінія Бекке переміщується в сторону речовини (мінералу) з більшим показником заломлення, а при опусканні - в сторону речовини з меншим показником заломлення.

В мікроскопах марки МІН-8, Полам-112 та ін., де фокусування здійснюється зміною положення предметного столика, лінія Бекке переміщується в сторону середовища з більшим показником заломлення при опусканні столика, а при його підйомі - в сторону середовища з меншим показником заломлення.

Найбільш простим і доступним способом визначення показника заломлення мінералів під час вивчення їх за допомогою поляризаційного мікроскопа є метод порівняння з показником заломлення канадського бальзаму, величина якого завжди постійна (n_к.б.=1.537~1.54). При цьому спостерігають за лінією Бекке, рельєфом і шагреневою поверхнею, на основі яких і визначають показник заломлення мінералів.

Всі мінерали в порівнянні з їх показниками заломлення з показниками заломлення канадського бальзаму можна поділити на дві групи: 1) n_мін<n_к.б.; 2) n_мін.>n_к.б.

Слід пам’ятати, що у деяких мінералів величина показника заломлення залежно від кристалографічної та оптичної орієнтировки дуже змінюється, наприклад у кальцита - від 1,486 (n<n_к.б.) до 1,658 (n>n_к.б.).

У мінералів першої групи лінія Бекке при підйомі тубуса мікроскопа переміщується на канадський бальзам, а в другої групи - на мінерал.

Рельєф. При різниці показників заломлення мінералу і канадського бальзаму 0,02 і більше зерна здаються випуклими і більш припіднятими над площиною шліфа. В таких випадках прийнято вважати, що вони мають рельєф. Це пояснюється тим, що зерна мінералів відіграють роль збірних лінз (промені світла завжди відхиляються в сторону середовища з більшим показником заломлення), тому вони краще освітлюються і здаються нам розміщеними ближче до очей, чим навколишні мінерали.

За ступенем вираження розрізняють рельєф слабкий, ніжсередній, сильний та різкий. Він залежить від того, наскільки відрізняється показник заломлення мінералу від показника заломлення канадського бальзаму.

У випадку, коли зерно здається припіднятим, ніби виступає з площини шліфа (n_мін.>n_к.б.). В другому, коли зерно на фоні канадського бальзаму виглядає опущеним, вдавленим (n_мін.<n_к.б.).

Шагренева поверхня (шагрень). Під час виготовлення шліфа нижню і верхню площину породи шліфують, але при цьому на поверхні зерен мінералів завжди залишаються мікроскопічні нерівності, які заповнюються канадським бальзамом. У мінералів з n близьким до n_к.б.=1.54, ці нерівності непомітні, так як світлові промені майже не відхиляються від початкового напряму, і поверхня зерен освітлюється рівномірно.

Якщо показник заломлення на 0.02 і більше відрізняється від показника заломлення канадського бальзаму, то нерівності на поверхні зерен стають більш помітні, і вона здається шорсткою. Це пояснюється явищем заломлення і повного внутрішнього відбиття світлових променів. Поверхня таких зерен нагадує ватман або шагреневу шкіру, тому це явище і має назву шагрені.

Подібно до того, як рельєф зерен змінюється залежно від різниці показників заломлення, так і шагрень проявляється тим різкіше і помітніше, чим більше n_мін відрізняється від n_к.б.

Необхідно запам’ятати, що спостереження за переміщенням лінії Бекке, характером рельєфу та шагрені проводиться при частково закритій діафрагмі та опущеній освітлювальній системі. Це робиться для того, щоб одержати порівняно невеликий потік паралельних світлових променів.

 

Порядок проведення роботи

 

1 Знайти зерно досліджуваного мінералу на границі з канадським бальзамом (найкраще на краю шліфа).

2 Опустити освітлювальну систему і частково прикрити діафрагму.

3 Піднімаючи та опускаючи тубус мікроскопа, спостерігають за лінією Бекке і відмічають напрям її переміщення.

4 Визначити характер шагрені та рельєфу.

5 За допомогою таблиці 2 визначити величину показника заломлення мінералу.

 

Таблиця 4.1 - Таблиця для визначення показника заломлення мінералів

 

Група	n	Напрям руху лінії Бекке*	Характер	Приклади мінералів
			шагрені	рельєфу
nмін< nк.б.	1.52   1.52-1.54     ~1.54	на канадський бальзам на канадський бальзам   відсутній	Чітка   відсутня     відсутня	чіткий   відсутній     відсутній	флюорит   ортоклаз   плагіоклази в деяких розрізах
nмін> nк.б.	1.54-1.56   1.56-1.60   1.60-1.68   1.68-1.76   >1.76	на мінерал   на мінерал   на мінерал   на мінерал   на мінерал	відсутня   слабопомітна   чіткопомітна   сильна   різка	відсутній   слабопомітний   чіткий   сильний   різкий	кварц   слюда   амфіболи   піроксени   гранати, сфен

Примітка. При підйомі тубуса або опусканні столика мікроскопа.

Контрольні питання

 

1 Що таке показник заломлення мінералів?

2 Як можна точно визначити показник заломлення мінералів?

3 Що таке імерсійний метод?

4 Яким методом визначення показника заломлення мінералів користуються при вивченні їх під мікроскопом?

5 Що таке лінія Бекке, рельєф, шагренева поверхня мінералів? Як за допомогою цих властивостей можна визначити показник заломлення мінералів?

6 Як визначити, у якого з мінералів в шліфі величина показника заломлення більша?

7 При яких значеннях показника заломлення лінія Бекке на контакті мінерал-канадський бальзам не помітна?

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5