В тех случаях, когда кристаллы  минералов не имеют правильных  кристаллографических очертаний  и образуют зерна неправильной  формы, они называются ксеноморфными.

Степень идиоморфизма минералов

Рис. 12

Зерна: 1 – идиоморфные, 2 – гипидиоморфные, 3 - ксеноморфные 
 

     Наиболее часто минералы в  шлифах наблюдаются в виде  зерен изометрической, таблитчатой,  призматической формы, реже встречаются  минералы, которым присущи шестоватая и игольчатая формы (рис.13). 
 
 
 
 
 
 

Форма зерен минералов

Рис. 13

1 – изометрическая, а/b=1; 2 – таблитчатая, а/b от 2 до 4;

3. – призматическая, а/b от 4 до 10; 4 – шестоватая,

а/b от 10 до 20; 5 – игольчатая, а/b 

     Спайность – это свойство  кристаллов раскалываться (расщипляться) при ударе или давлении по  определенным направлениям (чаще  всего параллельно граням). В зернах  минералов, обладающих спайностью, наблюдается система параллельных  трещин, хорошо заметных под микроскопом. Под микроскопом различают минералы с совершенной и несовершенной спайностью. Минераллы, обладающие совершенной спайностью, наблюдаются тонкие, четкие трещины параллельные друг другу  (рис. 14, а).

     У минералов с несовершенной  спайностью линии трещин чаще широкие или прерывистые, но могут быть тонкими и извилистыми, не всегда строго параллельными. Однако единое направление трещин видно достаточно отчетливо (рис. 14, б, в). Минералы не обладающие спайностью, не имеют трещин, либо они неровные, извилистые и беспорядочные (рис. 14, г).

Типы  спайности

Рис. 14

 

     Трещины спайности могут проходить  в разных направлениях.

Так например в одном направлении можно  наблюдать у слюды, в двух минералы группы полевых шпатов, амфиболов, пироксенов и др., в трех кальцита, доломита, галита и некоторых других минералов, в четырех у флюорита и шести у сфалерит направлениях.

     Для минералов, имеющих спайность  в двух и более направлениях, один из диагностических признаков  – величина угла между трещинами - 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 56°, а у вторых - 87° (рис. 14, д, е).

     

5.2. ИЗУЧЕНИЕ ЦВЕТА  И ПЛЕОХРОИЗМА  МИНЕРАЛОВ 

     Минералы также  различают  по цвету зерна и выделяют  две группы, непрозрачные – полностью поглощающие световые лучи и прозрачные – полностью или частично пропускающие свет. К первой относятся в основном рудные минералы. Ко второй относят породообразующие  минералы.

    В шлифах минералы могут иметь другой цвет. Окрашенными в шлифах выглядят минералы, которые лучи разных длин волн поглощают их по-разному. Бесцветными  кажутся минералы, поглощающие одинаковые лучи с различной длиной волны.

     Большинство окрашенные минералы, кристаллизующиеся во всех сингониях  кроме кубической, обладают плеохроизмом. Плеохроизмом называется свойство  кристаллов изменять окраску  в зависимости от направления световых колебаний, проходящих через них. Оно обусловлено различным характером поглощения световых лучей по разным направлениям в кристалле и проявляется  при изучении окрашенных минералов под микроскопом при одном николе.

     У минералов, обладающих плеохроизмом, наблюдается постепенное изменение окраски.

     У одних минералов плеохроизм  выражается в изменении цвета,  у других – в изменении интенсивности  окраски, у третьих – в изменении  и цвета, и интенсивности.

    

5.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ  ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ. 

     Показатель преломления n – один из важнейших диагностических признаков минералов. Определение его, в зависимости от цели исследования, проводится разными методами с различной степенью точности. Для наиболее точного определения величины показателя преломления пользуются кристалл-рефрактомером. Измерение показателя преломления этим прибором основано на явлении полного внутреннего отражения при падении световой волны из среды, более сильно преломляющей, в среду, преломляющую менее сильно. Величина показателя преломления минерала вычисляется по формуле:

n – N sin j,

где N – известный показатель преломления стеклянного полушария (от куда падает световая волна); j - угол падения луча. Кристалл-рефрактометр позволяет измерять показатели преломления кристаллического и некристаллического вещества при условии, что их значения не превышают величины N. 
 
 
 
 

5.4. СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ  ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ  МИНЕРАЛОВ.

     В научно-исследовательских и  производственных лабораториях  показатели преломления минералов чаще всего определяют иммерсионным методом. Суть метода заключается в том, что пользуясь специальным набором жидкостей с разными, заранее известными показателями преломления, подбирают две жидкости с разницей величин n в 0,003. Причем, значение n одной жидкости будет больше n исследуемого минерала, а другой – меньше. Одно из существенных преимуществ этого метода – возможность его использования для определения даже мелких зерен, размером в десятые доли миллиметра.

     Сравнивая показатели преломления жидкости и минерала, наблюдают за так называемой световой полоской, или линией Бекке. При разнице n в 0,001 и более на границе минерала с жидкостью появляется тонкая световая полоска – линия Бекке, точно повторяющая контуры зерна. При подъеме и опускании тубуса микроскопа она перемещается с зерна на жидкость и обратно. При подъеме тубуса микроскопа линия Бекке перемещается в сторону вещества с большим показателем преломления, а при опускании – в сторону вещества с меньшим показателем преломления.

     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. При этом наблюдают за линией Бекке, рельефом и шагреневой поверхностью, по характеру которых и определяют показатель преломления минерала.

     Все минералы при сравнении  их показателя преломления с  показателем преломления канадского  бальзама можно разделить на две группы: 1) n_мин < n_к.б.; 2) n_мин > n_{к.б. .} Следует иметь в виду, что у некоторых минералов величина показателя преломления в зависимости от кристаллографической и оптической ориентировки сильно меняется, например, у кальцита – от 1,486 до 1,658. 

ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙЧТВ КРИСТАЛЛОВ ПРИ ДВУХ НИКОЛЯХ. 

6.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ  ДВОЙНОГО ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЯ  МИНЕРАЛОВ. 

   Луч света, проходящий через пластинку  анизотропного минерала, разбивается  на два луча с разными показателями преломления, распространяющиеся с различными скоростями, и колеблющиеся во взаимно-перпендикулярных плоскостях.

  Силой двойного лучепреломления (D) называется величина, показывающая насколько показатель преломления одного луча отличается от показателя преломления другого:

D = n₁ – n₂ ,                 {1}

     где n₁ и n₂ – величины показателей преломления.

   Сила  двойного лучепреломления – величина переменная. Она изменяется от 0, когда  луч направлен по оптической оси  кристалла, до какого-то максимума, когда  луч направлен перпендикулярно к оптической оси (в одноосных кристаллах) или к плоскости оптических осей (в двуосных кристаллах). За истинную величину силы двойного лучепреломления (ведь только она может использоваться для определения минералов) принимают ее максимальное значение:

D = n_g – n_p ,           {2}

         где n_g – наибольший по величине показатель преломления данного минерала, а n_p – наименьший.

     Определение силы двойного лучепреломления  минералов основано изучении  явления интерференции световых  волн, проходящих через кристалл в шлифе.

     Выше было сказано, что луч  света, входя в кристалл, раздваивается,  и каждая из образовавшихся  световых волн распространяется  в кристалле со своей скоростью.  В результате один луч обгоняет  другой, и между ними возникает  разность хода (R). Величина разности хода измеряется в миллимикронах и прямо пропорциональна длине пути, пройденного в анизотропной среде, то есть толщине кристаллической пластинки – (толщина шлифа) и силе двойного лучепреломления данного кристалла - D:

R = d D = d (n_g – n_p)               {3}

     Наличие определенной разности ходе при прохождении лучей света через анализатор обусловливает их интерференцию, вследствие чего зерна минералов при изучении их под микроскопом в белом света приобретают интерференционные окраски. При этом каждому значению разности хода соответствует своя интерференционная окраска. Следовательно, по характеру интерференционной окраски можно определить разность хода – R, которая, в свою очередь, связана с искомой уже известной зависимостью. В конечном итоге, определение силы двойного лучепреломления минерала сводится к определению интерференционной окраски.

     При определении силы двойного  лучепреломления минералов пользуются  таблицей Мишель-Леви (приложение 1).

     По горизонтальной оси этой нанесены величины разности хода (в миллимикронах) с соответствующей им интерференционной окраской (в виде вертикальных полосок соответствующих цветов). При увеличении R цвета периодически повторяются. Это позволяет разбить их на порядки.

     В первый порядок входят цвета: серый, белый, желтый, оранжевый и красный, постепенно переходящие друг в друга.

     Второй и третий порядки начинаются  с фиолетового цвета, далее  следуют синий, зеленый, желтый, оранжевый и красный.

     В первом порядке имеются отсутствующие в других порядках серый и белый цвета, но нет синего и зеленого.

     По вертикальной оси таблицы  отложена толщина шлифов (в сотых  и тысячных долях мм). Из нижнего  левого угла таблицы веерообразно  вверх и вправо расходятся  прямые линии, на концах которых указаны значения силы двойного лучепреломления.

     Для практического определения  силы двойного лучепреломления  необходимо под микроскопом найти  наивысшую интерференционную окраску  минерала и точку пересечения  ее на таблице Мишель-Леви с горизонтальной линией, соответствующей стандартной толщине шлифа =0,03 мм. Через эту точку проходит одна из веерообразно расходящихся линий, на верхнем конце которой и указана искомая величина = n_g – n_p.

     При изучении интерференционной  окраски минерала необходимо определить ее порядок. Для этого пользуются так называемым правилом каемок и методом компенсации. 

6.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ  ДВОЙНОГО ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЯ  ПО 

КАЕМКАМ В ЗЕРНАХ 

     Весьма часто зерна минералов  утончаются к краям, в то  время как значительно большая площадь зерна имеет плоскую поверхность, параллельную нижней поверхности зерна.

     В зависимости от этого интерференционная  окраска зерна понижается к  самым краям зерна, на которых  наблюдаются различия в интерференционных  окрасках, так что нередко можно различать цвета первых порядков. Наблюдая от края к центру зерна полоски интерференционных цветов, заканчивающиеся красным цветом можно подсчитать сколько красных полосок сменяют друг друга в направлении от края к центру, и, следовательно, выяснить, к какому порядку относится интерференционная окраска зерна в его центральной части (количество центральных каемок плюс единица). Затем необходимо использовать номограмму Мишель-Леви для определения силы двойного лучепреломления.