Р.Н.СОБОЛЕВ
МЕТОДЫ
ОПТИЧЕСКОГО
ИССЛЕДОВАНИЯ МИНЕРАЛОВ
Р.Н.СОБОЛЕВ
МЕТОДЫ
. ОПТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МИНЕРАЛОВ
СПРАВОЧНИК
S
МОСКВА НЕДРА 1990
ББК 26.303 С 54
УДК 549.903.5
Организация-спонсор геологический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова
Соболев Р. Н.
С 54 Методы оптического исследования минералов: Справочник. — М.: Недра, 1990. — 288 с.: ил.
ISBN 5-247-00805-7
Изложены теоретические основы прохождения света через прозрачные среды и отражения его от непрозрачных сред. Описаны аппаратура, использующаяся при изучении прозрачных и рудных минералов, и методика изучения оптических явлений. Даны схемы последовательности определения неизвестного минерала по его оптическим свойствам. Помещены таблицы оптических и физических свойств наиболее распространенных прозрачных и рудных минералов.
Для геологов-практиков и научных работников в области петрографии, минералогии, обогащения руд и металлургии.
„ 1804020200—055
С-------------- 45—90
043(01)—90
ББК 26.303
СПРАВОЧНОЕ ИЗДАНИЕ
Соболев Роланд Николаевич
МЕТОДЫ ОПТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МИНЕРАЛОВ
Заведующий редакцией Л. Н. Аважанская
Редактор издательства Н. В. Венгерцева
Технические редакторы Л. А. Мурашова, Г. В. Лехова
Корректор М. В. Дроздова
ИБ № 7541
Сдано в набор 19.10.89. Подписано в печать 23.01.90. Т-05010. Формат 60Х90'/1б- Бумага типографская № 1. Гарнитура Литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 18,0. Уел. кр.-отт. 18,0. Уч.-изд. л. 18,32. Тираж 3000 экз. Заказ 1381/1704-4. Цена 1 р. 30 к.
Ордена «Знак Почета» издательство «Недра»
125047, Москва, пл. Белорусского вокзала, 3
Московская типография № 11 Государственного комитета СССР по печати
113105, Москва, Нагатинская ул., д. 1
ISBN 5-247-00805-7
© Р. Н. Соболев, 1990
ПРЕДИСЛОВИЕ
Для изучения горных пород и руд, их генезиса, формационной принадлежности, стадийности формирования, степени изменения и других особенностей необходимо точно диагностировать минералы, которыми они сложены, выявлять химический состав и структурные особенности, время и последовательность их формирования. С этой целью используются кристаллооптические методы, которым свойственны высокая надежность, точность, экспрессность и доступность. Именно благодаря этому они нашли широкое применение в различных областях геологии и других наук. Исторически сложилось так, что кристаллооптика проходящего и отраженного света и методы изучения прозрачных и рудных минералов в процессе подготовки специалистов оторваны друг от друга и часто излагаются независимо, без единого методического подхода. Вероятно, поэтому до сих пор нет руководства, в котором данные методы были бы изложены вместе, а теория взаимодействия света с кристаллическим веществом была бы рассмотрена с единых позиций.
В настоящее время невозможно проведение геологических научно-исследовательских и поисково-съемочных работ, использование методов обогащения руд, выделения мономинераль-ных фракций породообразующих и акцессорных минералов, изучение разнообразных синтетических минералов без применения поляризационного и рудного микроскопов. Широко применяют кристаллические методы и в металлургии.
Дать в руки исследователей, практиков и учащихся пособие, в котором можно найти объяснение оптических эффектов, возникающих в кристаллической среде при взаимодействии ее со светом, методический подход к использованию этих эффектов для диагностики минералов, а также помочь избежать ошибок при пользовании микроскопом — вот главная цель настоящей книги. Важно отметить, что разработка новых методик изготовления прозрачно-полированных шлифов позволяет изучить в одном препарате прозрачные и непрозрачные минералы, а затем и особенности их химического состава с помощью микрозонда. Очевидно, что кристаллооптические методы не являются универсальными и всеобъемлющими. Их разумное сочетание с другими физическими и химическими методами совершенно необходимо при комплексном изучении вещества.
Так как методы исследования прозрачных и рудных минералов имеют свою специфику, книга состоит из двух частей.
Включением в книгу таблиц оптических свойств прозрачных и рудных минералов автор преследовал две цели, С одной стороны, пользование этими таблицами помогает закрепить изучение каждого метода и выработать методические навыки при определении минерального вещества, с другой — эти таблицы могут быть использованы в качестве определительских, так как в них для каждого минерала приведены последние данные по их оптическим свойствам. Вместе с тем данные таблицы, конечно, не могут заменить имеющихся специальных справочников, так как в них включены лишь наиболее часто встречающиеся минералы.
Автор выражает признательность всем, оказавшим ему содействие в подготовке книги, и особенно коллективам кафедр петрографии, минералогии и полезных ископаемых геологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.
ЧАСТЬ I
ПРОЗРАЧНЫЕ МИНЕРАЛЫ
ГЛАВА 1
КРИСТАЛЛООПТИКА ПРОХОДЯЩЕГО СВЕТА
Распространение света в кристаллических телах подчиняется общим законам физики. Представления о волновой природе света были обоснованы О. Френелем, Т. Юнгом и другими физиками, считавшими, что световые волны имеют характер упругих волн, распространяющихся в особой среде, названной световым эфиром. Однако позднее были установлены факты, вскрывшие связь между электромагнитными и оптическими явлениями, в частности, возможность воздействовать на поляризацию света с помощью магнитного или электрического полей, влияние этих полей на частоту света, испускаемого атомами, и др. Четкая связь между оптическими и электромагнитными явлениями объясняется электромагнитной теорией света Максвелла: световые волны — это разновидность электромагнитных волн с очень высокими частотами, порядка 1015 Гц. Диапазон длин электромагнитных волн огромен — от более 1016 до менее 10~5 нм, среди них световые (видимые) волны занимают весьма скромный интервал от 380 до 760 нм: красный 760—620, оранжевый 620—585, желтый 585—560, зеленый 560—510, голубой 510—480, синий 480—450 и фиолетовый 450—380 нм.
Волновые процессы представляют общий класс явлений. Об- • разование волны обусловливается наличием связей между отдельными частями системы. Процесс, протекающий в какой-либо точке пространства, вызывает соответствующие изменения в соседних точках системы, передавая им некоторое количество энергии. От этих точек возмущение переходит к следующим и т. д., распространяясь от точки к точке, и возникает волна. Возникшее в каком-либо месте пространства электромагнитное возмущение становится источником таких же возмущений в соседних участках пространства (в силу электромагнитных связей, выражающихся в законах электромагнетизма и электромагнитной индукции), от которых оно передается дальше: возникает электромагнитная волна, распространяющаяся со скоростью света.
Дифференциальное уравнение второго порядка, математически описывающее волновое движение, имеет вид:
d2S/dt2=v2d2S/dx2,	(I)
5
где S—возмущение как функция координаты х и времени t; v — скорость распространения возмущения вдоль направления X.
Волну, распространяющуюся со скоростью v вдоль х, можно описать соотношением
S=f(/-x/v).	(2)
При фиксированном значении х вид функции f показывает, по какому закону изменяется во времени величина S, характеризующая возмущение.
Если f синусоидальная функция, то
S=a sin 2n/T(t — хМ,	(3)
где a — амплитуда; T — период волны, а аргумент синусоидальной функции 2n/T[t—(х/у)] есть фаза.
Функция периодична во времени с периодом Т. Расстояние по х, равное 'K — vT, определяет точки, в которых колебания совершаются в данный момент времени в одной и той же фазе. Величина Z=uT называется д л и н о й волны.
Волна, выраженная формулой (3), называется монохроматической волной. Таким образом, скорость распространения монохроматической волны это скорость, с которой передается от точки к точке фаза монохроматического колебания. При этом необходимым требованием является условие 2л/7[/—(х/о)] =const. Дифференцируя найдем, что скорость распространения фазы dxldt — v, поэтому v называется фазовой еж о р о с т ь ю монохроматической волны.
Электромагнитная волна представляет собой электромагнитное возмущение, распространяющееся в вакууме со скоростью с*, а в среде — со скоростью
о=с/Уец,	(4)
где е — диэлектрическая проницаемость вещества; р— магнитная проницаемость. С этим электромагнитным возмущением связана энергия, плотность которой (т. е. энергия, заключенная в единице объема) выражается для электрического поля через (е/8л)Е2, а для магнитного — через (и/8л)Н2. Для монохроматической волны E—Eq sin (at—kx) и H = Hq sin (со/—kx), где co — круговая частота (2л/Т); k— волновое число (2лД). Таким образом, энергия волны пропорциональна квадрату ее амплитуды.
Поток энергии S, входящий и выходящий из элементарного объема:
S=(c/4n)EH,	(5)
* с=3-1010 см/с, т. е. скорость распространения волны совпадает со скоростью света.
6
представляет собой численное выражение вектора Умова — Пойнтинга для электромагнитной волны. Направление этого вектора перпендикулярно к плоскости, проходящей через векторы электрической и магнитной напряженности, и в векторной форме записывается в общем виде
5=(с/4л)[ЕЯ].	(6)
Направление вектора Умова — Пойнтинга определяет направление переноса энергии волны и рассматривается в данной работе как направление светового луча (рис. 1).
Так как c/v — n — показатель преломления среды, то п=]/ец, т. е. п связан с диэлектрической проницаемостью (для процессов столь большой частоты, какими являются световые волны, р практически равна единице для любой среды) и зависит от частоты (дисперсии).
Совокупность точек, находящихся в одной фазе, образует поверхность, называемую фронтом волны. Фронт волны перемещается вдоль направления нормали к фронту и совпадает с направлением луча света. Световые волны — это поперечные волны. Если направление поперечного колебания сохраняется в одной плоскоети, то волну называют плоскополяризо-ванной или линейно поляризованной. Более сложным типом поляризации поперечной волны является эллиптическая поляризация. В этом случае колебания вектора также находятся в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения, но конец вектора описывает эллипс.
Всякое тело частично отражает, частично поглощает и пропускает падающий на него свет. Рассмотрим последнее явление для случая, когда поверхность тела плоская. Для такой поверхности угол падения i и угол преломления г измеряют от перпендикуляра к поверхности раздела и связывают отношением sin i/sin r—n,	(7)
где п— показатель преломления, постоянная величина, не зависящая от угла падения и определяемая оптическими свойствами граничащих сред. Среда, которая обладает
Рис. 1. Соотношение Е, Н и v в пространстве (вектор Умова — Пойнтинга)
Рис. 2. Дисперсия света
7
Таблица 1
Зависимость иоказателя преломления среды от длины волны
Длина волны, нм	Кварц (18 °C)		Вода (20 °C)	Сильвин (18 °C)
	по	«3		
670,8	1,5415	1,5505	1,3308	1,4866
643,8	1,5423	1,5514	1,3314	1,4877
589,3	1,5443	1,5534	1,3330	1,4904
486,4	1,5497	1,5590	1,3371	1,4983
404,7	1,5572	1,5667	1,3428	1,5097
большим показателем преломления, оптически более плотная. Обычно показатель преломления различных сред измеряют относительно воздуха. Абсолютный показатель преломления воздуха Пвозд равен ~ 1,003. Отсюда абсолютный показатель преломления среды «абс связан с ее показателем преломления относительно воздуха «отн формулой
^абс ^возд^отн 1 ,003пстн.	(8)
Показатель преломления среды зависит от длины волны света (табл. 1), иными словами, различным световым цветам соответствуют различные показатели преломления. Это явление называется дисперсией. На рис. 2 видно, что луч белого света, падающий на границу двух сред, распадается на составляющие его световые лучи. При этом угол преломления г для каждого цвета свой; наибольшая разница в углах преломления между фиолетовым и красным цветом.
Поляризация. Из электромагнитной теории света непосредственно следует, что световые волны поперечны. Изменение во времени электрической напряженности Е сопровождается появлением переменного магнитного поля Н, направленного перпендикулярно к вектору Е. Это переменное электромагнитное поле распространяется со скоростью света вдоль линии, перпендикулярной к векторам Е и И, образуя световые волны. Таким образом, имеется три вектора Е, Н, v (скорость распространения волнового фронта), которые взаимно перпендикулярны (см. рис. 1). Однако при этом векторы Е и Н, находясь в плоскости перпендикулярной к v, могут быть ориентированы произвольно относительно v и следовательно v (или луч) не является осью симметрии электромагнитных волн. Такая асимметрия характерна для поперечных волн, продольные волны всегда симметричны по отношению к направлению распространения.
Понятие поляризация было введено Э. Мал юсом в 1808 г. Очень четко она проявляется в случае, если перпендикулярно
8
к направлению светового луча поместить две пластинки, вырезанные из кристалла турмалина параллельно кристаллографической оси с (III кристаллографическая ось).
Когда на пути света помещен только один кристалл, то он ослабит интенсивность света в 2 раза. При этом, на какой бы угол не поворачивать пластинку турмалина вокруг направления светового луча, изменения в интенсивности света не происходит, т. е. световая волна, падающая на турмалин от обычного источника света, не обнаруживает асимметрии по отношению к направлению своего распространения. Если теперь на пути света поставить вторую пластинку турмалина параллельно первой, то интенсивность проходящего через них света будет зависеть от ориентировки осей с этих пластинок относительно друг друга. Если оси с взаимно параллельны, то интенсивность прошедшего света максимальна, если перпендикулярны,-—она равна нулю и при промежуточных положениях пластинок имеет промежуточное значение. Обозначим угол между осями пластинок. а, тогда интенсивность пропорциональна cos 2а.
Объяснение рассмотренному явлению состоит в том, что, хсг-тя световые волны и поперечны, в свете, исходящем от источника света, нет преимущественного направления колебаний (в падающем свете представлены все направления колебаний, перпендикулярные к направлению волны). Турмалин же пропускает лишь волны, один из поперечных векторов которых — электрический-—имеет слагающую, параллельную оси с кристалла. Вот почему первая пластина турмалина ослабляет исходный световой пучок в 2 раза. Кристалл, следовательно, выделяет из света со всевозможными ориентациями Е лишь ту часть, которая соответствует определенному направлению Е, Свет, в котором имеются всевозможные ориентации вектора Е (а значит, и И), называется естественным светом, а свет, в котором Е (а, следовательно, и И) имеет одно определенное направление, — п лоскополяризованным пли линейно поляризованным.
Итак, из первого кристалла турмалина выходит поляризованный свет, электрический вектор которого ориентирован вдоль оси с кристалла. Второй кристалл турмалина пропускает только ту часть света, которая соответствует компоненте электрического вектора, параллельной оси с второго кристалла турмалина. Плоскость, в которой расположен электрический вектор, называется плоскостью колебания поляризованного света.
Поляризация света происходит и при отражении, и при преломлении света на границе двух изотропных диэлектриков. На рис. 3 параллельный пучок естественного света падает на стеклянную зеркально отполированную пластинку SpSi, вращающуюся вокруг оси О. На пути отраженного луча помещена пла-
9
Рис. 4. Поляризация при двойном лучепреломлении
Рис. 3. Поляризация естественного света при отражении
стинка турмалина Т2. Если вращать эту пластинку, то заметно ослабление или усиление света, т. е. поляризация луча частичная. Поворачивая зеркало SiSi относительно луча L, заметим, что доля поляризованного света зависит от угла падения <р — с возрастанием угла поляризация увеличивается, а затем вновь уменьшается; при определенном угле наклона зеркала отраженный луч становится полностью поляризованным.
Величина угла полной поляризации определяется выражением
tg<p0=n (закон Брюстера).	(9)
При падении под углом полной поляризации луч отраженный и луч преломленный составляют прямой угол.
Поляризация при двойном лучепреломлении. Наиболее четко двупреломление видно невооруженным глазом на кристалле исландского шпата. Если направить пучок света нормально к естественной грани кристалла (рис. 4), то из кристалла выйдут два параллельных пучка, один из которых является продолжением первичного, а второй отклонился. Первый луч получил название обыкновенный (о), а второй необыкновенный (е), так как для него характерен ряд отступлений от обычных законов преломления.
Различие в отклонении лучей показывает, что для каждого луча кристалл имеет свой показатель преломления. При этом один луч (обыкновенный) имеет для всех направлений одно и то же значение показателя преломления, а показатель преломления необыкновенного луча зависит от его направления в кристалле. В кристалле также существует одно особое направление, вдоль которого преломленный луч раснространяется как в обычной изотропной фазе — не раздваиваясь. Это направление называется оптической осью кристалла. Плоскость, проходящая через оптическую ось и волновую нормаль, называется плоскостью главного сечения. Оба вышедших из кристалла исландского шпата луча лежат в главной плоскости. При вращении кристалла вокруг направления падающего луча
10
обыкновенный луч будет оставаться на месте, а необыкновенный — перемещаться вокруг него.
Исследование прошедших через исландский шпат лучей с помощью пластинки турмалина показывает, что оба они полностью поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях
Если один из пучков света, вышедших из кристалла исландского шпата, направить нормально на грань другого кристалла исландского шпата, то на выходе из этого кристалла опять получим два пучка, также лежащих в главной плоскости (второго кристалла) и поляризованных по отношению к главной плоскости этого кристалла. Отсюда следует, что направление поляризации зависит только от ориентировки кристалла и не зависит от того, является ли падающий свет поляризованным или естественным. Однако интенсивности обоих пучков в случае поляризованного падающего луча будут зависеть от угла а между направлением колебаний в падающем поляризованном луче и главной плоскостью второго кристалла. Во втором кристалле направление колебаний необыкновенного луча, лежащего в. главной плоскости второго кристалла, составит угол а с направлением колебаний падающего поляризованного света, а направление колебаний в обыкновенном луче образует с ним угол: (л/2)—а. При этом, если амплитуда падающей на второй кристалл волны равна А, то амплитуды обеих волн, выходящих из кристалла будут соответственно равны
п=А sin а (для обыкновенной волны), Ь=А cos а (для необыкновенной волны),
а интенсивности их относятся как
7o//e=az/b2=sin2 a/cos2 a=tg2 а.	(10)
Интерференция световых волн. Световые волны могут складываться друг с другом. Вследствие сложения двух или нескольких волн с одинаковыми периодами в одних точках пространства происходит увеличение, а в других — уменьшение амплитуды результирующей волны, т. е. интерференция. Говоря об интерференции, имеют в виду устойчивое, не изменяющееся во времени чередование максимумов и минимумов. Подобное постоянство возникает лишь в случае, когда налагающиеся волны имеют одинаковый период и неизменный сдвиг фаз колебаний в каждой точке. Такие волны называют когерентными. Если две волны, идущие от одного и того же источника света, достигают точки наблюдения разными путями, то между ними возникает некоторая разность хода R. Когерентность таких волн обеспечивается тем, что обе интерферирующие волны одновременно испускаются одним источником света.
*	П
Рис. 5. Сложение двух когерентных световых волн
Разность хода между двумя интерферирующими лучами -ограничена, так как атом в каждый акт излучения испускает систему волн (волновой цуг), которая распространяется во времени и пространстве, сохраняя синусоидальность, пока хаотич-.ность движения самого атома и столкновения с другими атомами не вызовут затухания колебания. Длина цуга, или длина когерентности такого цуга, в самых благоприятных условиях излучения достигает около 30 см, а временная длительность его не больше 10~8—10-9 с. Необходимое условие интерференции заключается в том, что разность хода (разность оптических путей) обоих лучей должна быть не больше длины когерентности порождающего их волнового цуга.
Рассмотрим сложение двух когерентных световых волн, которые поляризованы в двух взаимно перпендикулярных направлениях, имеют разную амплитуду и некоторую разность фаз (рис. 5). Монохроматический свет, прошедший через поляризатор (N) и ставший линейно поляризованным, нормально падает на боковую поверхность пластинки, вырезанной из одноосного кристалла (К) параллельно его оптической оси; толщина пластинки — d. Поскольку мы имеем анизотропное вещество, то через пластинку в одном направлении будут распространяться две волны, имеющие разную скорость. Эти волны поляризованы в двух взаимно перпендикулярных направлениях. У одной волны электрические колебания ориентированы параллельно оптической оси кристалла 00 (необыкновенный луч, показатель преломления пе), у другой перпендикулярно к этой оси по ВВ (обыкновенный луч, показатель преломления по).
Пусть направления колебаний электрического вектора в падающем поляризованном свете составляют угол а с направлением ОО, тогда амплитуды колебаний в необыкновенной и обыкновенной волнах соответственно будут равны
«=Acosa и b— Asina,
где А, равная ОМ,— амплитуда падающей волны. После прохождения этих волн через пластинку (ее толщина d) они при
12
обретут разность хода
Л?=(ио — njd.	(11)
Отсюда следует, что обыкновенная волна отстает по фазе от необыкновенной на величину
Ф=2л/Х(по — tie)d.	(12)
Сложение двух взаимно перпендикулярных колебаний с разными амплитудами и разностью фаз приведет к формированию эллиптического колебания, У такого колебания конец результирующего вектора описывает эллипс в плоскости волнового фронта с такой же угловой частотой со, с которой происходят исходные колебания.
Колебания в волнах, прошедших пластинку, описываются соотношением:
х=A cos a cos со/=а cos со/,	1
г/ = А sin а cos (со/ — ср) =6 cos (со/ — <p). J
Для получения траектории результирующего колебания исключим из этих уравнений время /.
Имеем
cos v)t=x/a, y=b(.cos a>t cos cp+sin co/ sin cp), откуда
sin co/ sin <p=(y/b)—(x/cz)cos cp.
Возведя это выражение в квадрат и сложив с
(cos со/ sin cp)2=(x2/a2)sin2 ср, получим
x2/a2+y2/b2—(.2xy/ab)cos cp=sin2 <р,
т. е. уравнение эллипса. Форма эллипса и его ориентировка относительно осей х и у зависят от значений а и ср.
Следовательно, после прохождения линейно поляризованного света через кристаллическую пластинку получаем световую волну, концы векторов которой Е и Н описывают эллипсы. Такой свет называется эллиптически поляризованным.
Рассмотрим три частных случая.
1.	Толщина пластинки такова, что разность хода двух волн составляет четверть длины световой волны (пластинка в */4 волны):
d(.no — пе) = 1/4Х
или
с/(ио — n(,)=(m+l/4)X,	т=0, 1, 2...	(14)
13
В этом случае ф = л/2, и уравнение эллипса приобретает вид: x2/a2+z/2/&2=l.
Иными словами, мы получили эллипс, ориентированный относительно главных осей пластинки. Соотношение длин его полуосей а и b зависит от величины угла а.
В случае, когда а=45°, получаем а—Ь, и эллипс обращается в круг:
х*+уг=аг.	(15)
В этом случае имеем свет, поляризованный по кругу (круговая или циркулярная поляризация). Следовательно, чтобы получить поляризованный по кругу свет, нужно сложить две когерентные волны с равными амплитудами, имеющими разность фаз зт/2, и поляризованные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Это получаем, в частности, для случая прохождения линейно поляризованного света через пластинку в четверть длины волны при условии, когда плоскость поляризации первоначальной волны составляет угол 45° с главными направлениями в пластинке.
Для получения такой разности хода для Na света можно использовать слюдяную пластинку толщиной 0,027 мм или более толстую, удовлетворяющую условию т-(-1/4Х, где т — некоторое целое число.
В зависимости от ориентировки пластинки в четверть волны полученная разность фаз равна +л/2 или —зт/2, а значит, компонента вдоль оси Ох опережает или отстает по фазе на л/2 от компоненты по оси Оу. Поэтому результирующий вектор вращается либо против часовой стрелки (влево), либо по часовой стрелке (вправо), и различают левую и правую эллиптическую или круговую поляризацию.
2.	Толщина пластинки такова, что разность хода двух волн составляет половину длины световой волны (пластинка в '/г волны):
d(no — щ)=1/22.
или
d(nB — пв)=(пг+1/2)Х,	(16)
т. е,
Ф=л или ф=2лт.
В этом случае эллипс превращается в прямую
х/а+у/Ь=0,	(17)
и свет остается линейно поляризованным, ко направление его
14
Рис. 6. Действие пластинки в пап-волны
Рис. 7. Зависимость интенсивности эллиптически поляризованного света, проходящего через николь, от ориентации НИКОЛЯ
колебаний меняется, переходя, например, из 1—3 квадрантов во 2—4 квадранты, повернувшись на угол 180° — 2а (рис. 6).
3.	Толщина пластинки такова, что разность хода двух волн составляет целую длину световой волны (пластинка в 1 X):
d(no — пе)=Х или тХ,
ф=2л или ф—2лт,	(18)
эллипс превращается в прямую
х/а — у/Ь=0,	(19)
и свет остается линейно поляризованным без изменения направления колебаний.
Применение для анализа света какого-либо поляризационного устройства (анализатора) позволяет получить следующие результаты. Сквозь поляризатор пройдет только та часть света, которая соответствует компоненте пропускаемых им колебаний, при этом амплитуда прошедшего света определяется ориентировкой главной плоскости поляризатора (AW) по отношению к осям эллипса (рис. 7). На рисунке видно, что амплитуда А равна половине длины стороны прямоугольника, параллельной NN, в который вписан эллипс. При повороте эллипса прямоугольник меняется: амплитуда максимальна, когда NN совпадает (параллельна) с большей осью эллипса (А=Ь), и минимальна, когда совпадает с меньшей осью (А=п). При этом мы получаем изменение интенсивности проходящего света. Однако анализ при помощи поляризационного устройства не дает возможности отличить эллиптически поляризованный свет от частично
15
Рис. 8. Анализ эллиптически поляризованного света с помощью компенсатора (В) и поляризатора (А). Свет, проходящий через разные участки компенсатора, имеет различное состояние поляризации
поляризованного, а циркулярно поляризованный — от естественного.
Чтобы выполнить такой анализ нужно превратить эллиптически или циркулярно поляризованный свет в плоскополяризо-ванный; анализ последнего легко выполняется с помощью поляризационной призмы.
Для полного анализа эллиптически поляризованного света, т. е. установления формы и расположения эллипса по отношению к любым направлениям используют компенсаторы. В компенсаторе Бабине имеются два кварцевых клина, ориентированных так, что их оси расположены под прямым углом друг к другу (рис. 8), а в компенсаторе КПК вращается кальцитовая пластинка.
Проходящий через компенсатор свет в разных его частях получает определенную добавочную разность хода между двумя компонентами колебаний светового вектора, которая зависит от разности в толщине клиньев в данном месте. Приняв толщину в одной части клина di, а в другой d2 (см. рис. 8), получим, что добавочная разность хода между компонентами (одной — лежащей в плоскости чертежа и другой-—перпендикулярной к нему) равна
— nB)(d, — d2).	(20)
Таким образом, в компенсаторе из оптически положительного кристалла (ие>ио) свет, проходящий по направлению, где di>d2, приобретает добавочную разность хода; по направлению di = d2 исходная разность хода остается неизменной; по направлению di<Zd2 разность хода уменьшается.
Проходящий через компенсатор эллиптически поляризованный свет в определенных его местах, дополняющих разность фаз компонент, параллельных главным плоскостям компенса
16
тора, до 0, 2л, 4л и т. д., превращается в линейно поляризованный свет одного направления. Такие участки компенсатора расположены на равных расстояниях друг от друга. Если за компенсатором В поставить анализатор N, ориентированный определенным образом, то все эти места окажутся темными (речь идет о монохроматическом свете).
Поскольку мы знаем и толщину клиньев, и материал, из которого они сделаны, заранее рассчитывается и градуируется добавляемая разность фаз, что позволяет определить ту разность фаз, которая характеризует исследуемый эллиптический свет. На рис. 8 схематически представлено изменение разности фаз для света, прошедшего в разных местах компенсатора (снизу вверх): 45°, 0, 45, 90, 135, 180, 225,, 270, 315°. Существуют и другие виды компенсаторов.
Уравнение плоских гармонических волн описывает изменение состояния среды при распространении синусоидальных волн:
Х=А sin <в(/— r/u)=A sin(o/— fer),	(21)
где А — амплитуда волны; со— циклическая частота; г-—расстояние от источника, возбуждающего волну, до точки пространства, в которой рассматривается изменение некоторого свойства среды; со = 2л// = 2лт; t — время; v—скорость волны; kr= =2л/Л— волновое число; (со/—kr)—фаза волны. Поверхность, все точки которой находятся в одинаковой фазе, называют волновой.
Возьмем две плоские электромагнитные волны с одинаковыми амплитудами и направлениями распространения
А,=АО sin(co/ — kr,) и
А2=Ао sin (со/ — kr2),
прошедшие от единого источника пути Г1 и г2 до точки их наблюдения. Результирующая волна в точке наблюдения выразится уравнением
Ap=At+А2=2АО cosfe(f2~fl) sin со/—.	(22)
Величина Ар=0 при k(r2—ri)/2 = l/2mn, где т=1, 3, 5 ..., т. е. когда разность хода волн г2—Л равна V2 тК, или нечетному числу полуволн.
Если свет проходит различные пути г, и г2 в средах с неодинаковыми показателями преломления П\ и п2, то при сложении волн минимальная амплитуда результирующей волны будет при г2п2—rlni = 1/2 тК, т— нечетное число; максимальная — при четном числе т.
Отражение и преломление света на границе двух диэлектриков. Скорость света (следовательно, и показатель преломления)
2 Р- Н. Соболев
17
в разных средах различна; естественно, что на границе двух сред наблюдаются определенные оптические эффекты. Так, создается впечатление, что ложка, помещенная в стакан с водой, на границе вода — воздух «преломилась». Если ложку медленно опускать пли поднимать, то место ее «перелома» всегда будет приурочено к границе вода — воздух. Опуская в стакан с канадским бальзамом стеклянную палочку, можно видеть, что по мере ее погружения она «исчезает» — перестает быть видимой. (Сравните показатели преломления воздуха, воды и канадского бальзама, приведенного выше). Подобных явлений множество в окружающем нас мире.
Как же происходит преломление света на границе сред с разными показателями преломления? На рис. 9 показано прохождение света из среды с меньшим показателем преломления п в среду с большим показателем преломления N:TTi—граница раздела двух сред, AAj— фронт волны падающего света; S/I и SiA—нормали к фронту волны падающего света; BR и
—нормали к фронту волны преломленного света; РАР — нормаль к границе раздела (Т1\) сред с показателями преломления п и N (N^>n); BBi — фронт волны преломленного света; i — угол падения; г — угол преломления. В какой-то момент фронт световой волны AAi достиг границы раздела двух
18
сред ТТ\ под некоторым углом i только в точке А. Точка At достигнет границы раздела Вг через промежуток времени t, за который она должна пройти расстояние А^. За это же время свет из точки А распространяется в среде N на расстояние АВ, которое меньше, чем AtBt, так как N>n. Итак, путь S, пройденный волной из точки Ai до точки В] за время t, равен vnt, а из точки А до точки В за тот же промежуток времени — v^t. Следовательно, t=SA в Jvn и t=SAB/vN, т. е.
•Sjlibi'Пп=«$лв/^п-	(23)
Таким образом, за время t фронт световой волны переместится из в BBt и далее будет распространяться в среде N- с постоянной скоростью, изменяя свое положение параллельно самому себе (СС{ и т. д.) На рис. 9 видно, что i (угол между нормалью к фронту падающей волны в точке А и перпендикуляром к границе раздела двух сред в этой же точке) больше, чем г (угол между нормалью к фронту преломленной волны в точке В] и перпендикуляром к границе раздела двух сред в этой же точке). При этом значения величин углов падения и преломления связаны со значением величин показателей преломления сред синусоидальной зависимостью
AlBl/AB=sin i/sin r=Vt/vr=Nom,	(24)
где NOTti — относительный показатель преломления среды N. Если фронт волны падает перпендикулярно к границе раздела,, то преломления не произойдет.
Теперь рассмотрим случай, когда свет из среды с большим показателем преломления проходит в среду с меньшим показателем преломления. Луч 1, падающий от источника S (рис. 10) перпендикулярно к границе двух сред (г = 0), не испытывает преломления и проходит из стекла (N) в воздух (п), не меняя своего направления. Лучи 2—2 4—4, подойдя к границе раздела, частично пройдут через нее (2—4), а частично отразятся (2'—4').
По мере увеличения I количество прошедшего через границу раздела света уменьшается, при этом угол преломления г растет быстрее, чем угол падения i. Начиная с некоторого предельного угла падения гпр, дальнейшее увеличение угла падения приводит к тому,, что весь свет отражается от границы раздела. Это явление называется явлением полного внутреннего отражения, а угол падения inp— предельным углом полного внутреннего отражения. Следовательно, при углах падения, больших inp, преломленного луча не существует.
Предельные углы полного внутреннего отражения (в градусах) на границе с воздухом (для линии натрия D Х = 58,93нм) для воды — 49, глицерина — 43, алмаза — 24, т. е. уменьшаются с увеличением показателя преломления вещества.
2*
19
Рис. 11. Возникновение полоски Бекке
При исследовании вещества в шлифе или в иммерсионном препарате на границе двух сред с разными показателями преломления наблюдается световая полоска (полоска Бекке), которая перемещается с одного вещества на другое при движении тубуса или столика микроскопа* в зависимости от модели прибора. Появление этой полоски и ее перемещение (кажущееся) связано с явлениями преломления света при переходе из среды с одним показателем преломления в среду с другим показателем преломления. На рис. 11 п и N— показатели преломления двух сред; N>n, nON — фокальная плоскость объектива; ОО —оп-
тическая ось микроскопа, совпадающая с границей раздела двух сред; 1—4 — лучи света, падающие на шлиф, и 1—4, Г, 2' — прошедшие через шлиф. Луч, совпадающий с ОО, пройдет через шлиф вдоль границы раздела сред и не преломится. Лучи 1 и 4, 2 и 3 падают на границу раздела под одинаковыми углами, при этом 1 и 2 частично преломятся (1', 2'), частично отразятся (1, 2), а 3 и 4 отразятся от границы раздела двух сред**.
Итак, над веществом с показателем преломления п световых лучей окажется меньше, а над веществом с показателем преломления N — больше. При перемещении фокальной плоскости объектива микроскопа вверх создается впечатление, что световая полоска, находившаяся на границе двух сред п и N, движется на вещество с большим показателем преломления, а при
перемещении вниз — на вещество с меньшим показателем преломления.
Если величины п и N близки, то полоска видна плохо или совсем незаметна. Однако, если пользоваться не монохроматическим, а естественным светом, то на границе сред произойдет дисперсия света и вещество с большим показателем преломления N приобретет слабый синевато-зеленоватый оттенок, а с меньшим — слабый золотисто-желтый. Это явление называется эффектом Лодочников а.
Выше мы рассматривали явления отражения и преломления света, используя законы геометрической оптики. Ниже будет
* Эта полоска лучше видна при затянутой диафрагме и объективе с большим увеличением.
** Естественно, что свет преломляется и на границе воздух — нижняя поверхность шлифа, и верхняя поверхность шлифа — воздух, ио поскольку шлиф — плоскопараллельная пластинка, то в данном случае это ие влияет на ход наших рассуждений.
20
рассмотрено распространение света сквозь границу двух среде позиции феноменологической электродинамики. Свойства среды в этом случае задаются ее показателем преломления или диэлектрической проницаемостью.
Граничные условия электромагнитного поля определяются тем, что в любой момент времени и в любой точке границы раздела выполняются следующие соотношения для тангенциальных компонент векторов напряженности электрического и магнитного полей:
£ti=£t2; Hxl=Hxz,	(25)
где т — тангенциальные компоненты векторов Е и Н, т. е. их проекций на границу раздела между средами. В одной среде суммарное значение напряженности поля вблизи границы раздела определяется суммой полей падающей и отраженной волн, а в другой среде только полем проходящей волны. Падающая волна при этом может быть поляризована любым образом.
Для плоской волны, когда электрическое поле Е направлено вдоль оси z, а магнитное поле Н вдоль оси у, уравнение Максвелла имеет вид:
ydH/cdt=—дЕ/дх,	(26)
e,/c(dE/dt)=—дН/дх,	(27)
где у, и е — магнитная и диэлектрическая проницаемость среды; с — отношение электромагнитной и электростатической единиц силы тока, которое равно скорости света. Дифференцируя уравнения (26) по х, а (27) по /, исключая из них Н и учитывая, что во всех электродинамических (в том числе и оптических) процессах постоянное поле не играет роли, приходим к заключению: |'е£=|'уЯ. Поскольку для прозрачных диэлектриков в оптической части спектра у.» 1, то ^еЕ=Н. Выше уже указывалось, что векторы Е, Н и единичный вектор v, определяющий направление распространения волны, взаимно перпендикулярны (см. рис. 1).
Г. С. Ландсбергом показано, что геометрические законы отражения и преломления, определяющие направление распространения отраженной и преломленной волн, одни и те же при любой поляризации падающей волны [6J. При теоретическом анализе проблемы отражения волн воспользуемся комплексной записью колебаний и запишем выражения для падающей, отраженной и преломленной волн следующим образом:
Ех exp[t(<o.Z — ktrSi)], Er exp[t(<or/ — krrSr)], Ed exp[i((odf — k?rSd)],
ki=(ai/vi=(at/c)nl;
kT=ti>r/Vr==(<i)r/c)nl;
kd—od/ vd—(<i)d/ c)n2,
(28)
21
где г — радиус-вектор; со/ и щ — частоты и скорости волн
d); Ej — амплитуды волн; ti\ и н2 — показатели преломления граничащих сред; Sj — единичные векторы. Поскольку условие S_/=const определяет плоскость, перпендикулярную к 5/, то выражения (28) описывают плоские волны, распространяющиеся вдоль векторов Sj=Sx-, Sr, Sd. Аргументы декартовых слагающих комплексных векторов Ei, Er, Ed есть начальные фазы соответствующих колебаний; разность начальных фаз составляющих вектора Ej влияет на состояние поляризации волны.
Если ввести выражения (28) в граничные условия электрического вектора, то они примут вид
Eix ехр[г(йн7 — kiSir)] + Erx exp[i(cor/ — &rSrr)] =
=Eix expliCcM — ^dSdr)].
Для выполнения этого равенства на любой момент времени t в любой точке границы раздела необходимо и достаточно, чтобы во всех трех показателях экспонент были одинаковы коэффициенты при t и проекции гт радиуса-вектора г на границе раздела, т. е. чтобы выполнялись равенства
e»i=®r=<Od,	(29)
kjSix—krSTX—kdSdX.	(30)
Согласно (29) частоты всех трех волн должны быть равны между собой. В рамках молекулярных представлений этот результат очевиден,, так как частоты колебаний зарядов, вынуждаемых электрическим вектором световой волны, совпадают с частотой вынуждающей силы, т. е. <о3-. Из равенства (30) следует, что единичные векторы S(-, Sr и Sd находятся в одной плоскости, проходящей через нормаль к плоскости раздела, и 5г— плоскость падения [6].
На рис. 12 плоскость хОу совпадает с плоскостью раздела сред, плоскость zOx — с плоскостью падения. Свет падает из среды I в среду II, <р— угол падения, яр— угол преломления, <р'— угол отражения. В выбранной системе координат «/-компоненты векторов Sjr равны нулю, а х-компоненты выразим через углы <р, <р', яр:
sin ср,	Sxx—sin ср ,	Sdx—sin яр,
после чего равенство (30) можно записать:
sin cp/t>t=sin (p7v,=sin яр/щ.	(31)
Первое равенство показывает, что <р=<р', т. е. имеем закон отражения. Для преломленной волны
sin яр/sin <p=n1/n2=Ve1/e2=l/n=v2/n,	(32)
что совпадает с установленным экспериментально законом пре-
22
Рис. 12. Схемы расположения волновых векторов и напряженностей в падающей, отраженной и преломленной волнах.
Слева — компоненты напряженности электрического вектора Е лежат в плоскости падения; справа — перпендикулярны к ней
ломления. Таким образом, геометрические законы отражения и преломления выводятся из электромагнитной теории света и они справедливы при любых состояниях поляризации падающей волны.
Для удобства рассмотрим раздельно случаи, когда электрический вектор лежит в плоскости падения и когда он перпендикулярен к ней. Для этого разложим Ei, Ег, Ей на компоненты Ди и £х, лежащие в плоскости падения и перпендикулярно к ней (см. рис. 12):
Ej = Ej^+Ej^, j = i, г, d.
Для случая, когда компоненты напряженности электрического вектора лежат в плоскости падения (Д7ц),, граничные условия имеют вид
Ди cos ф+£Г|| cos ф=£йц cosip; — n1£rH=n2£d||.	(33)
Решение этой системы уравнений с использованием закона преломления дает:
rt=Eri/Ein=~(sin 2ф — sin 2ip)/(sin 2ф + sin 2-ф) = =—tg^ — ip)/tg^ + ip),	(34)
£u=£tJii/£<n=2 sin ip cos ф/[бш(ф + чр)со5(ф — ip)],	(35)
где г и и 11 —амплитудные коэффициенты отражения и пропускания для волны, линейно поляризованной в плоскости падения.
23
Для компонент напряженностей электрического вектора, перпендикулярных к плоскости падения (см. рис. 12), граничные условия имеют вид:
+ Er±=Edj_-, n^Eix — £r±)cos ц>—п2Елл_ cos ф, а амплитудные коэффициенты отражения и пропускания Q, t j определяются выражениями:
rs=ErY/Eir=—sin(<p — if>)/sin(<p + ф);	(36)
t1=EdJEi^=2 sin фсоэ (p/sin(tp + ф).	(37)
Соотношения (34) — (37) между амплитудами падающей, отраженной и преломленной волн называются формулами Френеля. Из формул Френеля следует: 1) фазы отраженной, преломленной и падающих волн либо совпадают, либо отличаются на л; 2) волны i, г, d совпадают по фазе, если амплитуды Е„ Er, Ed имеют одинаковые знаки, и противоположны по фазе, если знаки различны. Из формул (35) и (37) очевидно, что преломленная волна во всех случаях сохраняет без изменения фазу падающей волны; для отраженной волны соотношения сложнее: при малых углах падения (ф+ф<л/2) фаза обеих компонент электрического вектора отраженной волны противоположна фазе падающей, когда n2>ni, и совпадает при п2<П1-
Отношение отраженного потока света к падающему определяется квадратами амплитудных коэффициентов отражения г\ и г2/.
r_L2=[sin((p — ф)/бт(ф + ф)]2;
rn2 = [tg(<p —Ф)Лё(<Р + Ф)]2-	(38)
Для случая нормального падения (ф = ф=0) из формул (34) и (36) находим:
'± = 0 = — («— !)/(«+ 1)= —(«2 —П1)/(«2 + «1).	(39)
Равенство коэффициентов отражения г± и при нормальном падении обусловлено тем, что Ei± и Ег|1 параллельны границе раздела и физически равноправны. Для п=1,5 (стекло — воздух) r2±=r2u= 1/25=4%. Формулы Френеля содержат полное решение задачи о степени поляризации отраженного и преломленного света, так как дают возможность рассчитать амплитуду каждой из компонент Е± и Еи в отраженном и проходящем свете.
Для_ естественного света Ёц=Ё±, а для отраженного £2ni#=jE2rj_. Вследствие этого отраженный свет частично поляризован, а так как Ё2г±^£2Гц, то электрический вектор, перпендикулярный к плоскости падения, имеет большую амплитуду.
24
За меру степени поляризации Л принимается отношение
A=(7_1_-7ll)/(7J_ + 7„)100%,
где /_l и /и—интенсивности, соответствующие компонентам Е± и Е}]. Для естественного света (7^=7ц) степень поляризации равна нулю. Если одна из компонент обращается в ноль, то степень поляризации равна 100%. Если ср+ф=л/2, то 7г±=0, 7гн#=0 и А = 100%, т. е. отраженный свет полностью поляризован и при этом электрический вектор перпендикулярен к плоскости падения (закон Брюстера).
Явления полного внутреннего отражения. Закон преломления гласит: sin ip = sin ф/n. При предположении, что п<1, формула не имеет смысла. Однако при условии, когда свет проходит из более высоко преломляющей среды в менее высоко преломляющую (например из стекла в воздух), sin <р>п, что возможно при п>1. Угол <р, отвечающий условию sincp = «, называется критическим или предельным. В этом случае преломленная волна не возникает, а при значениях ср больше критических свет полностью отражается в среду, из которой падает,— это явление носит название полного внутреннего отражения.
Поглощение (абсорбция) света. При прохождении света через вещество, под воздействием электромагнитного поля волны возникают колебания электронов этого вещества, что сопровождается потерей энергии, затрачиваемой волной на возбуждение колебаний электронов. Эта энергия частично возвращается в виде вторичных волн, посылаемых электронами, частично же переходит в другие формы энергии. Следовательно, когда на поверхность вещества падает параллельный пучок (плоская волна) света с интенсивностью I, то вследствие указанных выше процессов, по мере проникновения волны в вещество, 7 уменьшается по закону:
1=1^,	(40)
где 70 — интенсивность волны, упавшей на поверхность вещества; d — толщина слоя; а — коэффициент поглощения, зависящий от длины волны. При этом следует учитывать, что часть света отражается на границе исследуемого вещества, что влияет на а. Если вычислять интенсивность света 7, и 12, прошедшего соответственно в веществе пути d} и d2 (толщина), то по формуле
71/7z=exp[a(d2 —dj]	(41)
находят истинное значение а для среды.
Оптическая анизотропия. Выше уже шла речь о важнейших факторах, характеризующих распространение света в кристаллах. Характерное отличие распространения света в них состоит в том, что для большинства кристаллических сред (исключая
25
Рис. 13. Луч S и нормаль N волны в изотропной (с) и анизотропной (б) среде
кристаллы кубической сингонии) характерно явление двойного лучепреломления, которое обусловлено различием в скоростях распространения световых волн в кристалле в разных направлениях. В этом, в частности, выражается оптическая анизотропия кристаллической среды.
Итак, оптическая анизотро
пия вещества характеризуется его способностью различно реагировать на действие света по разным направлениям. Эта реакция выражается в смещении электрических зарядов под действием поля световой волны. Для анизотропных кристаллов величина смещения в поле определенной напряженности зависит от направления. Диэлектриче-
ская проницаемость и, следовательно, показатель преломления вещества различны для разных направлений электрического вектора световой волны, а это значит, что показатель преломления (и скорость света) зависит от направления распространения световой волны и плоскости ее поляризации. Следовательно, у анизотропной среды волновая поверхность (поверхность, до которой доходит за время t световое возбуждение, исходящее из точки L) в отличие от изотропной среды (где v — скорость распространения — не зависит от направления) не будет сферической.
Необходимо в связи с этим напомнить, что волновой фронт характеризуется в каждой точке плоскостью, касательной к по
верхности волны,, а направление распространения волны — нормалью к этой поверхности. У изотропного вещества (форма волновой поверхности — сфера) нормаль к волне совпадает с лучом— линией, вдоль которой распространяется световое возбуждение (радиус-вектор, проведенный из точки L к точке Р волновой поверхности 2 на рис. 13,а). Поскольку для анизотропного вещества волновая поверхность не есть сфера (см. рис. 13,6), то направление распространения поверхности постоянной фазы (нормаль N к волновой поверхности 2) не совпадает с лучом S, указывающим направление распространения энергии (радиус-вектор LP). Поэтому для анизотропной среды необходимо различать направления распространения фазы (нормаль N) и энергии (луч S).
Вследствие анизотропии диэлектрической проницаемости связь между векторами электрической напряженности Е и электрической индукции D сложнее, чем для изотропных сред. Для последних имеем D = eE, где е — постоянная (для монохроматического света), и поэтому вектор D совпадает по
26
направлению с вектором Е. Для анизотропной среды это, в общем случае,, не имеет места.
Величины диэлектрической проницаемости для любого направления выражаются длиной радиуса-вектора эллипсоида, проведенного из его центра вдоль исследуемого направления. Три значения диэлектрической проницаемости (а, [3, 7), соответствующие осям эллипсоида, определяют три взаимно перпендикулярных главных направления в кристалле. Направления векторов D (электрическая индукция) и Е (электрическая напряженность) каждого из них совпадают. Эти главные направления примем в качестве осей координат х, у, z и соответствующие значения диэлектрической проницаемости обозначим Ex, еу, ez, которые и будут главными значениями диэлектрической проницаемости. Соответствующие компоненты векторов D и Е обозначим DXyi Dy, Dz и Ех, Еу, Ez. Теперь мы можем представить свойство главных направлений (совпадение направлений векторов Е и D) как соотношения:
Е)х fixEх,	Dy ZyEyj Dz ezEz.
Поскольку значения ех, еу и ez не равны, то для всех направлений в кристалле (кроме главных) D и Е по направлению не совпадают между собой. Зная направление, по которому действует электрическое поле напряженности Е, соответствующее значение индукции находим так: разложим поле Е на компоненты Ех, Еу и Ez вдоль главных осей и по этим компонентам определим слагающие индукции (Dx=exEx, Dy=eyEy, Dz= = ezE2). Результирующий вектор D получаем путем построения (рис. 14). На рисунке видно, что Е и D не совпадают по направлению, так как ех, еу и ez не равны между собой (анизотропная среда). Если же ex=e3/ = 8z = e (изотропная среда), то направления D и Е совпадают всегда и для любого направле-
ния D = zE.
Рис. 14. Направления векторов Е и D в анизотропной среде
Рис. 15. Взаиморасположение векторов Е, D, Н, S и N
27
Каждая анизотропная среда в отличие от изотропной характеризуется следующими особенностями:
1.	По данному направлению N могут распространяться волны с двумя различными фазовыми скоростями, соответствующие двум различным направлениям вектора индукции D.
Эти два особенных направления взаимно перпендикулярны и определяются свойствами среды (кристалла). Поляризованная волна с колебаниями, параллельными одному из этих двух направлений, распространяется через кристаллическое вещество со своей скоростью, оставаясь плоскополяризованной. Если направление исходного колебания составляет угол с двумя указанными особенными направлениями, то его можно разложить на два, распространяющиеся с разными скоростями, а потому приобретающие разность фаз. Наличие в кристалле двух особых направлений колебания (соответствующих двум разным скоростям) обусловливает явление двойного лучепреломления.
2.	В плоскости, перпендикулярной к N (т. е. плоскости волнового фронта, рис. 15), находятся векторы D (электрической индукции) и И (напряженности магнитного поля); последний совпадает с вектором магнитной индукции В = уН, так как у. для большинства сред равно единице. Вектор Е (напряженность электрического поля) не совпадает с D и образует с N угол, не равный прямому. Векторы Е и D всегда перпендикулярны к Н. Все сказанное относится к каждой из указанных выше линейно поляризованных волн в отдельности.
Если нормаль N находится в главном сечении эллипсоида диэлектрической проницаемости (пусть хОу), то одно особое направление вектора D находится в том же сечении, а другое перпендикулярно к нему (параллельно Oz). Для последнего векторы D и Е параллельны, а для первого — нет. Если N совпадает с одной из осей эллипса, то особые направления колебаний вектора D совпадут с двумя другими осями и в обеих волнах D и Е параллельны. Итак, в отличие от изотропных сред, совпадение направлений D и Е и их перпендикулярность к N происходят лишь в случаях, перечисленных выше.
Таким образом, плоскость DH — это плоскость фронта волны, распространяющейся вдоль N. Плоскость еН повернута относительно DH на угол а. Нормаль к е.Н определяет направление потока лучистой энергии,, несомой волной (вектор Умова — Пойнтинга S), т. е. направление светового луча. Для изотропной среды луч и нормаль к фронту волны совпадают, а для анизотропной среды это имеет место для указанных выше частных случаев.
3.	Скорости, характеризующие распространение света в кристалле по любому направлению (и направлению колебаний со
28
ответствующих векторов — D или £), определяются с помощью эллипсоида Френеля (рис. 16), описываемого уравнением
exx2 + e<;y2 + ez22=l, (42)
где ех, еу, ег — главные значения диэлектрической проницаемости, а уравнение эллипсоида отнесено к главным осям.
Рис. 16. Нахождение V и г>" с помощью эллипсоида Френеля.
хх, уу, гг — главные оси эллипсоида: OS — направление распространения лучей;
S'S"S'S" — эллиптическое сечение, перпендикулярное к OS и определяющее главными осями S'S' и S"S" направление колебания вектора Е и значение лучевых скоростей распространения света v' и v"
Свет распространяется вдоль S; сечение эллипсоида Френеля, перпендикулярное к этому направлению, имеет форму эллипса с взаимно перпендикулярными главными осями S'S' и S"S". Направления этих осей и дают направление коле-
бания вектора Е двух волн, поляризованных взаимно перпендикулярно, которые распространяются вдоль OS. Длины полуосей эллипса (OS'=u' и OS"=v")—лучевые скорости двух волн,
отнесенные к скорости света в вакууме с.
Поверхность волны (лучевая) и поверхность нормалей. Для того чтобы построить поверхность, до которой к моменту t дойдет световое возбуждение, распространяющееся из точки О кристалла, нужно по любому направлению отложить отрезки, пропорциональные v't и v"t, где v' и v" — лучевые скорости. Полученная поверхность будет иметь сложный вид.
Для ее анализа возьмем три главных разреза, перпендикулярных к главным осям эллипсоида Френеля при условии

(43)
где а, b и с — полуоси эллипсоида Френеля. Соответственно' а—\1^Ех\ Ь=\1^ЕУ\ с=1/]/е?. Разрез, перпендикулярный к ОХ, лежит в плоскости YOZ (рис. 17, а). С помощью построения Френеля найдем, что по направлению OZ (см. рис. 17, а) лучи распространяются со скоростями, пропорциональными отрезкам а и Ь, а по направлению ОХ — со скоростями, пропорциональными а и с. При повороте сечения эллипсоида Френеля около оси ОХ нормаль этого сечения пройдет все положения между OZ и OY, и, следовательно, мы получим значения всех, пар лучевых скоростей данного разреза. Так как из осей сечения это ОХ, то одна из лучевых скоростей на данном разрезе это а, а другая изменяет значения между b и с (см. рис. 17, а). В результате получим фигуру, состоящую из сочетания
Рис. 17. Поверхность волны в двуосиом кристалле
Рис. 18. Модель поверхности волны в двуосиом (а) и одноосном отрицательном (б) и положительном (в) кристаллах
окружности с радиусом а и эллипса с полуосями b и с; при этом направления колебаний в каждой паре лучей взаимно перпендикулярны (соответственно обозначены точками и линиями).
Аналогичен разрез лучевой поверхности, перпендикулярной к оси OZ эллипсоида Френеля (см. рис. 17,6). Имеем фигуру, состоящую из окружности с радиусом с, лежащую внутри эллипса с полуосями а и Ь. Разрез, перпендикулярный к оси OY (см. рис. 17,в), отличается тем, что окружность с радиусом b пересекает эллипс с полуосями а и с в соответствии с условием (43).
На рис. 18,а представлена трехмерная модель поверхности волны в двуосном кристалле. Четыре воронкообразных углубления на поверхности волны это места, где внешняя и внутренняя поверхности соприкасаются, и соответствуют точкам М на рис. 17, в. В этих местах обе скорости светового возбуждения одинаковы (v'=v"): это оптические оси кристалла, которые расположены симметрично относительно главных направлений кристалла. Угол между оптическими осями (2V) у разных минералов различен и в пределе может стать равным нулю: две оси
30
сливаются в одну, а двухполостная поверхность переходит в совокупность эллипсоида вращения и шара с общим диаметром, и мы получаем поверхность волны одноосного минерала (см. рис. 18, б, в).
Итак, все вещества делятся на оптически изотропные (аморфные вещества и кристаллы кубической сингонии) и анизотропные (кристаллы средней и низшей категорий). Кристаллы средней категории оптически одноосны, низшей — двуосны.
Для кристаллов высшей категории единственный имеющийся показатель преломления обозначается знаком п. Для кристаллов средней категории их два: п0 (от лат. ordinaritis — обыкновенный)— для шара и пе (от лат. extraordinarius — необыкновенный)— для той полуоси эллипсоида вращения,, которая не равна радиусу шара. Поскольку существуют два случая: >но и ne<zno, то для их отличия условились считать кристаллы с соотношением пе>п0 оптически положительными, а пе<п0 — оптически отрицательными. К первым относят кварц, циркон и другие, ко вторым — апатит, кальцит и другие.
Для кристаллов низшей категории показатели преломления обозначают: ng — наибольший (от лат. grandis-—большой), пт — средний (от лат. medianus — средний) и пр— наименьший (от лат. parvus—маленький). Среди кристаллов низшей категории также выделяют кристаллы положительные и отрицательные. Если соотношение показателей преломления удовлетворяет условию ng—пт^пт—пр, то кристалл оптически положительный; если соотношение показателей преломления удовлетворяет условию ng—nm<znm—пр, то кристалл оптически отрицательный.
Поверхность показателей преломления кристаллов низшей категории сложная. Учитывая это обстоятельство, удобнее оперировать понятием «оптическая индикатрис а», а не «поверхность показателей преломления». Индикатриса строится так, что величины показателей преломления откладываются не в направлении распространения световой волны, а в направлении световых колебаний, которые лежат в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения света. Построим индикатрису одноосного положительного кристалла, используя поверхности показателей преломления (рис. 19). Световые колебания вертикального луча совершаются в плоскости,, перпендикулярной к его распространению, т. е. горизонтальной. Эти световые колебания имеют лишь одну скорость v0 и один показатель преломления по. Значит, в горизонтальной плоскости нужно изобразить окружность радиусом по (рис. 20). Луч горизонтальный имеет две скорости, два‘показателя преломления (по и пе), причем колебания совершаются в плоскости, перпендикулярной к направлению рас-
Зё
Рис. 19. Поверхность показателей преломления одноосного положительного (а) и отрицательного (б) кристаллов
Рис. 20. Оптическая индикатриса одноосного отрицательного (а) и положительного (б) кристаллов
пространения луча. Один из показателей преломления («0) совпадает с показателем преломления рассмотренного выше случая, а другой (пе) отложится в перпендикулярном направлении. Таким образом, получим эллипсоид вращения с двумя полуосями, расположенными взаимно перпендикулярно и равными по величине соответствующим показателям преломления. Эти полуоси называют осями индикатрисы ив отличие от показателя преломления обозначают Ne и No-
Итак, оптическая индикатриса одноосного положительного кристалла представляет собой эллипсоид вращения с полуосями Ne>No, вытянутый в вертикальном направлении (см. рис. 20). Оптическая индикатриса одноосного отрицательного кристалла (построенная аналогичным образом)— эллипсоид вращения с полуосями Ne<No, вытянутый в горизонтальном направлении (см. рис. 20). Полуось эллипсоида Ne совпадает с оптической осью кристалла.
На рис. 20 хорошо видно, что луч, идущий вдоль оптической оси Nе, имеет один показатель преломления по (перпендикулярное сечение имеет форму окружности с радиусом — полуосью эллипсоида— No) и двупреломление, равное нулю. У луча, иду-
52
Рис. 21. Сечения поверхности показателей преломления (а) и оптической индикатрисы (б) двуосного кристалла.
ОО — оптические оси
щего вдоль оси индикатрисы No, два показателя преломления — пе и п0 (перпендикулярное сечение имеет форму эллипса с полуосями Ne и No). Следовательно, у луча, перпендикулярного к оптической оси, максимальное двойное лучепреломление, которое у одноосного кристалла измеряют на разрезе, параллельном оптической оси. Двупреломление в любом случайном сечении (п'е—по) можно определить, построив плоскость, перпендикулярную к направлению распространения луча (луч М и показанное точками сечение на рис. 20).
Аналогично строят индикатрису для двуосных кристаллов. Поскольку поверхность показателей преломления сложна для анализа при изображении ее на плоскости, следует воспользоваться главными ее сечениями, чтобы построить главные сечения индикатрисы, а затем, совместив их, и всю поверхность индикатрисы*. Вертикальный луч на сечении (рис. 21) имеет соответственно показатели преломления ng и пт, колебания которых совершаются в плоскости, перпендикулярной к плоскости чертежа, а в этом направлении (вертикальном) совершаются колебания вдоль оси индикатрисы Np (см. рис. 21). Горизонтальный луч имеет соответственно показатели преломления ng и nPt колебания которых совершаются в перпендикулярной плоскости, а в этом направлении (горизонтальном) совершают-
* Все три оси (Ng, Nm, No) оптической индикатрисы двуосного минерала взаимно перпендикулярны.
3 Р. Н. Соболев
33
Рис. 22. Оптическая индикатриса двуосного положительного (а) и отрицательного (б) кристаллов
ся колебания вдоль оси индикатрисы Nm. Аналогично получают эллипсы с полуосями Ng и Nm и Ng и Np (см. рис. 21). На сечении NgNp индикатрисы свет распространяется вдоль двух направлений, не двупреломляясь с показателем преломления пт. Эти два направления — оптические оси. Итак, построены главные сечения NgNp, NgNm и NmNp индикатрисы двуосного минерала. Так как в плоскости NgNp расположены оптические оси, ее называют плоскостью оптических осей. На рис. 22 совмещены все три главные сечения индикатрисы и показаны положительная и отрицательная оптические индикатрисы двуосного кристалла.
Оптическая индикатриса строится на взаимно перпендикулярных осях. В кристаллах средней категории таких осей две — Ne и No>l при этом с осью Ne совпадает оптическая ось, а оба-эти направления совпадают в кристалле с осью симметрии наивысшего порядка (£3, £4, £ej- В кристаллах низшей категории таких осей три — Ng, Nm, Np и две оптические оси, лежащие в плоскости NgNp. При этом в кристаллах ромбической сингонии все три оси индикатрисы совпадают с кристаллографическими осями. В кристаллах моноклинной сингонии только одна ось. индикатрисы совпадает с одной кристаллографической осью-(как правило, это ось Ь), а две другие располагаются в главном сечении индикатрисы, перпендикулярном к этой оси. В кри-
34
триклинной сингонии, как правило,, ни одна ось индикатрисы не совпадает с кристаллографическими осями*.
Оп гические индикатрисы двуосных отрицательных и положительных кристаллов (см. рис. 22) напоминают форму индикатрисы одноосных кристаллов: положительная также вытянута вертикально, а отрицательная — горизонтально. Оси Ng и Np — биссектрисы угла, образованного оптическими осями. Этот угол (оптических осей) обозначается 2 V. Для оптически положительных кристаллов он измеряется около оси Ng, а для оптически отрицательных — около оси Np. Таким образом, 2V всегда меньше 90°. Иначе говоря, в оптически положительных кристаллах zVg — биссектриса острого угла, a Np— биссектриса тупого угла (для оптически отрицательных кристаллов наоборот), поэтому их иногда называют острой и тупой биссектрисой. Во избежание ошибок при определении величины 2 V следует указывать, около какой оси индикатрисы измерен угол, и записать в такой форме:
2VNt, — 50’ (т. е. кристалл оптически положительный),
2Улр = 50° (г. е. кристалл оптически отрицательный).
Зависимость между величинами 2 V, пе, пт, пр и оптическим знаком минерала математически выражается в виде:
tg Уе=пв/пр}'(пт2 — нР2)/(н/ — н„.2)
или	sin Vg=ng/nm\'Wm — пргШпе2 — пр).	(44)
Итак, угол оптических осей (2 V) можно определить, измеряя величины показателей преломления кристалла или непосредственно; последнее легко осуществляется на столике Федорова.
Дисперсия — это зависимость оптических характеристик среды от длины волны света: с'=7./Т. Изменение показателя преломления при изменении длины волны есть дисперсия показателя преЛомления. Если показатель преломления возрастает с уменьшением длины волны, то дисперсия называется нормальной, если уменьшается, то дисперсия называется аномальной.
В одноосных кристаллах дисперсия вызывает деформацию индикатрисы, в двуосных — деформацию, смещение в пространстве, изменение угла оптических осей. Эти явления обусловливают дисперсию биссектрис, угла оптических осей, плоскости оптических осей, преломления и двупреломления. Масштаб и направленность этих явлений изменяются в зависимости от
* В частных случаях одна из осей индикатрисы может совпадать с одной из кристаллографических осей (например, у олигоклаза № 20), но тогда в пер-.пендикуляриом к ней главном сечеиии индикатрисы ие будут лежать две кристаллографические оси.
3'
35
свойств самого кристалла. Характер и величина дисперсии — один из диагностических признаков минералов.
В оптически одноосных кристаллах оба показателя преломления (пе и по) изменяются неодинаково при различных длинах ВОЛН. Если ДЛЯ ОДНИХ ДЛИН ВОЛН пе>по, а ДЛЯ других tle<Z <л0, то в первом случае он положительный, а во втором — отрицательный. При постепенном увеличении или уменьшении длины волны наступит момент, когда при определенной ее длине пе будет равно по и кристалл станет изотропным для данной длины волны. Таким образом, у одноосных минералов изменяется форма индикатрисы и мы имеем дело с дисперсией индикатрисы. Однако положение ее в пространстве остается постоянным — оптическая ось всегда совпадает с осью симметрии высшего наименования (L3, М, Л6).
Вследствие дисперсии показателей преломления изменяется и величина двупреломления одного и того же вещества для разных длин волн — происходит дисперсия двупреломления. Дисперсия двупреломления характерна для всех двупре-ломляющих минералов, но у большинства из них она мала. В случае, когда она велика, это приводит к появлению аномальных интерференционных окрасок. Нормальные (ньютоновы) цвета интерференции возникают при прохождении через кристалл тогда, когда разность для всех длин волн одна и та же: A=d(7ii—п2), т. е. отсутствует дисперсия двупреломления. Неодинаковый характер дисперсии двупреломления обусловливает появление в шлифах своеобразных аномальных цветов, являющихся диагностическими для ряда минералов. Выделяют три типа аномальных окрасок.
1.	Супернормальная— двупреломление для коротких волн больше, чем для длинных. В этом случае вместо серого цвета 1 порядка появляется сине-фиолетовый, сменяющийся желтым с оранжевым оттенком; красный цвет приобретает карминовый оттенок. Такие окраски характерны для цоизита, анатаза и др.
2.	Субнормальная— двупреломление для коротких волн меньше, чем для длинных. В этом случае желтый цвет 1 порядка приобретает четкий коричневый оттенок,, а красный становится тусклым. Такие окраски характерны для клинохлора, брусита и др.
3.	Аномальная — двупреломление минимальное в средней части спектра и увеличивается к его краям. При этом меняется оптический знак минерала. В этом случае вместо серого цвета 1 порядка характерны типичные сине-фиолетовые (чернильные) тона. Такие окраски свойственны хлоритам, везувиану и др.
Дисперсия угла оптических осей, плоскости оптических осей и б и с с е к т р и с характерна для двуосных минералов, а характер ее зависит от симметрии кристалла. В ромбической сингонии оси индикатрисы совпадают с кри-36
сталлографическими осями. При изменении длины волны могут изменяться величины показателей преломления, угла оптических осей и положение плоскости оптических осей. Так как с изменением длины волны дисперсия показателей преломления происходит различно для ng, пт, пр, то изменение величины 2 V может происходить двояко: а) с увеличением длины волны происходит увеличение 2V—это обозначается символом б) с уменьшением длины волны 2V также увеличивается — это обозначается символом v>r (от французских слов rouge — красный и violet — фиолетовый). При изменении длины волны показатели преломления ng и пт (или пр и пт) могут стать равными и тогда 2V равно нулю —минерал одноосный. При дальнейшем изменении длины волны значения ng и пт (или пр и пт) вновь становятся разными, а минерал — двуосным. При этом оптическая нормаль (Nm) и биссектриса меняются местами. Дисперсия 2 V, при которой происходит только изменение величины угла,, называется ромбической.
В моноклинном кристалле только одна ось индикатрисы совпадает с кристаллографической осью Ь. Для таких минералов возможны три варианта дисперсии.
1.	С осью II (Ь) совпадает Nm (рис. 23, а). При изменении длины волны света: а) положение плоскости оптических осей остается неизменным — находится в плоскости симметрии кристалла; б) 2 V может изменяться (дисперсия осей); в) положение биссектрис может изменяться (дисперсия биссектрис). Поворот эллипсоида возможен вокруг Nm. Такая дисперсия называется наклонной.
2.	С осью II (Ь) совпадает острая биссектриса (см. рис. 23,6). При изменении длины волны света: а) положение острой биссектрисы остается неизменным; б) 2 V может изменяться; в) может изменяться положение тупой биссектрисы, Nm и положение ПОО. Поворот эллипсоида возможен вокруг острой биссектрисы. Такая дисперсия называется перекрещенной.
3.	С осью II (Ь) совпадает тупая биссектриса (см. рис. 23, в). При изменении длины волны света: а) положение тупой биссектрисы остается неизменным; б) 2 V может изменяться; в) может меняться положение острой биссектрисы, Nm и положение ПОО. Поворот эллипсоида возможен вокруг тупой биссектрисы. Такая дисперсия называется горизонтальной.
В триклинном кристалле ни одна ось индикатрисы не совпадает ни с одной кристаллографической осью. В таких минералах диспергируют: величина угла оптических осей, положение ПОО и обеих биссектрис. Положение плоскости оптических осей по отношению к кристаллографическим осям, вообще говоря, произвольно. Дисперсия в триклинных кристаллах называется асимметричной.
37
Рис. 23. Дисперсия в моноклинных кристаллах. а — наклонная; б — перекрещенная; в — горизонтальная
При прохождении естественного света через анизотропный кристалл он становится линейно поляризованным. Это свойство кристаллов поляризовать лучи было использовано Н. Никелем для создания специальной призмы (рис. 24), изготовляемой из кальцита (исландского шпата) — вещества очень прозрачного и в то же время с высоким двупреломлением (пе= 1,6584; по= = 1,4865). Призму распиливают, шлифуют, а затем склеивают канадским бальзамом; его показатель преломления (п=1,539) близок к одному из таковых луча, проходящего через призму Николя (п/ = 1,516). Верхнюю и нижнюю грани призмы также шлифуют. Луч, идущий вертикально, входит в призму и распадается на два луча (с разными показателями преломления — пе' и по),
которые распространяются по разным направлениям. Колебания в них совершаются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. По достижении лучами плоскости склейки (распила) тот
Рис. 24. Призма Николя.
1 — обыкновенный луч, по~ 1,658; 2 — необыкновенный луч, /г/=1,516; 3 — канадский бальзам, п= 1,539
из них, у которого показатель преломления (пег) близок к таковому канадского бальзама, пересечет этот раздел без преломления и пройдет в верхнюю часть призмы. Другой луч, подошедший к плоскости склейки под углом больше предельного, испытает полное внутреннее отражение и не пройдет в верхнюю часть призмы. Таким образом, из призмы в вертикальном направлении выйдет лишь один линейно поляризованный луч. Если на пути линейно поляризованной световой волны поместить еще Одну призму Николя, повернутую относительно первой на 90° вдоль вертикальной оси, то колебания, которые происходили в плоскости чертежа вдоль оси индикатрисы Ne' (с показателем преломления пе'), во второй призме не изменят своего направления и будут совершаться также вдоль оси индикатрисы, но уже No с показателем преломления по. Этот луч, подойдя к плоскости, склеенной канадским бальзамом, испытает полное внутреннее отражение и не пройдет в верхнюю часть призмы. Итак, через две прозрачные бесцветные призмы (исландский
39
шпат), помещенные одна за другой, свет может: пройти полностью, если призмы ориентированы одинаково; совсем не пройти, если призмы повернуты одна относительно другой на 90°; пройти частично, если призмы повернуты одна относительно другой на какой-то угол, не равный 0 или 90°.
ГЛАВА 2
ПРИНЦИП УСТРОЙСТВА ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО МИКРОСКОПА
Поляризационный микроскоп отличается от обычного биологического наличием системы поляризатор-анализатор и двух линз — Лазо и Бертрана. Остановимся на особенностях подготовки его к работе или, как еще говорят, на проверках микроскопа*.
Перед началом подготовки микроскопа к работе (или в процессе самой работы) необходимо все призмы и линзы вывести до упора, а диафрагмы открыть. При работе с микроскопом необходимо, чтобы поле зрения было освещено достаточно ярко и равномерно. В тех системах микроскопов, у которых лампа вмонтирована в штатив, этого можно достичь путем перемещения ее вдоль оси и вращением специальных винтов, если же осветитель прилагается отдельно, — с помощью зеркала.
Центрировка объектива производится следующим образом**. На оправе каждого объектива имеется три винта: один круглый, наклонный, для крепления объектива к тубусу микроскопа и два с гранеными головками — центрировочные. Последние расположены под углом 90° друг к другу.
Для проверки центрированности объектива шлиф помещают на столик микроскопа и закрепляют его «лапками». Объектив фокусируют винтом грубой, а затем точной наводки. Далее, двигая шлиф по столику микроскопа, находят какой-либо мелкий, но хорошо заметный объект: зернышко рудного минерала, место пересечения трещин спайности и т. д. Выводят этот объект точно на перекрестье нитей окуляра***. Вращают столик микроскопа. Если выбранный объект не смещается с перекрестья нитей, то объектив отцентрирован, если же смещается, то это значит, что ось вращения столика микроскопа и оптическая ось микроскопа не совпадают. Для того чтобы они совпали, нужно отцентрировать объектив.	,
* Здесь не приводится описание микроскопа, так как к каждому прибору прикладывается специальная инструкция.
** Для микроскопов с револьверной системой смены объективов центрировка не требуется.
*** Четкость видения перекрестья нитей окуляра регулируется вращением головки оправы окуляра, при этом верхняя линза окуляра перемещается вдоль оптической оси микроскопа.
40
Вращая столик микроскопа, можно заметить, что при расцентри-рованном объективе точка наблюдения а (рис. 25) после совершения полного оборота на 360° возвращается в исходное положение, а при повороте на 180° занимает наиболее удаленное от перекрестья нитей положение (рис. 25, точка Ь). Задача, следовательно, состоит в том,
Рис. 25. Центрировка объектива
чтобы совместить центр вращения с перекрестьем нитей. Для этого поступают следующим образом:
1) вращая столик микроскопа, перемещают объект из положение а в положение Ь; 2) двигая шлиф рукой, совмещают объект с центром вращения О (половина расстояния ab); 3) вращая центрировочный винт СЗ, перемещают объект из О в О', а затем, вращая центрировочный винт СВ, совмещают объект с перекрестьем нитей; 4) проверяют качество центрировки, вращая столик микроскопа руками. Обычно хорошо отцентрировать объектив с первой попытки не удается, и тогда все операции нужно
повторять до тех пор, пока при вращении столика микроскопа на любой угол объект не будет смещаться с перекрестья нитей.
В некоторых случаях объектив бывает настолько расцентри-рован, что центр вращения выбранной точки расположен за пределами поля зрения. В этом случае нужно определить, в каком направлении он находится, и, поочередно манипулируя центрировочными винтами, ввести его в поле зрения. Дальше центрировку осуществляют описанным выше способом. Каждый объектив центрируют независимо.
Чтобы проверить перпендикулярность световых колебаний, пропускаемых николями (скрещенность никелей), вводят верхний николь, при этом поле зрения должно стать совершенно темным. Если этого не произошло, то открепляют стопорный винт нижнего николя и вращают последний до наступления
максимального затемнения — николи перпендикулярны; после этого закрепляют стопорный винт нижнего николя.
Для проверки перпендикулярности нитей окулярного креста* необходимо выбрать в шлифе объект с хорошо выраженной спайностью в одном направлении (лучше всего биотит, он довольно обычен, имеет хорошую спайность). Поместив листочек биотита на перекрестье нитей и вращая столик микроскопа, добиваются того, чтобы спайность (серия параллельных тре-
В большинстве моделей нити представляют собой линии, нанесенные на стеклянную пластинку, которая жестко закреплена в окуляре.
41
щин в минерале) была параллельна одной из нитей окулярного креста. Берут отсчет на лимбе столика микроскопа, а затем столик микроскопа вращают так, чтобы спайность была ориентирована параллельно другой нити окулярного креста, и снова отсчет берут на лимбе микроскопа. Разность отсчетов не должна быть больше 90°±30'. Если нити не перпендикулярны, следует обратиться к мастеру-оптику.
Для определения направления световых колебаний, пропускаемых николями*, используют шлиф с листочком биотита, имеющим хорошо выраженную спайность. Его ставят на перекрестье нитей и вращают столик микроскопа (при одном никеле!) до тех пор, пока листочек не приобретет наиболее густую окраску — направление трещин спайности биотита укажет на направление световых колебаний, пропускаемых нижним николем. Верхний николь, как установлено выше, пропускает световые колебания в перпендикулярной плоскости. (Для практической работы удобно, чтобы световые колебания, выходящие из нижнего николя, совершались параллельно плоскости симметрии микроскопа. Если колебания, выходящие из нижнего николя, совершаются в горизонтальной плоскости, то рекомендуется повернуть его на 90°, после этого следует и верхний николь повернуть на 90°).
Можно определить направление световых колебаний и другим методом, пользуясь верхним николем. Для этого необходимо вынуть верхний николь вместе с оправой из тубуса микроскопа и через него посмотреть на полированную или лакированную поверхность (рабочий стол, ножка штатива микроскопа и др.). Луч, отраженный от такой поверхности, совершает колебания в плоскости, параллельной плоскости отражателя. Длинную сторону оправы николя ориентируют параллельно поверхности, отражающей луч света. Если николь пропускает колебания параллельно длинной стороне оправы,,, то отраженный поляризованный луч пройдет через него и будет ясно видна поверхность отражателя. Если верхний николь пропускает колебания параллельно короткой стороне оправы, то отраженный поляризованный луч не пройдет через николь и поверхность отражателя будет очень темной.
Для проверки совпадения направлений световых колебаний в николях с нитями окулярного креста помещают на перекрестье нитей листочек биотита, вводят верхний николь (листочек становится ярко окрашенным) и вращают столик микроскопа до положения полного погасания биотита (листочек становится черным). Затем берут отсчет на лимбе микроскопа. После этого выводят верхний николь и доворачивают (если это необхо
* Если в микроскопе вместо николей используются поляроиды, то это относится и к поляроидам.
42
димо) столик микроскопа до положения, когда трещинки спайности биотита станут параллельно ближайшей нити окулярного креста. Снова берут отсчет на лимбе микроскопа. Если разница двух отсчетов превысит Г, следует обратиться к мастеру-оптику.
После того, как микроскоп подготовлен к работе и проверен, можно приступать к наблюдениям. При исследовании с помощью микроскопа горной породы, минерала и т. д. из них вырезают пластинку толщиной 0,03 мм и заклеивают ее между двумя стеклянными пластинками канадским бальзамом: нижней (предметное стекло) и верхней (покровное стекло).
Если на пути поляризованного света, вышедшего из нижнего школя (поляризатора),, находится изотропное вещество, то свет, пройдя через него, не изменит направления световых колебаний и не будет пропущен включенным верхним николем (анализатором). Следовательно, исследуемое вещество в скрещенных никелях при повороте столика микроскопа на любой угол будет оставаться темным.
Если на пути поляризованного света поместить анизотроп-ное вещество (минерал средней или низшей категории) так, чтобы его оптическая ось совпала с оптической осью микроскопа, то при повороте столика микроскопа на любой угол это вещество также останется темным, т. е. будет вести себя на этих разрезах как вещество изотропное.
Если на пути поляризованного света поместить анизотропное вещество так, чтобы оси индикатрисы были ориентированы параллельно направлениям световых колебаний, пропускаемых никелями, то вещество также будет темным, так как световые колебания,, вышедшие из нижнего николя, пройдут через вещество, не изменив своего направления, и не будут пропущены верхним николем (анализатором). Поскольку оси индикатрисы в минерале взаимно перпендикулярны, то их параллельность световым колебаниям, пропускаемым никелями, наступит при 0°, 90, 180, 270°, т. е. в положении погасания минерал будет находиться четырежды, в промежуточных — он будет иметь интерференционную окраску.
Почему это происходит? Свет,, попав в анизотропное вещество, распадается на два луча, распространяющиеся с разными скоростями (разными показателями преломления) и колеблющиеся вдоль разных осей индикатрисы. Эти лучи выходят в воздух, имея некоторую разность хода, но не интерферируют, так как их колебания совершаются в разных плоскостях. Войдя в анализатор, каждый из них распадается на два луча. Их колебания в анализаторе будут совершаться вдоль одних и тех же осей индикатрисы исландского шпата. Лучи с показателем преломления по= 1,658 полностью отразятся от границы раздела и будут поглощены оправой призмы. Лучи с показателем
43
преломления п'е= 1,516 пройдут границу раздела и, выйдя дальше в воздух, попадут в глаз наблюдателя. Так как они когерентны и совершают колебания в одной плоскости,, то будут интерферировать, и наблюдатель видит не «белый» цвет, а какой-то один из семи основных цветов спектра или переходных между ними. Разность хода между волнами 7? зависит от оптических свойств среды, сечения индикатрисы (tii—п2) и толщины пластинки (d):
R=d(fii — n2).	(45)
Зная d (у шлифа она равна 0,03 мм) и 7? (мы видим цвет и знаем его порядок), легко по цветной номограмме определить tii—/г2 в данном сечении минерала. Рассмотренное явление описывается уравнениями (21), (22).
Разность хода измеряют компенсатором. При небольшой разности хода применяют компенсаторы с фиксированной разностью хода, при большой — с изменяемой.
Наибольшая освещенность объекта (минерала) в скрещенных николях наступает тогда, когда оси индикатрисы минерала расположены под углом 45° к направлению световых колебаний, пропускаемых николями, поэтому прорезь в тубусе микроскопа, в которую вводится компенсатор, расположена также под углом 45° к плоскости его симметрии.
Обычно используемый неподвижный компенсатор, сделанный из кварцевой пластинки, создает разность хода, соответствующую красному цвету первого порядка. У компенсаторов с изменяемой разностью хода пластинка выполнена из исландского шпата (чтобы создать большую разность хода). При повороте пластинки путь d для проходящих через нее лучей увеличивается, следовательно, R будет больше, чем при ее горизонтальном положении.
ГЛАВА 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МИНЕРАЛА
НА ПЛОСКОМ СТОЛИКЕ
Минералы в шлифах изучают в параллельном и сходящемся свете. В параллельном свете — при одном николе и в скрещенных николях*.
Наблюдения при одном николе. При одном николе определяют величину показателя преломления по полоске Бекке и эффекту Лодочникова, рельеф и шагреневую поверхность, углы между кристаллографическими элементами (например, спайность), цвет минерала, наличие плеохроизма, размер зерен.
* Иногда необходимо вести исследования при параллельных николях — это специфичные случаи.
44
Поверхность пластинки горной породы или минерала в шли-Ле неровная. При прохождении света через шлиф на границе канадский бальзам — пластинка горной породы свет испытывает преломление. Чем больше разница между показателями преломления вещества и канадского бальзама, тем больше отклонение луча (преломление и отражение) и резче несимметричность освешения каждого выступа и углубления на поверхности пластинки. Это явление называется шагреневая поверхность. Когда п канадского бальзама и вещества равны, шагреневая поверхность отсутствует. На разрезах минерала с высоким двупреломлением (ni^>«2) при врашении столика микроскопа шагреневая поверхность проявляется с разной интенсивностью. Максимальная разница в интенсивности проявления шагреневой поверхности получается в тех положениях, когда оси индикатрисы ориентированы параллельно направлению световых колебаний, пропускаемых нижним николем (поляризатором).
Несимметричное распределение освещения на границе двух сред с разными показателями преломления приводит к оптическому эффекту, выражающемуся в том, что высокопреломляю-щая среда на фоне низкопреломляющей выглядит в шлифе более толстой, более рельефной, хотя все зерна имеют одну и ту же толщину (0,03 мм). Поэтому в шлифе по отношению к канадскому бальзаму одни минералы кажутся выше него — они имеют положительный рельеф (оливин, пироксен), а другие — ниже — они имеют отрицательный рельеф (флюорит). У минералов, имеющих п, близкий к канадскому бальзаму, рельеф не виден (кварц).
Возникновение полоски Бекке и объяснение ее происхождения рассмотрены в гл. 1 и показаны на рис. 11.
Все рассмотренные выше явления наблюдаются и в белом, и в монохроматическом свете при четкой разнице в показателях преломления двух сред. Если же разница в показателях преломления сравниваемых сред мала, то в белом свете наблюдается цветной эффект, связанный с дисперсией света, получивший название эффект Лодочникова. Он выражается в том, что бесцветное вещество с меньшим показателем преломления на границе с веществом с большим показателем преломления имеет золотисто-желтый оттенок, а вещество с большим показателем преломления — синевато-зеленоватый. Обусловлено это тем, что более длинноволновые красные лучи преломляются меньше, а фиолетовые (более коротковолновые)—больше (см. рис. 2), и кроме того, красные лучи отражаются легче и полнее, чем фиолетовые. Этот эффект хорошо заметен, например, на границе щелочного полевого шпата (золотисто-желтый) и кварца (зеленоватый).
Для наиболее четкого наблюдения всех перечисленных выше
45
явлений следует включить объектив с большим увеличением,, опустить осветительную систему микроскопа (находящуюся под столиком микроскопа) вниз и затянуть диафрагму поля зрения.
Для определения угла между кристаллографическими направлениями (например угол между двумя трещинами спайности) сначала ставят одно направление параллельно нити окулярного креста (удобнее ставить параллельно вертикальной нити) и берут отсчет на лимбе столика микроскопа, а затем, поворачивая столик микроскопа, ориентируют параллельно той же нити другое направление и снова берут отсчет. Разница в отсчетах и есть угол между двумя направлениями. Для определения размера зерна используют окуляр с линейкой. Предварительно цену деления окулярной линейки определяют по объект-микрометру (придается к микроскопу) для данного объектива.
Наблюдения в скрещенных николях в параллельном свете. На разрезе, параллельном плоскости оптических осей (оптической оси), определяют двупреломление, угол погасания, плеохроизм по Ng и Np для двуосного минерала (по Ne и No для одноосного минерала), оптический знак для одноосного минерала, показатели преломления ng и пр (пе и по); на разрезе, перпендикулярном к оптической оси, определяют плеохроизм по Nm (No), показатель преломления пт (п0).
Разрез,, параллельный плоскости оптических осей двуосного минерала (как и разрез, параллельный оптической оси одноосного минерала), находят по максимальной интерференционной окраске, а затем в сходящемся свете (см. ниже) определяют, насколько точно найден разрез. Двупреломление определяют по цветной номограмме (таблица Мишель-Леви).
Углом погасания называется угол между осью индикатрисы (Ng, Np, Ne) и третьей кристаллографической осью (с, III). Положение погасания минерала наступает тогда, когда оси индикатрисы в данном сечении минерала ориентированы параллельно направлениям световых колебаний, пропускаемых николямщ У минералов средней категории одна из осей индикатрисы (Ne) совпадает с осью симметрии высшего порядка (L3, Lir L6). Обычно минералы вытянуты вдоль этого направления и параллельно ему часто ориентированы трещины спайности. Таким образом, у кристаллов средней категории одна из осей индикатрисы параллельна удлинению и часто спайности*. Следовательно, при ориентировании этого кристаллографического направления параллельно световым колебаниям, пропускаемым николями (и одновременно параллельно нитям окулярного креста), минерал в скрещенных николях должен погаснуть. Такое погасание называется прямым. Естественно, что погасание сле-
* Исключение среди породообразующих минералов составляют карбонаты и некоторые другие минералы.
46
•pre 26. Определение осей индикатрисы в минерале с помощью компенсатора.
П — поляризатор; А — анализатор
дует измерять на разрезах, параллельных оптической оси, т. е. на разрезах с наиболее высокой интерференционной окраской.
Прямое погасание характерно и для кристаллов ромбической сингонии; у них все три оси индикатрисы Ng, Nm, Np совпадают с кристаллографическими осями а, Ь, с. Измерять угол погасания для всех минералов низшей категории следует также на разрезах с максимальной интерференционной окраской, т е. на разрезах, параллельных плоскости оптических осей (разрез NgNp) 
В минералах моноклинной сингонии лишь одна ось индикатрисы (чаще всего Nm) совпадает с кристаллографической осью (как правило, Ь), а две другие (Ng и Np) лежат в плоскости, проходящей через кристаллографические оси а и с; у минералов моноклинной сингонии между осями Ng, Np и кристаллографическими осями всегда имеется какой-то угол. Таким образом. между положением погасания и положением, когда кристаллографическая ось с параллельна вертикальной нити окулярного креста, сушествует некоторый угол — подобного типа погасание называется косым.
Как установить, с какой осью индикатрисы измерен угол погасания? В момент погасания одна из осей индикатрисы параллельна вертикальной нити окулярного креста,, и если от этого положения повернуть столик на 45° против часовой стрелки, то исследуемая ось индикатрисы расположится параллельно прорези в тубусе микроскопа, в которую вставляется компенсатор. У «гипсового» компенсатора вдоль длинной его стороны находится меньшая ось индикатрисы Np, а вдоль короткой — Ng. При введении компенсатора меньшая ось его индикатрисы совпадает с той осью индикатрисы Nx минерала, которая в момент погасания была параллельна вертикальной нити окулярного креста (рис. 26). Вдоль оси индикатрисы Np световые колебания совершаются с показателем преломления пр и скоростью vp, вдоль оси индикатрисы Ng — соответственно ng и Vg (Vp>Vg).
47
Прошедший через минерал пучок света получает определенную разность хода Дм, а прошедший через компенсатор — 7?к. Если и в компенсаторе, и в минерале совпадут одноименные оси индикатрисы, то разности хода в минерале и компенсаторе сложатся с одним знаком	(см. рис. 26). Если со-
впадут разноименные оси индикатрисы, то с разным знаком /?2=#м+('—Як) (см. рис. 26). В первом случае суммарная разность хода увеличится на /?к, для «гипсового» компенсатора она постоянна (красная l-ro порядка). Поэтому, зная разность хода, созданную минералом (ее определяют по цветной номограмме), и суммарную разность хода после введения компенсатора (также смотрят по цветной номограмме), устанавливают, совпали ли одноименные (Ур„.11ЛгРм) или разноименные (-VpK||NgM) оси индикатрисы. Во избежание сомнений, которые нередко бывают у начинающих, — повысилась суммарная интерференционная окраска или понизилась после введения компенсатора (по сравнению с интерференционной окраской минерала) — следует пользоваться следующим правилом. Если интерференционная окраска минерала выше, чем компенсатора, то суммарную интерференционную окраску нужно сравнить с интерференционной окраской минерала, а если ниже, то с интерференционной окраской компенсатора. Если все же остались сомнения, то следует повернуть столик микроскопа на 90° и определить другую ось индикатрисы.
Обычно угол угасания записывают с той осью, с которой он меньше (так как <Л^Ур = 90°, то Уй:с = 90—Np:c). Если этот угол меньше с осью индикатрисы Ng, то минерал имеет положительное удлинение, если меньше с осью Np, то отрицательное.
Со световыми колебаниями вдоль осей индикатрисы связано еще одно явление. При определении направления световых колебаний, пропускаемых нижним николем, с помощью листочка биотита нетрудно заметить, что биотит резко меняет интенсивность окраски (от светло-желтой до темно-коричневой), причем наиболее или наименее интенсивной окраска становится тогда, когда трещины спайности биотита ориентированы параллельно вертикальной или горизонтальной нити окулярного креста. У биотита вдоль трещин спайности (вдоль оси а) расположена ось индикатрисы Ng (Nm), а в перпендикулярном направлении (вдоль оси с) — ось Np. Отсюда ясно, что когда все световые колебания совершаются только вдоль одной оси индикатрисы (наблюдение с одним николем), то окраска минерала видна вдоль этой оси. Эту способность минерала по-разному пропускать (поглощать) световые колебания вдоль разных осей индикатрисы называют плеохроизмом. Это явление характеризует интенсивность окраски вдоль осей индикатрисы (Ng— тем-
48
но-коричневый, Nm— коричневый, Np— светло-коричневый) или интенсивность изменения окраски (плеохроизм в коричневых тонах Ng>Nm^>Np). Если по Ng поглощение интенсивнее, чем по Np, то это прямая схема абсорбции (NgZ>Np), если наоборот (Ng<iNp), — обратная. Для одноосного минерала соответственно по осям Ne и No-
Плеохроизм определяют следующим образом: 1) находят разрез NgNp, параллельный плоскости оптических осей (оптической оси одноосного минерала — NeNo), или Nm (No), перпендикулярный к оптической оси; 2) ставят минерал в положение погасания (на разрезе Nm он все время погашен); 3) с помощью компенсатора устанавливают,, какая ось индикатрисы ориентирована параллельно световым колебаниям, пропускаемым нижним николем; 4) выдвигают верхний николь и отмечают окраску минерала по оси индикатрисы, указанной в п. 3; 5) поворачивают столик микроскопа на 90° и определяют плеохроизм по другой оси индикатрисы. Если разрез перпендикулярен к оптической оси, то сразу (после п. I) находят плеохроизм по Nm(No). В том случае, когда ось индикатрисы (пусть Ng) ориентирована параллельно световым колебаниям, пропускаемым нижним николем, свет, колеблясь вдоль этой оси, проходит через минерал и, следовательно, имеет соответствующий показатель преломления (в нашем случае ng). Сравниваем показатель преломления ng с канадским бальзамом или какой-либо иммерсионной средой по полоске Бекке или дисперсионному эффекту Лодочникова определяем больше или меньше показатель преломления у минерала,, чем у окружающей среды, или равен ей (подробнее этот вопрос рассмотрен в гл. 5).
Поскольку у одноосного минерала на разрезе, параллельном оптической оси, имеем оси индикатрисы Ne и No, то, определив величины пе и по и сравнив их между собой, можем установить оптический знак одноосного минерала.
Наблюдения в скрещенных николях в сходящемся свете. На разрезе, перпендикулярном к оптической оси, определяют осность и знак минерала, угол оптических осей (по степени изогнутости гиперболы), характер дисперсии оптических осей, плеохроизм по Nm (No у одноосных минералов), положение плоскости оптических осей, показатель преломления пт (по), вероятную сингонию одноосного минерала (по углу между трещинами спайности и габитусу минерала). Разрез, параллельный плоскости оптических осей (оптической оси), используется для определения двупреломления, плеохроизма (NgNp, NeNo), оптического знака. Разрезы, перпендикулярные к острой и тупой биссектрисам, служат для вспомогательных наблюдений. Принципиально важно, чтобы выбранный разрез был ориентирован перпендикулярно или параллельно оптической оси микроскопа.
49
4 Р. Н. Соболев
Следует обратить внимание на принципиальное отличие при исследовании в параллельном и сходящемся свете. В первом случае наблюдают кристалл и те явления,, которые в нем происходят при прохождении света, во втором —лишь те оптические эффекты, которые возникают при прохождении света через кристалл.
При исследовании в сходящемся свете на плоском столике обычно вводят дополнительную линзу конденсора (линза Лазо), объектив с большим увеличением (60х) и включают линзу Бертрана или вынимают окуляр.
Наиболее часто изучают разрез, перпендикулярный к оптической оси, на котором определяют осность, 2 V, знак, дисперсию минерала и т. д. Рассмотрим сначала разрез одноосного кристалла. Хотя последний представляет собой всего лишь частный случай двуосного, но он проще и помогает легче понять происходящие явления.
Ориентируют одноосный кристалл таким образом, чтобы его оптическая ось точно совпадала с оптической осью микроскопа, этот момент фиксируют в скрещенных николях при параллельном свете: минерал остается темным, нет двупреломления при вращении столика микроскопа на любой угол. Затем включают объектив 60х, фокусируют его, включают линзы Лазо и Бертрана. В поле зрения виден темный крест на светлом фоне, который остается неподвижным при вращении столика микроскопа (рис. 27, а). Как же возникла подобная фигура? На рис. 28 пучок сходящихся лучей, идущих от линзы Лазо, после прохождения центра зерна О превращается в пучок лучей, образующих множество конусов (с общей вершиной в точке О), вложенных один в другой. Только единственный луч, идущий вдоль оптической оси 00', не изменил своего направления. Двупреломления у него не будет, так как перпендикулярно к оптической оси лежит круговое сечение (п0—по=0). Все другие лучи, отклоняющиеся от оптической оси, будут иметь какую-то разность хода, при этом чем больше отклоняется луч от оптической оси, тем больше эта величина, так как одновременно растут d и П[—п2.
Все лучи, образующие один конус (наклоненные под одним и тем же углом к оптической оси), будут иметь одну и ту же разность хода и, следовательно, одну и ту же интерференционную окраску. В итоге образуется либо ряд цветных колец (для высоко двупреломляющих минералов), вложенных одно в другое, сменяющих друг друга в том же порядке от центра к краю, что и на цветной номограмме, либо светлое поле (для низко двупреломляющих минералов), «светлость» которого увеличивается к периферии. Примером первых может служить кальцит, вторых — кварц.
Если в точку О' (вершина конусов на рис. 28) поместить
50
б
Рис. 27. Криоскопическая фигура одноосного минерала.
а __ разрез, перпендикулярный к оптической оси; б — оптические оси микроскопа и минерала не совпадают
Рис. 28. Схема возникновения коноскопической фигуры одноосного минерала на разрезе, перпендикулярном к оптической оси
центр оптической индикатрисы одноосного минерала так, чтобы ее оптическая ось совпала с ОО', а на плоскость ПА (перпендикулярную к оптической оси минерала) проецировалось сечение этой индикатрисы для каждого луча, то получим для каждого круга (круги равной разности хода) серию эллипсов с одинаковым размером полуосей. Размер одной полуоси будет одинаков для всех эллипсов, расположенных на разных кругах, и равен радиусу окружности,, перпендикулярной к центральному лучу, т. е. No. Размер другой полуоси будет одинаков только для эллипсов, расположенных на одной окружности, и будет увеличиваться по направлению от центра поля зрения (точка О) к периферии— это полуось N'e. Нетрудно заметить, что все N'e совпадают с радиусами, a No перпендикулярны к ним, т. е. являются касательными к окружности в точке ее пересечения с радиусом. Таким образом, N'e совпадает с ОМ, ОА, ОП и т. д. (см. рис. 28).
В тех случаях, когда направления световых колебаний в кристалле и николях совпадают, свет не проходит через верхний николь (если он включен). Именно такое совпадение имеется для направлений ПО и АО, и поэтому на светлом фоне или фоне, образованном концентрическими цветными кольцами, возникает черный крест. Очевидно, что при вращении столика микроскопа (и всей интерференционной фигуры) всегда най
4*
51
дутся направления (радиусы), совпадающие с ПО и АО, и поэтому черный крест остается неподвижным.
Если теперь, ничего не меняя, ввести в прорезь тубуса микроскопа «гипсовый» компенсатор, то интерференционная окраска изменится. Еще раз напомним, что в СЗ и ЮВ квадрантах ориентировка индикатрисы одинакова, а в СВ и ЮЗ тоже одинакова,, но противоположна первой (см. рис. 27, а). Таким образом, при накладывании на это поле компенсатора реакция между осями индикатрисы компенсатора и минерала в разных квадрантах будет разная (по диагонали одинаковая). Для положительного минерала, например кварца, Ае>А0 и в СЗ и ЮВ квадрантах большая ось индикатрисы минерала окажется совмещенной с меньшей осью индикатрисы компенсатора, и суммарная интерференционная окраска понизится, а в СВ и ЮЗ квадрантах совпадут одноименные оси индикатрис в минерале и компенсаторе, и суммарная окраска повысится. Исходная интерференционная окраска была светло-серой первого порядка и, складываясь с красно-фиолетовой (граница первого и второго порядков), она дает суммарную окраску желтую или красную первого порядка (понижение) в СЗ и ЮВ квадрантах и синюю или зеленую второго порядка (повышение) в СВ и ЮЗ квадрантах. Для оптически отрицательных минералов распределение интерференционной окраски будет противоположным.
Важно помнить, что такая равномерная окраска всего поля прослеживается лишь для низкодвупреломляющих минералов. Для высокодвупреломляющих минералов с помощью обычного компенсатора вследствие наличия в поле зрения цветов интерференции третьего, четвертого и более высоких порядков определить оптический знак минерала сначала трудно. Чтобы не ошибиться,, эффект изменения интерференционных окрасок нужно наблюдать у основания креста*.
В тех случаях, когда оптическая ось минерала (ОО') ориентирована не строго перпендикулярно к плоскости шлифа —не совпадает с оптической осью микроскопа О'С — в пределы поля зрения может попасть не весь крест, а только одна его ветвь (см. рис. 27,6). Тогда для определения квадранта следует руководствоваться схемой изменения положения креста в пространстве при вращении столика микроскопа (см. рис. 27,6), где верхний ряд — в поле зрения (сплошной круг) попадает перекрестье ветвей креста; нижний ряд — в поле зрения не попадает перекрестье креста и оптическая ось О минерала находится вне поля зрения. Если же разрез достаточно косой и нельзя
* Иногда кварцевый кружок, вставленный в металлическую оправу компенсатора, бывает плохо закреплен и вращается, вследствие этого изменяется ориентировка осей индикатрисы в пространстве. Проверить правильность ориентировки легко, .зная, что кварц — минерал положительный, а биотит — отрицательный.
52
быть уверенным в том, что проходящая через поле зрения тень есть ветвь креста или часть фигуры двуосного минерала, то следует помнить, что крест (и его ветви) появляется только тогда, когда выходящие из кристалла световые колебания параллельны световым колебаниям, пропускаемым никелями. Поэтому независимо от того, какая часть фигуры одноосного кристалла видна на разрезе, почти перпендикулярном к оптической оси, ветви креста всегда перемещаются параллельно нитям окулярного креста и, следовательно, параллельно самим себе (см. рис. 27, б).
Разрез, перпендикулярный к оптической оси двуосного минерал:', и его интерференционная фигура существенно отличаются от таковых одноосного минерала. Рассмотрим разрез, перпендикулярный к острой биссектрисе О'С двуосного минерала. На рис. 29, А видно, что поверхности равной разности хода (а) у двуосного минерала вблизи оптических осей 00 такие же, как у одноосного, однако по мере удаления от оптической оси они все более и более вытягиваются по направлению друг к другу и, наконец, сливаются в виде восьмерки (б), а затем образуют сложную замкнутую фигуру (в) с двумя раздувами в области выходов оптических осей. Если на этом разрезе (у положительного минерала Ng — острая биссектриса и разрез параллелен плоскости NmNp, у отрицательного Np — острая биссектриса и разрез параллелен NgNm) двупреломление невысокое, то видно однородное серое поле, если оно высокое — то разноцветные круги и фигуры сложной формы (лемнискаты). На
Рис. 29. Коноскопическая фигура двуосного минерала на лярном к острой биссектрисе
разрезе, перпеидику-
53
фоне этих линий находятся черные изогиры, имеющие форму гипербол (см. рис. 29, Б).
Ориентируем разрез, перпендикулярный к острой биссектрисе, под 45° к нитям окулярного креста (см. рис. 29, Б). С оптической осью микроскопа совмещена острая биссектриса (пусть Ng); в плоскости, совпадающей с прорезью микроскопа, находятся две оптические оси-—ОО и тупая биссектриса Np; перпендикулярно к этому сечению расположена ось Nm. Световые колебания, пропускаемые кристаллом, будут по-разному взаимодействовать с николями: вдоль оптических осей свет проходит, не двупреломляясь; форма сечения индикатрисы — окружность1 с радиусом Nm; в скрещенных николях в этом месте темнота.. В месте выхода острой биссектрисы Ng форма индикатрисы—, эллипс с полуосями Nm и Np и двупреломлением пт—пр. В месте выхода тупой биссектрисы индикатриса имеет форму эллипса с полуосями Ng и Nm и двупреломление ng—пт.
Таким образом, на разрезе, перпендикулярном к острой биссектрисе, ориентировка оптической индикатрисы в остром (между оптическими осями) и тупом (за оптическими осями к периферии поля зрения) углах разная, а ориентировка оси индикатрисы Nm — везде постоянна. Следовательно, если сечения оптической индикатрисы проводить перпендикулярно к плоскости оптических осей, начиная от направления, перпендикулярного к Ng, через перпендикулярное к оптической оси и далее к Np, то отчетливо изменится форма сечения индикатрисы: сначала Nm — большая ось, потом единственная, затем меньшая (см. рис. 29, Б). На это следует обращать особое внимание.
Правило Френеля гласит, что световые колебания в кристаллической среде для любого заданного направления определяются как биссектрисы углов, образованных двумя плоскостями, проведенными через это направление и оптические оси кристалла. Пользуясь этим правилом, определим направление световых колебаний лучей в точках 1, 2, 3 (см. рис. 29,5). В точках 1 и 2 диагонали углов 00100 и 00200 расположены косо по отношению к направлениям колебаний, пропускаемых николями (ДА и ПП), а в точке 3 — совпадают. При данной ориентировке разреза (положение 45°) в точках 1 и 2 будет светло (световые колебания будут пропущены верхним николем), а в точке 3 — темно (световые колебания не будут пропущены верхним николем). Выполнив аналогичные построения для всего поля зрения, получим около выхода каждой оптической оси полосы точек, в которых световые колебания параллельны колебаниям, пропускаемым николями. Форма этих темных полос соответствует гиперболе (см. рис. 29,5). При вращении столика изменяют свое положение в пространстве биссектрисы указанных углов, а следовательно, и гиперболы. Поэтому,, когда оптические оси окажутся в одной из плоскостей, вдоль которых 54
№
Np



г
Рис. 30. Определение знака двуосного положительного минерала на разрезе, перпендикулярном к оптической оси.
1 — минерал; 2 — компенсатор
совершаются световые колебания, пропускаемые николями (параллельно нитям окулярного креста), они сольются в размытый крест, распадающийся при дальнейшем вращении столика снова на две гиперболы.
Следовательно, если ввести «гипсовый» компенсатор при ориентировке плоскости оптических осей СЗ—ЮВ 45° (рис. 30), то суммарная интерференционная окраска будет различная в области острой (между оптическими осями) и тупой биссектрис, а сами гиперболы (так же, как и крест в одноосных минералах) получат интерференционную окраску компенсатора. Итак, у положительного кристалла в области острой биссектрисы (между оптическими осями) одноименные оси индикатрисы минерала и компенсатора совпадут и суммарная ин-
терференционная окраска повысится (синяя), в области тупой биссектрисы совпадут разноименные оси и суммарная интерференционная окраска понизится (красная); в случае оптически отрицательного минерала распределение окрасок будет противоположным. Если плоскость оптических осей ориентировать в направлении СВ—ЮЗ, то распределение окрасок будет иным, чем это представлено на рис. 30.
Перпендикулярный к острой биссектрисе разрез минерала обнаружить на плоском столике микроскопа довольно трудно (но легко на столике Федорова), поэтому обычно находят разрез, перпендикулярный оптической оси (таким же способом, как у одноосного минерала), и на нем определяют оптический знак минерала (см. рис. 30).
Расстояние между оптическими осями можно измерить и затем рассчитать угол 2 V (на столике Федорова эту величину определяют непосредственным измерением). Поскольку в большинстве случаев мы исследуем на плоском столике микроскопа разрез, перпендикулярный к оптической оси, то этот метод неприменим. Однако можно качественно оценить 2 V как маленький, средний,, большой и т. д. Основания для этого следующие. Одноосный минерал представляет собой частный случай двуосного минерала с 2 V, равным 0°. Следовательно, две гиперболы, слившиеся в крест (не расходящийся при вращении столика микроскопа), отвечают углу 2 V, равному 0°, у двуосного минерала с 2 у=90° гипербола представлена прямой линией. Все остальные углы оптических осей находятся в промежутке меж-
55
ду этими двумя крайними значениями. Необходимо добавить I что в случае, когда 2 V равен 90°, мы не можем определить on-1 тический знак минерала,, он оптически нейтрален.	'
Когда 2 V близок к прямому и гипербола близка к прямой I линии (а также в случае разрезов, не строго перпендикуляр^! ных к оптической оси), возникает сомнение: гипербола это или I ветвь креста одноосного минерала (о поведении ветвей креста I одноосного минерала при вращении столика микроскопа ска-1 зано выше). Для двуосных минералов характерно, что при вра- I щении столика микроскопа гипербола тоже вращается, но в на- I правлении, противоположном тому, в котором вращают столик. I
Величина 2 V наиболее часто встречающихся минералов I варьирует в следующих пределах: кальцит 0°, кварц 0—10, флогопит 0—20, биотит 0—35, сфен 22—37, мусковит 35—50, диопсид 56—63, эгирин 60—70, форстерит 86°.
На разрезах, перпендикулярных к острой биссектрисе или] оптической оси, у многих минералов хорошо заметна дисперсия оптических осей. По обе стороны от каждой темной гиперболы видны параллельные ей зоны с отмывкой в сизосерый и красновато-бурый тона. Чем сильнее дисперсия, тем эти зоны шире, ярче окрашены и четче видны. Причина этого в том, что величина угла оптических осей для красного цвета (2 Vr) больше, чем для фиолетового (2 ИД, т. е. 2 Иг>2 ИД или, как это обычно обозначают, г>о. Этот эффект особенно' хорошо наблюдать, пользуясь двумя крайними светофильтра-1 ми для видимой части спектра и вводя их поочередно: исчеза-| ет то фиолетовый, то красноватый оттенок. Дисперсия обусловлена тем, что красные лучи проходят вдоль своего направления (своей оптической оси), фиолетовые — вдоль своего, и, так как каждый из них идет вдоль своей оптической оси, то они не испытывают двупреломления и в этом направлении не пропускаются верхним николем. Следовательно, вдоль направления, где красные лучи не проходят, видна дополнительная синеватофиолетовая или серо-сизая окраска. Вдоль направления, где не проходят фиолетовые лучи, появляется дополнительная красновато-бурая окраска.
Итак, если в сходящемся свете расстояние между краями гипербол, окрашенными в фиолетовые тона, больше (онй отстоят дальше от острой биссектрисы), чем между окрашенными в красноватые тона (они ближе к острой биссектрисе), то г>ц, если наоборот, r<v.
Разрез, параллельный плоскости оптических осей (для двуосных минералов) или оптической оси (для одноосных минералов), характеризуется наиболее высокой интерференционной окраской и служит для определения двупреломления при известной толщине шлифа. На плоском столике микроскопа этот разрез исследуют в сходящемся свете, он характеризуется по-
56
явлением симметрично окрашенного цветного поля (для высо-коцвупреломляющих минералов) или более или менее однородной окраской (для низкодвупреломляющих минералов). При
вращении столика личное надвигание
микроскопа на таком разрезе видно симмет-темных изогир, при полном затемнении поля зрения они сходятся в центре. Интерференционные окраски понижаются в направлении острой биссектрисы. Поэтому, расположив ее параллельно прорези в тубусе микроскопа и введя компенсатор, по изменению интерференционной окраски можно определить оптический знак минерала.
У одноосных минералов на разрезе, перпендикулярном к оп-
тической оси (перпендикулярно к оси с), можно определить вероятную сингонию минерала, базируясь на том, что минералы тетрагональной сингонии часто имеют на этом разрезе квадратные сечения, а угол между двумя системами спайности равен 90°; у минералов тригональной и гексагональной сингоний сечения треугольные или шестиугольные, а трещины спайности пересекаются под углом близким к 60° (120°).
Последовательность определения оптических свойств мине-
рала в проходящем свете. При одном николе просматривают шлиф и получают общее представление о минерале: его цвете, наличии (отсутствии) плеохроизма, форме, наличии спайности
(и, если имеется несколько систем, то определяют угол между ними), рельефе, шагреневой поверхности, размере зерен.
В скрещенных николях изучают минерал на двух главных разрезах: 1) параллельном оптической оси (в случае одноосного минерала) или плоскости оптических осей (в случае двуосного минерала); 2) перпендикулярном к оптической оси.
Разрез, параллельный оптической оси (плоскости оптических осей), находится по максимальному двупреломлению и проверяется его параллельность в сходящемся свете. На этом разрезе определяют: 1) двупреломление (ng—пр); 2) угол угасания; 3) плеохроизм по Ng и Np (двуосный минерал) или Ne и No (одноосный минерал)—окраску минерала по этим осям смотрят при одном николе; 4) оптический знак; 5) показатели преломления ng и пр (пе и п0).
Разрез, перпендикулярный оптической оси, находят по минимальному двупреломлению (отсутствию двупреломления) и проверяют его в сходящемся свете. На этом разрезе определяют: 1) осность минерала (одноосный или двуосный); 2) оптический знак (положительный или отрицательный); 3) угол оптических осей (у двуосных минералов); 4) характер дисперсии оптический осей; 5) плеохроизм по Nm (двуосные минералы) или No (одноосные минералы); 6) показатель преломления пт (по); 7) вероятную сингонию у одноосных минералов (по углу между трещинами спайности и форме сечения); 8) положение плоскости оптических осей (у двуосных минералов).
57
Для контроля наблюдений, сделанных на двух основных разрезах, следует также использовать разрез, перпендикулярный к острой биссектрисе (2 V, оптический знак, дисперсия оптических осей, плеохроизм по Ng и Nm или Np и Nm).
ГЛАВА 4
ТЕОДОЛИТНЫЙ МЕТОД Е. С. ФЕДОРОВА
После всех усовершенствований, которые были внесены в конструкцию столика Федорова, он стал довольно сложным оптическим прибором (рис. 31). Двумя винтами (/) его крепят к столику микроскопа. Диаметр отверстий для винтов в его основании (2) позволяет несколько перемещать столик Федорова по столику микроскопа. На основании столика Федорова (2) установлены две вертикальные стойки (3), на которых крепится при помощи цапфы (4) и барабана (5) кольцо (6). На барабане (5) нанесены деления в градусах, а на стойке укреплены нониус (7) и стопорный винт (3). Отсчетный барабан (5) и нониус дают возможность фиксировать угол поворота всего прибора вокруг оси 1. В кольце (6) вращается кольцо с лимбом (9), на котором нанесены деления в градусах. Угол поворота кольца отсчитывается по нониусу. Положение кольца с лимбом фиксируется с помощью стопорного винта (11). Вокруг оси М препарат вращается при движении кольца с лимбом (9). Ось М перпендикулярна к оси I.
На кольце (9) установлены два подшипника (12), в которых вращаются цапфы кольца (13). Через центры подшипников проходит ось Д. На кольце (13) крепятся два подшипника (14), в которых вращаются цапфы оси И с кольцом (15), на котором нанесены градусные деления.
К кольцу с лимбом (9) крепятся на шарнирах две дужки (16) с делениями в градусах, по ним отсчитывают углы наклона препарата вокруг оси К, с помощью риски, расположенной на цапфе оси Н. К кольцу (13) крепятся на шарнирах две дужки (17) с делениями в градусах, по которым отсчитываются углы наклона препарата вокруг оси Н, с помощью риски на приливе, закрепленном на кольце (15). Наклон кольца (13) вокруг оси К стопорится винтом (18), а кольца (15) вокруг оси Н— I винтом (19).
В кольце (15) вращается кольцо (20), на котором имеется' риска для отсчета угла поворота вокруг оси N. Поворот кольца (20) вокруг оси N осуществляется за головки винтов (21). В более старых моделях поворот кольца (20) осуществляется с помощью крепежных винтов (22). В кольце (20) установлена подъемная шайба (23), при ее подъеме (и опускании) препарат движется вдоль оси N. Это необходимо для совмещения плоскости препарата, устанавливаемого на плоской стороне нижне-
58
рис. 31- Устройство столика Федорова
го сегмента, с точкой пересечения осей (7, Н, К, N) столика. Для того чтобы поднять (опустить) шайбу (23), необходимо вращать одной рукой рукоятку (24) штурвальчика, помещенного снизу кольца (15), придерживая другой рукой один из винтов (21). Винты (22) крепят оправу (25), в которой заключен верхний сегмент (26), к кольцу (20). Оправа нижнего сегмента (на рис. 31 не виден) вкладывается в подъемную шайбу (23).
В столике Федорова ось Я перпендикулярна к плоскости шлифа и оси Н; ось Н лежит в плоскости шлифа и перпендикулярна к оси К; ось К находится в плоскости шлифа и перпендикулярна к оси Я; ось М (подвижная) перпендикулярна к осям К и Г, ось I (неподвижная) перпендикулярна к оси 7И (оптической оси микроскопа). Столик Федорова вращается вместе со столиком микроскопа. Все оси столика пересекаются в одной точке, которая совпадает с центром сферы, образованной сегментами совместно с помещенным между ними препаратом.
В комплект столика также входят: а) шпилька для заворачивания винтов, крепящих столик к микроскопу; б) два объектива ув. 3,7 и 5,5*; в) три комплекта верхнего и нижнего сегментов в оправе с показателями преломления nD= 1,516, nD— = 1,548, nD= 1,650**.
Толщина сегментов на столике определенная, именно такая, чтобы вместе с вмонтированным между ними препаратом (шли-
* По особому заказу к столику делают объективы с большим увеличением (использовать объективы микроскопа при работе со столиком Федорова нельзя!).
** D при символе показателя преломления указывает на то, что измерения выполнены в свете натрия.
59
1 — препарат; 2 роскопа
Рис. 32. Схема хода лучей чер< столик Федорова.
оптическая
ось
мик.
Рис. 33. Диаграмма Е. С. Федоре, ва для определения истинного угла
фом) образовать правильную сферу. Это необходимо во жание отклонения лучей от первоначального направления при прохождении их через столик Федорова, так как только в этом случае при наклоне столика на любой угол луч падает перпендикулярно к шаровой поверхности.
На ход лучей через однородную систему влияет утолщение предметного стекла, нарушающего правильность сферы (рис. 32). Из уравнения nD = sin i/sin г получим sini = nDsinr. Из 00 В (см. рис. 32) следует, что 7?/sin <p=g/sin г, где R — 60
сферический радиус сегментов. Отсюда sin r=(e//?)sin ф.	(46)
Из формулы ясно, что искажение обратно пропорционально радиусу сегментов и прямо пропорционально углу наклона препарата и избыточной против нормы толщины шлифа*. Поскольку радиусы стеклянных сегментов столика достаточно велики (£>=13,5 мм), то даже при угле наклона 60° и е, равном 1 мм, угол отклонения луча (i—г) сравнительно невелик — 2°07'.
Хотя к столику прилагаются три комплекта сегментов с достаточно широким диапазоном показателей преломления (от 1516 до 1,650), в практике может возникнуть необходимость работать с препаратом, показатель преломления которого существенно отличается от показателя преломления сегментов. В этом случае вводят коррективы на получаемые углы наклона столика, т. е. на отклонение лучей от своего первоначального направления. Для этого используют формулу светопреломления: nB/nM=sin av/sin аг,
следовательно, sin aM=nr/nM-sin aD,	(47)
где «и—-угол преломления луча в минерале: ав— угол преломления луча в сегментах; пы— показатель преломления минерала; по — показатель преломления сегментов.
Если показатель преломления минерала пм больше, чем показатель преломления сегментов пв, то угол по отсчетам на столике (видимый в минерале) будет больше действительного угла в минерале ам, если же nM<ZnD, то ам<ав. Поэтому, когда показатели преломления сегментов и минерала сильно разнятся, нужно вводить поправки при повороте препарата вокруг осей I, К, Н, т. е., зная измеренный угол ав, показатели преломления сегментов nD и минерала пм, высчитывать ссм.
По формуле (47) Е. С. Федоров построил диаграмму (рис. 33) для графического определения ам [13].
Для определения истинного угла а по измеренному углу при п минерала, не равном п сегмента, сначала от значения на внешнем круге проводят радиус до пересечения с п„. Затем от полученной точки проводят горизонтальную линию до пересечения с пс и от полученной точки проводят радиус к внешнему кругу, где считывают значение а. Поправки на углы наклона следует вводить при разнице показателей преломления минерала и сегментов, превышающей 0,05, а при углах наклона свыше 40°, начиная с 0,03. Как видно из рис. 33, в последнем
* Толщина шлифа вместе с предметным и покровным стеклами не должна превышать 1-—1,2 мм.
6 Г
случае поправка существенна. При измерении угла 2 V поправка необходима для каждого наклона вокруг оси I, и истинную величину 2 V получают в результате суммирования исправленных углов.
Прежде чем устанавливать столик Федорова на столик микроскопа, следует отцентрировать оба объектива столика обычным способом. Эту операцию нужно выполнять очень тщательно, так как центрировка столика Федорова производится по уже отцентрированному объективу.
До того, как столик Федорова будет закреплен на столике микроскопа, нужно поместить на него препарат. Для этого подбирают пару сегментов с показателем преломления*, наиболее близким к показателям преломления минерала. Вставляют нижний сегмент и на него капают одну-две капли глицерина**, а затем кладут шлиф предметным стеклом вниз***. Чтобы между шлифом и сегментом не попал воздух, шлиф кладут слегка наклонно и он вытесняет воздух. Если все же пузырьки воздуха появились, то шлиф и сегмент вынимают, промывают спиртом, после чего операцию повторяют. При отделении шлифа от сегмента не следует их отрывать друг от друга, так как можно сломать шлиф и поцарапать сегмент, удобнее их двигать параллельно друг другу в разные стороны.
Перед установкой верхнего сегмента (см. рис. 31) опускают подъемную шайбу (23) в крайнее нижнее положение с помощью штурвала (24), удерживая подъемную шайбу от проворачивания одним из винтов (21). Затем на покровное стекло шлифа наносят каплю глицерина и на него накладывают верхний сегмент. Помещать его также следует наклонно. Затем тщательно проверяют отсутствие пузырей воздуха в глицерине, так как их наличие не позволит производить измерения, поскольку даже при небольших углах наклона препарата поле зрения микроскопа будет темнеть полностью или участками вследствие полного внутреннего отражения. При правильной сборке системы «сегмент — шлиф—-сегмент» можно проводить наблюдения при углах наклона 50—60° по любой оси.
Верхний сегмент крепится к кольцу (20) двумя винтами (22) не слишком сильно, чтобы легко передвигать шлиф при поиске и установке нужного зерна, иначе в сегментах может появиться внутреннее напряжение и в результате исказится ход лучей в системе.
Перед работой со столиком Федорова следует: 1) снять пре-паратодержатели («лапки») со столика микроскопа; 2) вынуть
* Показатель преломления стекла сегмента выгравирован на его оправе.
** Глицерину свойственны низкая летучесть паров и достаточно высокий показатель преломления (п=1,47).
*** Толщина нижнего сегмента выполнена с учетом того, что на него будет положено предметное стекло.
•62
щайбу препарата (внутренняя часть столика микроскопа), на->кав на нее снизу, иначе после установки универсального столика препарат нельзя будет наклонить на угол больше 15—20°; 3) поднять тубус с объективом в крайнее верхнее положение (чтобы не поцарапать оправой объектива стекло верхнего сегмента); 4) заменить линзу конденсора с апертурой 0,85 на линзу с апертурой 0,2—0,28 (эти цифры выгравированы на оправах линз), если этого не сделать, то будет освещена только центральная часть поля зрения; 5) проследить, чтобы барабан оси I находился справа.
Для центрировки столика прикрепляют его винтами (7) к предметному столику микроскопа, все шкалы выводят на 0 и закрепляют их стопорными винтами. Лимб столика микроскопа также выводят на нуль и закрепляют. Настраивают освещение и тщательно фокусируют микроскоп*. Двигая шлиф рукой, выводят нужный для исследования объект на перекрестье нитей окуляра. Затем с помощью винтов (21) вращают кольцо (20) с препаратом вокруг оси 7V** и следят в окуляр за движением той точки в объекте исследования, которая была точно на перекрестье нитей окуляра. Если точка смещается с центра (столик Федорова расцентрирован), то отводят ее в максимально удаленное положение от перекрестья нитей, вращая вокруг осп /V, и затем передвигают на половину расстояния, двигая столик Федорова, предварительно освободив винты (1), по столику микроскопа, и еще наполовину, двигая шлиф рукой, т. е. поступают почти так же, как при центрировке объектива. Затем закрепляют винты (1) и снова вращают препарат с помощью винтов (21) около оси N. Если при этом точка не сходит с перекрестья нитей или описывает окружность, центр которой совпадает с перекрестьем нитей, столик Федорова отцентрирован, если нет — центрировку продолжают в том же порядке. Отличие от центрировки объектива микроскопа в том, что там изменяют положение оптической оси объектива, перемещая его центрировочными винтами, а здесь — положение оптической оси столика Федорова, передвигая его руками, и совмещают ее с оптической осью микроскопа. Описанная методика — классическая. В практике можно использовать упрощенный вариант: после того как выбранная точка удалена (вращением вокруг оси N) на максимальное расстояние от перекрестья нитей, передвигаем столик Федорова рукой на половину расстояния. В этот момент какая-то новая точка оказывается на перекрестье нитей; вращая препарат вокруг оси N, выводят уже эту
* Для систем микроскопов с переменным углом наклона штатива столик ставят в горизонтальное положение.
** Довольно распространенная ошибка: исследователь вращает не кольцо (20), а столик микроскопа.
63
новую точку на максимальное расстояние от перекрестья нитей и затем передвигают столик Федорова на половину этого расстояния до перекрестья нитей до тех пор, пока какая-то новая (n-я точка) будет оставаться на перекрестье нитей при вращении шлифа вокруг оси N. Теперь необходимо тщательно закрепить винты (7). Центрировка таким способом быстрее, точность такая же (на глаз), а преимущество в том, что не нужно передвигать шлиф, вследствие чего может сместиться не только шлиф относительно столика Федорова, но и последний относительно столика микроскопа, — в этом случае всю операцию придется начинать сначала. Кроме того, при передвигании шлифа в глицерин нередко попадает воздух.
Описанная последовательность необходима при первой центрировке. В дальнейшем эту операцию можно значительно упростить. Для этого, прежде чем снять столик Федорова с микроскопа, следует поместить на место шлифа листочек ватмана (предварительно промыв полусферы спиртом) с нанесенными на нем двумя взаимно перпендикулярными линиями. Точку пересечения этих линий нужно совместить с перекрестьем нитей окулярного креста и привинтить верхнюю полусферу. Таким образом зафиксировано положение, когда оптические оси столика Федорова и микроскопа совпали. Затем снимают столик. Когда нужно будет вновь монтировать универсальный столик на микроскоп, достаточно совместить пересечение линий на ватмане с перекрестьем окулярного креста — оптические оси двух приборов совпали, и следовательно, достигнута центрировка.
Совмещение осей 7 и Я с нитями окулярного креста (с направлениями световых колебаний, пропускаемых анализатопом и поляризатором) производят методом пылинок. Для этого поднимают тубус микроскопа* и фокусируют его на верхнюю поверхность верхнего сегмента, которая узнается по пылинкам, царапинам и отпечаткам пальцев, оставленным на ней при установке на шлиф верхнего сегмента. Открепляют стопорный винт (S) оси I и вращают препарат вокруг нее, при этом следы и пылинки перемещаются в перпендикулярном к оси I направлении. Если ось 1 совмещена с горизонтальной нитью окулярного креста, то пылинки будут сдвигаться параллельно вертикальной нити окулярного креста, если не совмещена, то пылинки будут перемещаться под углом к вертикальной нити. В этом случае открепляют стопорный винт столика микроскопа и вращают столик микроскопа, одновременно наклоняя сегменты вокруг оси I. Добившись такого положения, что при любом наклоне вокруг оси I пылинки двигаются параллельно вертикальной нити окулярного креста, закрепляют стопорный винт
* Если этого недостаточно, то одновременно опускают столик микроскопа.
£4
столика микроскопа и отсчет его на лимбе фиксируют как «место нуля». При исследовании вещества на универсальном столике приходится неоднократно вращать столик микроскопа, поэтому «место нуля» следует записать, чтобы легко можно было возвращать столик микроскопа в исходное положение. Возвращают столик Федорова в горизонтальное положение, поставив отсчет по лимбу барабана оси I на ноль. Закрепляют стопорный винт оси I.
Для совмещения оси II с вертикальной нитью окулярного креста освобождают стопорный винт оси Н и покачивают препарат вокруг нее: если пылинки движутся параллельно горизонтальной нити окулярного креста, то ось Н совмещена с вертикальной нитью окулярного креста, если же нет, то пылинки перемещаются под углом к горизонтальной нити. Тогда необходимо открепить стопорный винт (//) (см. рис. 31), повернуть кольцо с лимбом (9) вокруг оси Н, добиваясь того, чтобы при любом наклоне вокруг оси Н пылинки двигались параллельно горизонтальной нити окулярного креста. Закрепляют стопорный винт (И) и записывают отсчет по нониусу (10). Как правило, он равен 0°. Ось К при этом совместится с осью I. Юстировка будет правильной лишь при условии, что деления на дужках будут обращены к исследователю. Эту операцию можно произвести и другим способом. Снимают объектив, включают линзу Бертрана и поднимают тубус микроскопа в крайнее верхнее положение. Поворачивают препарат вокруг оси /, предварительно отпустив стопорный винт (<8), на 90° так, чтобы кольцо (6) и лимб (9) встали вертикально. Фокусируют микроскоп через линзу Бертрана на кромку кольца (6) или лимба (9). Если кремальера тубуса микроскопа не позволяет это сделать, опускают столик микроскопа. Открепляют стопорный винт столика микроскопа и вращают последний до тех пор, пока кромка лимба (9) не займет положение, параллельное горизонтальной нити окулярного креста. В таком положении ось I совпадает с горизонтальной нитью окулярного креста. Это и есть «место нуля». Барабан оси I должен находиться справа от исследователя. Возвращают столик в исходное положение, устанавливают барабан оси I на 0° и закрепляют винт (8). Поворачивают препарат вокруг оси Н, предварительно опустив стопорный винт (19), на 90° так, чтобы кольцо (15) заняло вертикальное положение. Фокусируют микроскоп через линзу Бертрана на кромку кольца (15). Если последняя не параллельна вертикальной нити окулярного креста, освобождают стопорный винт (11) и поворачивают лимб (9) вокруг оси М до тех пор, пока кромка кольца (15) не займет требуемое положение. Закрепляют стопорный винт (11) и записывают отсчет на нониусе (10). Вставляют объектив и проверяют его центрировку по столику микроскопа. Недостаток этого метода в том, что приходится
5 Р. Н. Соболев
65
снимать объектив, а это ведет к необходимости последующей его центрировки.
Исследуемый объект должен находиться в точке пересечения всех осей столика Федорова. Только при этом условии он не будет смещаться с перекрестья нитей при наклоне на любой угол вокруг любой из осей (или нескольких одновременно). Однако вследствие того, что толщина шлифа варьирует, препарат, как правило, не попадает в точку пересечения всех осей универсального столика.
Для проверки этого поступают так: 1) совмещают оси М и N столика с оптической осью микроскопа; 2) выбирают объект с характерными индивидуальными признаками и устанавливают на перекрестье нитей; 3) вращают препарат вокруг оси I — если выбранный объект находится в точке пересечения осей столика Федорова, то он не сместится с перекрестья нитей, если нет, то он будет перемещаться по дуге вдоль вертикальной нити. Для того, чтобы определить, находится ли объект выше точки пересечения осей столика или ниже, руководствуются правилом: если при вращении столика вокруг оси I по часовой стрелке объект перемещается вверх, то он расположен ниже точки пересечения осей, если вниз — выше точки пересечения. Установив положение объекта относительно точки пересечения осей, перемещают его в нужном направлении, поднимая или опуская шайбу (23) вращением штурвала за рукоятки (24) и одновременно придерживают винт (21). Вновь вращая препарат вокруг оси I проверяют эффективность работы. Перемещать шайбу (23) следует до тех пор, пока при любом наклоне вокруг оси I объект будет оставаться на перекрестье нитей.
Выше указывалось, что при накладывании верхнего сегмента для удобства нужно предварительно опустить шайбу (23) до упора. Для перемещения шлифа вверх вращают штурвал (24). Предварительно слегка отворачивают винты (22), крепящие верхний сегмент. В противном случае перемещение шайбы (23) вверх будет затруднено. Выполнять эту операцию следует осторожно. При чрезмерном усердии можно не только раздавить шлиф, но и сорвать резьбу у винтов (22). Повернув штурвал на половину оборота или на один оборот, проверяют, достигнут ли желаемый результат. Если нет, то прежде чем вращать штурвал дальше, снова немного отворачивают винты (22).
Работая с универсальным столиком, следует помнить, что увеличение, указанное на оправах объективов, действительно только для работы с плоскими шлифами. Сегменты столика также дают увеличение, которое зависит от показателя преломления сегмента. Это суммарное увеличение объектива и сегментов можно определить, поместив между сегментами вместо шлифа объект-микрометр, или рассчитать по формуле:
Ус = УоП0,	(48}
66
Рис. 34. Случайная ориентировка одноосного (а) и двуосного (б) минералов на столике Федорова.
ОО — оптическая ось; ПП и АА — направления световых колебаний, пропускаемых соответственно поляризатором и анализатором
где Ус — суммарное увеличение объектива и сегментов столика; уо — увеличение объектива; по— показатель преломления сегмента.
Возможности исследования на столике Федорова. Этот прибор можно использовать в самых различных областях, когда нужно определять положение в пространстве направлений, плоскостей и углов между этими элементами, т. е. пространственные взаимоотношения. В сочетании со стереографическими проекциями, которые строятся с помощью сетки Г. В. Вульфа, метод дает возможность определить положение в пространстве даже таких элементов минерала, которые нельзя наблюдать в данном сечении, рассчитать их координаты и совместить с любой осью столика.
Рассмотрим, как будет вести себя одноосный минерал на столике Федорова. Если индикатриса одноосного минерала ориентирована так, что его оптическая ось параллельна плоскости столика микроскопа, то минерал имеет двупреломление пе— по (положительный минерал) или по—-tie (отрицательный минерал). Если оси индикатрисы Ne и No ориентированы параллельно световым колебаниям, пропускаемым поляризатором и анализатором, он находится в положении погасания.
Минерал, ориентированный так, как показано на рис. 34, а (главное сечение индикатрисы NeNo не параллельно столику микроскопа, а ПОО находится под углом 45° к; нитям окулярного креста), имеет двупреломление пе'—по. При повороте его на 45° в любую сторону вокруг оси N оси индикатрисы Ne и No будут ориентированы параллельно направлению световых колебаний, пропускаемых николями (ППиАА), и минерал погаснет.
Допустим, столик повернут против часовой стрелки и Ае||ПП||Я, а АО||АА||/. Если повернуть препарат вокруг оси / столика на любой угол, то просветления не наступит, так как
5’
67
одна из осей индикатрисы (No) совмещена с осью I, а проекция другой (Ne) —с осью Н (оси I и Н параллельны соответственно ПП и АА). Если повернуть препарат вокруг оси Н на любой угол, то просветления также не наступит по указанной выше причине. Если повернуть препарат вокруг оси N по часовой стрелке на 45°, то ось Ne расположится в плоскости ДА, перпендикулярной к плоскости симметрии микроскопа (ее проекция совпадет с осью I), а одна из множества осей No совместится с осью Н. Таким образом, в случае, когда одна из осей индикатрисы одноосного минерала ориентирована вдоль оси Н (или /) столика Федорова, на какой бы угол ни поворачивать объект вдоль этой оси столика, зерно будет оставаться темным, так как проекция другой оси индикатрисы будет параллельна другой оси универсального столика. Поскольку в оптически одноосных минералах одна из осей индикатрисы одновременно есть и оптическая ось, то это относится и к последней.
Из изложенного понятно, что при повороте одноосных кристаллов только вокруг одной оси N не более чем на 90° всегда можно добиться такого положения, когда ось No совпадет с осью столика I или Н и минерал погаснет; при любом угле наклона по этим осям (7, Н) минерал остается темным. Однако такое положение минерала не будет ориентированным, так как только одна ось индикатрисы совпала с осью столика.
Поворотом только вокруг одной оси Н или I можно также добиться погасания минерала, причем это состояние, полученное вращением вокруг оси Н, будет сохраняться при вращении около оси I, а полученное вращением вокруг оси / будет сохраняться при вращении около оси Н. Однако во всех указанных случаях индикатриса минерала не будет ориентирована. Лишь при совмещении обеих осей индикатрисы (Ne и No) с осями универсального столика она станет ориентированной. Этого положения индикатристы одноосного кристалла можно добиться следующими способами (см. рис. 34, а): 1) поворачивать препарат вокруг оси N примерно на 45° против часовой стрелки и наклонять его по оси I примерно на 50° от себя — Ne (оптическая ось) совпадет с Н, a No — с I (круговое сечение перпендикулярно плоскости симметрии микроскопа); 2) поворачивать препарат вокруг оси N примерно на 45° по часовой стрелке и наклонять его вправо по оси Н примерно на 50° — Ne совпадет с I, a No — с Н (круговое сечение находится в плоскости симметрии микроскопа); 3) поворачивать препарат вокруг оси N примерно на 45° против часовой стрелки и наклонять его по оси / к себе примерно на 40°—-Ne совпадет с оптической осью микроскопа, круговое сечение расположится параллельно плоскости столика микроскопа и перпендикулярно к его оптической оси; 4) поворачивать препарат вокруг оси N примерно на
68
45° по часовой стрелке и наклонять его по оси И влево примерно на 40° — ориентировка осей будет такой же как в п. 3.
Достигнув ориентированного положения индикатрисы одним из четырех путей, далее поворотом на 90° вокруг любой оси столика (N, Н, 7) можно снова ее привести в ориентированное положение. Действуя согласно п. 1 и 2, индикатрису ориентируют так, чтобы ее главное сечение NeNo находилось перпендикулярно к оптической оси микроскопа, тогда поворот столика микроскопа на любой угол выведет минерал из положения погасания. Действуя согласно п. 3 и 4, ориентируют индикатрису так, чтобы ее ось Ne (оптическая ось) совпала с оптической осью микроскопа. В этом случае поворот столика микроскопа не выведет минерал из положения погасания.
При практической работе необходимо знать как оптический знак минерала, так и то, с какой осью столика совпадает данная ось индикатрисы. Это определяют с помощью «гипсового» компенсатора, вдоль длинной стороны которого находится ось ДГр, вдоль короткой — Ng. Компенсатор дает разность хода, соответствующую красному цвету первого порядка. Прорезь (для введения компенсатора) в тубусе микроскопа расположена под углом 45° к его плоскости симметрии и проходит с ЮВ на СЗ.
Выбранное для исследования зерно (оно ориентировано в шлифе произвольно) поворачивают вокруг оси N до положения полного погасания (отсчет записывают на лимбе). Затем препарат вращают вокруг оси 7 на максимально возможный угол к себе и от себя (суммарный угол составляет около 120°). Отсутствие просветления зерна свидетельствует о том, что: 1) оптическая ось спроектировалась (или совпала) на ось Н (расположена в плоскости симметрии микроскопа), а ось No совпала с осью 7 или 2) оптическая ось совпала с осью 7, а круговое сечение (оси No) находится в плоскости симметрии микроскопа. Далее столик микроскопа поворачивают против часовой стрелки на 45°. В этом положении ось 7 столика Федорова перпендикулярна к прорези в тубусе микроскопа, а ось И параллельна ей.
Если имеет место первый вариант, то в тот момент, когда оптическая ось минерала совпадет с оптической осью микроскопа, наступит темнота*. При дальнейшем вращении вокруг оси 7 темнота пропадает. Фиксируют момент темноты на барабане оси 7 и затем поворачивают препарат (вокруг оси 7) от этого положения на 90° в любую сторону — оптическая ось ми
* Проверять, что это действительно оптическая ось, а не эффект полного внутреннего отражения, следует так. Сначала необходимо зафиксировать это положение на барабане оси I и закрепить ее; затем отпустить стопорный винт столика микроскопа и вращать столик: сохранение темноты указывает на то, что оптические оси минерала и микроскопа совпали.
69
нерала совместится с осью Н столика. Вводят компенсатор: если суммарная интерференционная окраска понизится, то минерал положительный (ме>мо), если повысится — отрицательный (ne<Zno). Следует учесть, что на этом разрезе интерференционная окраска минерала существенно меняется и без введения компенсатора — от минимальной, когда оптическая ось минерала совпала с оптической осью микроскопа, до максимальной, когда она совместилась с осью Н столика.
Если имеет место второй случай, то при любом угле наклона вокруг оси I темнота не наступает. Интерференционная окраска будет все время наивысшей и мало изменяющейся (только в зависимости от изменения толщины препарата при вращении его вокруг оси /). Убедившись в том, что нет выхода оптической оси (она совпадает с осью I), вводят компенсатор: если суммарная интерференционная окраска понизится, то минерал отрицательный, если повысится — положительный*.
Отметим, что привести индикатрису одноосного минерала в ориентированное положение для случая, когда ось индикатрисы совмещается с осью столика /, можно при любом наклоне по оси Н, вращая препарат только вокруг оси N. Это важный признак, так как в двуосных минералах добиться ориентированного положения оптической индикатрисы вращением препарата только вокруг оси N в общем случае невозможно.
Для ориентирования индикатрисы двуосных минералов нужно совместить с осями столика оси Ng, Nm и Np. Однако практически эта работа не отличается от той, которую выполняют для одноосного минерала. В индикатрисе двуосного минерала все три оси взаимно перпендикулярны и, следовательно, каждая из них перпендикулярна к тому главному сечению индикатрисы, в котором лежат две другие оси (Ng_LNmNp, NmJ_NgNp, Np_LNgNm). Задача сводится к тому, чтобы одну из осей индикатрисы совместить с осью I универсального столика, и тогда две другие расположатся в плоскости симметрии микроскопа. Если ось Np будет совмещена с осью /, то оси Ng и Nm (плоскость N^Nm) будут находиться в плоскости симметрии микроскопа; значит световые колебания вдоль этих осей параллельны колебаниям, пропускаемым поляризатором. Ясно, что при такой ориентировке индикатрисы поворот вокруг оси I на любой угол не выведет NgNm из плоскости симметрии микроскопа и не наступит просветления зерна.
* Если нет уверенности в характере изменения интерференционной окраски после введения компенсатора (этот случай обычен у минералов с низкой или очень высокой интерференционной окраской), то следует открепить стопорный винт столика микроскопа и повернуть его на 90е, при этом произойдет совмещение других осей индикатрисы и получится значительно более ясный эффект.
70
П
Рис. 35. Столик Федорова повернут на 45° против часовой стрелки
Совмещение одной из трех осей индикатрисы с осью J (АА) проводят так (см. рис. 34,6): 1) поворачивают препарат вокруг оси N на 45° по часовой стрелке (колебания вдоль Np проектируются на АА, а вдоль Ng и д?т — на ПП) и затем наклоняют его вокруг оси Н влево так, чтобы Np совпала с / (NgNm в плоскости симметрии микроскопа); 2) поворачивают препарат вокруг оси W на 45° против часовой стрелки и наклоняют вокруг оси Н вправо (Nm совпадет с /, NgNp — в плоскости симметрии микроскопа); 3) поворачивают препарат вокруг оси N на 45° против часовой
стрелки и наклоняют вокруг оси Н влево (Ng совместится с /, NmNp — в плоскости симметрии микроскопа).
Итак, вращая препарат последовательно вокруг осей N и Н, добиваются того, что с осью I совмещается любая ось индикатрисы (Ng, Nm, NP), а перпендикулярная к ней плоскость (NmNp, NgNp, NgNm) располагается в плоскости симметрии микроскопа. Для приведения индикатрисы двуосного минерала в ориентированное положение используют две оси столика.
После ориентировки индикатрисы двуосного минерала, пока еще не ясно, какая из осей совпадает с осью I столика. Для ее определения от положения погасания поворачивают столик микроскопа на 45° против часовой стрелки. В этом положении ось I (и совпадающая с ней ось индикатрисы) перпендикулярна к прорези в тубусе микроскопа, а ось Н параллельна ей. Возможны два варианта: 1) с осью I совпадает ось Nm и 2) с осью I совпадает ось Ng или Np. В первом случае (рис. 35) перпендикулярно к Nm располагаются оси Ng и Np. Тогда при вращении препарата вокруг оси I дважды должно наступить погасание, сменяющееся потом просветлением, это происходит при совпадении оптической оси минерала с оптической осью микроскопа. Если в положении погасания ввести компенсатор, то получим красный цвет первого порядка (565 нм), т. е. двупреломление компенсатора. Если теперь наклонить препарат по оси 1 от себя (Ng почти совместится или совместится с Н, a Np с оптической осью микроскопа), то суммарная интерференционная окраска (RK+RM) понизится, если наклонить к себе (Ng совместится с оптической осью микроскопа, a Np с Н) — повысится. Следовательно, по разные стороны от оптической оси минерала (в одном и том же сечении) интерференционная окраска при введении компенсатора изменяется не одинаково. Если в этом сечении при вращении вокруг оси I дважды фик
71
сируется потемнение, то, отметив эти положения на барабане по оси I, непосредственно определяют 2 V*. Из рис. 35 понятно, что если острая биссектриса Np (минерал отрицательный) расположена близко к оптической оси микроскопа, то при введении компенсатора интерференционная окраска понизится, если острая биссектриса Ng (и она имеет аналогичную ориентировку), то при введении компенсатора интерференционная окраска повысится.
Если с осью I совпадает ось Ng или Np, затемнения при вращении оси I наступить не может. Но определить, какая ось индикатрисы совпадает с осью I столика, нужно. Для этого вводят компенсатор: при совмещении I с Ng интерференционная окраска повысится, а с Np— понизится.
Необходимо четко представлять себе разницу в установке одноосных и двуосных минералов в ориентированное положение. Установка оптической индикатрисы в ориентированное положение только поворотом вокруг оси N (темнота сохраняется при этом при вращении препарата вокруг оси I на любой угол) возможна лишь для одноосных минералов. Однако, если минерал не известен, то все же нужно проверить осность кристалла. Для этого поступают следующим образом. Изменяют немного наклон препарата вокруг оси Н (в любую сторону) и затем пробуют добиться темноты, сохраняющейся при вращении препарата только вокруг оси N. Для одноосных минералов это возможно, у двуосных даже при небольших отклонениях по оси Н от исходного положения при вращении вокруг оси I темнота не сохраняется, и даже поворотами вокруг оси N темноты, сохраняющейся при вращении вокруг оси/, получить не удается.
Таким образом, указанная выше ориентировка индикатрисы одноосного минерала состоит в том, что оптическая ось (ось Ne) располагается в плоскости симметрии микроскопа, а один из диаметров кругового сечения (ось No) совпадает с осью / универсального столика.
Выполнить ориентировку другого рода, т. е. совместить оптическую ось одноосного минерала с осью / столика, возможно в тех случаях, когда ось Л> наклонена под значительным углом к оптической оси микроскопа (это обусловлено тем, что наклоны вокруг оси Н возможны лишь на 50—60°).
Ориентирование оптической индикатрисы на столике Федорова фактически сводится к совмещению определенных направлений (линий) — осей индикатрисы, оптических осей — с осями столика или к ориентировке плоскостей (главных сечений индикатрисы). Тот же принцип используется и при ориентировке кристаллографических элементов. Одни из них (оси, ребра кри
* Проверка того, что это действительно выход оптической оси, осуществляется так же, как и для одноосного минерала.
72
сталлов, двойниковые оси, полюсы спайности, следы пересечения двух плоскостей) представляют собой линии, другие (грани кристаллов, плоскости срастания двойников, трещины спайности) — плоскости. Следовательно, при работе на универсальном столике как с кристаллографическими, так и с кристаллооптическими элементами, пользуются одними и теми же приемами. Примеры ориентировки оптической индикатрисы рассмотрены выше. Кратко остановимся на ориентировке кристаллографических элементов.
Спайность ориентируют так, чтобы она расположилась в плоскости симметрии микроскопа, т. е. перпендикуляр к спайности (полюс) совпал с осью I. Для этого вращением препарата вокруг оси N ориентируют след трещин спайности параллельно вертикальной нити окулярного креста, а затем, наклоняя его около оси Н, добиваются того, чтобы трещины были видны наиболее четко. Правильность ориентировки (установки) следует проверить, слегка отклоняя по оси Н спайность от исходного положения: если трещинки становятся размытыми и более толстыми, то первоначальная установка правильна. Аналогично устанавливают и другие плоскости.
Примером ориентировки линии (направления) может служить ориентировка кристаллографической оси. Известно, что у пироксенов и амфиболов третья кристаллографическая ось совпадает с пересечением спайности по призме {ПО}. Исходя из этого, одну систему трещин спайности ориентируют параллельно плоскости симметрии микроскопа, а затем вращением препарата вокруг оси I вторую систему трещин спайности ориентируют параллельно оптической оси микроскопа. В итоге обе системы трещин спайности и линия их пересечения (третья кристаллографическая ось) будут ориентированы вертикально и последняя совпадет с оптической осью микроскопа.
Положение в пространстве тех или иных кристаллооптических п кристаллографических элементов, определенных на столике, фиксируют в виде отсчетов по осям N, Н, I. Для изображения положения этих элементов в пространстве применяются специальные графические методы, позволяющие не только нанести полученные данные, но и рассчитать координаты любой плоскости или направления, которое требуется совместить с оптической осью микроскопа или с одной из осей столика и т. д. Для этого используют ряд стереографических сеток: равноплощадную (сетка В. Шмидта), полярную (сетка А. К. Болдырева), меридиональную или экваториальную (сетка Г. В. Вульфа) и др.
В петрографической практике на сетку Вульфа (рис. 36) плоскости наносят в виде линий большого круга (след пересечения плоскостью полусферы), а направление (линии) в виде точек (след пересечения линией полусферы). Важное свойство
73
сетки Вульфа — на ней не искажаются углы между гранями. Для работы сетку Вульфа (ее стандартный диаметр 20 см) наклеивают на плотный картон. Результаты наблюдений, полученные на столике, наносят на лист восковки, на котором предварительно помечают центр (в виде двух взаимно перпендикулярных штрихов длиной до 2 см) и стрелку на внешней части круга (соответствующей риске на кольце (20); см. рис. 31). Листок восковки представляет собой как бы шлиф, а сетка Вульфа — столик Федорова, поэтому на сетку наносят такие же деления, какие и на столике: 1) внешний диаметр сетки соответствует оси /V; смотрят, как расположены деления на кольце, и так же наносят их на сетку (деления на сетке даны через 2°); 2) отсчеты по оси Н, взятые по дужкам, откладывают по диаметру от центра круга, взятые по правой дужке — вправо, по левой — влево; 3) отсчеты по оси / также откладывают от центра, когда наклоняют столик от себя, то вниз (к югу), когда
74
к себе, то вверх (к северу)*. Чертеж на восковке показывает такое положение в пространстве кристаллооптических и кристаллографических элементов, когда на всех осях столика Федорова указатели стоят на нуле.
Как же практически наносят те или иные элементы на восковку и какие построения можно выполнить с помощью сетки Вульфа. Плоскости показывают на восковке как дуги большого круга. Следовательно, для изображения плоскости (например, спайности), имеющей координаты А —213°, Н—-14° л, поступают так: 1) индекс-стрелку на восковке совмещают с делением 213° на внешнем круге сетки (соответствующем кольцу AQ, при этом следят, чтобы центр сетки и центр восковки совпадали; 2) от центра сетки влево (отсчет получен по левой дужке оси Н) отсчитывают 14°; 3) через полученную точку и полюсы проводят меридиан (дугу большого круга).
Для нахождения полюса плоскости помещают дугу большого круга на соответствующий меридиан, по экватору отсчитывают 90° и отмечают точку, помечая ее Р (полюс). Если же известно положение полюса, то легко построить плоскость, которой он соответствует: вращают листок восковки вокруг центра до тех пор, пока полюс не окажется на экваторе, затем отсчитывают по экватору 90° и проводят дугу большого круга.
Угол между двумя плоскостями (например, спайности), нанесенными на проекцию (рис. 37), измеряют так: вращая восковку вокруг центра, ставят точку пересечения плоскостей (В) на экватор, отсчитывают по экватору 90°, проводят дугу большого круга (приняв вершину угла за полюс) и по меридиану определяют расстояние ас в градусах (так как проведенная пунктиром плоскость перпендикулярна к обеим сторонам двугранного угла, то она пройдет через полюсы обеих граней угла).
Пусть двугранный угол АВС (см. рис. 37) нужно разделить на три части. Двугранный угол измеряют по дуге большого круга, у которого полюс — вершина двугранного угла. Исходя из этого, устанавливают точку В (вершину угла) на экватор (центр восковки совмещен с центром сетки Вульфа), отсчитывают по экватору 90° и проводят дугу большого круга а12с, измеряют по меридиану величину этого угла, делят его на три равные части (точки 1 и 2) и через вершину угла В и точки 1 и 2 проводят дуги больших кругов, таким образом построив три равных угла «В/, 1В2, 2Вс.
* На современных моделях столика сделана единая шкала на оси /: при наклоне столика от себя отсчеты возрастают от 0° (0-*-90°), при наклоне к себе отсчеты уменьшаются от 360° (360^-270°). Это упрощает запись, так как не требуется примечаний «к себе», «от себя».
75
Рис. 37. Измерение угла между плоскостями
Рис. 38. Восстановление перпендикуляра из точки
Эту задачу можно решить и иначе. Через точки а и с (точки пересечения дуги большого круга со сторонами угла АВС) провести прямые линии до пересечения их с внешней окружностью сетки Вульфа в точках Oi и Сг. Разделить дугу a^i на три равные части, через точки 1' и 2', полученные при делении, и вершину угла (точку В) провести прямые линии. Через точки пересечения этих линий с дугой ас — 1 и 2 — и вершину В провести меридианы (дуги больших кругов), которые образуют стороны углов пВ1 = 1В2=2Вс = 1/ЗаВс.
Из рис. 37 ясно, как построить двугранный угол, если известны положение одной из его сторон (АВ), вершины (В) и величина угла. Ставят вершину В на экватор, отсчитывают по нему 90°, проводят меридиан и на нем откладывают величину угла от точки а (пересечение стороны АВ с меридианом), т. е. получают точку с, которая лежит на другой стороне двугранного угла. Соединив В и С дугой большого круга, получают другую сторону (ВС) двугранного угла АВС.
Чтобы восстановить перпендикуляр из точки (рис. 38), например (А), лежащей на дуге большого круга (АСВ), поступают так: находят полюс (Р) к дуге (АСВ), совмещают его и точку А на одном меридиане, проводят дугу большого круга. Так как полюс перпендикулярен к дуге (АСВ), то он перпендикулярен и к любой точке на этой дуге. Значит, любая дуга большого круга, проходящая через полюс к плоскости (АСВ) и эту плоскость, перпендикулярна к плоскости (АСВ) в той точке (А, С, Е, В), в которой она ее пересекает.
Исходя из этого, легко решить и такую задачу: из точки D, лежащей на стереографической проекции, опустить перпендикуляр на дугу большого круга (АВ). Для этого надо провести дугу большого круга через заданную точку (D) и полюс (Р) к плоскости (АВ): она будет перпендикулярна к дуге АВ в точке ее пересечения (Е).
76
Для совмещения плоскости (дуги) АС с основным кругом проекции (рис. 39), т. е. ориентируя плоскости перпендикулярно к оптической оси микроскопа, вращают восковку вокруг центра и совмещают плоскость АС с меридианом, тогда точка В (вершина) окажется на экваторе. Расстояние (в градусах) по экватору от В до центра сетки Bi (или по экватору от дуги АС до основного круга проекции, или AAi или CCi по дугам малого круга) и есть тот угол, на который необходимо наклонить препарат по оси Н (DD) влево (т. е. отсчет по правой дужке). Подобным же образом совмещают
Рис. 39. Ориентирование плоскости перпендикулярно к оптической оси микроскопа
с основным кругом проекции дуги АВ и ВС, при этом их полю-
са будут совпадать с оптической осью микроскопа.
Нанесение плоскости спайности на восковку производят так же, как и нанесение любой плоскости. Пусть получены следующие координаты пространственного положения спайности в кристалле: по кольцу N — 328°, по левой дужке оси Н—-24°. Для нанесения данных штрих (стрелка) на восковке (вращением вокруг центра сетки Вульфа) устанавливают против деления 328°. Затем отсчитывают по экватору от центра 24° влево (левый край кольца поднят, правый опущен) и через этот меридиан проводят дугу большого круга. Затем определяют полюс спайности и наносят его на восковку (отсчитав 90° по экватору), обозначив Р или _1_ сп. Если известно, ориентировка какой спайности определялась, то записывают ее символ, например (010).
Наиболее общая задача нанесения на стереографическую проекцию — определение положения оптической индикатрисы. Для этого нужно знать положение в пространстве (координаты), по крайней мере, двух осей индикатрисы или двух оптических осей. По общим правилам нанесения линий и плоскостей на сетке Вульфа строят оптическую индикатрису двуосного минерала на стереографической проекпии. Рассмотрим замеры положения элементов оптической индикатрисы в минерале:
Оси столика Федорова Координаты темнот, градус:
I II
W	Н
50	Ю (пр)
134	30(л)
I j. к сечению
-	Ne
20 и 319	Nm
Это данные двух положений темноты, когда при любом угле наклона по оси I не наблюдается просветления. Как же они получены? Из произвольного положения зерно повернули
77
вокруг оси N д,о погасания, затем произвели проверку темноты наклоном вокруг оси I, что привело к просветлению зерна. Наклон препарата по оси И влево позволил найти такое положение, при котором при любом наклоне по оси I зерно не просветляется. Снимем отсчеты по осям: по N — 50°, по Н—10° по правой дужке (препарат наклонен влево). При таком положении одна из осей индикатрисы совпадает с осью I, а две другие расположены в плоскости симметрии микроскопа. Для того чтобы определить, какая ось индикатрисы совпадает с осью I столика, открепляют стопорный винт столика микроскопа и поворачивают его на 45° против часовой стрелки. Закрепляют стопорный винт столика микроскопа. Открепляют стопорный винт оси I и вращают препарат вокруг нее на максимально допустимые углы к себе и от себя. Если затемнения не наступает, то исследуемое сечение не есть плоскость оптических осей, а с осью I совпадает ось индикатрисы Ng или Np. Вводят компенсатор — интерференционная окраска повышается. Следовательно, в минерале и компенсаторе совпали одноименные оси и с осью I столика совпадет ось Ng минерала.
Возвращают столик микроскопа в исходное положение и закрепляют его. Вращают препарат вокруг оси N (примерно на 90° от прежнего положения) до погасания. Проверяют погасание вращением препарата вокруг оси 7 до положения просветления. Наклоном вокруг оси Н гасят зерно и затем проверяют точность найденной темноты вращением вокруг оси I. Эта операция: погасание по N, проверка по I, погасание по Н, проверка по I и т. д. повторяется до тех пор, пока темнота не будет сохраняться при любом повороте препарата вокруг оси I. Снимают показания по осям N и 77 — это и есть координаты II темноты. Поворачивают столик микроскопа на 45° против часовой стрелки и вращают препарат вокруг оси 7. Дважды при показаниях на барабане оси 7 20 и 319° наступает темнота (выходы оптических осей), следовательно, с осью 7 совпадает ось индикатрисы Nm.
Полученные данные наносят на восковку с помощью сетки Вульфа. Вращая ее вокруг центра, совмещают стрелку-указатель с делением 50° на стереографической сетке, отсчитывают от центра 10° вправо и проводят дугу большого круга — это положение I темноты. Отсчитывают по экватору 90° — это выход оси индикатрисы Ng*. Так как Ng — полюс к первой темноте, то в плоскости I темноты лежат оси индикатрисы Nm и Np. Наносят II темноту. Для этого совмещают стрелку-указатель с делением 134° на стереографической сетке, отсчитывают от центра 30° влево по экватору и проводят дугу большого круга — это положение II темноты. В этой плоскости лежат две оптические
* Можно отсчитать 10° вправо по экватору от внешнего круга.
78
оси; наносят их, отсчитывая по меридиану. Так как II темнота — это плоскость оптических осей, то полюс к ней — ось индикатрисы Nm. Отсчитывают по экватору вправо 90° — это выход оси Nm. Точка пересечения плоскостей I и II темноты — есть третья ось индикатрисы Np.
Итак, взаимно перпендикулярны все три оси индикатрисы и три ее главных сечения. Следовательно, угловые расстояния Ng—Np, Ng—Nm, Nm—Np должны быть равны 90°, а оси Ng, Nm, Np должны лежать в соответствующих плоскостях*. Если на проекции это не так, то замеры выполнены недостаточно тщательно и их нужно повторить, чтобы главные сечения индикатрисы были взаимно перпендикулярны и в них лежали соответствующие оси. Добиваются этого более тщательной установкой темноты, сохраняющейся при вращении препарата вокруг оси I.
В плоскости NgNp находятся два выхода оптических осей, угол между ними, непосредственно измеренный на столике, равен 61°. Биссектриса этого угла — ось Np, следовательно, минерал оптически отрицательный (2VWp=6I°). Отметим, что чаще можно непосредственно замерить не два, а только один выход оптической оси. В этом случае величину 2 V определяют расчетным путем, измерив по сетке расстояние оптическая ось — ось Np (или Ng для положительного минерала), и затем умножают его на два. Очевидно, что такой способ измерения менее точный, и в тех случаях, когда 2 V определен графически, это следует всегда указывать.
Данные измерений, нанесенные на восковку, позволяют четко представить положение кристаллооптических элементов в минерале при таком положении столика, когда все его оси находятся в нулевом положении**. Для большей завершенности картины стоит вывести оси Ng и Nm на один меридиан и соединить их дугой большого круга.
Положение оптической индикатрисы в пространстве можно определить, зная координаты оптических осей двуосного минерала и его знак. Действительно, нанеся на проекцию выходы оптических осей А и В и проведя через них дугу большого круга, получают стереографическую проекцию плоскости оптических осей. Полюс этой проекции—-ось индикатрисы Nm. Оси Ng
* Поскольку каждая ось индикатрисы принадлежит одновременно двум главным сечениям, т. е. лежит на их пересечении и перпендикулярна к третьему главному сечению, то точка пересечения двух любых главных сечений индикатрисы должна всегда совпадать с полюсом к третьему главному сечению индикатрисы. Иными словами, ось индикатрисы Nm должна лежать на пересечении плоскостей NsNm и NmNp и быть перпендикулярной к плоскости NgNp, ось Np должна лежать на пересечении NSNP и NmNp и быть перпендикулярной к NBNm и т. д.
** Индекс на восковке также находится против 0°.
79
Рис. 40. Определение направления световых колебаний в случайном сечении двуосного минерала (а) и выхода оптической оси и осей индикатрисы на стереографической проекции (б)
и Np — биссектрисы угла оптических осей. Разделив пополам угол АВ, находят выход оси Ng (а разделив пополам угол ВА, —выход оси Np) —случай оптически положительного минерала. Для оптически отрицательного минерала положение осей Ng и Np будет противоположным.
Определение направления световых колебаний в случайном сечении двуосного минерала на стереографической проекции выполняют с использованием правила Френеля. Пусть исследуемое направление П1-2 перпендикулярно к спайности 1—2, т. е. совпадает с полюсом к спайности (рис. 40, а). Проводят через Hi-2Л и П1-2В (А и В — оптические оси) дуги большого круга. Делят угол АП1-2В (и дополнительный до 180°) пополам. Плоскости аа и ЬЬ указывают направление световых колебаний также в точках пересечения этих плоскостей с П1-2 (Ng' и Np').
С помощью стереографической проекции и сетки можно найти выход оптической оси, всех осей индикатрисы, определить угол 2 V и оптический знак минерала, зная положение плоскости оптических осей, координаты одной оптической оси и направление погасания в минерале (см. рис. 40,6). На проекцию наносят плоскость оптических осей, оптическую ось А н как полюс ось индикатрисы Nm- Затем вращают столик микроскопа до положения погасания зерна (в нашем случае это произошло при повороте столика микроскопа влево на 70°, что и определило направление погасания минерала). Далее поворачивают восковку так, чтобы штришок (стрелка) совместился с делением 70° и фиксируют на восковке два взаимно перпендикулярных направления: ОМ (вдоль нулевого меридиана) и вдоль экватора — направления колебаний. Согласно правилу Френеля угол МОА, образованный направлением погасания МО и направлением, проходящим через перпендикуляр к данному сече
80
нию минерала и одну из оптических осей, равен половине угла, образованного плоскостями, проходящими через перпендикуляр к сечению минерала и оптические оси А и В, Следовательно, отложив по другую сторону от ОМ угол МОР, получают в месте пересечения его стороны ОР с плоскостью оптических осей выход второй оптической осн В. Биссектрисы углов АВ и ВА — есть Ng и Np, однако, где расположена кйждая из них, можно определить лишь с помощью компенсатора по изменению интерференционной окраски. Важно обратить внимание на то, что направление погасания кристалла — это биссектриса двугранного угла, образуемого плоскостями (большими дугами стереографической проекции), проведенными через перпендикуляр к данному сечению и оптические оси минерала.
С помощью стереографической сетки можно решать много разнообразных задач и особенно кристаллографических. Здесь показаны лишь некоторые примеры очень важные при работе с универсальным столиком. Усвоив их, можно решать и другие практические задачи.
При исследовании минералов не ограничиваются изучением положения в минерале только кристаллооптических элементов, а обязательно определяют и положение кристаллографических элементов. Наиболее простые взаимоотношения между этими элементами в минералах средней категории: оптическая ось совпадает с осью симметрии высшего порядка (L3, Л4, L6). В минералах низшей категории взаимоотношения более сложные. При этом они проще в минералах ромбической сингонии и наиболее сложные в минералах триклинной сингонии. Рассмотрим несколько примеров.
На рис. 41, я изображены оптическая индикатриса и кристалл форстерита, спайности, грани, оптические и кристаллографические оси и оси индикатрисы, а также положение плоскости оптических осей. Отчетливо видно, что в кристалле оси индикатрисы и кристаллографические оси совпадают: Ag=[100]=n, 7Vm=[001] = c, 7Vp=[010]=ft. Полюс спайности ко второму пинакоиду (010) образует углы с осями индикатрисы: P<oio): Ng = = 90°; P(Oio) : Am=90°; Р(С1о):-Ap=0°; полюс грани (021) образует углы с осями индикатрисы: P<02i): Ag=90°; P(02i): AA = 40,5°; P(02i): Ap = 49,5°. Плоскость оптических осей (001).
На рис. 41, б представлена стереографическая проекция кристалла гиперстена, у которого трещины спайности по призме {110} пересекаются по третьей кристаллографической оси, совпадающей с осью Ng индикатрисы. Плоскость оптических осей в ромбических пироксенах может располагаться || (010) и || (100), в связи с чем оси индикатрисы Nm и Np в первом случае совпадают с [010] и [100], а во втором — с [100] и [010] соответственно. При этом, как бы ни была расположена плоскость оптических осей —1| (010) или (100), оси индикатрисы Ng,
6 Р. H. Соболев
81
Рис. 41. Кристаллы форстерита (а), гиперстена (б) и обыкновенной роговой обманки (е) и их стереографические проекции
Nm и Np совпадают с кристаллографическими осями, что имеет место во всех кристаллах ромбической сингонии.
На рис. 41, в представлен моноклинный минерал — обыкновенная роговая обманка. Плоскость оптических осей совпадает со вторым пинакоидом, вторая кристаллографическая ось — с осью индикатрисы Nm и перпендикуляром к (010). Однако в отличие от кристаллов ромбической сингонии две другие оси Ng и Np не совпадают с кристаллографическими осями, при этом угол между Ng и третьей кристаллографической осью с характерен для данного минерала. Плоскость оптических осей делит (как у пироксенов) тупой угол между трещинами спайности пополам.
Наиболее сложные взаимоотношения кристаллооптических и кристаллографических элементов (не совпадают) в минералах триклинной сингонии. К ним относятся, в частности, и минералы группы полевых шпатов.
Полевые шпаты. Свойства минералов образовывать закономерные срастания двух или нескольких индивидов называют двойникованием. Это выражается в определенной ориентировке всех оптических и кристаллографических элементов одного индивида относительно другого, что может быть обнаружено для последнего путем вращения первого вокруг некоторой оси на 180° или отражением в некоторой плоскости. Ось, вокруг которой осуществляется поворот, называют двойниковой осью; плоскость, в которой происходит отражение, — двойниковой плоскостью; плоскость, по которой происходит срастание индивидов, — плоскостью срастания. Последняя при пересечении с плоскостью шлифа образует двойниковый шов.
В кристаллах двойниковая ось совпадает с ребром (возможным или действительным) или перпендикуляром к нему в плоскости одной из граней, с нормалью к грани. В шлифах двойники (двойниковые сростки) легко распознаются в скрещенных николях (так как ориентировка оптических индикатрис в индивидах различная), а при одном николе сдвойникованное зерно кажется однородным. Это касается двойников минералов низшей категории. В минералах средней категории двойники в шлифах при отсутствии ясных кристаллографических ограничений не различимы*. Это имеет место в случае, если двойниковая ось совпадает с осью симметрии индикатрисы или осью вращения индикатрисы, т. е. индикатрисы обоих индивидов находятся в параллельном положении. Типичны в этом отношении двойники кварца (кроме японских), не диагностируемые в шлифах.
Двойниковая ось обладает двумя важными свойствами:
* Это касается также кристаллов ромбической (относящихся к ромбопирамидальному виду симметрии), моноклинной (днэдрическнй безосный вид) и некоторых частных случаев триклинной сингонии.
6*	83
1) находится в одной плоскости с двумя одноименными единичными направлениями сдвойникованных индивидов; 2) она — «биссектриса угла между этими направлениями. Общий случай для двойников минералов низшей категории — оси индикатрисы одного индивида не совпадают с одноименными осями индикатрисы другого минерала. Если известна ориентировка в пространстве осей индикатрисы обоих индивидов, то после нанесения их на стереографическую проекцию легко найти положение двойниковой оси, исходя из ее свойств, указанных выше. Действительно, двойниковая ось должна лежать в одной плоскости с двумя одноименными осями индикатрисы, т. е. одновременно в одной плоскости с NgiNg2,	NPiNPv следовательно, в точке
пересечения этих трех плоскостей. Значит, если положение оптической индикатрисы в каждом индивиде двойника определено правильно, то дуги большого круга, проведенные через NSi и A'g2, Nmi и Nm2, NP1 и TVp2, должны пересечься в одной точке. Однако, как правило, получается треугольник погрешностей — результат недостаточно тщательной работы. Двойниковая ось (D) находится в центре этого треугольника погрешностей. Поскольку двойниковая ось одновременно и биссектриса угла между одноименными направлениями в индивидах двойника (в нашем случае между осями индикатрисы), то угловые расстояния между точкой ее выхода и одноименными осями в индивидах двойника должны быть равны. В случае, если треугольник погрешностей велик, координаты выхода двойниковой оси лучше получать, измерив угловые расстояния между одноименными осями индикатрисы (7Vgl и Ng , Nmi и Nm2, NP1 и Wp2) и разделив их пополам, что следует из второго свойства двойниковой оси. При этом следует измерять тот угол, в котором лежит двойниковая ось. Если легче измерить дополнительный угол, то его нужно предварительно вычесть из 180°, а затем уже полученный результат делить пополам.
Различают два вида двойников. В первом типе двойниковая ось перпендикулярна к плоскости срастания, а последняя есть двойниковая плоскость. Плоскость срастания в этом случае — какая-либо грань кристалла, поэтому законы этой группы называют законами граней, а поскольку двойниковая ось перпендикулярна (нормальна) к грани, их еще называют нормальные законы. Во втором типе двойниковая ось лежит в плоскости срастания (параллельно ей), отсюда название: группа параллельных законов. Среди них выделяют две подгруппы: 1) двойниковая ось — ребро — параллельна какой-либо кристаллографической оси — законы оси; 2) двойниковая ось перпендикулярна к ребру (кристаллографической оси) и лежит в плоскости одной из граней данного пояса — сложные или комплексные законы.
84
Таким образом, в группе нормальных законов двойниковая ось перпендикулярна к плоскости срастания, которая одновременно есть и двойниковая плоскость. В группе параллельных законов двойниковая ось лежит в плоскости срастания; двойниковая плоскость и плоскость срастания взаимно перпендикулярны. Это следует твердо усвоить, так как путаница в этих вопросах приводит к ошибкам в определении как самого закона двойникования, так и химического состава минерала (например плагиоклазов).
Поскольку в группе параллельных законов двойниковая ось и перпендикуляр к плоскости срастания не совпадают, то всегда определяют координаты двойниковой оси (D) и полюса (Р)—перпендикуляра к плоскости срастания. При этом в двойниках срастания плоскость срастания есть одноименная плоскость обоих индивидов, поэтому угловые расстояния между полюсом и одноименными осями индикатрисы индивидов двойника должны быть равны.
У двойников из группы нормальных законов полюс двойникового шва и двойниковая ось совпадают, следовательно, угловые расстояния D : Ng, D : Nm, D : Np равны соответственно P:7Vg, P:Nm, P : Np, а оба направления (P и D) перпендикулярны к плоскости двойникового шва.
У двойников из группы параллельных законов полюс двойникового шва и двойниковая ось не совпадают, последняя лежит в плоскости двойникового шва, a PJ_D, и хотя Р : Ng.—P : Ng2 и D : Ngi=D : Ng% , но Р : Ng=/=D : Ng, так же как и угловые расстояния их с другими осями индикатрисы.
При практической работе легко заметить, что величина и форма треугольника погрешностей около выхода двойниковой оси зависят от угла, под которым пересекаются дуги больших кругов, и от близости выходов одноименных осей индикатрисы. В том случае, если эти расстояния велики, треугольник погрешностей невелик и близок к равностороннему, если же выходы одноименных осей индикатрисы близки, то треугольник погрешностей— длинный и узкий (это характерно, в частности, для плагиоклазов состава № 10 и более кислых). В этом случае (а также при совпадении местоположения двух одноименных осей индикатрисы) место выхода двойниковой оси построением определить нельзя. Для этого нужно рассчитать одно из двух возможных положений выхода двойниковой оси: 1) совпадение ее с полюсом плоскости срастания или 2) расположение ее в плоскости срастания. Найденное положение двойниковой оси проверяют непосредственно на универсальном столике, исходя из того, что она — ось симметрии второго порядка двойника.
Когда двойниковая ось совмещена с осью I столика, то при любом угле наклона вокруг этой оси двойниковое сложение
85
в скрещенных николях не видно. Обе половинки двойника имеют одинаковую интерференционную окраску. Однако при введении компенсатора интерференционная окраска их различна. Если теперь поворачивать столик микроскопа в разные стороны от исходного положения, то погасание индивидов будет симметричным. Если столик микроскопа поставить в положение 45°, то двойниковое положение снова исчезнет.
Когда двойниковая ось совмещена с оптической осью микроскопа А, двойниковое сложение в скрещенных николях не видно при любом угле поворота столика микроскопа и погасание всего зерна происходит одновременно. При введении компенсатора интерференционная окраска по всему зерну будет одинаковая. Выбор того, с какой осью (/ или А) совмещать двойниковую ось, определяется ее пространственным положением. Установив положение выхода двойниковой оси, можно определить группу законов исследуемого двойника. Рассмотрим наиболее распространенные законы двойникования полевых шпатов (табл. 2).
Альбитовый закон (рис. 42, а). Один индивид повернут относительно другого вокруг _L (010) на 180°. Срастание по (010). Положение индикатрисы в индивидах двойника симметрично относительно (010). Если эту плоскость ориентировать параллельно плоскости симметрии микроскопа (двойниковая ось [010]—ось симметрии второго порядка для двойника — совместится тогда с осью I универсального столика), то полисинтетического двойникового строения не видно, так как величина двупреломления одинакова в каждом индивиде двойника. Углы угасания индивида двойника симметричны при любом угле наклона препарата вокруг оси 1. Альбитовый закон наиболее характерен для плагиоклазов. Его особенность — восьмикратное исчезновение двойникового строения через каждые 45° при повороте столика микроскопа на 360°, т. е. в положении 0°, 45°, 90° и т. д. в случае ориентировки, когда плоскость (010) двойника совпадает с плоскостью симметрии микроскопа, а двойниковая ось [010]-с осью I столика Федорова.
Манебахский закон (см. рис. 42,6). Один индивид повернут относительно другого на 180° вокруг_1_(001), срастание по грани (001). Свойствен порфировым выделениям. Как правило, состоит из двух индивидов.
Бавенский закон (см. рис. 42, в). Существуют две разновидности: правый — плоскость срастания (021) и левый — плоскость срастания (021). Двойниковая ось перпендикулярна к плоскости срастания, расположенной симметрично между гранями (010) и (001). Состоит из двух индивидов, обычен для щелочных полевых шпатов, особенно из пегматитов.
Карлсбадский закон (см. рис. 42, г)—самый распространенный из всех законов осей. Различают две разновидно-
86
Таблица 2
Законы двойникования полевых шпатов
Тнп закона		Название закона и его символ	Положение двойниковой оси	Плоскость срастания	Характер двойника
Нормальные или законь граней		Альбитовый (010)	х (010)	(010), одновременно является двойниковой плоскостью	Обычно полисинтетический, очень часто встречается у плагиоклазов
		Манеб адский (001)	± (001)	(001)	Простые двойники, характерны для щелочных полевых шпатов
		Бавенский (021) (021)	х (021) правый, х (021) левый	(021) (021)	Простые двойники, характерны для щелочных полевых шпатов, встречаются у плагиоклазов
Параллельные законы	Законы оси	Карлсбад-ский [001]	[001] по оси с	(010) тип А (100) тип В	Простые двойники, характерны для полевых шпатов
		Эстерель-ский [100] (Аля)	[100] по оси а	(010) тип А (001) тип В	Несколько полосок
		Периклино-вый [010]	[010] по оси b	По ромбическому сечению	Полисинте тический часто встречается в полевых шпатах
		Аклиновый [010]	[010] по оси b	(001)	Полисинтетический
	Сложные или комплексные законы	Альбит-карлсбад- . [001] скни (010) (рок-турнэ)	х [001] в плоскости (010)	(010)	Полисинтетический, характерен для плагиоклазов
		Альбит-эс-терельский [ЮО] (ОЮ)	х [100] в плоскости (010)	(010)	То же
		Манебах-эс-терельский [ЮО] (001)	х [100] в плоскости (001)	(001)	Несколько полосок
		Манебах-ак-линовый 12121(СКОпи) (001)	’	х [010] в плоскости (001)	(001)	Полисинтетический
87
Рис. 42. Законы двойникования полевых шпатов.
а альбитовый; б — манебахский; в — бавенский; г — карлсбадский; д — периклиновый 1—8 — углы наклона к грани, градус (7 — минус 18, № 100; 2 — минус 30, № 90; 3 — минус 9, № 80; 4 — минус 4, № 60; 5 — ±0, № 40; 6 — 7, № 20; 7—16, № 10; 6 — 37, № 0)
ста: А — плоскость срастания (010) и В — плоскость срастания (100). Обычно образует простые двойники. Нередко каждая половинка карлсбадского двойника у плагиоклазов бывает сдвойникована по альбитовому закону-—возникает комбинированный двойник, называемый часто альбит-карлсбадским (не следует путать его с комплексным или сложным альбит-карлсбадским законом). Такие комбинированные двойники легко распознаются в скрещенных николях, так как двойниковое строение по альбитовому закону исчезает при повороте столика через каждые 45°, а по карлсбадскому — только четыре раза при повороте столика микроскопа на 360°. В случае совмещения направления _1_ (010) с осью I, т. е. при нахождении плоскости (010) в плоскости симметрии микроскопа, двойниковое сложение по карлсбадскому закону видно четко. Карлсбадский закон особенно характерен для щелочных полевых шпатов.
Эстерельский закон. Различают две разновидности: А—плоскость срастания (010) и В — плоскость срастания (001). Иногда этот закон называют также законом Аля. Закон обычнопростой, но иногда срастаются 3—4 индивида.
Периклиновый закон (см. рис. 42,<3). Особенность этого закона — у плагиоклазов разного состава плоскость срастания ориентирована неодинаково. Эта плоскость в пересечении с гранью призмы {110} образует сечения ромбовидной формы, отсюда определение: срастание по ромбическому сече
88
нию (PC). Плоскость ромбического сечения расположена наклонно к грани (001) и при этом для альбита и анортита в разные стороны. Этот угол (см. рис. 42, д, правый) для плагиоклазов разного состава закономерно изменяется от —18 до 37°.
Периклиновый закон, как правило, полисинтетический; в плагиоклазах часто встречается одновременно с альбитовым законом, образуя две системы взаимно перпендикулярных тонких двойниковых полосок; на первый взгляд такие зерна очень похожи на микроклиновую решетку. Отличает их то, что плоскости срастания индивидов у полисинтетического альбитового закона взаимно параллельны, как и у периклинового. У микроклиновой решетки «волоконца» имеют форму веретен, сужающихся к краям зерна.
Аклиновый з а к о н . Двойник полисинтетический. Периклиновый и аклиновый законы очень напоминают альбитовый. Однако их легко отличить по ориентировке оптической индикатрисы. У альбитового закона ближе к двойниковому шву располагается ось Np’, а у периклинового и аклинового — Ng', но это характерно лишь для плагиоклазов более кислых, чем лабрадор № 65; для плагиоклазов более основного состава этим признаком руководствоваться нельзя.
А л ь б и т-к а р л с б а д с ки й закон. В плагиоклазах распространен довольно широко. Обычно такие двойники представляют собой срастание трех-четырех индивидов.
А л ь б и т-э с т е р е л ь с ки й закон. Встречается у плагиоклазов довольно часто. Обычно полисинтетический.
Манебах-эстерельский закон. Двойник сложен, как правило, сростком из 3—4 индивидов.
Манеба х-а клиновый закон обычно полисинтетический.
Можно представить теоретически и другие двойниковые законы, но в практике они не встречаются. Наиболее часто встречаются альбитовый, карлсбадский и альбит-карлсбадский двойники, затем альбит-эстерельский и периклиновый, еще реже— эстерельский и аклиновый, все остальные — редко. Поэтому, если в одной и той же породе установлено несколько законов двойникования, то нужно специально уделить внимание правильности определения редко встречающегося закона. Это следует делать и по сопоставлению составов плагиоклазов, полученных по редкому и часто встречающемуся законам, и по соотношению с другими кристаллографическими элементами, установленными в том же сростке, для которого определен редкий двойник. Если плоскость срастания двойников—(001), двойниковые сростки вытянуты обычно по осн [100].
Плагиоклазы. Наиболее широко используется метод Федорова при определении законов двойникования и состава плагио
89
клазов. Последние представляют непрерывный по химическому составу ряд от альбита NaAlSi3Os до анортита CaAl2Si2O8. По предложению Е. С. Федорова состав плагиоклазов обозначается номерами от 0 (чистый альбит) до 100 (чистый анортит), т. е. номер характеризует содержание в минерале анортитового компонента. Из формулы альбита и анортита следует, что содержание кремнезема и отношение его к основаниям в альбите выше, чем в анортите, поэтому плагиоклазы с номерами 0—30 называют кислыми, 30—50 — средними, 50—100 — основными. Отдельные наиболее распространенные разновидности плагиоклазов имеют собственные названия: альбит (№ 0—10), олигоклаз (№ 10—30), андезин (№ 30—50), лабрадор (№ 50—70), битовнит (№ 70—90), анортит (№ 90—100). Кроме того, для плагиоклазов промежуточного состава нередки такие названия, как альбит-олигоклаз, олигоклаз-андезин и так далее. Они не имеют четких количественных градаций, поэтому употребляются тогда, когда состав плагиоклаза точно не известен. Наиболее удобно пользоваться двойной номенклатурой, характеризующей группу, к которой относится плагиоклаз, и его состав. Например, альбит № 7, андезин № 35, битовнит № 73 и т. д.
Так же как у других минералов переменного состава, оптические свойства плагиоклазов меняются с изменением их состава. Так, показатель преломления пт увеличивается примерно на 0,0005 с повышением основности плагиоклазов на каждый номер (у альбита пт= 1,529, у анортита пт= 1,583). Определение состава плагиоклаза по его показателям преломления надежно, однако получаемые результаты менее точны, чем полученные по методу Федорова.
На рис. 43 показано положение ориентировки оптической индикатрисы в плагиоклазах. Установлено, что с изменением состава плагиоклаза на один номер ориентировка индикатрисы в пространстве изменяется примерно на 1°. На положение оптической индикатрисы в пространстве влияют и условия кристаллизации плагиоклаза (высокотемпературные и низкотемпературные модификации). Следовательно, знание ориентировки осей оптической индикатрисы по отношению к кристаллографическим осям и плоскостям спайности дает возможность определить и состав плагиоклаза, и условия его образования.
Ориентировку осей индикатрисы по отношению к другим кристаллографическим элементам узнаем, изучая двойники, охарактеризованные выше. Нужно всегда помнить, что наиболее надежные результаты получаются при исследовании обычных, широко распространенных двойников (альбитовый, карлсбад-ский и др.) и спайности по второму или третьему пинакоиду. Если получен редко встречающийся двойник, то необходимо тщательно проверить результаты измерения и их обработку.
90
Рис. 43. Положение оптической индикатрисы в плагиоклазах разного состава. а — альбит; б — олигоклаз; в — андезин; г — лабрадор; д— битовнит; е — анортит
При изучении плагиоклазов на столике Федорова большое значение имеет точность постановки индивида в положение погасания, т. е. степень совпадения одной из осей индикатрисы с осью I столика, — две другие в этом случае находятся в плоскости симметрии микроскопа. Если при построении индикатрисы на сетке Вульфа углы сферического треугольника отклоняются от 90° больше чем на Г, следует проверить правильность нахождения положения темноты. Ни в коем случае нельзя трогать шлиф до тех пор, пока не получены достоверные окончательные результаты.
Законы двойникования плагиоклазов нужно уметь отличать друг от друга. Выше было установлено, что: для нормальных законов (законов граней) двойниковая ось перпендикулярна к плоскости срастания (двойниковому шву) и, следовательно, должна совпадать с нормалью к этой плоскости (являющейся в то же время и двойниковой плоскостью); для параллельных законов (оси и сложных, или комплексных законов) двойниковая ось лежит в плоскости срастания (двойниковом шве), причем последняя перпендикулярна к двойниковой плоскости. По соот
91
ношению этих элементов однозначно можно определить — к какой группе законов относится исследуемый двойник.
Поскольку двойниковая ось — ось симметрии второго порядка для двойника, то она должна находиться на одинаковых угловых расстояниях от одноименных осей индикатрисы (Ne И Nea, N и Nm2, NP1 и Л-р2) обоих индивидов двойника. Иными словами, это две прямоугольные системы координат, оси которых— оси индикатрисы каждого индивида двойника. Исходя из этого, легко найти выход двойниковой оси построением на сетке Вульфа, когда проекции индикатрис уже нанесены. Если поместить и Л'Й2 на одну дугу большого круга и соединить их, то выход двойниковой оси будет находиться в этой плоскости. То же самое относится и к дугам больших кругов, проведенных через Nmt и Nm2, NP1 и A’Pg. Правильность графического построения выхода двойниковой оси контролируется тем, что она может занимать только одно из двух положений: совпадать с полюсом двойникового шва или находиться в плоскости последнего.
Полезно проверить выход двойниковой осн непосредственно на универсальном столике: взять ее координаты по сетке Вульфа, а затем по ним совместить ее либо с осью I, либо с оптической осью микроскопа. Если двойниковая ось лежит ближе к периферии сетки Вульфа, то удобнее совмещать двойниковую осью с осью I, если ближе к центру — то с оптической осью микроскопа.
При совмещении двойниковой оси с осью I двойниковая плоскость совпадет с плоскостью симметрии микроскопа, поэтому двойниковое сложение незаметно при наклоне препарата на любой угол вокруг оси /. При повороте столика вправо или влево обе части двойника будут иметь симметричное угасание (так как двойниковая плоскость — плоскость симметрии двойника). Если совместить двойниковую ось с оптической осью микроскопа, двойниковое строение также не видно и при вращении столика микроскопа зерно ведет себя как монокристалл.
Некоторые отклонения (появление двойникового сложения, несимметричное угасание и т. д.) при совмещении двойниковой оси с двумя указанными направлениями — признак недостаточно точного графического построения выхода двойниковой оси. В этом случае поочередными небольшими наклонами вдоль осей И и N столика Федорова (как и при нахождении темнот) следует добиться совпадения двойниковой оси либо с оптической осью микроскопа, либо с осью I, записать замеры по осям Н и N и внести их в таблицу. Затем можно приступать к замерам координат выхода двойниковой оси относительно осей индикатрисы обоих индивидов двойника. Для этого совмещают на одном меридиане выход двойниковой оси (О) и оси индикатрисы
92
(пусть Ngl) и определяют угловое расстояние D:Ngi, а затем D : Ng2 (если один из определенных углов больше 90°, то берут дополнительный угол до 180°). Складывают значения D:Ng и D : A'gg и выводят среднее D :	. При тщательно выполнен-
ных замерах углы D:Ngl и D:Ngl) отличаются лишь на 2—3°. При наличии большого треугольника погрешностей D : Ng определяют как NglNgJ2.
Итак, положение выхода двойниковой оси найдено и проверено. Если она совпадает с полюсом двойникового шва, то двойник из группы нормальных, если же она расположена в плоскости двойникового шва, то двойник из группы параллельных. Следует помнить, что положение двойникового шва при замерах на столике Федорова устанавливается менее точно, чем выход двойниковой оси. Поэтому при некотором несовпадении проекции выхода двойниковой оси и полюса* или выхода двойникового шва всегда нужно отдавать предпочтение двойниковой оси.
В том случае, когда двойниковая ось (D) совмещена с осью 1, то у нормальных законов двойниковый шов параллелен вертикальной нити окулярного креста микроскопа, у параллельных— перпендикулярен (или почти перпендикулярен). При совмещении D с оптической осью микроскопа у нормальных законов двойниковый шов не виден, а у параллельных четко виден.
После того как установлено, что исследуемый закон принадлежит к группе нормальных, можно, не пользуясь диаграммами, определить, какой это закон. У двойника по бавенскому закону (см. рис. 42, в) двойниковый шов расположен под углом 45° к спайности. У плагиоклазов, сдвоиннкованных по альбитовому закону, ось индикатрисы Np' в зоне J_ (010) (плагиоклаз кислее, чем лабрадор-битовнит № 70) лежит ближе к спайности (010), которая совпадает с двойниковой плоскостью.
А. С. Марфунин для отличия законов двойникования предлагает использовать разрезы, перпендикулярные одновременно к (010) и (001), т.е. перпендикулярные к [100]. Он указывает, что при общепринятой для полевых шпатов установке сечения — перпендикулярно к обеим системам спайности — на читателя направлено [100], если справа вверху находится тупой угол, и, наоборот, [100], если справа вверху острый угол. Поэтому для установления законов достаточно определить знак [100] и еще одного направления в плоскости (010), неперпендикулярного к нему, т.е. двойниковой оси карлсбадского или альбит-карлс-
* Так как положение полюса двойникового шва определяют графически, то его координаты зависят от координат двойникового шва.
93-
бадского закона. Угол около 25° образует с положительным концом [100] положительный конец J_ [100] || (010), а угол около 65° — отрицательный конец [001]. Эти направления и есть двойниковые оси карлсбадского и альбит-карлсбадского законов, или нормали к ним (при совмещении их с осью микроскопа индивиды двойника приобретают одинаковую интерференционную окраску). «Верх» и «низ» кристалла определяют так:
+ — +
вверху будет [001], внизу—[001], справа—(010), слева —
(010). Ориентировав один октант, легко установить и все остальные. Таким образом, в сечении _1_[100] закон двойникования определяется абсолютно точно. Далее выбирают кривую на диаграмме оптической ориентировки. Если в полисинтетическом двойнике видны две системы спайности—-по (010) и (001), то законы двойникования устанавливают даже путем качественных наблюдений без каких-либо дополнительных измерений и диаграмм. Нужно также учитывать расположение тупых и острых углов между спайностью по (010) и (001) в различных индивидах, т. е. положительных и отрицательных концов [100].
Из рис. 44 видно, как легко различать наиболее распространенные законы двойникования. Так, если хотя бы в одном индивиде установлена спайность по двум направлениям, то те индивиды, в которых не видно спайности по (001), могут быть сдвой-никованы только по карлсбадскому или альбит-карлсбадскому законам. В первом случае направления погасания индивидов противоположны, во втором — одинаковы.
Главнейшие двойники плагиоклаза имеют плоскость срастания (010) или (001), которые легко различаются по знаку удлинения зоны — отрицательному в первом случае, положительному во втором.
6 (001)
(ОО1) Ш [ООО
(О1О)
в (ООП
® Щ (ою)
-+3
^е^(оо1) (ОЮ)
Рис. 44. Различие наиболее распространенных законов на разрезах _!_[100].
I— плоскость срастания (010), двойники: а — эстерельский, б—альбитовый илн альбнт-эстерельский, в — альбит-карлсбадский, г — карлсбадскнй; II — плоскость срастания (001), двойники: а — эстерельский, б — манебахский или манебах-эстерельский, в — ма-небах-аклиновый, г — пернклиновый; III— (010)41 (001 )2, бавенские двойники
94
Двойники с плоскостью срастания (010): альбитовый, карлсбадский, альбит-карлсбадский, эстерельский и аль-бит-эстерельский двойниковые законы. Их легко различить по положению концов оси [100] и [100] (см. рис. 44). Если оси [100] индивидов двойника имеют одинаковый знак, то закон двойникования—эстерельский, если знаки противоположные, то — альбитовый или альбит-эстерельский.
Если угол около 52° образуют одноименные (положительные или отрицательные) концы [100], то закон двойникования — альбит-карлсбадский, при разноименных концах [100]—карлсбадский. Альбитовые двойники легко отличают от альбит-эсте-рельских. У первых одинаковая интерференционная окраска сохраняется при вращении вокруг оси 1 столика Федорова при совмещении (010) с плоскостью симметрии микроскопа, у вторых — при вращении вокруг оси микроскопа, когда с нею совмещена ось [100], перпендикулярная к двойниковой оси альбит-эстерельского закона. Если с осью микроскопа совмещено направление [100] одного из индивидов, то альбитовый, эстерельский и альбит-эстерельский двойники распознаются по положению спайности. Для различия зерен, сдвойникованных по карлс-бадскому или альбит-карлсбадскому законам, нужно сравнить направление погасания.
Двойники с плоскостью срастания (001): манебахский, периклиновый, манебах-аклиновый, эстерельский с плоскостью срастания (001) и манебах-эстерельский. Относительное положение знаков « + » и «—» концов оси [100] в этих двойниках с плоскостью срастания (001) видно на рис. 44. У эстерель-ского закона с плоскостью срастания (001), оси [100] индивидов двойника параллельны, у манебахского и манебах-эстерель-ского—антипараллельны. У манебах-аклинового закона одноименные концы осей [Ю0] образуют угол 3—5°, у периклинового (аклинового) этот же угол образует разноименные концы [100]. Манебахский закон — закон грани, манебах-эстерельский — закон оси. Как и в случае зоны (010), если знак оси [100] определяется недостаточно уверенно, то нужно сравнить направление погасания в индивидах. В эстерельских и манебах-аклино-вых двойниках индивиды гаснут в одном направлении, в мане-бахских, манебах-эстерельских и периклиновых—-в противоположных направлениях (см. рис. 44).
Оси [100] и _1_[0Ю] в (001), ±[100] в (001) и [010] находятся в одной плоскости (001), поэтому угол между ними равен (90° —7). В плагиоклазах 7 колеблется от 87,5 до 91,5°. Угол между осями [100] в манебах-аклиновом и периклиновом законах равен удвоенному углу (90°—7), однако он слишком мал, чтобы его использовать для отличия параллельного или непараллельного положении [100] в двойниках.
95
Таблица 3
Оптическая ориентировка двойников (в градусах) плагиоклаза, с двойникованных по разным законам
Элементы двойников	N	н	/	Ось индикатрисы, совпадающая с осью I	Суммарная интерференционная окраска после введения компенсатора
Индивид I Координаты сечения	Нори	а л ь г	Ы Й 3	а К О н	Желто-оранжевая (понижение)
1 темнота	74	41	—	Л'Р1	
2 темнота Индивид II Координаты сечения	119	38	347		—
1 темнота	21	33	—	^Р‘2.	Желто-оранжевая (понижение)
2 темнота	ПО	2	—		Сине-зеленая (повышение)
Координаты двойникового шва I Индивид I Координаты сечения	148 I а р а	14 т л е л ь	н ы й	закон	
1 темнота	149	37	—	KS1	Сине-зеленая (повышение)
2 темнота Индивид II Координаты сечения	109	46	342		—
1 темнота	52	14	—	Np,	Желто-оранжевая (понижение)
2 темнота	142	4	—		Сине-зеленая (повышение)
Координаты двойникового шва	107	15		—	—
В низкотемпературных лабрадорах 7~90°, тогда [100] совпадает с _!_ [010] в (001), т.е. эстерельский и манебах-аклино-вый законы становятся тождественными и [ОЮ] совпадает с _L[ 100] в (001), т. е. периклиновый закон тождествен мане-бах-эстерельскому.
В случае, если периклиновый закон и манебах-эстерельский не тождественны, они отличаются положением плоскости срастания, заметно отклоняющейся от (001) в периклиновых двойниках альбнт-андезинов и биотит-анортитов. В табл. 3 (верх) приведены данные замеров полисинтетического двойника плагиоклаза. С помощью сетки Вульфа на восковке строят (с точностью до Г) проекции индикатрис обоих индивидов и двойникового шва. Необходимо, чтобы угловые расстояния NgNp, NeNm, NmNp составляли 90°, а выходы осей индикатрисы находились
96
строго на пересечении соответствующих плоскостей. Место выхода оптической оси 00 тщательно проверяется совмещением с оптической осью микроскопа. Наносят двойниковый шов и под углом 90° к нему — полюс Р. Для нахождения выхода двойниковой оси D помещают выходы осей Ngl и Ng2 на один меридиан и соединяют их; так же поступают с осями и Nm2, NP1 и Др2. Если линии, соединяющие выходы одноименных осей индикатрисы разных индивидов двойника, пересеклись почти в одной точке и совпали с полюсом двойникового шва, то это свидетельствует о том, что зерно сдвойниковано по одному из нормальных законов.
Для определения состава и закона двойникования измеряют угловые расстояния между D (Р) и выходами одноименных осей индикатрисы обоих индивидов, совмещая последовательно на одном меридиане D и Ngi, D и Ng9, D и Nmi и т.д.:
Оси индикат-
рисы	Ngl	Ngcp	Nnil	Nma	Nmcp	NP}	Np2	NPcp
D (P), градус	39	38	38,5	59	59	59	68	68	68
По этим данным с помощью сетки Никитина (рис. 45) проводят на восковке дуги и затем накладывают восковку на диаграмму (рис. 46).
На сетке Никитина расстояния D (Р) с Ng откладывают по дугам справа и слева от края к центру, £)(Р) с Nm— по кругам от центра, £>(Р) с Np — по дугам сверху и снизу. Четыре дуги и круг пересекаются в четырех точках (вследствие погрешностей при работе и нанесении результатов измерений могут получаться треугольники погрешностей). На диаграмме для нормальных законов три точки попадают в пустые поля и только одна на кривую — кривую альбитового закона, в область, где кривые составов высокотемпературных и низкотемпературных плагиоклазов подходят очень близко друг к другу, поэтому определить степень упорядоченности достоверно нельзя.
В рассматриваемом случае трудно определить не только степень оптической упорядоченности плагиоклаза, но и его состав. Действительно, если плагиоклаз низкотемпературный (высокоупорядоченный, степень упорядоченности 1,0), то его состав — лабрадор-битовнит № 70; если высокотемпературный (степень упорядоченности 0,0), то его состав — битовнит № 75. Уточнить полученные результаты можно с помощью угла 2 V. Хотя он и определен графически (2VWp=90°), что менее точно, чем непосредственное измерение по двум выходам оптических осей, тем не менее это позволяет решить вопрос и о составе плагиоклаза, и о его степени упорядоченности. В интересующем нас интервале составов плагиоклазов величины углов 2 V до-
7 Р. Н. Соболев
97
Рис. 45. Сетка В. В. Никитина, совмещенная со стереограммой плагиоклазов, с двойникованных по параллельным законам.
Линии на рисунке: пунктирные — среднее для вулканических (неупорядоченных) плагиоклазов. сплошные — для плутонических (упорядоченных)
Рис. 46. Стереограмма плагиоклазов, сдвойникованных по нормальным законам.
Условные обозначения см. к рис. 45
статочно сильно разнятся: для лабрадор-битовнита № 70 2 VNp равен 90° для высоко- и низкотемпературных модификаций; для битовнита № 75 равен 85° для низкотемпературных и 87° для высокотемпературных разновидностей [12]. Следовательно, изученный нами плагиоклаз сдвойникован по альбитовому закону, имеет степень упорядоченности 1,0 и состав № 70. Для многих законов двойникования плагиоклазов существуют диаграммы определения состава и степени упорядоченности ускоренными методами.
Данные об оптической ориентировке зерна плагиоклаза, сдвойникованного по параллельному закону, приведены в табл. 3. С помощью сетки Вульфа строят проекцию ориентировки опти
ческой индикатрисы в каждом индивиде и проекцию плоскости срастания. Для индивида 1 плоскость оптических осей — второе сечение. Для индивида 2 ни в первом, ни во втором сечении выходов оптических осей не установлено и, следовательно, плоскостью оптических осей будет третье сечение. Определяют его координаты по сетке Вульфа. Однако совместить сечение Ng2NP2c плоскостью симметрии микроскопа трудно из-за очень большого угла наклона по оси Н. При установке сечения оправа столика задевает за объектив и мешает выполнять наблюдения. Появляющаяся темнота (ожидаемый выход оптической оси) ненадежна и четко не фиксируется. Поэтому необходимо еще раз сечения 1 и 2 индивида 2 тщательно проверить: не
7*	99
98
пропущен ли выход оптической оси. Убедившись, что все определения проведены правильно, переходят к графическому построению выхода двойниковой оси, помещая последовательно Ngi и Ng2, NmY и Nm2, NPi и Np2 на один меридиан и соединяя их линиями. Из построения видно: 1) выход двойниковой оси находится в плоскости двойникового шва; 2) линии, соединяющие одноименные оси индикатрис двух индивидов, пересеклись не в одной точке, а образовали небольшой треугольник. Это указывает на небольшие погрешности, допущенные при нахождении главных сечений индикатрисы на столике и некоторую неточность графических построений. Поскольку выход двойниковой оси расположен близко к центру восковки, то, определив его координаты, совмещают ее с оптической осью микроскопа и уточняют непосредственно на столике положение двойниковой оси. Так как теперь точно известны координаты двойниковой оси, то следует скорректировать также положение двойникового шва и его полюса наклоном по оси И. Итак, двойник относится к группе параллельных законов, поэтому определяют угловые расстояния между выходами осей индикатрис как с двойниковой осью D, так и с полюсом Р двойникового шва (в градусах):
Оси индикат-									
рис		^2	^ср			ЛЧр		Ур2	Np 'ср
D	70	70	70	28	28	28	72,5	72,5	72,5
Р	43	41	42	64	62	63	61	62	61,5
На примере данного образца видно, что D лежит немного в стороне от линий, соединяющих Ngi и Ng*, Nm± и Nm2, NPi и Nc2. Для корректировки ошибок, накопившихся в результате измерений и графических построений, следует измерить угловое расстояние NglNg2 (если угол больше 90°, то берут угол дополнительный до 180°) и затем разделить его пополам; то же сделать для NmiNm2 и NP1NP2. Этот прием нужно использовать в случае, если при графическом построении получается треугольник погрешностей (непосредственная проверка выхода двойниковой оси на столике обязательна).
Для определения угловых расстояний полюса с выходами осей индикатрисы совмещают на одном меридиане Р с Ng и берут отсчет Р с и т. д. (если угол больше 90°, то берут угол дополнительный до 180°). Из двух измеренных расстояний с одноименными осями индикатрисы индивидов 1 и 2 берут среднее.
Зная угловые расстояния между выходами осей индикатрисы обоих индивидов двойника с D и Р, наносят их по сетке Никитина на другую восковку и с помощью стереограммы определяют закон двойникования, номер плагиоклаза и степень его
упорядоченности (Су). Поскольку исследуемый двойник относится к группе параллельных законов, то используют обе стереограммы (см. рис. 45 и 46), начиная с изучения тех точек, которые получены по угловым расстояниям D с осями индикатрисы. На стереограмме (см. рис. 45) получают три возможных варианта: 1) альбит-эстерельский закон	альбит № 0,
Су=0,5; 2) альбит-карлсбадский закон , битовнит № 78,
Су=1; 3) альбит-эстерельский закон, андезин № 44, Су=1. Двойник полисинтетический. Все три показателя преломления (ng, пт, пР) альбита № 0 ниже, чем у канадского бальзама, поэтому, сравнив показатель преломления (лучше всего пр) образца с канадским бальзамом и убедившись, что он больше, отклоняют как невозможный альбит-эстерельский закон альбит № 0. Для отличия битовнита № 78 от андезина № 44 можно воспользоваться величиной 2 V. У битовнита № 78 2 У# =82, у андезина № 44 2 1Др = 100° [12]. Полученный для исследуемого двойника 2 Умр равен 82°, и хотя он определен графически,
тем не менее ясно, что он не может принадлежать андезину № 44. Для окончательного решения о составе и законе двойникования используют данные об угловых расстояниях между полюсом двойникового шва и осями индикатрисы. Проектирование на стереограмму для нормальных законов (см. рис. 46) показывает, что у изучаемого двойника плоскость срастания (010), состав № 80, а Су определить нельзя, так как кривые для высоко- и низкотемпературных модификаций совпадают. Итак, анализ всего фактического материала позволяет сделать заключение, что исследуемое зерно сдвойниковано по альбит-карлсбадскому закону	имеет состав битовнит № 78
и Су= 1.
На столике Федорова определяют состав, закон двойникования и степень упорядоченности плагиоклазов — это дает возможность судить об условиях кристаллизации как самого плагиоклаза, так и той горной породы, в состав которой он входит.
При исследовании зерен (двойников) плагиоклаза, имеющих хорошо выраженную спайность (спайности), следует замерять также и ее (их) координаты (в сдвойникованном и в несдвой-никованном зерне), так как эти данные можно использовать для определения состава плагиоклаза по стереограмме для нормальных законов.
В рассмотренных примерах состав плагиоклаза, закон двойникования и степень упорядоченности были определены только с помощью оптических свойств зерен. Однако это не всегда удается; в таких случаях следует использовать и качественные
100
101
наблюдения индивидуальных признаков двойников для отличия их друг от друга и выбора кривых соответствующих законов на стереограммах.
Калинатровые (щелочные) полевые шпаты—группа минералов с общей формулой K(Na)AISi3O8, переменного состава, способных к упорядочению структуры. Среди них выделяют полностью неупорядоченные (санидин), полностью упорядоченные (максимальный микроклин) и переходные по упорядоченности разновидности.
По химическому составу они варьируют от чисто калиевых разновидностей до калинатровых состава Ог37АЬ63. При этом низкотемпературные модификации представляют собой почти чисто калиевые фазы, а высокотемпературные имеют смешанный состав. Между температурой образования, углом оптических осей и составом есть определенная зависимость, выражающаяся в том, что гомогенные существенно калиевые полевые шпаты с 2 V меньше 30—40° представляют твердые растворы; как отмечал А. С. Марфунин, при 2 V больше указанных значений— это пертиты. Таким образом, по 2 V минерала можно судить о его однородном или пертитовом состоянии (даже если последнее криптовое или субмикроскопическое).
Все пертиты до общего состава Ог37АЬб3 независимо от угла оптических осей построены из псевдомоноклинных блоков альбитового и ортоклазового состава. Альбит этих пертитов всегда сдвойникован так (независимо от закона), что эти блоки имеют оптически псевдомоноклинную симметрию. Калишпатовая фаза пертитов имеет либо моноклинную симметрию, либо псевдомоноклинную вследствие субмикроскопического двойникования микроклинового типа. Пертиты при существенно продвинувшемся упорядочении состоят из близких к чистым компонентам фаз. Следовательно, с некоторой долей условности можно считать, что оптические свойства криптопертитов зависят только от количественного соотношения фаз пертита, принимая их состав близким к чистым компонентам.
Зависимость оптических свойств псевдомоноклинных сдвой-никованных блок-кристаллов калиевой и натриевой фаз различных структурных состояний (для криптопертитовых, близких к псевдомоноклинным полевым шпатам) отражена на диаграмме (рис. 47), с помощью которой можно определить по оптическим свойствам минерала его валовой состав.
Изменение 2 VNp в природных щелочных полевых шпатах зависит от распределения AI и Si и варьирует от 84 до 0° при положении плоскости оптических осей _L (010) и далее от 0 до 60° при ее ориентировке || (010). Угол оптических осей изменяется в зависимости от состава и субмикроскопического двойникования. Поэтому можно использовать эту величину как критерий степени упорядоченности (Су) существенно калиевых по-
102
ЛОО /кт
о ЛОО ЦОЮ)
Рис. 47. Зависимость оптических свойств щелочных полевых шпатов от их состава.
1 — ОгюоАЬо; 2 — Ог50АЬ2о; 3 — OreoAb^; 4 —• ОгюАЬео; 5 — ОггоАЬво; 6 — ОгоАЬм»
2V, градус
Рис. 48. Зависимость 2V и До от упорядоченности (/) и субмикроскопического и субрентгеновского (И) двойникования щелочных полевых шпатов. Огв, Огпр, Огн — высокий, промежуточный, низкий ортоклаз. /—3 — санидии (высокий, промежуточный, низкий); 4, 5, 9 — триклинный ортоклаз (высокий, промежуточный, низкий); 6—8 — микроклин (высокий, промежуточный, максимальный, крнпторешет-чатый)
левых шпатов. Можно выделить два типа упорядочения: моноклинное и триклинное. Первый обусловлен перемещением А1 из позиции Sii в позицию Sis, при этом содержание его в обоих положениях (Si2 и Sii) остается одинаковым, т. е. ai=a2 и Ъх = = Ь2, а симметрия сохраняется моноклинной. Второй тип упорядочения определяется концентрацией А1 в одном из тетраэдрических положений Si2, т. е. когда й1=^=й2 и bi^b2, что приводит к триклинной симметрии. Поэтому, чем полнее А1 концентрируется в одном положении, тем сильнее отклонение кристалла от моноклинной симметрии. Это отклонение достигает предела в максимальном микроклине.
Оптическая ориентировка индикатрисы щелочных полевых шпатов разная у моноклинной и триклинной фаз. Спайность у щелочных полевых шпатов совершенная по (001), хорошая по (010). По другим направлениям она значительно хуже выражена и встречается реже. Разница между _L(001)zL7Vm моноклинной и триклинной фазами составляет 9°, для ± (010)Z_A/g соответственно 18°. Значит _L (010) Z~Ng можно принять как ме
103
ру триклинности минерала и обозначить ее «оптическая триклинность», или До. Удобно До выражать не в угловых величинах, а в относительных, с изменением от 0,0 (моноклинная фаза) до 1,0 (триклинная фаза). Переводной коэффициент получают из выражения: 18К=1,0, отсюда К = 0,0555. Следовательно, До = 0,0555_1_ (010) Z_Ng.
Итак, 2 V щелочных полевых шпатов есть мера упорядоченности, а До зависит от упорядоченности и субмикроскопического двойникования. Таким образом, высокий санидин —полностью неупорядоченная разновидность, а максимальный микроклин— наиболее упорядоченная. При этом санидин переходит в микроклин не непосредственно, а через упорядоченный санидин («ортоклаз»), т.е. неупорядоченный санидин—>«орто-клаз»—^микроклин. Все изложенное показано на рис. 48.
Техника измерения ориентировки оптической индикатрисы и кристаллографических элементов в зернах калинатровых полевых шпатов такая же, что и для плагиоклазов. Однако вследствие низкого двупреломления (используют сегменты с = = 1,516) требуется особая тщательность в определении положения темноты; обязательно также нахождение хотя бы одного выхода оптической оси.
При изучении калинатровых полевых шпатов используют несдвойникованные и сдвойникованные зерна. Для несдвойни-кованного зерна обязательно замеряют угловые координаты двух (или более) кристаллографических элементов, потому что в калинатровых полевых шпатах из-за низкого показателя преломления спайность и отдельность видны хуже, чем в плагиоклазах, и точная их ориентировка на столике Федорова требует практического навыка. Определение координат двух (или более) кристаллографических элементов позволяет контролировать точность работы и устранять ошибки при измерении. На основании полученных замеров с помощью сетки Вульфа определяют угловые координаты между полюсами спайностей (отдельностей, граней) и осями оптической индикатрисы, величину 2 V (если известны координаты только одной оптической оси), а также ось индикатрисы, около которой измерен 2 V. Затем устанавливают по диаграмме Никитина (рис. 49) наименование замеренного кристаллографического элемента и сингонию (тип) калинатрового полевого шпата.
Для сдвойникованного зерна определяют координаты оптической индикатрисы в каждом индивиде двойника, координаты двойникового шва и других кристаллографических направлений. Выход двойниковой оси находят с помощью сетки Вульфа, а затем уточняют ее координаты на столике Федорова. Устанавливают тип закона (нормальный или параллельный) и угловые координаты между D и выходами осей индикатрисы в каждом индивиде и их среднее значение (в случае большого треуголь-
104
Рис. 49. Диаграмма В. В. Никитина.
/ — ортоклаз; 2—микроклин; ±(100) и др. — полюсы плоскостей спайности, отдельности, двойниковых швов; [100]—двойниковые оси
ника погрешностей измеряют расстояния NgiNgi, NmiNm2t NP1NP и делят их пополам), а также угловые координаты между полюсами спайностей (отдельностей, граней) и осями индикатрисы для каждого индивида. Символ измеренного кристаллографического элемента и сингонию (тип) калинатрового полевого шпата находят по диаграмме Никитина. Не следует измерять кристаллографические элементы при наличии микроклиновой решетки, так как она уверенно указывает на структурно-оптический тип калинатрового полевого шпата; в этом случае определяют лишь угол оптических осей.
Рассмотрим примеры: а) для несдвойникованного зерна: Pi:Wg=90°, Pi:ATm=5°; Pi:Wp=85°, Р2:Д^=0°, Р2:^=90°, Р2:АГр=90°. По диаграмме (см. рис. 49) Pi это полюс плоскости (001), а Р2—(010); в обоих случаях минерал относится к моноклинной сингонии; б) для сдвойникованного зерна: D:A^=18°, D-.Nm=83°, D-.NP = 73°-, Pi:Wg=72°, Pi:lVm=83°, ?! : Np= 19°; P2 : 7Vg=8O°, P2 : Nm= 13°, P2 : Np=82°. Следовательно, D — это [010], Pi— (1502) и P2— (001); по всем трем замерам минерал относится к триклинной сингонии, закон двойникования [ОЮ] периклиновый.
105
Однако в практике часто точка на диаграмме Никитина, по-Лученная по координатам DZ_Ng, Nm, Np или P/LNe, Nm, Np, не попадает в точку ортоклаза или микроклина, а располагается где-то между ними. В этом случае установить тип калинатрово-го полевого шпата по диаграмме Никитина невозможно и по ней определяют символы кристаллографических элементов, с которыми измерены угловые координаты Ng, Nm, Np.
Точно установить структурно-оптический тип калинатрового Полевого шпата можно с помощью диаграммы Марфунина (см. рис. 48), на которой по ориентировке оптической индикатрисы и величине 2 V выделено 13 структурно-оптических типов кали-иатровых полевых шпатов. Отметим, что все санидины и высокие ортоклаз и микроклин — калинатровые полевые шпаты, а промежуточные и низкие микроклины и ортоклазы — чистые калишпаты. Не попавший в эту классификацию анортоклаз относится, по Марфунину А. С., к разновидностям натрового полевого шпата (состав твердого раствора на двойной основе Ог37АЬ6з—ОгоАЬюо) •
Рассмотренный пример несдвойникованного зерна не позволяет однозначно решить, с каким же калинатровым полевым шпатом мы имеем дело: одной из разновидностей ортоклаза или санидина. Чтобы установить это, нужно знать величину 2 V. Из диаграммы (см. рис. 48) видно, что моноклинные калинатровые полевые шпаты с 2 V» меньше 44° относятся к санидинам, 44—60°—-к ортоклазам и санидинам, больше 60° — только к ортоклазам и микроклинам.
Для определения До А. С. Марфунин использует _1_ (010), измеряемый по специальной разработанной им методике. Однако спайность по (010) в щелочных полевых шпатах встречается не чаще, чем спайность (001), (1502) и др. Поскольку пространственное положение кристаллографических элементов в кали-натровых полевых шпатах вполне определенное, В. В. Смирный построил график зависимости: D, P/LNg — оптическая триклин-
Рис. 50. Зависимость оптической триклинности До от D, PZ_Ne.
7—1(130); 2 — [01011 (010); 3—1(021); 4—1J110); 5—1 (130); 6 —1(021); 7 — 1(100); 3—1(1502); 9—[1001; /0—1 (201); /7—1(110); /2-1 (001); /3 — 1(101); 14 — [001 ]
£06
ность (рис. 50). Для определения До в любом зерне калинатро-вого полевого шпата необходимо найти минимум два кристаллографических направления, чтобы можно было проконтролировать результаты. Если величины Ао, полученные для разных Р или D, различаются больше чем на 0,2, их следует признать неудовлетворительными и повторить измерения или выбрать другое зерно для исследования.
В связи с тем, что калинатровые полевые шпаты имеют низкое двупреломление, точно измерить угол оптических остей начинающему исследователю довольно трудно, поэтому, если в комплекте столика Федорова есть длиннофокусный объектив с большим увеличением, то обязательно нужно измерять величину 2 V в исходящем свете.
Цветные минералы. Методика исследования цветных минералов на универсальном столике Федорова практически такая же, что и для плагиоклазов и щелочных полевых шпатов. Такие константы как угол погасания, 2 V, оптический знак, величина двупреломления, схема абсорбции, ориентировка оптической индикатрисы и ряд других совершенно необходимы для точной диагностики минерала. Следует помнить, что многие цветные минералы представляют собой многокомпонентные смеси, для которых не существует исчерпывающих диаграмм типа «оптические свойства — химический состав». Многие породообразующие минералы из группы цветных — это ряды с переменным содержанием железа и магния, изменение концентрации которых существенно сказывается на оптических свойствах. В этом случае применение даже частных диаграмм типа «оптические свойства — Mg/Fe2+» приносят большую пользу при изучении цветных минералов.
При работе с цветными минералами нужно пользоваться сегментами с показателями преломления пр— 1,650* и знать направление световых колебаний, пропускаемых нижним (поляризатор) и верхним (анализатор) николями.
Весьма чувствителен к изменению химического состава минералов (особенно железистости) угол оптических осей как по величине, так и по знаку. Измерение его величины наиболее удобно производить на разрезе, перпендикулярном к острой биссектрисе. Как и в предыдущих случаях находят сохраняющиеся при вращении оси I темноты (главные сечения индикатрисы), координаты главных сечений индикатрисы и оптических осей, 2 V; если ни в одном из двух главных сечений индикатрисы нет выходов оптических осей, то, построив третье главное сечение индикатрисы, устанавливают его в плоскости симметрии мик
* Если в комплекте столика Федорова нет сегментов с нужным показателем преломления, то выбирают пару, показатель преломления которой наиболее близок к таковому изучаемого минерала.
10?
роскопа и определяют 2 V и наименование острой биссектрисы.
Так как разрез, перпендикулярный к острой биссектрисе^ есть NgNm (оптически отрицательный минерал) или NmNp (оптически положительный минерал), его нужно искать на относительно низкодвупреломляющих разрезах (у форстерита — 0,015, фаялита — 0,010, энстатита —0,002, диопсида — 0,007, титанавгита— 0,005, актинолита — 0,008, обыкновенной роговой обманки— 0,007 и т. д.). Поскольку почти все цветные минералы имеют заметную дисперсию биссектрис и оптических осей, то измерение 2 V, угла угасания и т. д. выполняют в монохроматическом свете. Если светофильтров с узкой полосой пропускания нет, то даже при исследовании в сходящемся свете* нельзя установить точное совпадение оптической оси минерала с оптической осью микроскопа, так как сначала (при повороте препарата вокруг оси /) происходит нормальное понижение интерференционных окрасок до серой первого порядка, затем переход ее в аномальные коричневато-красные или синевато-сизые тона и снова серые первого порядка, и далее нормальное повышение интерференционной окраски. В этом случае появление аномальных интерференционных окрасок следует фиксировать как выход оптической оси (хотя при этом и допускают погрешность при определении). Для минералов с сильной дисперсией обязательно нужно находить оба выхода оптических осей, так как графическое измерение 2 V удваивает погрешность, что (как и Для щелочных полевых шпатов) приводит к ошибкам в определении состава.
Оптический знак минерала устанавливают либо по построенной индикатрисе, либо (предпочтительнее) непосредственно на разрезе перпендикулярном к острой биссектрисе. Вращением вокруг оси I совмещают острую биссектрису с оптической осью микроскопа и фиксируют это положение, закрепляя ось /. Затем поворачивают столик микроскопа на 45° против часовой стрелки и вводят компенсатор: если интерференционная окраска повышается — минерал оптически положительный (с оптической осью микроскопа совпадает Ng, с осью I столика — Nm, а осью Н — Np); если понижается — минерал оптически отрицательный. При неясном эффекте изменения интерференционной окраски нужно повернуть столик микроскопа от исходного положения (место нуля) на 45° по часовой стрелке и снова ввести компенсатор. Вследствие изменения положения в пространстве осей индикатрисы минерала на противоположное, эффект будет обратный тому, который описан выше (т. е. при повышении окраски— минерал отрицательный, при понижении — положительный) .
* При наличии длиннофокусного объектива с большим увеличением изучение в сходящемся свете обязательно.
108
Для многих минералов, особенно групп пироксенов и амфиболов, один из диагностических признаков — угол между плоскостями трещин спайности. Для его определения (координаты плоскостей трещин спайности замерены на столике Федорова и нанесены на восковку) точку пересечения плоскостей спайности помещают на экватор (центр восковки совмещен с центром сетки Вульфа). От этой точки отсчитывают по экватору 90°, проводят по меридиану дугу большого круга до пересечения с проекциями обеих систем спайности и определяют угловые расстояния в градусах. Этот угол можно измерить и между полюсами систем спайностей, совместив полюса на одном меридиане, или по внешнему кругу сетки Вульфа.
Важный диагностический признак минералов — угол угасания (Ng-.c). В кристаллах групп амфиболов и пироксенов линия пересечения спайностей по {110} —это третья кристаллографическая ось [001]. Зная положение на стереографической проекции (в пространстве) оси индикатрисы Ng и третьей кристаллографической оси с, нетрудно замерить угол между ними. В большинстве минералов этих групп плоскость оптических осей индикатрисы совпадает с плоскостью (010), т. е. делит угол между трещинами спайности пополам, а ось Nm — со второй кристаллографической осью*.
В минералах указанных групп [001] находится в плоскости оптических осей и достаточно совместить плоскость NgNp с меридианом, чтобы определить по сетке Вульфа величину Ng: с. Этот угол можно измерить и более точным способом. Для этого: 1) совмещают плоскость NgNp с плоскостью симметрии микроскопа и, вращая ось I, устанавливают Ng вдоль оптической оси микроскопа (координаты вычисляют по стереографической проекции); 2) вращают препарат вокруг оси I так, чтобы обе системы трещин спайности (и, следовательно, третья кристаллографическая ось) стали параллельными оптической оси микроскопа; это произойдет в момент, когда обе системы трещин спайности будут видны наиболее четко. Разница в отсчетах на барабане оси 1 между положением 1 и 2 и есть угол погасания. При нахождении угла погасания на стереографической проекции одновременно можно проверить и точность работы: если выход оси [001] не проектируется на плоскость NgNp, то при замерах допущены погрешности.
Исходя из изложенного (обе спайности и плоскость NgNp должны пересекаться в одной точке), можно замерить Ng-.c графически и по углу между местом пересечения только одной
* У некоторых из них ориентировка другая: так, у ромбических пироксенов плоскость оптических осей (100); у клиноэнстатита, пижонита и ряда амфиболов положение ее в пространстве меняется в зависимости от химического состава минерала.
109
спайности с плоскостью NgNp. Естественно, в этом случае нельзя проконтролировать точность нанесения спайности, и результат может быть не особенно надежным, поэтому не следует стремиться с помощью этой методики определять Ng: с.
На разрезе, перпендикулярном к острой биссектрисе, определяют и плеохроизм по оси Nm и Np (у положительного минерала) и Nm и Ng (у отрицательного минерала). Для этого острую биссектрису (пусть Nе) совмещают с оптической осью микроскопа (в этом случае плоскость NmNp параллельна плоскости столика микроскопа), осьNm с осьюI столика, а ось/Ур— с осью Н (необходимые данные рассчитывают по стереографической проекции индикатрисы с помощью сетки Вульфа). Выводят верхний николь и, зная направление световых колебаний, выходящих из нижнего николя, поочередно (вращая столик микроскопа) ориентируют параллельно ему оси Np и индикатрисы. Для определения плеохроизма по третьей оси индикатрисы (в нашем случае Ng) ориентируют ее параллельно плоскости столика микроскопа, совместив с оптической осью микроскопа одну из уже исследованных осей (Nm или Np)-, удобнее это делать для Nm. Выбирают разрез минерала с наиболее высокой интерференционной окраской, замеряют и наносят на стереографическую проекцию главные сечения индикатрисы. Совмещают Nm с оптической осью микроскопа и проводят наблюдения: плеохроизм по Ng и Np, прямое определение угла угасания (поворотом столика микроскопа), величину двупреломления (ng — пр) и др.
По данным замеров зерна с двумя спайностями (табл. 4) строят стереографическую проекцию роговой обманки и определяют, что угол оптических осей равен 70° (2 VNp = 70°), угол погасания (Ng: с) равен 22°. Замерив по сетке Вульфа координаты осей индикатрисы совмещают Ng с оптической осью микроскопа, Np с Н и Nm с /. Поскольку световые колебания, выходящие из нижнего николя, совершаются параллельно вертикальной нити окулярного креста, то (при одном николе) плеохроизм определяют по Np (светлый желтовато-зеленый), а затем, повернув столик микроскопа на 90°, по Nm (желтовато-зеленый). Совместив центр восковки с центром сетки Вульфа и поставив точку пересечения спайностей (кристаллографическую ось с) на экватор, находят угол между трещинами спайности по меридиану, отстоящему на 90° по экватору от оси с, — он равен 124°. Этот угол характерен для амфиболов. Плоскость NgNp делит угол между спайностями {110} пополам, значит ось индикатрисы Nm совпадает со второй кристаллографической осью, следовательно, минерал моноклинной сингонии. Так как Ng лежит вблизи оптической оси микроскопа, то определить плеохроизм по Ng в данном зерне невозможно.
Стереографическая проекция зерна роговой обманки с од-
ПО
Таблица 4
Оптическая ориентировка роговой обманки на разрезе
Оси столика Федорова	Координаты главных сечений индикатрисы, градус		Координаты трещии спайности по {110}, градус	
	1 1	2	> 1	2
	С двумя спайностями			
N	135	213	193	248
Н	20 л	28 пр	3 л	16 пр
I	( 335 1 -			—		
Ось индикатрисы, совпа-	Nm	Ар	—	—
дающая с осью I		(понижение		
		окраски)		
	С одной спайностью			
N	130	37	322	—
И	12 пр	16 пр	22 пр	—
т		—	—	—
		—	—	—-
Ось индикатрисы, совпа-	Лр	Ne	—.	—
дающая с осью /	(понижение	(повышение		
	окраски)	окраски)		
ной спайностью (см. табл. 4) позволяет установить величину угла погасания (Ng:c=22°) и плеохроизм по осям индикатрисы Ng (темно-зеленый) и Np (светлый желтовато-зеленый). Поскольку плоскость NgNp расположена почти параллельно столику микроскопа, то нельзя в этом зерне определить 2 V и плеохроизм по Nm.
Для многих пироксенов и амфиболов моноклинной сингонии характерно образование нормальных двойников с плоскостью срастания (100). Изучение пространственного положения оптической индикатрисы в таких сдвойникованных зернах, в частности измерение величины Ng: с, дает более точные результаты и позволяет выявить также отклонение оптической индикатрисы от ориентировки, свойственной моноклинной сингонии. Однако эти минералы образуют двойники и по другим законам, и во избежание ошибок нужно, прежде чем изучать двойник, предварительно определить закон его двойникования.
Однако, зная даже все оптические свойства пироксенов или амфиболов (включая и измерение всех трех показателей преломления иммерсионным методом), нельзя точно установить химический состав минерала, но в большинстве случаев можно определить соотношение главнейших породообразующих оксидов (элементов, миналов) по соответствующим таблицам.
Определение неизвестного минерала на столике Федорова. Грамотно определить прозрачный неизвестный минерал можно
111
только при условии точного измерения его оптических свойств: показателя преломления, осности, угла оптических осей, угла погасания, двупреломления; при наличии трещин спайности угла между ними, а для двойников — закона двойникования*. До исследования на столике Федорова минерал должен быть тщательно изучен на плоском столике микроскопа, что дает довольно надежные предварительные сведения. Методика этих исследований достаточно полно освещена в ряде пособий [8, И и др.]. Показатели преломления, найденные иммерсионным методом, также очень помогают при диагностике минерала. В большинстве случаев результаты изучения на столике Федорова позволяют уверенно установить группу, к которой относится минерал. Книга В. Е. Трегера [12]—незаменимое пособие при изучении породообразующих минералов на столике Федорова. Для определения более редких минералов следует пользоваться вышедшим в 1965—1966 гг. пятитомным изданием У. А. Дир и др.
Ускоренные методы определения состава плагиоклаза. Состав плагиоклаза можно определить на определенных сечениях, для которых построены графики зависимости «состав — угол угасания». Таких сечений (методов) предложено много. Одно из наиболее удобных и точных _1_ [100], т. е. сечение, перпендикулярное одновременно (010) и (001). На этом разрезе можно производить замеры для несдвойникованных и сдвойникован-ных зерен с плоскостью срастания (010). Угол угасания измеряют между осью индикатрисы Np' и плоскостью (010), т. е. спайностью или двойниковым швом (рис. 51, две верхние кривые). Зерно устанавливают на перекрестье нитей и вращением вокруг оси N ориентируют так, чтобы след пересечения плоскости (010) с плоскостью шлифа был параллелен вертикальной нити окулярного креста, затем наклонами вокруг оси Н устанавливают плоскость (010) параллельно плоскости симметрии микроскопа. Спайность по (010) в этом случае наиболее тонкая и четкая, и при перемещении тубуса микроскопа края трещинок не изменяют своего положения. Если зерно сдвойниковано по альбитовому закону, то двойниковая ось совпадает с осью I и двойниковое сложение исчезает; если двойниковая ось точно совмещена с осью I, то при любом повороте вокруг оси I двойникового строения не видно (величина двупреломления в индивидах двойника будет одинаковая). Если зерно несдвойникован-ное, то проверка вращением вокруг оси I также необходима. Если плоскость (010)—трещины спайности — ориентирована не строго параллельно плоскости симметрии микроскопа, при наклоне вокруг оси I трещины спайности станут менее чет
* При достаточном количестве мономинерального вещества обязательно следует воспользоваться рентгеновскими и химическими методами.
112
кими, их границы будут расплывчатыми. Вращая препарат вокруг оси I, находят трещины спайности по (001) и устанавливают их максимально четко — направление [ 100] совмещено с оптической осью микроскопа. Фиксируют это положение, закрепляя ось I, и приступают к измерению угла Np': (010). При выполнении этого необходимо удостове-
Рис. 51. Диаграмма для определения состава плагиоклазов в зоне _L(010). 1 — вулканические; 2 — плутонические
риться с помощью «гипсового» компенсатора, что угол действительно замерен с осью Np'. При изучении двойника заме-
ряют два угла: для одной системы полосок в одну сторону, для другой — в другую (вправо и влево) и берут среднее значение; если зерно несдвойникованное, то один угол. Следует помнить, что угол измеряют до первого погасания. При невнимательной работе иногда замеряют угол с моментом второго погасания. В этом случае угол получают с N е' и всегда больший, чем на графике. Как видно из рис. 51, обычно Np: (010) меньше 45° и только в анортитах близок к 45°.
При углах погасания до 16° с помощью графика можно получить два решения: в интервалах альбит — олигоклаз (№ 0— 20) и олигоклаз — андезин (№ 20—33). Для выбора соответствующей части графика определяют положение оси No' в углу между спайностями (010) и (001): если Np лежит в остром углу ( + ), то плагиоклаз имеет более основной состав, чем олигоклаз № 20, если в тупом (—) — более кислый. Отметим, что угол между этими спайностями равен 86° (94°) и без достаточного навыка бывает трудно определить, в остром или тупом углу лежит Npr', тогда следует сравнить показатели преломления минерала (пр') и канадского бальзама (яКб). У олигоклаза № 20 пр' равен пКб, а у более кислых плагиоклазов меньше.
Рассмотренный метод очень эффективен, если можно точно ориентировать обе спайности. Однако у плагиоклазов № 10— 25 пр близок к пкб, поэтому обе спайности видны плохо, их отыскание и точная ориентировка, особенно по (001), затруднительны. В этом случае ориентируют плоскость (010) параллельно плоскости симметрии микроскопа и исследуют зону _1_ (010), измеряя углы Np: (010) (симметричное угасание в случае альбитового двойника) или угасание в одну сторону (в случае несдвойникованного зерна). Для этого устанавливают (010)
параллельно плоскости симметрии микроскопа и измеряют угол Np': (010), поворачивая препарат по оси 1 с интервалом
8 Р. Н. Соболев
113
10°. В случае возрастания с поворотом по оси / углов Np': (010) измеряют их до тех пор, пока они не начнут уменьшаться; в случае уменьшения — вращают препарат по оси / в противоположную сторону. Когда пройден максимум, его вновь промеряют, но уже с интервалом 5°. По максимальному углу Np': (010) определяют состав плагиоклаза.
Угол наклона по оси /, градус............... 0	10 20 30 15 25
Угол угасания Np': (010), градус.............. 10 15 18 15 22 17
По приведенным данным это андезин № 40.
В этой же зоне _L (010) хорошие результаты дает определение состава плагиоклазов, одновременно сдвойникованных по альбитовому и карлсбадскому законам (рис. 52). Замеры выполняют последовательно погасанием индивидов двойника в одну сторону. Больший угол сопряженного угасания откладывают по вертикальной оси, меньший — по горизонтальной, точка их пересечения на графике указывает состав плагиоклаза. В случае неопределенности решения сравнивают величину показате-ЛЯ Пр С А?кб*
Рассмотренные, а также другие возможные случаи (например, нижняя кривая на рис. 52 для альбит-карлсбадского закона) определения состава плагиоклаза в зоне _1_(010) особенно удобны при изучении мелких, тонкосдвойникованных и зональных плагиоклазов, когда установить ориентировку оптической индикатрисы трудно из-за малых размеров зерна или небольшой ширины двойниковых полосок. Надежность получаемых результатов зависит от правильности ориентировки кристаллографических и оптических элементов зерна плагиоклаза, т. е. от тщательности работы исследователя.
Определение состава плагиоклазов по методу А. Н. Завариц-кого (двойной теодолитный метод). При исследовании минералов классическим методом используют оси N, Н и / столика Федорова и столик микроскопа. Ориентируют в пространстве оси индикатрисы, оптические оси и кристаллографические направления (спайность, грани, ребра и др.) относительно осей//, / и оптической оси микроскопа, расположенных взаимно перпендикулярно, т. е. в прямоугольной системе, где указанные оси служат осями координат, а обработку данных ведут с помощью стереографических проекций с теми же координатными осями. Отсчеты на лимбах соответствующих осей столика (и микроскопа) фиксируют положение в пространстве оптических и кристаллографических элементов относительно этих координатных осей. Оси К и Л4, имеющиеся в конструкции столика (см. рис. 31), до сих пор не использовались.
)14
Рис. 52. Диаграмма для определения составов плагиоклазов, сдвойникованных-по альбитовому и карлсбадскому законам
А. Н. Заварицкий предложил и детально разработал методику изучения минералов на столике Федорова, в частности плагиоклазов, используя все пять осей без применения дополнительной графической обработки.
Принципиальное отличие метода А. Н. Заварицкого в том, что в качестве координатных осей, от которых отсчитывается пространственное положение кристаллографических элементов, используют оси индикатрисы Ng, Nm и Np. При этом одну из них совмещают с оптической осью микроскопа А, другую с I и третью с К (см. рис. 31). Отсчеты берут по лимбу оси М (координата X) и I (координата ф— если отсчет ведут от оси К — угловое расстояние между осью К. и осью индикатрисы или
8*
115.
р — если отсчет ведется от оптической оси микроскопа А — угловое расстояние между осью А и осью индикатрисы — при этом <р = 90° — р). Соотношение этой системы координат (полярной) с обычной определяется формулой
cos Xm=cos p,„/cos <pn,	(49)
где т и п — числа от 1 до 3; л и ср —полярные координаты; Р (1, 2, 3) — угловые расстояния рассматриваемого направления в кристалле от осей индикатрисы в классическом варианте. Пользуясь этой формулой, А. Н. Заварицкий вычислил координаты для двойниковых осей плагиоклазов, послужившие для построения диаграммы.
Совмещение осей оптической индикатрисы с осями пятиосного столика производят следующим образом (рис. 53).
1.	Выполняют все проверки и ориентировку столика Е. С. Федорова, как указано выше. При этом ось I совмещена с горизонтальной нитью окулярного креста (с направлением световых колебаний, пропускаемых одним из николей), с ней совмещена ось 7(, а ось И совмещена с вертикальной нитью окулярного креста (с направлением световых колебаний, пропускаемым другим николем) и, следовательно, перпендикулярна к оси 7; осп N и М (при нулевых установках на всех шкалах)
Рис. 53. Совмещение осей индикатрисы с осями пятиосного столика Е. С. Федорова
116
совмещены друг с другом и с осью микроскопа А и перпендикулярны к осям I и Н, значит оси N и Н взаимно перпендикулярны и лежат в той же плоскости (горизонтально), что и ось I и шлиф.
2.	Вращением вокруг осей N и И (как обычно) добиваются темноты, сохраняющейся при любом наклоне вокруг оси I (и оси К), т.е. совмещают одну из осей индикатрисы (пусть Г) с осью К (7), а перпендикулярное к ней главное сечение индикатрисы — с плоскостью симметрии микроскопа (оси индикатрисы 2' и 3').
3.	Поворачивают столик микроскопа на 45° против часовой стрелки и определяют с помощью компенсатора (предварительно вращают ось I и убеждаются в отсутствии выходов оптических осей), какая ось индикатрисы (1') совмещена с осью/((/).
4.	Вращают кольцо М на 90°, т.е. ось К (с совмещенной с ней осью индикатрисы) ориентируют перпендикулярно к оси 7. При этом главное сечение индикатрисы, в котором находятся две другие ее оси — 2' и 3', расположится в плоскости, проходящей через оси А и I (а ось 7< и ось индикатрисы Г лежат в горизонтальной плоскости). Оси 2' и 3' не совпадают (в общем случае) ни с осью I, ни с осью А, поэтому, если повернуть препарат вокруг оси 7, то он выйдет из состояния погасания.
5.	Поворачивают препарат вокруг оси 7 до положения максимального просветления (положение индикатрис 1", 2", 3", а вращением вокруг оси К (К') добиваются положения погасания: одна из осей индикатрисы (1"), как и раньше совпадает с К (N'), вторая совместится с осью I (3"'), третья (2"') расположится в плоскости симметрии микроскопа, а 3'" совмещена с осью 7. Итак, две оси индикатрисы 1" и 2'" находятся в плоскости симметрии микроскопа.
6.	Вращением препарата вокруг оси 7 возвращают его в исходное положение (отсчет на барабане оси 7 равен 0°): ось индикатрисы (2) совместилась с осью А, а две другие (!' и 3'") — соответственно с осями К и 1.
7.	Поворачивают столик микроскопа на 45° против часовой стрелки и определяют (с помощью компенсатора) наименование осей индикатрисы, совпадающих с осями А и 7 (наименование оси индикатрисы, совмещенной с К, известно, см. п. 3).
Итак, все три оси оптической индикатрисы (Ng, Nm, Np) совмещены с осями А, I, К- При этом возможны несколько вариантов: AcNg, К с Nm и I с Np; А с Nm, К с Ng и I с А с Np, К с Ng и 7 с Nm и т. д.
Теперь можно измерить угловые расстояния любого направления в кристалле с осями индикатрисы, так как последние и есть координатные оси. Для этого необходимо (и достаточно):
117
1) ориентировать данное направление параллельно горизонтальной нити окулярного креста (если это плоскость) или поместить его в плоскость симметрии микроскопа (если это ось), для чего следует вращать препарат с помощью кольца Л! и брать отсчет по нониусу этого кольца (координата Z) (см. рис. 53); 2) при исследовании плоскости ее совмещают с плоскостью А—I (перпендикуляр к этой плоскости совместится с исходным положением оси К), а ось I — с осью А. Для выполнения этих операций вращают барабан осн I или от себя (координата <р), или к себе (координата р), отсчет берут на барабане оси I (см. рис. 53).
Следует помнить, что до начала перечисленных операций плоскость шлифа уже заняла наклонное положение относительно осей столика, когда ориентировали индикатрису, поэтому при вращении вокруг оси I исследуемая плоскость (спайность, грань и т. д.) несколько изменит свое положение и не останется параллельной оси I. Для точного совмещения исследуемой плоскости с плоскостью «ось А—ось /» столика нужно немного повернуть препарат вокруг осей I и М.
Полученные угловые расстояния (в полярных координатах) используют для характеристики (диагностики) исследуемого минерала. Определение 2V, ng—пр, плеохроизма, Ng:c., угла между трещинами спайности и другие операции теперь можно проводить непосредственно на столике, без построений на восковке.
Большое значение при изучении минералов, особенно плагиоклазов, имеет исследование двойников. Поскольку при совмещении двойниковой оси с осью А, I или К (в ее исходном положении) двойниковая структура пропадает (/ и Д взаимно перпендикулярны, ориентированы параллельно плоскости столика микроскопа и совпадают с направлениями световых колебаний, пропускаемых николями), то при вращении препарата вокруг той оси, с которой совпадает двойниковая ось, двойниковое строение остается незаметным — индивиды двойника освещены с одинаковой интенсивностью.
У нормальных двойников двойниковая ось расположена перпендикулярно к плоскости срастания, а у параллельных — в плоскости срастания. Следовательно, если совместить плоскость срастания двойника с плоскостью, проходящей через ось А и ось I столика, то двойниковая ось либо совпадает с осью К (в исходном положении) — нормальный двойник, либо расположится в плоскости ось А—ось I столика — параллельный двойник. Если при этом двойниковое строение исчезло, то исследуемый двойник относится либо к группе нормальных, либо к группе параллельных, и тогда его двойниковая ось (частный случай) совпала с осью I или А. Если двойниковое строение сохранилось, то двойник относится к группе параллельных; его
118
двойниковая ось находится в плоскости Д‘—I, но не совпадает ни с одной из этих осей.
Различить эти случаи просто: 1) у двойника из группы нормальных (двойниковая ось совмещена с осью /С в ее исходном положении) при вращении столика микроскопа двойниковое строение исчезает восемь раз; когда двойниковая ось параллельна направлению световых колебаний, пропускаемых никелями (0, 90, 180, 270°) и когда она образует с этими направлениями угол 45° (45, 135, 225, 315°); 2) у двойника из группы параллельных (двойниковая ось совпала с осью А или 7) одинаковая освещенность индивидов двойника сохранится только при вращении препарата вокруг того направления (А или 7), с которым совпала двойниковая ось.
Случай, когда индивиды двойника освещены с разной интенсивностью,— общий: двойниковая ось находится в плоскости «ось А—ось 7», но не совпадает ни с одним из этих направлений. Для отыскания двойниковой осп поступают следующим образом: 1) вращают кольцо М примерно на 90°; 2) вращением вокруг оси 7 и М добиваются одинакового освещения индивидов двойника — двойниковая ось совпадает либо с осью А, либо с направлением, перпендикулярным одновременно к осям 7 и А. В первом случае двойниковое строение остается невидимым при вращении препарата вокруг осп А (вращают столик микроскопа), а плоскость срастания расположена вертикально и проходит через оптическую ось микроскопа. Во втором — двойниковое сложение исчезает восемь раз при вращении столика микроскопа, когда двойниковая ось совпадает с направлением световых колебаний и расположена к ним под углом 45°. Как отмечал А. Н. Заварицкий, след двойниковой плоскости, видимый в микроскопе при одинаковом освещении индивидов двойника, не параллелен нитям, и плоскость срастания вообще не вертикальна; положение двойниковой оси определяется, таким образом, исключительно оптически — по признаку одинакового освещения неделимых в определенных положениях.
Координаты положения двойниковой оси определяют соответственно при совмещении ее с оптической осью микроскопа координатами X (долготой) и р (полярным расстоянием), а при совмещении с направлением, перпендикулярным к оптической оси микроскопа и оси столика 7, — координатами X и <р (широтой).
Рассмотрим на конкретном примере определение закона двойникования и состава плагиоклаза по методу А. Н. Завариц-кого. Зерно с четкими и достаточно широкими двойниковыми полосками помещают на перекрестье нитей (при наличии некоторого навыка следует выбирать те зерна, которые интересуют исследователя). Вращают препарат вокруг осей N и 77 и добиваются положения погасания любого индивида двойника, про
119
веряя точность установки вращением вокруг оси I. Вращают столик микроскопа на 45° против часовой стрелки, наклоняют препарат вокруг оси I (ищут выходы оптических осей), в случае их отсутствия вводят компенсатор. Если интерференционная окраска повысилась, то с осью 1(К) совпала ось индикатрисы ATg. Возвращают столик в исходное положение. Поворачивают кольцо М на 90°, т. е. ось К вместе с совмещенной с ней осью индикатрисы Ng ориентируют _1_/. Наклоняют препарат вокруг оси 1 в положение максимального просветления, а затем поворотом вокруг оси К вновь добиваются положения погасания. Вращением препарата вокруг I возвращают его в исходное положение — отсчет на барабане оси I — 0°. Поворачивают столик микроскопа на 45° против часовой стрелки и, вращая препарат вокруг оси I, проверяют наличие выходов оптических осей; пусть получено два выхода с координатами 40 и 320° по барабану оси I, т. е. 27^ = 80°, следовательно, с осью I совпадает ось Nm, а с осью Л—Np. Если выходов оптических осей не обнаружено, то вводят компенсатор и наблюдают изменение интерференционной окраски. Однако и так ясно, что при отсутствии выхода оптических осей ось Np совпадает с I, а ось Nm с оптической осью микроскопа. Берут отсчет по нониусу кольца ЛЕ
Вращением кольца М и оси I совмещают плоскость срастания с плоскостью «ось А— ось /». Иными словами, двойниковый шов ставят параллельно горизонтальной нити окулярного креста (вращением кольца Л4) и поворотами вокруг оси I добиваются, чтобы он стал наиболее четким и тонким. Возможны два случая: 1) двойниковое строение исчезло (двойник по одному из нормальных законов или частный случай ориентировки двойника по одному из параллельных законов) и 2) двойниковое строение осталось (двойник из группы параллельных законов).
I. Двойник по одному из нормальных законов. Вращают столик микроскопа (вокруг оси А) на 360°; двойниковая структура исчезает восемь раз, следовательно, двойниковая ось совпадает с перпендикуляром к плоскости «ось А — ось 7». Координату двойниковой оси ср смотрят на барабане оси I, так как она отсчитывается от исходного положения оси K=Ng, 7. отсчитывают на нониусе кольца М как разницу между значениями, когда Ng совпала с К, и настоящей ориентировкой (двойниковая ось совпадает с направлением перпендикулярным к плоскости А—-/). Напомним, что в исследуемом двойнике совмещены Ng с К, Nm с I, Np с А. Например, исходное положение по М — 89°, настоящее—100°, т. е. Л=11°, <р=2°. На диаграмме Np (рис. 54) получают альбитовый закон № 8 или 31. Сравнивая показатель преломления минерала пр с показателем преломления канадского бальзама делаем окончательный выбор: если
120
Рис. 54. Диаграмма для определения состава и закона двойникования плагиоклазов по методу А. Н. Заварицкого
г/р/<пКб — альбит № 8, если	пр'>пкб— олигоклаз-андезин
№ 31.
Частный случай ориентировки двойника по одному из параллельных законов. Вращают столик микроскопа: если двойниковое строение не появляется, это значит, что двойниковая ось совмещена с оптической осью микроскопа. Координату двойниковой оси К отсчитывают на нониусе кольца М как разницу между значениями, когда Ng совпала с К, и настоящей ориентировкой, <р находят по формуле <р=90° — р, где р отсчет по барабану оси /. Вращают столик микроскопа: если двойниковое строение появляется, но исчезает восемь раз при вращении столика микроскопа, это значит, что двойниковая ось должна
121
Продолжение рис. 54
совпадать с I. Вращают препарат вокруг оси I: если двойниковое строение не появляется, то двойниковая ось действительно совпала с осью I. Координату двойниковой оси Z отсчитывают на нониусе кольца М как разницу между значением, когда Nm совпала с /, и настоящей ориентировкой, <р — отсчет по барабану оси I. Например, исходное положение по М — 85°, настоящее 125°, т. е. A,jvm=40°, <р=32°, На диаграмме Np (см. рис. 54) получают альбит-эстерельский закон, лабрадор № 64.
2. Двойник из группы параллельных законов. Поворачивают кольцо М примерно на 90° и затем вращают оси I и М до исчезновения двойникового строения. Двойниковая ось совпадет: а — с оптической осью микроскопа или б — с направлением, перпендикулярным к плоскости, проходящей через оси I и А;
122

Продолжение рис. 54
вращают столик микроскопа вокруг оси Л—двойниковое строение не проявляется (случай а). Координату двойниковой оси отсчитывают по нониусу кольца М как разницу между значениями, когда Ng совпала с К, и настоящей ориентировкой; ф0=90°—р°; вращают столик микроскопа — двойниковое строение исчезает восемь раз при вращении столика микроскопа на 360° (случай б). Координаты двойниковой оси X°jvg определяют как в случае а: <р°— отсчет по барабану оси I. При использовании диаграммы следует особенно обращать внимание на оси отсчета % (ZAg, ^т, KNp).
Диаграмма для определения плагиоклазов состоит из трех частей (см. рис. 54), каждая из них отвечает той оси индикатрисы, которая совмещена с оптической осью микроскопа — наиме
123
нование оси написано вверху над соответствующей диаграммой. Долготу отсчитывают по оси абсцисс (горизонтальной) от координатных осей, отмеченных внизу диаграммы наименованием тсй оси индикатрисы, которая перпендикулярна к оптической оси микроскопа и оси I столика Федорова; отсчет ведут вправо и влево от соответствующей, обозначенной на диаграмме, оси. По ординатам отложена величина угла, измеряющего широту <р от нижнего края диаграммы; если измерено полярное расстояние р, то его отсчитывают от верхнего края диаграммы. Кривые изображают изменение положения главнейших двойниковых осей и плоскостей по отношению к осям индикатрисы, а цифры на кривых — состав плагиоклаза.
При работе по методу А. Н. Заварицкого используются признаки отличия двойников друг от друга, которые были описаны выше. В случае параллельных законов возможны, как и в классическом методе, проверки состава и плоскости срастания по полюсу двойникового шва. Метод А. Н. Заварицкого существенно экономит время исследований по сравнению с классическим методом, однако предложенные диаграммы неудобны тем, что в их правом и левом нижних углах кривые разных законов расположены очень близко друг к Другу.
Использование столика Федорова для специальных исследований. Использование метода Е. С. Федорова при п е т р о т е к-тонических исследованиях позволяет выяснить условия формирования горных пород и выявить влияние различных процессов, в том числе тектонических, гравитационных и т. д. В результате их действия слагающие горную породу минералы имеют закономерную или незакономерную ориентировку. Выяснение закономерностей распределения минералов в горной породе и причин, приведших к такому их распределению, — основная задача микроструктурного анализа. Для выявления закономерностей ориентировки минералов в горной породе проводят статистическое изучение размещения в пространстве с помощью теодолитного метода любого оптического или кристаллографического элемента (оптическая или кристаллографическая ось, спайность и т. д.), который можно замерить в минерале. Если в ориентировке минерала отсутствует какая-либо закономерность, то точки, отражающие положение исследуемых элементов, будут располагаться незакономерно и равномерно; если ориентировка существует, то они будут формировать скопления, причем, чем совершеннее ориентировка, тем гуще будут располагаться точки, образуя поля или пояса. Чтобы использовать выявленные закономерности для расшифровки генезиса породы, нужно определить геологическое положение исследованного шлифа — его ориентировку в пространстве и соотношение с текстурно-структурными признаками горной породы, наблюдаемыми невооруженным глазом. Таким образом, микроструктурные исследова
124
ния складываются из двух этапов: отбор ориентированных образцов в поле и исследование их шлифов на столике Федорова.
При отборе образца в поле тщательно замеряют элементы залегания горной породы и наносят их на образец, который затем выбивают. В записной книжке делают рисунок обнажения и отмечают на нем ориентировку всех текстурно-структурных признаков (линейность, сланцеватость, отдельность, различные трещины и т. д.). Из отобранного образца изготовляют три шлифа, ориентированных: 1) перпендикулярно к простиранию,. 2) параллельно простиранию и перпендикулярно к линии падения, 3) параллельно плоскости падения.
Полученный шлиф исследуют по обычной методике, однако,, чтобы выявленные закономерности не оказались ориентированными в пространстве случайно, следует двигать шлиф (при переходе от одного зерна к другому) параллельно самому себе. Для этого следует нанести на поверхность столика с помощью* делений на кольце N серии линий, параллельных оси I. Детальное описание специальных приспособлений приведено в книге Н. А. Елисеева.
Для микроструктурных работ используют разные минералы, при этом, наиболее удобны кварц и слюды, так как они лучше исследованы и легче реагируют на те или иные воздействия.
При работе с кварцем замеряют положение в пространстве-его оптической оси, используя следующие приемы*: 1) при положении столика 45° относительно никелей вращают ось 1 до начала темноты (близко оптическая ось) и фиксируют отсчет на-барабане оси 1. Затем вращают ось I дальше, проходя широкую область темноты до начала просветления, берут отсчет на-барабане оси I. Выход оптической оси находят посередине между двумя отсчетами; 2) поскольку главных сечений, проходящих через оптическую ось, существует бесконечное количество и-оптическая ось является линией их пересечения, то главное сечение на столике устанавливают вертикально и замеряют его координаты, затем поворачивают препарат на некоторый угол,, устанавливают другое главное сечение и также замеряют его координаты. Наносят оба сечения на сетку Вульфа; пересечение двух главных сечений и есть выход оптической оси. На диаграмму наносят только выходы оптических осей.
Выполнив замеры ориентировки некоторого количества оптических или кристаллографических элементов в пространстве-наносят их на равноплощадную сетку (проекция Ламберта); одинаковые по площади ее участки отвечают равному количеству градусов на поверхности шара, угловые расстояния при этом искажаются. На сетке Вульфа длина отрезка по экватору от
* При наличии длиннофокусного объектива положение оптической оси* фиксируется в сходящемся свете.
125
центра до пересечения с каким-то меридианом г определяется по формуле:
г—2а tg(a/2),
1де а—коэффициент; а — угловое расстояние.
На равноплощадной сетке
r=2a sin(a/2).
.Для сетки диаметром 20 см а равно 7,07 см.
Техника нанесения точек та же, что и на сетку Вульфа. После нанесения замеров на восковку на ней выявляются определенные сгустки точек. Количество исследованных зерен обусловливает степень достоверности результатов. Оптимальное количество точек — 200—300. Восковку, с нанесенными на нее с помощью равноплощадной сетки точками, переносят на сетку со стороной квадрата 1 см и подсчитывают количество точек, приходящихся на единицу площади (в процентах).
Ориентировку слюд и других минералов изучают в принципе так же. Спайность чешуек слюды вращением вокруг оси N ориентируют параллельно вертикальной нити окулярного креста, а затем наклоном вокруг оси Н устанавливают ее вертикально (спайность наиболее тонкая и резкая). На петротекто-ническую диаграмму наносят полюс спайности. Так же полюс спайности по (010) используют у полевых шпатов. У кальцита исследуют ориентировку оптической оси или двойники по ромбоэдру и т. д.
Метод Е. С. Федорова применяют для изучения сравнительной дисперсии двупреломления минералов. 'Е. А. Кузнецов вывел зависимость между изменением коэффн-циента дисперсии (Ке), химическим составом минерала и его -абсолютным возрастом:
K6=rI/r=(ng — np)tV(ng — пр)Лъ	(50)
где Г]—разность хода какой-либо волны в волновом выражении; г — разность хода стандартной волны; X и -—соответственно длины стандартной волны и волны, для которой измеряется коэффициент дисперсии. Для изучения используют разрезы, перпендикулярные к осям индикатрисы, на которых с помощью компенсатора КПК измеряют разности хода для волны, чувствительной к содержанию какого-либо компонента, и стандартной волны (в качестве стандарта выбран красный цвет).
Определить угол 2V непосредственно по двум выходам оптических осей не всегда возможно. Следует воспользоваться косвенными методами определения этой величины, основанными на свойствах оптической индикатрисы. А. Н. Зава-рицкий детально разработал один из таких методов. Когда обе оптические оси недоступны для непосредственного наблюдения,
126
легко поставить ось Nm вертикально, а оси Ng и Np в положения, совпадающие с главными сечениями николей. Наименование осей определяют обычным способом. Однако после такой установки не ясно, какое из перпендикулярных к оси микроскопа направлений — острая биссектриса. Для выяснения этого используют такой прием. Оставляя оси Ng и Np в их положении совпадения с главными сечениями николей, ставят ось I столика в положение 45° к главным сечениям николей. Для этого сначала поворачивают на 45° столик Федорова (около оси микроскопа), закрепляют его, а затем поворачивают в обратном направлении кольцо М на тот же угол. Вращают столик около оси I (рис. 55) в результате оптические оси С и В займут положение С' и В'. Построение Френеля позволяет увидеть, что после тако-ю наклона столика направления погасания кристалла несколько переместились в разные стороны для случаев, отвечающих разному положению острой биссектрисы. Из этого можно вывести правило различения острой и тупой биссектрис: если поставить препарат и ось / в указанное положение и повернуть его около этой оси так, чтобы приподнятой стала верхняя часть столика, то для восстановления нарушенной темноты ось I столика нужно повернуть в сторону острой биссектрисы. Так определяется оптический знак двуосного кристалла.
127
Из построения Френеля (рнс. 56) видно, что угол 7, на который надо повернуть столик, чтобы восстановить темноту, нарушенную при наклоне столика вокруг оси / на угол а, зависит от величины угла а и 2V. Угол наклона а произвольный, угол 7 можно измерить и затем найти 2V.
Рассмотрим связь между этими величинами аналитически. Из прямоугольного треугольника С]С/ следует:
cos a=tg /С/tg ICt, tg Vt=cos atg(45° - V).	(51)
Подобным образом
tg V2=cos a tg(45° + V)=cos a ctg(45° + V).	(52)
Видно, что (см. рис. 56)
7=45° —(Vt + V2)/2, откуда
К + V2=90° - 27, а 27=90° -(К + V2), следовательно,
ctg 27=tg(K+ V2).
Так как
tg( Vi + v2)=(tg Vi + tg V2)/(l + tg V! tg V2), то из равенств (51) и (52)
ctg 27=cos cdtg(45° — V)+ctg(45° — V)]/( 1 — cos2 a).
После преобразования
ctg 27=(cos a/sin2 a)l/sin(45° — V)cos(45° — V), или
tg 27=1/2 sin a tg a sin(90° — 2V), откуда
cos2V=(2tg7-27)/sinatga.	(53)
Из формулы (53) следует, что если знак 7 меняется, то меняется и знак cos 2V, т. е. в одном случае 2V меньше 90°, а в другом больше.
Точность определения угла а отвечает точности отсчета по лимбу столика, и практически его можно считать постоянным. Для нахождения точности определения 2V в зависимости от точности определения 7 продифференцируем формулу (53), принимая а постоянным. Если считать, что cos 27 почти равен -единице, тогда
dV=(2d7/sin 2V)l/sin a tg a.
328
Отсюда ясно, чтобы точнее определить V, нужно брать как можно большую величину а. Коэффициент K=l/sinatga; для разных углов а он будет таким:
а, град.
К
К=1 при а около 52°.
40	45	50	55	60
1,85	1,41 L1.10 0,86 0,66
Практически угол 50—55° тот, при котором еще возможно измерение угла у. Поэтому для обычных измерений К можно принять равным почти единице.
Величина погрешности при расчете 2V зависит от значения самого 2V. Если К=1, то можно подсчитать приблизительно:
При 2V, град. АЕ/Ау
30 45	60	75	(90)
4 2,8 2,3 2,06	(2)
Величина ДЕ/Д^ показывает, во сколько раз точность определения 2Е ниже, чем точность непосредственного измерения угла -у при разных значениях 2V. Применение указанного приема особенно удобно при работе на пятиосном столике Федорова. В частности, когда оптические оси близки к плоскости шлифа, обязательно препарат поворачивают так, чтобы ось Nm совместилась с осью А, одна из двух других осей — с осью I столика, а третья займет перпендикулярное положение — это есть исходное положение для применения рассмотренного приема при определении 2V.
Из соотношения
tg Vg=ng/npl/ (п™2 — Пр2)/(и/ — nm2),	(54)
или
sin Ув=пе/пт1/ (пт2 — np2)/(ng2 — tip2)	(55)
ясно, если допустить, что ng/np[V(nm + п₽)Дп£+_Пт)]_«_1 И nglnm\)l (tltn + Пр) / (tlg + tlp)]^!, ТО tgVg~y (пт-Пр) / (tig-Пт) ,
a sin Vg~y (tin,—Пр)I (ng—Пр).
Из этого следует, что по величине показателей преломления минерала или двупреломлению на ориентированных разрезах можно определить 2V и, наоборот, по величине 2V и двупреломлению двух главных сечений индикатрисы можно найти двупреломление третьего главного сечения. Основываясь на этом, А. К. Болдырев построил диаграммы, с помощью которых можно, зная величины двупреломления, определить 2V достаточно точно.
9 Р. Н. Соболев
129
Л. А. Варданянц предложил метод определения малых 2V, величину которых нельзя установить непосредственно на столике Федорова. Минимальный 2V, доступный для измерения на столике, определяют из уравнения:
sin V=y0,0002/(ng — np);	(56)
величина 0,0002 соответствует наименьшему двупреломлению данного сечения при толщине шлифа, равной примерно 0,03 мм, дающей разность хода лучей в брр, т. е. предельному, которое может быть различимо человеческим глазом. На основании уравнения (56) получают предельные значения 2V (в градусах): 21,16—17,8 при двупреломлении соответственно равном 0,006, 0,010, 0,040. Этот способ дает лишь приблизительное значение 2V.
Столик Федорова в качестве рефрактометра был использован самим создателем метода. Он пользовался тремя приемами: определения угла полной поляризации луча при отражении, угла полного внутреннего отражения в отраженном свете и угла полного внутреннего отражения в проходящем свете.
Способ определения показателя преломления вещества большей величины, чем показатель преломления стекла кристалл-рефрактометра, предложил В. Н. Лодочников. На место нижней полусферы помещают стекло, наносят на него линию и совмещают ее с осью I. Кладут на стекло пластинку вещества с другим, чем у воздуха, показателем преломления. Если теперь наклонить универсальный столик с наложенной на него пластинкой около оси I, то черта из-за преломления в пластинке сдвинется со своего первоначального положения. Величина этого горизонтального смещения зависит от показателя преломления п наложенной пластинки, ее толщины и величины угла наклона столика.
Если бы не происходило преломления в пластинке, то изображение нанесенной линии оставалось бы совмещенным с нитью окулярного креста.
Показатель преломления находим по формуле
n2=[(d sin a cos a)/(.d sin a — e)l2 + sin2 a.
В этой формуле угол наклона а, произвольно* выбранный, известен, а толщины пластинки d и величина смещения е могут быть измерены.
Точная ориентировка осей оптической индикатрисы минерала в целях измерения истинного показателя преломления — первост епенная задача при определении этой величины любым мето
* Для величины а любого вещества существует предел (полное внутреннее отражение), который при п=1,5 составляет 37°10', п= 1,55—35°46' и т. д.„ а при п=3—17°33'. Угол а для гипса и стекла выбирался равным 30°.
130
дом. В этом отношении столик Федорова имеет практически неограниченные возможности, хотя есть и трудность технического порядка: стеклянные сегменты, приклеенные глицерином, не позволяют менять иммерсионную жидкость. Однако можно на обычном предметном стекле устроить ванночку.
Для измерения показателя преломления отдельных зерен на столике Федорова можно применять также метод вращающейся иглы.
Метод В. В. Никитина предполагает приближенное определение показателя преломления минерала в шлифе по углу полного внутреннего отражения. Работая на универсальном столике, можно убедиться в том, что различные трещинки в минерале, в том числе и трещинки спайности, при наклоне препарата становятся темными вследствие полного внутреннего отражения. Если изменять угол наклона препарата, то при некотором новом угле трещинки становятся светлыми. Это происходит тогда, когда угол наклона плоскости трещинки спайности к горизонтальной плоскости становится меньше предельного угла. Измерение предельного угла, по которому может быть вычислен показатель преломления, и положен В. В. Никитиным в основу предложенного им метода. По мнению В. С. Соболева, этот метод важен при определении минералов с показателем преломления выше 1,7, т. е. таких, как сфалерит, перовскит, шпинели, гранаты, для характеристики которых этот показатель имеет большое значение и его нельзя измерить в обычных иммерсионных жидкостях.
При исследовании анизотропных минералов надо подбирать такое сечение, чтобы трещинки спайности были параллельны одной из осей индикатрисы, и ориентировать последнюю параллельно оси I столика (установка по этой оси более точна); световые колебания, выходящие из нижнего николя, тоже ориентировать параллельно этой оси, повернув нижний николь. Если же нижний николь ориентирован так, что выходящие из него световые колебания параллельны вертикальной нити, то можно столик Федорова повернуть на 90°. Метод В. В. Никитина несколько усовершенствован EI. К. Разумовским.
Толщину шлифа обычно определяют методом пылинок, сопоставляя расстояние между пылинками верхней и нижней поверхностей шлифа, с отсчетом значений на кольце микрометренного винта; полученные величины умножают на показатель преломления минерала. Для этого используют объектив с максимальным увеличением и масляную иммерсию. Точность измерения не выше 10%- Эту операцию проводят без столика Федорова, что при массовых замерах неудобно.
Двупреломление минералов устанавливают на разрезе, параллельном оптической оси (для одноосных минералов) или плоскости оптических осей (для двуосных минералов). Затем на этом же разрезе замеряют величину разности хода. Посколь-о.	131
ку последняя зависит не только от двупреломления минерала, но и от пути, который проходит свет в зерне, т. е. толщины зерна, необходимо определить и эту величину — толщину кристаллической пластинки.
Операцию точной ориентировки кристаллической пластинки без метода Е. С. Федорова выполнить сложно, так как тогда нужно либо изготовить точно ориентированный шлиф, либо искать по максимальным интерференционным окраскам подходящий разрез в шлифе с последующей его проверкой в коноскопе.
Универсальный столик позволяет быстро и точно найти ориентированный разрез. Наклоны препарата вокруг осей столика несколько уменьшают точность работы, поэтому нужно выбирать разрезы с наиболее высокими интерференционными окрасками. Далее по обычной методике ориентируют препарат так, чтобы совпали ось Nm минерала с осью А микроскопа, a Ng и Np с Н и I (для двуосных минералов), для одноосных минералов оптическую ось совмещают с осью 1 или Н (круговое сечение в этом случае находится в плоскости AI или АН, т. е. No совпадает с А).
Разность хода определяют вращающимся компенсатором КПК. Поскольку кальцит оптически отрицательный минерал, то в отличие от кварцевого («гипсового») компенсатора в КПК длинной стороне его оправы соответствует большая ось индикатрисы (A^g), а короткой — меньшая (АД). Это следует помнить при повороте столика микроскопа на 45°, так как ось индикатрисы Ng компенсатора нужно совместить с осью индикатрисы Np минерала. При вращении барабана компенсатора будет происходить изменение интерференционных окрасок минерала вплоть до полной их компенсации; момент компенсации отмечают не для всего зерна, а для той его части, которая находится на перекрестье нитей. В этом положении фиксируют отсчет на барабане компенсатора. Для большей точности отсчета измеряют положение компенсации наклоном кальцитовой пластинки в обе стороны и берут среднее значение. Во избежание ошибок следует предварительно (без зерна) проверить, дает ли компенсатор точно симметричную картину изменения интерференционных окрасок при вращении барабана в разные стороны.
Определяют зависимость двупреломления А:
4=4 "S	• -44-) •
Л в \ f	Mg ’	« р /
Чтобы не производить расчетов, к каждому компенсатору прикладываются таблицы логарифмов, в которых, однако, дано числовое значение не всей функции, а лишь ее переменной составляющей f(i), тогда
A=cf(i) и lg A=lg С + lg f(i),	(57)
132
где С — коэффициент данного компенсатора*. Поскольку функция меньше единицы и ее логарифмы отрицательны, то к характеристикам lgf(i) компенсатора Берека прибавлено 10, которое следует вычитать из результата.
ГЛАВА 5
ИММЕРСИОННЫЙ МЕТОД
Иммерсионный метод представляет собой один из оптических методов исследования вещества. Главное его назначение — определение показателя преломления исследуемого вещества путем сравнения с веществом (жидкостями или твердыми сплавами) с известным показателем преломления, используя для этого оптические эффекты, возникающие на границе двух сред (полоска Бекке, дисперсионный эффект). Метод прост, доступен и достаточно точен. При работе в белом свете точность его составляет ±0,002—0,001, в монохроматическом свете она повышается до ±0,0005. При исследовании с помощью высокопрелом-ляющих жидкостей точность составляет 0,005—0,01, а при работе со сплавами и еще ниже — 0,01—0,02. В иммерсионном препарате можно определить те же свойства минералов, что и в обычном петрографическом шлифе.
Определение показателей преломления особенно важно при изучении минералов образующих изоморфные ряды, для которых имеются диаграммы состав — показатель преломления. Кроме того, по измеренным показателям преломления можно рассчитать 2V, оптический знак и другие характеристики. Очень большую роль иммерсионный метод играет при исследовании осадочных пород, а также его применяют при изучении продуктов химической технологии. Определяют показатели преломления как в порошке, так и в шлифах. При этом используется обычный петрографический микроскоп. Для наблюдений в иммерсии лучше применять объективы с ирисовой диафрагмой, устройства типа «Радуга», КФ-4 и др. Советские и зарубежные фирмы регулярно выпускают специальные устройства для более точного и надежного определения показателей преломления. Каждое такое устройство снабжено инструкцией, в которой детально описаны конструкция и метод работы с ним.
Иммерсионные среды. В качестве иммерсионных сред используют жидкости и сплавы с известным показателем преломления.
Стандартный набор содержит 98 флаконов жидкостей с показателями преломления от 1,408 до 1,780 для длины волны 589 нм (спектральная линия D паров натрия) при температуре
* Если С (или его логарифм) не указан, его можно определить (проверить при необходимости) в Na-излучении — первое черное кольцо отвечает разности хода 586 нм. Результат вычисляют по формуле (57).
133
20°С, что обозначается символом nD20. Для измерения показателей преломления не попавших в этот интервал используют специальные жидкости (для более низких показателей преломления) и жидкости и сплавы (для более высоких).
Для того чтобы работа с жидкостями была безопасна и надежна, они не должны реагировать с исследуемым веществом, разлагаться на свету и изменять показатель преломления при хранении, быть сильно токсичными, но должны легко растворяться друг в друге, иметь близкие скорости растворения и испарения, быть бесцветными или слабо окрашенными. Кроме того, показатель преломления их не должен существенно изменяться с колебаниями температуры. Жидкости для стандартного набора обычно получают путем смешивания попарно в нужных пропорциях нескольких исходных жидкостей: 1) легкие возгоны нефти и фракция керосина, кипящая при 220—240 °C (nD от 1,408 до 1,460); 2) а-монохлорнафталин (nD= 1,633); 3) йодистый метилен (nD— 1,737); 4) насыщенный раствор серы в йодистом метилене (/ip= 1,780). Показатель преломления полученной после смешения жидкости определяется по формуле
пх=пА/[Ув/(Ув— Уа)](пв — пА),	(58)
где пх — показатель преломления смеси; пА и пв — показатели преломления исходных жидкостей; КА и Кв — объемы исходных жидкостей.
Иммерсионные жидкости, в состав которых входит йодистый метилен, легко разлагаются на свету и при этом темнеют. Поэтому хранить их нужно в закрытом ящике при комнатной температуре. При повышении температуры показатели преломления жидкостей понижаются, а при понижении ее — повышаются. Величина, показывающая изменение показателя преломления при изменении температуры на 1 °C называется температурным коэффициентом. Он колеблется от 0,0004 (для низкопреломляющих сред) до 0,0007 (для высокопреломляю-ших). К набору прилагается таблица, где указаны показатели преломления жидкости в каждом флаконе (ис20) и поправки, которые нужно вносить при изменении окружающей температуры, а также таблицу поправок при применении света определенной длины волны. Эту поправку следует учитывать при работе в монохроматическом свете и при определении показателя преломления с помощью дисперсионного эффекта. У минералов температурный коэффициент значительно меньше, чем у жидкостей (как правило, менее 0,00001), и поэтому показатели преломления минералов (в пределах точности иммерсионного метода) не зависят от температуры.
При хранении жидкости несколько изменяется их показатель преломления: у жидкостей с nD менее 1,45 он повышается, у жидкостей с nD от 1,64 до 1,73 — понижается. Наиболее устой
134
чивы жидкости, имеющие показатель преломления в интервале 1,45—1,63. В жидкости № 98 со временем выпадает в осадок сера (при этом показатель преломления уменьшается) —слабое подогревание ее на водяной бане приводит к растворению осадка и восстановлению показателя преломления.
Высокопреломляющие жидкости («с=1,78—2,10) сильно ядовиты, легко воспламеняются, быстро разлагаются на свету и взаимодействуют с некоторыми минералами. Поэтому работа с ними требует особой осторожности: нельзя допускать попадания их на кожу. Если же это произошло, необходимо немедленно промыть пораженное место водой с мылом. При хранении этих жидкостей (особенно при пониженной температуре) в них возможно выпадение кристаллов и увеличение вязкости. Перед использованием их следует подогреть, соблюдая при этом необходимые меры предосторожности.
В качестве иммерсионных сред можно использовать и тяжелые жидкости (Туле — ис20= 1,718 и Сушина-Рорбаха — nD20= = 1,795), разбавляя их водой. Эти жидкости также ядовиты.
Для измерения высоких показателей преломления используют сплавы (ис=1,78—3,17) серы, селена, мышьяка, таллия и их соединения. Их характеристики приведены в работах С. С. Бацанова и Е. Д. Ручкина; М. С. Сахаровой и Ю. А. Черкасова.
Проверку показателей преломления иммерсионных сред перед началом работ проводят на специальных приборах — рефрактометрах. В основу этого прибора положено определение предельного угла полного внутреннего отражения. Измерять этот угол можно двумя способами: освещают границу раздела сред лучом со стороны среды с большим показателем преломления, или скользящим пучком со стороны среды с меньшим показателем преломления. В обоих случаях угол фиксируется по границе между светом и тенью. При известном показателе преломления одной из сред (п стекла рефрактометра) измеряем предельный угол полного внутреннего отражения <р и по этим величинам рассчитываем показатель преломления иммерсионной жидкости пж:
пж~п sin <р.	(59)
Точность измерения показателя преломления достигает 0,0005. Из формулы (59) видно, что на рефрактометре можно определить показатель преломления только такого вещества, у которого показатель преломления меньше, чем показатель преломления стекла рефрактометра, который, как правило, меньше 2,10. Для определения показателей преломления иммерсионных сред с п больше 1,7 применяется метод призмы.
Методы сравнения показателей преломления. Методы, используемые для сравнения показателей преломления минерала
135
и иммерсионной жидкости (окружающей среды) разнообразны но ни один из них не является универсальным. Выбор метода определяется объектом исследования, стадией работы, а также поставленной задачей. Общим для всех методов является то, что мы подбираем жидкость, имеющую показатель преломления, равный показателю преломления исследуемого вещества.
Метод Бекке и дисперсионный эффект Лодочникова описаны выше. Напомним, что при работе в монохроматическом свете эффект Лодочникова не наблюдается, а исчезновение полоски Бекке на границе двух сред с одинаковыми показателями преломления возможно только в монохроматическом свете.
Остановимся на некоторых оптических эффектах, возникающих на границе двух сред применительно к иммерсионному методу. Если показатели преломления вещества и иммерсионной среды сильно различаются, то вокруг зерна минерала видна четкая широкая черная кайма. Существование этой каймы не зависит от того, больше или меньше показатель преломления у минерала, чем у жидкости, так как возникновение ее связано с сильным изменением направления световых лучей, проходящих через краевые части зерна. Ширина каемки при фиксированной разнице в величине показателей преломления зависит от толщины зерна и его формы, а также от того, насколько параллельны лучи, освещающие объект. Когда вокруг зерна минерала имеется темная кайма, то при подъеме тубуса микроскопа всегда возникает тонкая светлая полоска, перемещающаяся только в одном направлении — с зерна на жидкость, вне зависимости от величины показателя преломления минерала и жидкости. Эта полоска очень похожа на полоску Бекке. Их следует четко отличать друг от друга. В противном случае это может привести к неправильному выводу о показателе преломления вещества.
Чтобы избежать этого, необходимо обращать внимание на следующее: если показатель преломления вещества больше, чем у жидкости, то при поднимании тубуса микроскопа свет будет собираться к центру зерна, а ширина темной полоски увеличиваться; при опускании тубуса свет пройдет через темную каемку и перейдет на жидкость. Если показатель преломления зерна меньше, чем у жидкости, то эффект противоположный.
В случае небольших по размеру зерен (ширина полоски Бекке больше или равна половине диаметра зерна) при переходе полоски Бекке на зерно оно все становится несколько светлее, а при уходе с него— несколько темнее, чем было в исходном положении тубуса. Этот эффект следует использовать при загрязненных краях зерен. Он также дает хорошие результаты при определении по у карбонатов, когда показатели преломления минерала и жидкости близки. Следует отметить, что когда показатели преломления минерала и жидкости близки для сред-
136
рей части спектра, то зерно при подъеме тубуса желтеет, а при опускании — синеет, что связано с явлением дисперсии.
В случае очень мелких зерен (на пределе разрешающей способности микроскопа) точно сфокусировать микроскоп на зерно трудно. Поэтому, для того чтобы судить о величине показателя преломления минерала относительно жидкости, поступают следующим образом. Сначала фокусируя, добиваются того, чтобы все зерно стало темным. Затем поднимают тубус микроскопа и если при этом все зерно просветляется (а при опускании тубуса свет с краев зерна переходит на жидкость, зерно темнеет и размеры его кажутся меньше), то п минерала больше, чем п жидкости. Если соотношения показателей преломления противоположные (пм<Нж), то эффект обратный.
В том случае, когда мы изучаем препарат в белом свете, вследствие дисперсии показателей преломления исчезновение полоски Бекке (совпадение показателей преломления вещества и иммерсионной жидкости) происходит только для лучей определенной длины волны, что приводит к появлению цветных полос.
Известно, что показатели преломления данной среды меньше для длинных волн и больше для коротких. На рис. 57 показано изменение п с уменьшением К. Разница показателей преломления для длинных и коротких волн (дисперсия) у иммерсионной жидкости больше, чем у минерала, что выражается в большей крутизне кривой для иммерсионной жидкости (см. рис. 57).
Как видно из рис. 57, при достижении равенства показателей преломления минерала и жидкости для желтого (Na) света, показатель преломления минерала для коротких волн будет меньше, а для длинных — больше чем у жидкости. Вследствие этого по выходе из препарата красные и синие лучи окажутся
Рис. 57. Соотношения кривых дисперсии зерна минерала (сплошные линии) и жидкости (штриховые линии).
« — показатели преломления минерала пы и жидкости равны для коротковолновой части спектра, для средне- и длинноволновой части спектра «м>«ж; б— пм~пж Для средневолновой части спектра, для коротких волн «М<ЛЖ, для длинных — пк>пж* в "" вм=пж для длинноволновой части спектра, для средне- и коротковолновой части
137
по разные стороны границы между минералом и жидкостью; появятся цветные полоски по контуру зерна минерала. Если мы поднимем тубус, то красно-оранжевая полоска переместится на минерал, а сине-фиолетовая — на жидкость. При большом различии в дисперсии двух сред появляется несколько цветных полосок. Естественно, что цвет полосок зависит от того, для какой части спектра совпали показатели преломления двух сред. Ниже приведены область совпадения показателей преломления твердого вещества и иммерсионной среды в цветовом выражении (слева) и соответствующие им подвижные цветные полоски (справа).
Красная...........................Темно-красная и бледная зелено-го-
лубая
Желтая............................Оранжево-красная и светло-голубая
с зеленоватым оттенком
Зеленая...........................Оранжевая и голубая
Голубая...........................Ярко желтая с зеленоватым	оттен-
ком и синяя
Синяя.............................Желтая н сине-фнолетовая
Фиолетовая........................Очень светло-желтая и фиолетовая
Наряду с перемещающимися цветными полосками иногда на краю зерна возникает неподвижная цветная каемка, отвечающая той части спектра, для которой совпали показатели преломления. Обычно это имеет место в случае толстых зерен и высокой дисперсии жидкости — при перемещении тубуса появляется полный цветной спектр, а каемка, для которой показатели преломления равны, остается неподвижной.
Наблюдение по методу Бекке следует выполнять в параллельном пучке лучей, идущих вдоль оптической оси микроскопа. Это достигается либо затягиванием апертурной диафрагмы конденсора, либо выключением конденсора. Во втором случае нужно не только выключить линзы конденсора, но и вдвинуть до предела (если это допускается конструкцией осветителя) лампочку в корпусе вмонтированного в микроскоп осветителя, а также включить линзу Бертрана и с помощью центрировочных винтов осветителя и зеркала вывести наблюдаемого в выходном зрачке объектива изображение лампочки в центр поля зрения. После этого линзу Бертрана выключают и приступают к работе, используя подходящий по увеличению объектив. Наиболее благоприятный размер зерен при работе по методу Бекке 0,05—0,10 мм. Необходимо учитывать, что когда минерал представлен очень тонкими пластинками (например слюда), то на границе сравниваемых сред, как правило, появляются световые полоски дифракционного происхождения: в этом случае сложно судить о направлении перемещения полоски Бекке. При использовании метода Бекке следует всегда помнить, что показатель преломления измеряется лишь для того направления (оси
138
индикатрисы), которое ориентировано параллельно направлению световых колебаний, выходящих из нижнего николя.
Методы фокального экранирования. Различают несколько методов фокального экранирования: кольцевое, центральное и одностороннее.
При кольцевом экранировании диафрагмой, помещенной в фокальной плоскости объектива, отсекают лучи, преломленные краями исследуемого зерна. Вследствие этого на краях зерна будет видна четкая темная кайма. Поэтому в монохроматическом свете при равенстве показателей преломления зерна и жидкости темная кайма исчезает и минерал становится невидимым — лучи, прошедшие через край зерна, не преломляются (не изменяют своего направления) и не задерживаются экраном.
При наблюдении в белом свете на краях зерен видна интенсивная цветная окраска. Как указано выше, это связано с различной дисперсией света в двух средах (исследуемое вещество и иммерсионная жидкость), вследствие чего совпадение показателей преломления происходит только для лучей с какой-то определенной длиной волны белого света. Именно эти лучи проходят через края зерен без отклонения. Все остальные лучи с другими длинами волн при прохождении через края зерен испытывают преломление, отклоняются от первоначального направления и задерживаются экраном. Поэтому-то края зерен и оказываются окрашенными. Причем эта окраска и соответствует свету с той длиной волны, для которой показатели преломления вещества и иммерсионной среды одинаковы. Очень существенно, что эффект, возникающий при кольцевом экранировании, виден сразу на всех зернах исследуемого вещества, находящихся в поле зрения. Это очень облегчает работу по определению показателя преломления анизотропных веществ.
Метод кольцевого экранирования очень удобен для быстрого определения приближенных значений показателя преломления и отыскания разрезов, в которых находятся главные показатели преломления. Для работы этим методом следует использовать объективы с ирисовой диафрагмой. Особое внимание надо уделять настройке освещения: освещающий пучок света должен находиться точно в центре отверстия максимально затянутой ирисовой диафрагмы объектива; его размер должен быть меньше отверстия диафрагмы. Правильное положение пучка света относительно отверстия диафрагмы показано на рис. 58. Метод применяют для зерен более 0,1 мм.
« хТ'х	Л—"V	zVZX г
Рис. 58. Положение источника света (	( (®) I гкЙКГ:
(/) и диафрагмы (2) в объективе при	J \/ Л -У \ /
кольцевом (а), центральном (б) и од-	Д'
постороннем (в) экранировании	~2
139
В случае, если препарат не полностью заполнен иммерсионной жидкостью или в нем имеются значительно различающиеся по величине зерна, то при вращении столика микроскопа это может привести к нарушению настройки освещения. Если указанный дефект препарата по тем или иным причинам устранить невозможно, то при необходимости поворота препарата следует пращать не столик микроскопа, а поляризатор. В этом случае по отношению к падающему пучку лучей препарат не изменит своего положения.
Центральное экранирование (метод темного поля) позволяет устранить те лучи, которые проходят через зерно без преломления и остаются те, которые проходят через края зерна. Вследствие этого, при различных показателях преломления минерала и окружающей среды, минерал ярко освещен и четко виден на темном фоне. Если показатели преломления двух сред равны, то, при наблюдении в монохроматическом свете, контуры минерала исчезают; в белом свете —на краях зерен появляются цветные каемки. Однако в отличие от эффекта, получаемого при кольцевом экранировании, при центральном экранировании возникают дополнительные окраски к той длине волны, для которой зафиксировано совпадение показателей преломления вещества и иммерсионной среды. В табл. 5 приведены получаемые окраски.
Цветные каемки очень хорошо видны на темном фоне, поэтому они ясно различимы и на зернах размером менее 0,1 мм и у окрашенных минералов, определение показателя преломления которых, описанными выше методами затруднительно. Оптимальный размер зерен 0,01—0,05 мм. Точность измерения п в монохроматическом свете составляет +0,0005, а в белом + 0,001.
Таблица 5
Дисперсионные окраски, возникающие при центральном экранировании
Область совпадения показателей преломления твердого вещества и иммерсионной среды (в цветовом выражении)	Окраски каемок при:	
	четкой фокусировке микроскопа	расфокусировке микроскопа
Красная Желтая	Зеленовато-голубая Светло-фиолетовая неяр-	Зеленовато-голубая Красная и снне-голубая
Зеленая	кая Красно-фиолетовая (ма-	Оранжево-красная и си-
Голубая	линовал) Светлая оранжево-крас-	не-фиолетовая Оранжевая и сине-фио-
Синяя	ная неяркая Светло-оранжевая неяр-	летовая Желтая и фиолетовая
Фиолетовая	кая Светло-желтая неяркая	Светло-желтая неяркая
140
Для работы этим методом нужно либо устройство «Радуга», либо фазово-контрастные устройства КФ-4 или КФ-5, для которых необходим объектив с ирисовой диафрагмой. При работе с конденсором фазово-контрастного устройства ирисовая диафрагма объектива экранирует изображение кольцевой диафрагмы конденсора, находящееся в выходном зрачке объектива; наблюдение ведется с включенной линзой Бертрана. Центрировку изображения диафрагмы конденсора (по отношению к диафрагме объектива) осуществляют с помощью центрировочных винтов револьверного диска конденсора. В револьверном диске конденсора фазово-контрастного устройства имеется несколько кольцевых диафрагм, из них при работе с объективом 9х (в котором установлена ирисовая диафрагма микроскопа МИН-8) используется диафрагма, предназначенная для работы с фазовым объективом 10х.
При работе с устройством «Радуга» применяют обычный конденсор; его диафрагму затягивают так, чтобы ее изображение, видимое в выходном зрачке объектива, было немного меньше размеров точечного экрана устройства «Радуга». Затем центрировочными винтами револьверного диска совмещают экран с изображением апертурной диаграммы конденсора. На рис. 58 показано, как должно выглядеть поле зрения при правильной настройке.
Этим методом не рекомендуется исследовать зерна меньше 0,05 мм, так как при этом яркость окрасок существенно уменьшается. При использовании метода темного поля резко выступают все дефекты препарата и поэтому готовить его нужно очень тщательно.
Если показатели преломления двух сред различаются, то одностороннее экранирование приводит к неравномерному распределению света в изображении зерна исследуемого вещества: одна сторона зерна освещается значительно сильнее, чем другая. Происходит это потому, что большинство зерен в иммерсионном препарате по форме своей близко к двояковыпуклой линзе. Если показатель преломления зерна больше показателя преломления окружающей жидкости, то зерно играет роль собирающей линзы, если меньше —рассеивающей; в обоих случаях лучи, проходящие через край зерна, отклоняются от своего первоначального направления. Если на пути пучка поставить экран (например, не полностью выдвинуть анализатор), перекрывающий путь только для части лучей, то для случая собирающей линзы будут погашены лучи, идущие от дальнего края зерна, а для случая рассеивающей линзы — от ближнего. В результате на одной из сторон зерна появится затемнение: если п минерала больше п жидкости, то затемнение видно на части зерна, обращенной к экрану; если меньше, — то на стороне зерна, удаленной от экрана. В случае равенства
141
Таблица 6
Дисперсионные окраски, возникающие при одностороннем экранировании
Область совпадения показателей преломления твердого вещества и иммерсионной среды (в цветовом выражении)	Наблюдаемые окраски	
	Серое поле	Темное поле
Красная	Темно-красная и светло-зелено-голубая	Темная зелено-голубая
Желтая	Красная и зеленая	Красная и зеленая с голубым оттенком
Зеленая	Оранжевая и голубая с синим оттенком	Оранжево-красная н сине-голубая
Голубая	Ярко-желтая с зеленым оттенком и синяя	Оранжевая и сине-фиолетовая
Синяя	Желтая н снне-фиолето-вая	Желтая и фиолетовая
Фиолетовая	Светло-желтая и темно-фиолетовая	Темная бледно-желтая
показателей преломления при наблюдении в монохроматическом свете свет проходит через границу не преломляясь и контуры зерна становятся невидимыми на фоне окружающей его жидкости.
При использовании белого света, когда минерал и жидкость имеют близкий показатель преломления, появляется цветное окрашивание. Объясняется это тем, что когда совпадают показатели преломления для средней части спектра, то показатель преломления минерала будет меньше, чем у жидкости для фиолетовых и синих лучей, но больше для красных. Вследствие этого зерно минерала является для синих лучей рассеивающей линзой, а для красных — собирающей. Вводя экран, мы отсекаем часть лучей. Чем больше дисперсия жидкости, тем при большей разнице показателей преломления двух сред проявляется окрашивание зерна. При этом цветное окрашивание постепенно переходит с темной части зерна на светлую.
Характер появляющихся окрасок зависит от того, для какой длины волны совпали показатели преломления минерала и иммерсионной среды и от местоположения экрана, задерживающего лучи (табл. 6).
В левой колонке (серое поле) указаны цвета для лучей, которые прошли через препарат без отклонения и не задержаны экраном. К ним примешивается окраска, соответствующая длине волны, для которой показатели преломления исследуемого вещества и иммерсионной жидкости совпали. В правой колонке (темное поле) указаны цвета в момент экранирования прямого света. В этом случае наблюдаются две группы окрасок: с одной стороны, зерна, образованные лучами с длинами волн, для кото
142
рых показатель преломления у исследуемого вещества больше, чем у жидкости, а с другой — меньше.
Следует отметить, что в отличие от описанных выше методов окраски проявляются не только по краю зерна, но и на удаленных от краев участках. Метод этот более чувствителен чем рассмотренные ранее. При определении п этим методом используют объектив с ирисовой диафрагмой, при этом пучок параллельных лучей от осветителя направляется под углом к оптической оси объектива (микроскопа) так, чтобы изображение полевой диафрагмы осветителя находилось на периферии выходного зрачка объектива (см. рис. 58). Настройка производится при полностью открытой ирисовой диафрагме объектива. При работе диафрагма затягивается, вследствие чего экранируются все или большая часть лучей, идущих по одну сторону от оптической оси. Без препарата это видно по тому, что экранируется большая часть изображения полевой диафрагмы микроскопа.
При работе с устройством «Радуга» используются обычные объективы.
Для получения косого освещения необходимо экранировать часть лучей, освещающих зерно, и сделать их пучок асимметричным. Это достигается либо введением экрана в прорезь в микроскопе для компенсатора, либо частичным вдвиганием анализатора— оправа анализатора и служит экраном. При частичном вдвигании оправы анализатора (при неравенстве показателей преломления минерала и жидкости) темнеет значительная часть зерна, а часть, оставшаяся незатемненной, светлеет. По границе между ними освещенность не изменяется. В белом свете цветной эффект виден очень четко.
Эффект косого освещения виден наиболее четко тогда, когда форма зерна близка к линзовидной: хорошо окатанные песчаники, хорошо ограненные кристаллы. У последних центральная часть плоская, а края сходят на клин, где в основном наблюдается цветной эффект. Наиболее слабо эффект косого освещения проявляется в минералах, выделенных из петрографических шлифов, а также у тонкочешуйчатых и листоватых минералов.
При определении показателя преломления другими методами клиновидность препарата мешает работе. При работе же методом одностороннего экранирования слабо наклонные поверхности зерен наиболее удобны для наблюдения.
Одностороннее экранирование очень удобно при исследовании смеси разных минералов и при количественно-минералогических подсчетах.
Метод двойного экранирования. Его эффект проявляется в случае использования двух экранов: один из них помещается под столиком микроскопа над конденсором, а другой —в верхней фокальной плоскости объектива (прорезь для компенсато
143
ра). Оба экрана должны иметь прямолинейный передний край и вводиться с одной стороны, однако в связи с тем, что изображение нижнего экрана перевернуто относительно верхнего экрана исследователю кажется, что экраны сдвигаются (двигаются навстречу один другому). Наблюдение за установкой экранов следует вести с включенной линзой Бертрана (или без окуляра)— это позволяет видеть изображение в верхней фокальной плоскости объектива. Следует установить экраны так, чтобы в средней части поля зрения оставалась узкая светлая щель. После этого выключают линзу Бертрана (вставляют окуляр): поле зрения освещено равномерно, хотя и не очень ярко.
Все зерна в иммерсионном препарате, как и при методе одностороннего экранирования, будут с одной стороны более темными. Как и в случае одностороннего экранирования, показатель преломления минерала выше, чем жидкости, если темнеет край, обращенный к экранам, и ниже чем у жидкости, если темнеет противоположный край.
Методом двойного экранирования можно работать и при сильных объективах, поэтому его используют преимущественно при изучении мелкозернистого материала. Использование монохроматического света позволяет устанавливать разницу показателей преломления порядка 0,0002—0,0003.
Метод фазового контраста, применяемый для сравнения показателей преломления двух сред, основан на изменении фазы колебания света на ±л/2 (фазового сдвига). При этом в зависимости от знака сдвига и соотношения показателей преломления исследуемое вещество будет светлее или темнее вмещающей среды (табл. 7). Для осуществления фазового сдвига на пути
Таблица 7
Эффект фазового контраста в монохроматическом свете в зависимости от п и знака сдвига
Соотношение показателей преломления	Отрицательный фазовый контраст	Положительный фазовый контраст
Пвещества^Яим.среды	Исследуемое вещество светлее, а окружающий его ореол темнее, чем иммерсионная	среда (фон поля зрения)	Исследуемое вещество темнее, а окружающий его ореол светлее, чем иммерсионная	среда (фон поля зрения)
^вещества ^вм .среды	Исследуемое вещество темнее, а окружающий его ореол светлее, чем иммерсионная	среда (фон поля зрения)	Исследуемое вещество светлее, а окружающий его ореол темнее, чем иммерсионная	среда (фон поля зрения)
144
Таблица 8
Дисперсионные окраски, возникающие при применении метода фазового контраста
Область совпадения показателей преломления твердого вещества и иммерсионной среды (в цветовом выражении)	Окраски каемок	
	на твердом веществе	вокруг твердого вещества (в иммерсионной среде)
Красная Желтая Желто-зеленая Зеленая Голубая Синяя Фиолетовая	Светлая зелено-голубая Зелено-голубая Голубая Синяя с голубым оттенком Сине-фиолетовая Фиолетовая Темно-фиолетовая	Темно-красная Красная Оранжево-красная Оранжевая Ярко-желтая с зелено- ватым оттенком Желтая Светло-желтая
света нужно установить специальную фазовую пластинку. При исследовании в монохроматическом свете, когда достигается равенство показателей преломления двух сред, фазовый контраст исчезает и исследуемое вещество становится невидимым. При исследовании в белом свете возникает цветной эффект (табл. 8).
Чувствительность метода для монохроматического света ±0,0001—0,0002, а для белого ±0,001-—0,002.
Для работы этим методом необходимо иметь фазово-контрастные устройства КФ-4 или КФ-5, дающие позитивный фазовый контраст.
Особенностью данного метода является то, что порошок исследуемого вещества должен быть мелким: при использовании объектива 40х порядка 0,008—0,012 мм, а при объективе 90х — 0,004—0,006 мм.
Необходимо помнить, что ни один из описанных методов не является универсальным и при определении показателя преломления вещества исследователю следует учитывать характер изучаемого вещества. Если вещество бесцветно, а зерна его в шлифе крупно- или среднезернисты, наиболее эффективны методы Бекке, кольцевого и одностороннего экранирования. Если минерал окрашен, а зерна его в шлифе мелко- и тонкозернисты, то эффективнее метод центрального экранирования (темного поля). Для очень тонкозернистых объектов целесообразней применять методы фазового контраста и двойного экранирования. Если же исследуется порошок вещества, которое можно измельчить до любого размера, то можно выбрать любой метод. При работе с высокопреломляющими жидкостями, сплавами или окрашенными веществами, следует использовать метод Бекке.
Выше мы уже говорили о точности иммерсионного метода. Акцентируем еще раз на этом внимание. Чувствительность им-
10 Р. Н. Соболев	145
мерсионного метода высока: полоска Бекке заметна при разности показателей преломления 0,0005, ха при двойном экранировании— вплоть до 0,0002. Показатели преломления иммерсионных жидкостей на лабораторном рефрактометре измеряются с точностью ±0,0002—0,0003.
Казалось бы такие же точные данные можно получить и с помощью иммерсионного метода, однако этому препятствует изменение показателя преломления с температурой: повышение температуры на 1—2 °C вызывает понижение показателя преломления соответственно на 0,0005—0,0010. Это создает большие трудности технического порядка: чтобы измерить п минерала с точностью до 0,0002, надо знать п жидкости с такой же точностью (а ее температуру при измерении п на рефрактометре с точностью до 0,1 СС) и измерять ее температуру в препарате с точностью до 0,2 °C.
Следует учесть, что температура жидкости в препарате отличается от температуры рабочего помещения, так как она нагревается за счет освещения. Разница эта, которую трудно учесть, составляет около 1 °C. Исходя из этого, при рядовом определении без специальной аппаратуры точность определения методом Бекке следует принимать пе выше 0,001. Для того чтобы быть уверенным в такой точности, необходимо: 1) проверить показатели преломления жидкостей на рефрактометре, 2) измерить температуру в помещении и внести соответствующую поправку, 3) выбирать для измерения не слишком тонкие зерна с чистым краем.
Иммерсионные препараты. Для определения показателя преломления вещества его обычно измельчают до размера 0,05— 0,10 мм. Размеры частичек не должны сильно отличаться друг от друга — для этого отсеивают на сите, а затем додрабливают более крупные частички. Для приготовления препарата обычно достаточно 1—2-х зерен, диаметром около 1 мм. Предметные и покровные стекла, используемые для приготовления препарата, должны быть чистыми и сухими. Для этого их тщательно протирают тряпочкой, смоченной в спирте или ацетоне, или промывают мыльной водой. Если количество исследуемого вещества невелико, то следует использовать не целое покровное стекло, а только его часть. Покровные стекла, используемые для работы, должны иметь прямолинейные края (стекла неправильной формы неудобны при работе).
Чаще всего при определении показателя преломления мы имеем дело с уже известным веществом, исследованным другими методами, и поэтому используем жидкости с показателем преломления близким к показателю преломления исследуемого вещества. Если же выполняется определение показателя преломления неизвестного вещества, то надо начинать с жидкостей, имеющих средний (1,52—1,56) показатель преломления.
146
Выше отмечалось, что многие иммерсионные препараты обладают сильным запахом и ядовиты. Поэтому работать с ними следует в хорошо проветриваемом помещении или, что лучше, под тягой. При исследовании в иммерсионных жидкостях приготовляют препараты без закрепления исследуемых зерен и с. закреплением их.
Препарат без закрепления зерен приготавливают следующим образом. На чистое предметное стекло насыпают небольшое количество вещества и разравнивают в один слой. При этом зерна не должны соприкасаться друг с другом. Накрывают порошок покровным стеклом. Затем из флакона с помощью стеклянной палочки-пробки извлекают каплю иммерсионной жидкости и помещают ее на предметное стекло рядом с краем покровного стекла, которым покрывают порошок исследуемого вещества. Иммерсионная жидкость затягивается под покровное стекло. Чтобы это происходило быстрее, можно немного приподнять край покровного стекла. При попадании пузырьков воздуха в препарат следует слегка надавить на покровное стекло, чтобы воздух вышел. Если мы поместили на предметное стекло несколько зерен и накрыли их частью покровного стекла, то одной капли иммерсионной жидкости бывает достаточно. Если же препарат большой, то требуется много жидкости и операцию приходится повторять несколько раз. Надо помнить, что, какой бы ни был препарат, иммерсионная жидкость должна полностью заполнять промежутки между зернами. Если в препарате находится большое количество жидкости, то ее избыток удаляют фильтровальной бумагой. В случае необходимости длительного хранения приготовленного препарата и предотвращения испарения жидкости края покровного стекла обмазывают парафином или менделеевской замазкой.
Если имеется достаточное количество вещества, то для каждой жидкости лучше готовить отдельный препарат. Столик микроскопа при приготовлении и исследовании препарата должен быть расположен горизонтально.
Для приготовления препарата с закреплением зерен используют воду, низкоконцентрированный раствор сахара (несколько крупинок на стакан воды), 0,5%-ный водный раствор желатина (для веществ, нерастворимых в воде). Для приклеивания растворимых в воде веществ можно использовать спирт, бензин или эфир.
При избытке сахара в растворе он образует на зернах пленку, которая препятствует наблюдению полоски Бекке и цветных каемок. Об избытке сахара в растворе свидетельствует светлое кольцо, образующееся по контуру капли при ее высыхании. Приготовленный раствор желатина наносят на предметное стекло стеклянной палочкой и высушивают. Затем наносят порошок сухого вещества: для равномерного распределения его
10’
147
следует слегка постукивать по стеклу. Чтобы зерна приклеились, надо слегка подышать на препарат. Для проверки того, с какой стороны стекло покрыто желатиновой пленкой, достаточно подышать на него: непокрытая пленкой сторона стекла запотевает.
Каплю приготовленного раствора помещают на предметное стекло, а затем на поверхность капли наносят небольшое количество порошка исследуемого вещества; под действием силы поверхностного натяжения порошок распределяется по поверхности капли слоем толщиной в одно зерно. Если капля жидкости растекается по стеклу, то ее равномерно распределяют с помощью иглы. После этого избыток раствора удаляют с помощью фильтровальной бумаги. Далее препарат аккуратно подсушивают (лучше над электрической лампочкой, чтобы избежать перегрева) или оставляют на 10—15 мин. После полного высыхания раствора зерна оказываются приклеенными к предметному стеклу. Затем их накрывают покровным стеклом и вводят иммерсионную жидкость, как описано выше. Для приклеивания зерен удобнее всего пользоваться раствором желатина.
Прежде чем удается определить показатель преломления минерала (подобрать жидкость с тем же показателем преломления, что и минерал), приходится, как правило, несколько раз сменить иммерсионную жидкость. Если исследуемого вещества много, легче изготовить новый препарат, если же мало или необходимо сохранить ориентировку зерна следует произвести смену иммерсионной жидкости в препарате. Естественно, что зерна вещества в препарате должны быть закреплены.
Смену жидкости обычно осуществляют без снятия препарата со столика микроскопа; зерно при этом помещают на перекрестке нитей, а предметное стекло закрепляют лапками. Находящуюся в препарате жидкость удаляют с помощью фильтровальной бумаги, которую подносят к краю покровного стекла. После полного удаления старой жидкости в препарат вводят новую жидкость. При этом необходимо учитывать разницу в показателях преломления вещества и предыдущей жидкости: если она мала, то новую жидкость берут из следующего по номеру флакона; если велика—то через несколько номеров.
Следует заметить, что осуществить полное удаление иммерсионной жидкости с помощью фильтровальной бумаги нельзя. Особенно трудно это в случае работы с мелкими зернами и густыми иммерсионными жидкостями. В первом случае рекомендуется удалять покровное стекло (предварительно поставив его вертикально) и заменить его новым. Во втором — после удаления жидкости промыть препарат спиртом или ксилолом и только затем вводить новую жидкость.
Обычно полагают, что при тщательном удалении из препарата жидкости фильтровальной бумагой, количество старой жидкости, остающейся между зернами препарата невелико, и пог
148
решностью, которую она вносит, растворяясь в новой жидкости, можно пренебречь, Так можно поступать только при прикидоч-ных определениях. Когда же показатели преломления минерала и жидкости близки, то необходимо не только тщательно удалить старую жидкость, но и обязательно затем промыть препарат спиртом или другим растворителем и только после этого вводить новую жидкость.
Препараты из растворимых в воде веществ обычно приготовляют без закрепления зерен. Для изучения таких веществ удобно использовать их водные растворы. Каплю раствора помещают на предметное стекло и наблюдают за ее кристаллизацией— кристаллы равномерно распределяют в пределах капли иголкой. Когда образуется необходимое их количество, то избыток раствора удаляют фильтровальной бумагой, а препарат оставляют до полного высыхания. Если вещество гигроскопично и вокруг него остаются капли раствора, то капают 1-—2 капли спирта, а затем удаляют раствор фильтровальной бумагой. Не следует изготавливать препарат из раствора, если при этом могут получиться соединения с другим содержанием воды чем исследуемое вещество.
Препараты ср сплавами. Приготовление препаратов с твердыми иммерсионными средами сложнее, чем с жидкими. Зерна исследуемого вещества смешиваются на предметном стекле с небольшим (~ 1 мм3) количеством сплава, а затем медленно нагреваются через асбестовую прокладку на электроплитке. При этом и перегрев, и недогрев могут испортить препарат. При перегреве препарат становится неоднородным и в нем появляются пузырьки; может произойти потеря одного из составляющих сплава, что повлечет за собой изменение показателя преломления. При недогреве сплав остается густым и в последующем быстро раскристаллизовывается. В нем могут остаться также мелкие непроплавленные обломки, которые по ошибке можно принять за зерна исследуемого вещества. Сплав пинерина с йодидами мышьяка и сурьмы и сплавы галогенидов таллия нужно нагревать до расплавления, а сплавы серы и селена — до появления дымка.
Когда сплав нагрет до необходимой температуры и равномерно распределен по стеклу, препарат снимают с плитки и накрывают покровным стеклом, плотно прижимая его к препарату с целью получения как можно более тонкого слоя сплава. Особенно важно это, когда сплав слабопрозрачен. Чтобы сплав не раскристаллизовался его быстро охлаждают. Если исследуемое вещество разлагается при нагревании, то предварительно нагревают сплав, а затем в него помещают зерна исследуемого вещества.
Прежде чем работать со сплавами необходимо изучить порошок вещества в иммерсионных жидкостях. Это совершенно не
149
обходимо, так как непроплавленныё обломки вещества сплава в окрашенных и слабопрозрачных сплавах можно принять за исследуемые зерна.
Вводить исследуемое вещество в иммерсионные среды, представленные пластичными прессованными порошками, можно без их расплавления.
Следует отметить, что большинство сплавов имеет собственную окраску. Поэтому использование дисперсионных эффектов при работе с ними затруднительно, а дисперсия оптических осей почти незаметна даже в слабо окрашенных сплавах. При сравнении показателей преломления сплава и исследуемого вещества следует использовать полоску Бекке. Точность определения показателя преломления при работе со сплавами составляет ±0,01—0,02.
Определение показателя преломления в шлифе. Очень часто показатель преломления бывает нужно определить не в порошке минерала, а в ориентированном определенным образом минерале (перпендикулярно оптической оси (по, пт), параллельно оптической оси одноосного минерала (пе, по) или параллельно плоскости оптических осей двуосного минерала (ng, пр). Для этого необходимо снять покровное стекло и удалить канадский бальзам, что достигается погружением шлифа на 15—20 мин в ванночку с ксилолом. Растворился ли бальзам полностью легко устанавливается наклоном предметного стекла, не вынимая его из ванночки: при этом покровное стекло и пластинка горной породы должны перемещаться. Если бальзам остался, то иммерсионная жидкость не будет граничить с нужным минералом, а наблюдаемые оптические эффекты будут относиться к границе минерал — канадский бальзам. Кроме того, бальзам взаимодействует с большинством иммерсионных жидкостей. Чтобы узнать полностью ли растворился канадский бальзам, осторожно вынимают пластинку горной породы из ванночки, помещают ее на предметное стекло и дают полностью высохнуть. Если следов канадского бальзама нет, что поверхность пластинки матовая; участки, где сохранился канадский бальзам, имеют блестящую поверхность.
После удаления канадского бальзама пластинка горной породы тщательно (2—3 раза) промывается спиртом. Не следует забывать, что пластинка хрупкая и обращаться с ней нужно осторожно. Затем предметное стекло с пластинкой горной породы помещаем на столик микроскопа и вновь находим нужное нам зерно. При этом, так как мы удалили канадский бальзам, рельеф и шагреневая поверхность видны очень резко. Если нужное нам зерно находится на краю пластинки, то накрываем ее покровным стеклом и вводим иммерсионную жидкость. В том случае когда зерно не находится на краю пластинки, необходимо разломать пластинку, надавливая на нее иголкой, так,
150
чтобы нужное зерно оказалось открытым и могло контактировать с иммерсионной жидкостью. Показатель преломления жидкости нужно всегда сравнивать со свежим изломом минерала (на старых изломах нередко остаются нерастворенные остатки бальзама и они бывают загрязненными). Поскольку размеры зерен небольшие, удобнее использовать только часть покровного стекла. Смена иммерсионной жидкости производится, как описано выше.
Если отмывать от канадского бальзама весь шлиф, то он, как правило, уже не пригоден для дальнейшей работы. Поэтому удобнее предварительно отрезать от шлифа только ту его часть, в которой находится интересующее нас зерно. Для удобства работы под край покровного стекла рядом с пластинкой горной породы следует поместить небольшой кусочек покровного стекла.
Определение показателя преломления вещества. Как неоднократно отмечалось, все вещества делятся на аморфные и кристаллические. Среди последних выделяются изотропные и анизотропные.
Проще определить показатель преломления у веществ аморфных и изотропных, поскольку они имеют только один показатель преломления. По этой причине, а также потому, что процесс определения показателя преломления у анизотропных веществ отличается лишь деталями, ознакомимся сначала с определением показателя преломления изотропных и аморфных веществ.
Поскольку у аморфных и изотропных кристаллических веществ имеется только один показатель преломления, то, в принципе, его можно определить на любом сечении вещества, т. е. в одном зерне. Однако удобнее работать, имея в препарате несколько зерен.
Определяя показатель преломления по полоске Бекке, поступаем, как было описано ранее: вводим в препарат иммерсионную среду и, перемещая тубус (или столик) микроскопа, наблюдаем за направлением перемещения полоски Бекке. Меняя иммерсионную среду, добиваемся близости (или совпадения) показателя преломления исследуемого вещества и иммерсионной среды*.
При определении показателя преломления в монохроматическом свете (с Х = 589 нм, nD, Na свет)**, по мере приближения
* Если имеется много вещества, то удобнее заранее приготовить несколько препаратов и последовательно вводить в них иммерсионные среды с разными показателями преломления, а не менять ее в одном и том же препарате.
** Измерения удобно проводить в свете с этой длиной волны, так как значение показателя преломления жидкостей в иммерсионных наборах дано именно для этой длины волны.
151
п иммерсионной среды к п вещества, яркость полоски Бекке и ясность изображения зерна уменьшаются. Когда же показатели преломления совпадут, то полоска Бекке исчезнет, а зерна вещества станут почти невидимыми. Таким образом, исчезновение полоски Бекке и «растворение» вещества в иммерсионной среде служат признаком того, что показатель преломления иммерсионной жидкости совпал с показателем преломления исследуемого вещества.
Поскольку значения показателей преломления иммерсионных жидкостей в наборе дискретны, то добиться полного совпадения показателя преломления иммерсионной среды и исследуемого вещества чаще всего не удается. В этом случае приходится брать среднее значение п, рассчитываемое из величин показателей преломления тех двух соседних иммерсионных сред, у одной из которых п чуть больше, чем у вещества, а у другой —чуть меньше. Так, например, если в жидкости с nD= 1,698 (№ 85 в наборе) при опускании тубуса микроскопа полоска Бекке перемещается на жидкость, а в жидкости с nD= 1,702 (№ 86 в наборе) с жидкости на минерал, то показатель преломления минерала (nD) принимается равным 1,700. Для большей части жидкостей в иммерсионном наборе разница между значениями «о соседних жидкостей не превышает 0,006 и точность измерения составляет ±0,001.
Когда исследование проводится в белом свете, то при достижении равенства показателей преломления бесцветная полоска Бекке исчезает, а вместо нее появляются две окрашенные полоски, которые при расфокусировке микроскопа движутся в противоположные стороны: одна на минерал, а другая на иммерсионную среду. Если можно определить цвет полосок, то фиксируют тот участок спектра, для которого достигнуто совпадение п. Как правило, чем выше показатель преломления, тем четче видны окраски. При совпадении п двух сред для желтой (линия D) части спектра показатель преломления вещества берется равным показателю преломления иммерсионной среды. Если зафиксировано совпадение показателей преломления для какой-то другой части спектра, то значение пд устанавливается внесением поправки на дисперсию вещества и иммерсионной среды.	Н
Значения поправки показателя преломления иммерсионной среды для различных участков спектра по отношению к пд (Л=589 нм) даются в таблице, прилагаемой к набору иммерсионных сред.
По отношению к nD в интервале 1,400—1,780 разность п для 2, = 670 нм (красный) всегда с отрицательным знаком и постепенно изменяется от 0,001 до 0,013; также постепенно (но с положительным знаком) разность п для Х=563 нм (желто-зеленый), Х=527 нм (зеленый) и 2=500 нм (голубой) соответст-
152
.венно изменяется от 0,001 до 0,007, от 0,002 до 0,0017 и от 0,004 до 0,029.
Зная длину волны (цвет), для которой совпали показатели преломления вещества и иммерсионной среды, и внеся соответствующую поправку, определяют показатель преломления. Пусть в иммерсионной жидкости, показатель преломления которой nD= 1,700, по контуру зерен видны оранжевая и голубая с синеватым оттенком полоски, перемещающиеся при поднимании тубуса в разные стороны. Это свидетельствует, что п вещества и п среды совпали для зеленого цвета (Х = 527 нм). Показатель преломления данной жидкости для этой волны будет 1,700+= + 0,013= 1,713 и, следовательно, такой же п имеет и исследуемое вещество.
Если мы знаем п для какой-то длины волны, то чтобы найти nD, необходимо ввести поправку на дисперсию показателя преломления минерала. В большинстве случаев, как это установлено эмпирически, величины дисперсии показателей преломления минералов примерно в 2 раза меньше этих же величин для жидкостей. Исходя из этого, чтобы определить зная п для какой-то другой волны, нужно из п вычесть половину поправки на дисперсию для соответствующего участка спектра:
пв=пж — ДЛж/2, где — показатель преломления минерала для желтого света; пж — показатель преломления жидкости для определенной длины волны, ДХ —поправка на дисперсию светопреломления жидкости для этой длины волны.
Выше мы определили показатель преломления минерала для зеленой части спектра, который оказался равен 1,713. Поправка, взятая на дисперсию показателя преломления жидкости для этой длины волны, составляет +0,013. Следовательно пр минерала: Пт)= 1,713—(0,013/2)^1,706.
Такой способ введения поправки не всегда достаточно надежен. Чтобы быть уверенным в полученном результате, следует определить поправку на дисперсию светопреломления вещества опытным путем. Для этого необходимо найти цвета (длины волн), для которых уравниваются п вещества и близкие к нему показатели преломления иммерсионных сред, и определить величины п вещества для этих длин волн. После этого разность полученных для вещества значений п сравнивают с разностью п жидкостей для тех же длин волн. Полученное в результате этого отношение и определит отношение значений дисперсии этих двух сред. Пусть в жидкостях с nD, равным соответственно 1,600 и 1,603, показатели преломления вещества и жидкости совпали для голубого (7 = 500 нм) и зеленого (7 = 525 нм) цвета. В соответствии с таблицей поправок на дисперсию жидкостей, прилагаемой к набору иммерсионных жидкостей, имеем
153
для этих длин волн соответственно +0,008 и 0,004 и показатель преломления вещества для 7^=500 нм равен 1,600+0,008=1,608, а для Х=525 нм 1,603+0,004 = 1,607. Таким образом, изменение п вещества для этого интервала длин волн составляет 1,608—-—1,607 = 0,001, а для жидкостей 0,008—0,004=0,004. Отсюда видно, что для данного диапазона волн дисперсия минерала в 4 раза меньше, чем дисперсия иммерсионной среды. Таким путем можно избежать ошибок определения, которые вкрадываются при ведении поправок на дисперсию минерала a priori.
Точность определения с учетом дисперсионных поправок составляет 0,001—0,002 только тогда, когда совпадения п вещества и иммерсионной среды происходят для цветов средней части видимого спектра (желтого, зеленого, желто-зеленого). При использовании монохроматического света точность измерения повышается до ±0,0005, если постепенно меняя длину волны применяемого света, подобрать такой момент, когда полоска Бекке исчезнет, а зерно станет невидимым на фоне иммерсионной среды.
Если дисперсионный эффект проявлен нечетко и, следовательно, нет уверенности, для какой длины волны совпали показатели преломления исследуемого вещества и иммерсионной среды, можно воспользоваться наблюдением за скоростью перемещения цветных каемок относительно друг друга при расфокусировке объектива. Цветные каемки смещаются при этом в противоположных направлениях и если скорость их перемещения по отношению к границе сравниваемых сред одинакова, то принимают, что показатели преломления совпали для средней части спектра. Естественно, что точность определения п при таком способе уменьшается. Итак, методом Бекке не всегда удается установить цвет (длину волны), при котором совпали показатели преломления двух сред. В этом случае лучше применять один из методов фокального экранирования, так как при их использовании дисперсионный (цветной) эффект значительно более четкий и не требуется расфокусировка микроскопа.
С помощью объектива с ирисовой диафрагмой или устройства «Радуга» рассмотрим определение показателя преломления аморфного или изотропного вещества методом кольцевого экранирования. Микроскоп фокусируют на объект, затем, включив линзу Бертрана, настраивают освещение, как указано выше. Закончив настройку, выключают линзу Бертрана и переходят к определению п. Как правило, с первого раза не удается «угадать» необходимую иммерсионную среду и мы видим по контуру вещества резкую черную кайму, что указывает на существенное различие показателей преломления иммерсионной среды и исследуемого вещества. Наблюдая движение полоски Бекке при поднимании и опускании тубуса микроскопа, определяем в сторону понижения или повышения показателя преломления сле
154
дует подбирать иммерсионную среду. При этом либо готовят новый препарат (если вещества много), либо производят замену жидкости в том же препарате. Жидкость следует выбирать так, чтобы новая жидкость по величине показателя преломления отличалась от предыдущей примерно на 0,050. В конце концов добиваются появления цветной каемки по контуру зерна, что свидетельствует о совпадении показателей преломления для этого цвета (длины волны): желтая каемка указывает на совпадение показателей преломления сред для желтого цвета, зеленая— для зеленого и т. д. Чем ближе окраска каймы к средней части спектра (желтая, зеленая, желто-зеленая), тем точнее результат определения п. Эти окраски называются фиксирующими. Если кайма окрашена в цвета крайней части видимого спектра (красные, синие, фиолетовые), то это свидетельствует о значительной разности показателей преломления сравниваемых сред для области желтого цвета (nD). Появление таких окрасок обычно используют для более быстрого подбора подходящей иммерсионной среды. Поэтому такие окраски называют ориентирующими. Так, если по контуру зерен вещества наблюдаются фиолетовые или темно-красные цвета, a nD жидкости равен 1,600, то это свидетельствует о разнице показателей преломления двух сред примерно на 0,025—0,030. В первом случае (фиолетовый цвет) показатель преломления вещества больше чем у жидкости, во втором (темно-красный цвет) — меньше. Появление в среде с тем же nv на границе с исследуемым веществом синих или красных цветов указывает, что разница показателей преломления этих сред для желтого цвета составляет примерно 0,015. При подборе иммерсионных жидкостей следует учитывать, что у жидкостей с более высоким nD ориентирующие окраски появляются при большем различии показателей преломления двух сред, чем у жидкостей с более низким пп. При появлении на зернах вещества одной из фиксирующих окрасок nD минерала определяют, как указано выше. Применение монохроматора значительно сокращает время на подбор соответствующей иммерсионной среды.
Использование методов темного поля, косого освещения и фазового контраста аналогично описанному. Однако принципиальная разница состоит в том, что видимый при применении этих методов дисперсионный эффект не прямо (как в случае кольцевого экранирования), а косвенно выражает длину волны (область спектра), для которой показатель преломления сравниваемых сред совпадает.
Определение показателя (показателей) преломления анизотропных сред представляет собой более сложный случай, чем сред изотропных и аморфных. Главное различие здесь состоит в том, что в последних показатель преломления один и его можно определять на любом разрезе. Иное дело у веществ
155
анизотропных: величина показателя преломления (скорость света) зависит от направления, в котором свет проходит через вещество. Это хорошо видно у минерала со значительным двупреломлением, погруженном в жидкость с показателем преломления, промежуточным между показателями преломления минерала—при перемещении тубуса микроскопа появляются две полоски, одна из которых движется на минерал, а другая на жидкость. Как было показано в гл. 1, проходя через анизотропное вещество, свет совершает колебания в двух взаимноперпендикулярных направлениях; при этом в одноосных веществах одно из направлений всегда совпадает с осью No индикатрисы и имеет постоянный показатель преломления по. Поэтому на любом сечении зерна мы можем определить этот показатель преломления. Второй показатель преломления (пе) переменный и изменяется по абсолютной величине от по до пе, принимая любое значение (пе') в этом диапазоне. Следовательно, для определения по в принципе, как и для аморфных и изотропных сред, достаточно одного зерна. Сложнее обстоит дело с определением п/, так как в иммерсионном препарате зерна ориентированы случайно. Чтобы найти зерно с пе (не пе'), необходим разрез параллельный оптической оси, — разрез на котором имеются и «о и пе, т. е. разрез с максимальной для данного минерала интерференционной окраской. Для этого в препарате должно быть значительное количество зерен, из которых можно выбрать нужное зерно. Чем выше двупреломление минерала, тем больше должно быть зерен в препарате. Обычно для минералов с низким и средним двупреломлением достаточно 10— 15 зерен, с высоким двупреломлением — 25—30, а с очень высоким, для таких как карбонаты, — порядка 100. Недостатком такого подхода является то, что зерна в иммерсионном препарате имеют разную толщину (а разность хода зависит от толщины!) и сечение зерна с максимальным двупреломлением может быть не параллельным оптической оси (обязательна проверка в сходящемся свете!).
Другой подход состоит в использовании дисперсионного эффекта. В этом случае из всех зерен выбирают те, у которых пе имеет наиболее низкую дисперсионную окраску (пе<по) или наиболее высокую (пР>по). Принято считать повышением дисперсионной окраски смещение точки пересечения кривых дисперсии двух сред в направлении от длинноволновой части спектра к коротковолновой. Поскольку дисперсионные окраски не зависят от толщины зерна в препарате, то этот подход имеет преимущество, особенно при использовании методов фокального экранирования.
Однако, какой бы подход мы не использовали, выбранное зерно обязательно следует изучить в сходящемся свете, чтобы быть уверенным, что разрез действительно параллелен оптиче
156
ской оси. На таком разрезе (см. гл. 1) видна интерференционная фигура в виде широкого размытого креста, расходящегося при повороте столика микроскопа. Когда такой разрез найден, на нем измеряются и по и пе. Для этого, при работе по методу Бекке, зерно ставят в положение погасания — в этом положении оси индикатрисы ориентированы параллельно нитям окулярного креста. Затем выключают верхний николь и находят (подбирая иммерсионные жидкости) показатель преломления для той оси индикатрисы, вдоль которой совершаются световые колебания, выходящие из нижнего николя. Затем поворачивают столик микроскопа на 90° и находят другой показатель преломления. Методы подбора жидкости и приемы измерения показателя преломления те же, что и для изотропных сред.
При определении показателей преломления методом фокального экранирования с помощью дисперсионного эффекта поступают следующим образом. Подготавливают микроскоп для работы методом кольцевого экранирования. Ставят препарат на столик микроскопа и вращают либо столик микроскопа, либо поляризатор. Если цветных полосок около зерен нет, то меняют иммерсионную среду. При появлении цветных каемок смотрят,, являются ли они ориентирующими или фиксирующими. Если около всех зерен полоски имеют ориентирующие окраски (красная, синяя, фиолетовая), то следовательно оба показателя преломления минерала существенно отличаются от показателя преломления иммерсионной среды: а) оба показателя преломления минерала выше —каемки синего или фиолетового цвета, б) оба показателя преломления минерала ниже — красного. В соответствии с этим меняют иммерсионную жидкость до тех пор, пока не появятся фиксирующие (желтая, зеленая, желто-зеленая) окраски. При этом возможны четыре варианта.
1.	На всех зернах препарата видны только фиксирующие окраски. Это значит, что у вещества низкое двупреломление и можно определить сразу оба показателя преломления: один по-самой низкой и другой по самой высокой из всех окрасок, наблюдаемых при вращении столика микроскопа или никелей.
2.	На зернах препарата видны фиксирующие и ориентирующие (синяя, фиолетовая) окраски. Это значит, что можно определить только меньший показатель преломления минерала, принимая во внимание только самую низкую из фиксирующих окрасок. Для определения большего показателя преломления’ вводят в препарат иммерсионную жидкость с большим показателем преломления (см. п. 3).
3.	На зернах препарата видны и фиксирующие, и ориентирующие (красная) окраски. Это значит, что можно определить, только больший показатель преломления. Для определения меньшего показателя преломления вводят в препарат иммерсионную' жидкость с меньшим показателем преломления (см. п. 2).
4.	На зернах препарата видны фиксирующие и ориентирующие окраски (одновременно и сине-фиолетовые, и красные). В этом случае нельзя определить ни п0, ни пе и следует менять жидкости для поочередного получения эффектов, описанных в пунктах 2 и 3.
Для определения, какой из измеренных показателей преломления является п0, а какой пе, следует помнить, что по остается постоянным для всех зерен в препарате вне зависимости от того, является ли он большим или меньшим показателем преломления. Для проверки можно также выбрать зерно минерала, остающееся постоянно темным в скрещенных николях при повороте столика микроскопа на любой угол, а затем проверить это зерно в сходящемся свете: на разрезе, перпендикулярном к оптической оси, виден четкий темный крест на сером фоне (у низко двупреломляющих минералов) или на фоне цветных колец (у высоко двупреломляющих минералов). При определении пе зерно обязательно проверяется в сходящемся свете.
Главные показатели преломления ng, пт, пр двуосных минералов определяют только на ориентированных разрезах. На плоском столике используют разрезы: а) параллельный плоскости оптических осей (NgNp) и б) перпендикулярный к оптической оси (Мп). на которых и измеряются соответственно показатели преломления пе, пт и пр.
В принципе можно использовать разрезы, перпендикулярные к острой и тупой биссектрисам. В случае, если острая биссектриса Ng (положительный минерал) —разрез параллелен NmNp, а если Np (отрицательный минерал)—разрез параллелен NeNm', на этих разрезах определяют соответствующие показатели преломления (пт, пр и ng, пт). В случае, когда тупая биссектриса Ng (отрицательный минерал) — разрез параллелен NmNp, а когда Np (положительный минерал) — разрез параллелен NgNm и на этих разрезах определяются соответствующие показатели преломления (пт, пр и ng, пт). Описание этих разрезов приведено в гл. 1. Любой выбранный для определения разрез обязательно должен быть проверен в сходящемся свете.
Поскольку задача отыскания двух ориентированных разрезов более сложная, чем одного (как это имело место для одноосных минералов), то и общее количество зерен в препарате должно быть больше. Поиск необходимых сечений зерен осуществляется, как и в случае одноосных минералов: по наивысшей интерференционной окраске (для ng и пр) и отсутствию двупреломления (для п,„). Если наблюдается дисперсионный эффект, его также используют для отыскания нужных разрезов.
Определение показателя преломления неизвестного двуосного минерала проводится так же, как у изотропных и одноосных минералов, т. е. настраивают микроскоп и в препарат вводят жидкость со средним (пв= 1,550) показателем преломления.
158
В случае, если не наблюдается цветного эффекта, то по полоске Бекке определяют больше или меньше показатели преломления минерала по сравнению с иммерсионной жидкостью и, зная это, меняют жидкость в препарате в нужном направлении вплоть до появления на зернах минерала цветного эффекта. Пусть с помощью полоски Бекке было установлено, что показатели преломления минерала больше, чем п жидкости. Тогда при смене жидкости сначала появятся ориентирующие окраски (синяя, фиолетовая); затем подбираем такую жидкость, в которой наиболее низкой окраской, из наблюдаемых на зернах препарата, становится фиксирующая (желтая, зеленая, желто-зеленая). В нашем случае такая окраска фиксирует наименьшую величину показателя преломления для всех зерен минерала в препарате, т. е. пр'. Подобным же образом поступают, отыскивая максимальный показатель преломления ng'. Если в одном и том же препарате можно видеть высшую из окрасок, выражающих значения пр', и низшую, — выражающих значения ng' на различных зернах препарата, и если эти окраски являются фиксирующими, а две крайние из них совпадают, то по ним устанавливают пт- Для показателей преломления двуосных минералов справедливо неравенство: ng^ng^nm~^npz>np. Ясно, что для косого разреза ng либо равно, либо больше ng, а пр либо равно, либо меньше пр. Для пт величины ng и пр являются соответственно верхним и нижним пределом. Однако во всех случаях обязательна проверка ориентировки зерен в сходящемся свете. Поэтому надежнее сначала установить, есть ли необходимые разрезы (параллельные NgNP и перпендикулярные к Nm) минерала в препарате и если есть, то уже для них определять показатели преломления, если нет, то приготовить новый препарат.
Определять главные показатели преломления минерала, базируясь только на дисперсионных окрасках, можно лишь в том случае, если зерна минерала настолько малы, что их невозможно исследовать в сходящемся свете. Чтобы повысить надежность полученных данных, нужно значительно увеличить количество зерен в препарате и неоднократно менять их ориентировку на предметном стекле. Значение пт для таких препаратов принимается как среднее из максимального значения пр' и минимального значения ng с погрешностью, лежащей в пределах ±(п/—пр')/2. Определение показателей преломления на таких строго неориентированных разрезах, как правило, не даег истинного значения ng, пт и пр, а только значения максимально возможно приближенные к ним. Поэтому всегда следует отмечать, определены ли показатели преломления на строго ориентированных разрезах или подобраны статистически.
В связи с этим следует учитывать, что при работе на плоском столике микроскопа наилучшие результаты получаются тогда, когда показатели преломления минерала определяются в
159
шлифе, где предварительно подбираются зерна с необходимы-.ми разрезами.
Если исследуемого вещества мало и изготовить из него шлиф не представляется возможным, а минерал обладает совершенной спайностью и практически все его зерна в иммерсионном препарате имеют одинаковую оптическую ориентировку, а также в ряде других случаев необходимо применять теодолитный метод. Для этого можно использовать либо столик Федорова, либо метод вращающейся иглы.
Измерения методом вращающейся иглы выполняют на приборе ППМ-1, позволяющем работать на отдельных зернах размером 0,1—-1 мм. В основе метода лежит положение о том, что при вращении анизотропного минерала на 360° вокруг оси, ориентированной перпендикулярно к оптической оси микроскопа, имеются два положения, когда каждая ось индикатрисы занимает положение параллельно плоскости столика микроскопа. Для установления момента, когда та или иная ось индикатрисы оказывается параллельной плоскости столика микроскопа, и определения соответствующего ей показателя преломления удобно пользоваться дисперсионным эффектом. Вращая иглу и поляризатор, наблюдаем за изменением окрасок на зерне и фиксируем самую высокую и самую низкую из них — именно они и дают возможность определить ng и пр. Для этого в кювете, в которой находится зерно, меняем иммерсионные жидкости вплоть до получения фиксирующих окрасок для максимального и минимального показателей преломления. Затем, вращением двупреломляющего эталона, находящегося в той же кювете, определяем значения показателей преломления пр и ng, получая на эталоне те же окраски, что и на исследуемом объекте.
Значение пт получаем по наивысшей окраске для пр и самой низшей для ng. — эти окраски должны быть одинаковы. Для достижения этого одновременно вращаем изучаемый минерал и поляризатор. Если этого добиться не удается, то переклеиваем зерно и повторяем операцию.
Определив величину показателей преломления двуосного минерала, можно проверить их как качественно, так и количественно, исходя из свойств оптической индикатрисы (см. гл. 1). Так известно, что ось Nm (а следовательно, и показатель преломления пт) по своей величине ближе к тупой биссектрисе, чем к острой. Иначе говоря, в оптически положительных минералах пт по величине ближе к пр, чем к ng; в отрицательных минералах соотношение обратное: величина пт ближе к ng чем к пр. Это особенно четко видно в случае малых и средних углов оптических осей и только у минералов с углом 21/ близким к 90° разница между ng и пт и пт и пр почти одинакова. Таким образом, зная величины п, можно судить и об оптическом знаке и примерной величине 2V.
«60
Величины показателей преломления и угол оптических осей связаны зависимостью (44), исходя из которой можно рассчитать 2V или, зная 2V и два показателя преломления, — один из показателей преломления. Естественно, вследствие погрешностей измерения, вычисление 21/ по показателям преломления менее точно (особенно при их близости), чем его прямое измерение, однако если различия невелики (несколько градусов), то это указывает на качественно выполненные измерения п. Расчет показателя преломления по этой формуле не рекомендуется.
Систематический ход определения минерала иммерсионным методом. После определения показателей преломления минерала одним из описанных методов переходим к определению их по справочнику. При этом нужно учитывать, что очень многие минералы обладают переменным химическим составом и, следовательно, варьирующими оптическими свойствами. Поэтому для определения минерала недостаточно знать только величины показателей преломления, необходимо еще использовать все полученные в процессе исследования кристаллооптические и кристаллографические данные. Большое значение имеет при этом спайность, так как она почти не зависит от колебаний химического состава. Важно также знать парагенезис и тип породы, из которой выделен данный минерал.
В случае, если показатели преломления вещества неизвестны, для исследования берут жидкость из средней части набора и затем постепенно, как было указано выше, подбирают жидкости с нужным показателем преломления. Когда показатели преломления жидкости и минерала становятся близки, то, в зависимости от метода исследования, зерна становятся либо плохо видимыми, либо вокруг них наблюдаются яркие цветные каемки. И в том и в другом случае это мешает определению других свойств минерала. Поэтому их определение нужно проводить в условиях, когда показатели преломления минерала и жидкости не очень близки. Устанавливаем, является ли вещество аморфным или относится к высшей (у всех зерен только один показатель преломления и все зерна темные в скрещенных николях), средней (у всех зерен один показатель преломления одинаков — по), или низшей (величины показателей преломления у разных зерен варьируют) категориям. При просмотре препарата находят подходящие разрезы, на которых определяют знак, осность, величину 2V, дисперсию осей, характер и угол погасания, дисперсию биссектрис, знак удлинения, плеохроизм, оценивают величину двупреломления*. Таким образом, прежде чем приступить к измерению показателей преломления, мы установили не
* Определение величины двупреломлення, исходя только из значений показателей преломления ненадежно, так как приводит к ошибкам более ±0,002.
Ц Р. II. Соболев	161
только оптические и кристаллографические характеристики минерала, но и нашли разрезы, на которых нужно определять главные показатели преломления.
В определителях минералы чаще всего расположены в порядке возрастания пт (по у одноосных). При диагностике природных минералов следует использовать справочники Е. Ларсена и Г. Бермана, В. Е. Трёгера, У. А. Дира и др., а для определения синтетических минералов — А. и Г. Винчелл. Поскольку кроме показателей преломления были определены и другие свойства минералов, то, используя их в порядке — осность, величина 2V, знак, двупреломление, цвет, плеохроизм, оптическая ориентировка индикатрисы (угол погасания), характер спайности, двойники, парагенезис — и отбрасывая неподходящие минералы, быстро сужаем круг поисков и определяем минерал.
ЧАСТЬ II
НЕПРОЗРАЧНЫЕ МИНЕРАЛЫ
ГЛАВА 6
КРИСТАЛЛООПТИКА ОТРАЖЕННОГО СВЕТА
Оптическое изучение непрозрачных минералов (в том числе и рудных) по сравнению с исследованием прозрачных минералов имеет целый ряд особенностей, обусловленных тем, что оно проводится в отраженном, а не в проходящем свете. Вследствие этого такие важные оптические диагностические константы прозрачных минералов, как показатель преломления п, двупреломление ng—пр, угол угасания Аг:Ш, угол оптических осей 2V и оптический знак минерала уже не являются диагностическими. Важнейшее значение приобретают такие константы как отражение (коэффициент отражения R), дисперсия отражения (цвет минерала в отраженном свете), двуотражение Rx—R2, абсорбция (коэффициент абсорбции k); величина показателя преломления п имеет меньшее значение, чем для прозрачных минералов.
Определение оптических свойств непрозрачных минералов в полированных (прозрачно-полированных) шлифах, особенно когда минеральные зерна имеют небольшие размеры, было и остается одним из важнейших и надежных экспресс-методов диагностики этих минералов.
Отражение. Если луч света падает из среды с меньшим показателем преломления щ на среду с большим показателем преломления п2 и отражается от поверхности этой оптически 'более плотной среды, то такое отражение (m2>Mi) называется внешним. В случае внутреннего отражения (см. гл. 1) луч света падает из среды с большим показателем преломления п2 (оптически более плотная среда) и отражается от поверхности •оптически менее плотной среды П\. Применяя построение Гюйгенса для отраженной волны (аналогично тому, как это было показано для преломленной волны), получим, что угол отражения равен углу падения и что луч падающий, луч преломленный и луч отраженный лежат в одной плоскости, перпендикулярной к поверхности раздела двух сред. Это относится к поверхности отражения оптически изотропных сред, т. е. кристаллов кубической сингонии или аморфных тел. Свойство вещества отражать определенное количество падающего на него света является оптической константой и называется отражением или 11*
163
отражательной способностью. Она выражается отношением интенсивности света, отраженного зеркальной поверхностью вещества (зеркальное отражение предполагает, что диффузное отражение, обусловленное микронеровностями поверхности шлифа, пренебрежимо мало), к интенсивности света, падающего на данную поверхность. (Здесь и далее это рассматривается применительно к условиям вертикально падающего света, т. е. к таким, какие существуют в рудном микроскопе). Численное ее выражение называется коэффициентом (или показателем) отражения (/?).
7? =7ОТр/7пад,
где /отр и 7Пад — интенсивность соответственно отраженного и падающего света.
Величина 7? является не абсолютной, а относительной и выражается либо в долях единицы (если интенсивность падающего света принять за единицу), либо в процентах (если интенсивность падающего света принять за 100%). Чаще 7? выражают в процентах. Поскольку мы измеряем интенсивность отраженного света, а интенсивность колебания пропорциональна квадрату амплитуды световых колебаний, то получаем (для воздуха) формулу Френеля
R=(n- l)7(n+ I)2,	(60)
или
п = (1+Ж)/(1-]/^).
Для прозрачных сред величина R относительно невелика и увеличивается с возрастанием п. Так, для среды с п=1,5 (стекло) 7? = 4%, для среды с м=1,7 (гранат) 7? = 7% и для среды с п=2,4 (сфалерит) 7? = 17%.
Отражение зависит от преломления света и поглощения его веществом, а следовательно, от длины волны падающего света и оптических свойств окружающей среды. Отражение минерала имеет очень важное диагностическое значение.
Абсорбция. Любое вещество при прохождении через него света частично его поглощает. Это явление называется абсорбцией. Прозрачные среды являются частным случаем непрозрачных, у которых коэффициент поглощения близок к нулю, и следовательно, потери энергии на рассеяние и абсорбцию при малой толщине препарата незначительны. Наиболее высокое известное значение коэффициента отражения для прозрачных веществ при нормальном падении света не превышает 30%. В абсорбирующих средах эта величина варьирует примерно от 10 (некоторые оксиды с низкой абсорбцией) до 100% (у серебра).
164
При прохождении света через абсорбирующее вещество свет ослабляется (непрерывно происходит уменьшение амплитуды его колебаний по логарифмическому закону). Эта зависимость выражается формулой:
—4лЛ-С-
Н10 = е к°
или
где /о — интенсивность света до прохождения его через абсорбирующую (поглощающую) среду; I — интенсивность прошедшего света; k — коэффициент поглощения (абсорбции) данной среды; d — путь, пройденный светом в абсорбирующей среде; Хо — длина волны используемого света в вакууме.
Поскольку длина световых волн Хо по сравнению с длиной пути d очень мала, то даже при очень малых значениях k среда уже в тонких срезах (шлифах) становится непрозрачной (настолько сильно влияние показателя степени) и может исследоваться лишь в отраженном свете. Таким образом, отражение абсорбирующих веществ зависит не только от показателя преломления, но и от коэффициента поглощения данного вещества. Для случая изотропных веществ, когда свет падает нормально на отражающую поверхность из воздуха (п=1), эта зависимость выражается формулой:
ДВ03д=[(« - I)2 + й2]/[(п + I)2 + k2\	(61)
или в более общем случае
/?=[(«- Л')2+/г2]/[(л + NY+k2],	(62)
где N — показатель преломления среды, из которой свет падает на отражающую поверхность.
Следует отметить, что в оптике отраженного света используются две величины, разграничения между которыми иногда четко не проводятся: х— показатель абсорбции и k — коэффициент абсорбции, равный
k=nx.	(63)
Различная форма написания формул (61) и (62) разными авторами состоит в том, что одни используют k, а другие х, не уточняя различия между ними. Из формулы (63) ясна связь между этими величинами.
Если коэффициент поглощения (абсорбции) очень мал (случай прозрачных кристаллов), то в уравнении (61) величина k2 (и в числителе, и в знаменателе) близка к нулю и ею можно
165
пренебречь по сравнению с первым членом, а это приводит к формуле Френеля (60).
В случае, если свет падает на поверхность вещества не из воздуха (показатель преломления которого принимается равным единице), а из какой-то другой среды с показателем преломления больше единицы (наблюдения в иммерсионных жидкостях), то показатель отражения минерала уменьшается и становится равным п/пт, где пиы— показатель преломления иммерсионной среды.
Для этого случая формула Френеля имеет вид:
(64)
а для абсорбирующих минералов соответственно р  (« — «им)2 +
(« -г «им)2 + **
т. е. получаем выражение аналогичное (62).
Отсюда ясно, что, измерив показатели отражения в воздухе (-Квозд) и иммерсии (/?им), можно рассчитать п и k:
0,5(ч2им — 1)_________
(1	~Н Run	)	1	-г Rsoan
j	_р	I	j	о
1 ^им	)	1	 'Хвозд
~|/~(” + 1)а^возд —(я— I)2 , '	L (1 -Квозд) а _
(66)
Уравнения (62) и (66) являются важнейшими для изучения минералов в отраженном свете. С их помощью можно рассчитать п и k различных минералов.
Дисперсия отражения и цвет минерала в отраженном свете. Значения величин оптических параметров п, k и R изучаемого вещества, как правило, изменяются при изменении длины волны монохроматического света. Это явление называется соответственно дисперсией п, k и R. Выделяют два типа дисперсии показателей отражения. В том случае, когда отражение уменьшается при увеличении длины волны света, говорят о нормальной дисперсии. Она характерна для слабо абсорбирующих или прозрачных веществ. Если отражение увеличивается с увеличением длины волны света, говорят об аномальной дисперсии. Такой тип дисперсии характерен для металлов. Это два крайних случая. Чаще же дисперсия отражения имеет более сложный характер и в этом случае можно говорить о смешанной дисперсии. Поскольку «белый» свет не является монохромати
166
ческим, а минерал, на который падает такой свет, по-разному отражает лучи с различной длиной волны, то те волны, которых отразится больше, и будут придавать ту или иную окраску (или оттенок) минералу. Таким образом, о характере дисперсии Д каждого минерала можно судить качественно — по его цвету (оттенку) в белом свете и количественно — по форме спектров отражения в монохроматическом свете в спектральной области 440—700 нм.
Минералы прозрачные и бесцветные в проходящем свете (а это большинство породообразующих и жильных минералов) в отраженном свете выглядят как бесцветные, а интенсивность их освещенности зависит только от показателя преломления (формула 60).
Дисперсия отражения начинает проявляться у тех минералов, показатель поглощения которых имеет избирательно по спектру повышенные значения. В этом случае у таких минералов в полированных шлифах в белом свете появляются цветные оттенки; их спектральный тон является дополнительным к цвету минерала в проходящем свете. Так, например, киноварь и куприт, у которых в синей части спектра показатель поглощения имеет повышенные значения, в проходящем свете окрашены в ярко-красный цвет, а в отраженном выглядят голубоватыми. Тип дисперсии R у них близок к нормальному; они имеют четкие красные внутренние рефлексы.
Минералы, имеющие высокие значения R, в основном проявляют металлические свойства; характер дисперсии у них часто близок к аномальному типу. В отраженном свете такие минералы, как правило, имеют характерную для них окраску; розоватую (самородная медь, борнит, никелин), желтую (золото, халькопирит) и т. д. Эти минералы непрозрачны и не имеют внутренних рефлексов.
Отражение от поверхности анизотропных веществ. Выше были рассмотрены оптические явления, связанные с отражением света от зеркальных поверхностей изотропных тел (аморфные тела и кристаллические вещества кубической сингонии). К анизотропным телам относятся вещества средней (гексагональная, тетрагональная и тригональная сингонии) и низшей категорий (ромбическая, моноклинная и триклинная сингонии). Вещества средней категории оптически одноосны, низшей — двуосны. Методы определения показателя преломления, оптической ориентировки, осности и знака прозрачных минералов рассмотрены выше (см. гл. 1). Для непрозрачных минералов непосредственно измеряемой величиной является величина отражения, а для анизотропных — и двуотражение — разница между наибольшим и наименьшим показателем отражения.
Следует отметить, что деление веществ на такие, которые можно изучать в проходящем свете, и такие, которые можно
167
изучать только в отраженном свете, условно и зависит от величины абсорбции. Увеличение абсорбции у прозрачных минералов затрудняет их изучение в проходящем свете. В то же время ряд минералов, обычно изучаемых в отраженном свете, имеют слабую абсорбцию и могут изучаться в шлифах в проходящем свете.
Изучение вещества и в петрографическом, и в рудном микроскопах происходит в плоско- (линейно) поляризованном свете. Когда луч такого плоскополяризованного света косо падает на полированную поверхность, то при его отражении происходит поворот или вращение направления колебания, — это вращение отражения. При отражении от анизотропной поверхности это явление осложняется еще вращением, вызванным различием амплитуд колебаний в двух направлениях. Вследствие этого в сходящемся свете возникают явления, связанные с вращением. Не следует также упускать из виду, что при отражении не происходит интерференции, как это имеет место при прохождении света через среду.
Отражение плоскополяризованного света от полированной поверхности изотропного вещества не отличается от отражения в неполяризованном свете. Поверхность показателем отражения (так же как и поверхность показателей преломления) имеет форму шара. Радиус такой поверхности 7? не зависит от ориентировки сечения кристалла, но закономерно изменяется в зависимости от длины волны.
В оптически анизотропных кристаллах R изменяется с изменением длины волны и ориентировки кристалла. Анизотропный кристалл обладает разными показателями преломления в различных направлениях. Для прозрачных кристаллов эта зависимость для проходящего света выражается оптической индикатрисой и ее сечениями. При отражении поляризованного света от зеркальной поверхности прозрачного анизотропного вещества интенсивность отражения также зависит от формы сечения индикатрисы и ее ориентировки по отношению к направлению колебаний падающего луча. Однако поверхность R отличается от поверхности оптической индикатрисы того же минерала.
На рис. 59 показано взаимодействие падающего луча с полированной поверхностью анизотропного кристалла и возникновение отраженного колебания. Здесь РР — направление колебаний падающего луча, а вектор ОР— амплитуда его колебаний; NiN2— ориентировка сечения индикатрисы кристалла относительно РР. Падающий луч с направлением колебаний РР, достигнув поверхности кристалла, разложится на две составляющие ОА и ОБ вдоль осей эллипса. Интенсивность отраженного света каждой из этих составляющих зависит от соответствующего ей показателя преломления (щ, п2); при этом амплитуды ОА' и ОБ' отраженных колебаний уменьшаются, но не пропор
168
ционально. Поэтому суммарный вектор ОР' колебания отраженного света будет отличаться от вектора ОР падающего света и по величине (меньше), и по направлению (повернут в направлении большей оси эллипса — большей амплитуды). Величина ОР' отражает амплитуду колебаний (интенсивность) отраженного света, а ее направление—направление колебаний отраженного света. Изменение направления колебаний отраженного света по отношению к направлению колебаний падающего света называется вращением плоскости поляризации падающего света.
Как видно из рис. 59, угол вращения плоскости поляризации падающего света зависит от ориентировки оптической индикатрисы кристалла по отношению к направлению колебаний падающего плоскополя-
Рис. 59. Вращение плоскости поляризации падающего света
ризованого света. Действительно, при уста-
новке кристалла (поворотом столика микроскопа) в положение ON2\\PP (направление колебаний падающего света совпадает с полуосью эллипса) горизонтальная составляющая вектора ОР становится равною нулю. В этом положении направление колебаний отраженного света ОР' совпадает с направлением колебаний падающего света, а его амплитуда зависит от показателя преломления п2. Следовательно, Р2= (п2—1)2/(п2+1)2- При п0' вороте столика микроскопа на 90° соответственно имеем 7?i = = («1—1)2/(«1 +1)2. Оба эти положения называются нормальными положениями кристалла. В обоих случаях не будет иметь места вращение плоскости поляризации падающего
света.
Показатели преломления щ и п2 и соответствующие им коэффициенты отражения Ri и Р2 являются наибольшими и наименьшими для данного сечения и называются главными коэффициентами отражения сечения. Из предыдущего ясно, что при повороте столика микроскопа на 360° при нормальных положениях кристалла отражение будет иметь дважды максимальные и дважды минимальные значения. В этих положениях плоскость поляризации отраженных лучей совпадает с плоскостью поляризации падающих лучей, т. е. не произойдет вращения плоскости поляризации лучей падающего света. Во всех остальных положениях будет наблюдаться вращение плоскости поляризации падающего света, причем наибольшее вращение для каждого сечения происходит тогда, когда оси индикатрисы будут находиться под углом 45° к направ
169
лению колебания падающих лучей. Максимальный yroji вращения будет у сечения с максимальной анизотропией. Для каждого минерала на таком разрезе можно измерить характерный для него угол вращения плоскости поляризации.
Измерение отражения на разрезах, параллельных главному сечению кристалла, позволит получить главные показатели отражения, разница между которыми называется двуотражением:
ДТ?=./?2 — Ri-
Двуотражение зависит от двупреломления (п2—th) и хорошо видно только у минералов со значительной его величиной, например у кальцита (одноосный минерал), для которого До = = (1,66—1)7(1,66 +1)2 = 6,4%, Re= (1,48—1)7(1,48+1)2 = 3,6% и Ro—R,> = 2,8.
По аналогии с прозрачными минералами средней категории, имеющими два показателя преломления пе и по, для коэффициентов отражения приняты обозначения Re и Ro-, при этом если Re>Ro — минерал считается оптически положительным, если Re<Ro — оптически отрицательным. У минералов низшей категории имеются три главных показателя преломления tig, пт, tip и соответственно три коэффициента отражения Re, Rm, RP. Двуосные минералы также делятся на положительные (Rg—Rm) > (Rm~Rp) и отрицательные (Re—Rm) < (Rm—RP). Таким образом, знак отражения при абсорбции равной нулю совпадает с оптическим знаком.
От изотропных сечений абсорбирующих сред, т. е. сред поглощающих и отражающих свет, плоскополяризованный свет отражается, не меняя своей поляризации, но для таких сред R зависит от п и от абсорбции: R=[(n—1)2 + &2]/[(п + 1)2+&2]. Для одноосных минералов соответственно имеем До=[(«о—1)2 + + /?о2]/[ (/Jo + 1 ) 2+ ^о2] и 7?е = [(м₽-1) 2+ ^е2]/[ (ие+1 ) 2+ ^е2]. Сле-
дует иметь в виду, что оптический знак анизотропных абсорбирующих веществ может не совпадать со знаком отражения. Обусловлено это тем, что экстремальные значения R, п и k таких веществ могут не совпадать в одних и тех же направлениях.
Вследствие дисперсии указанных оптических констант спектры отражения минерала могут пересекаться в определенном диапазоне длин волн (например, ковеллин, арсенопирит и др.). Употреблять в таких случаях символы Rg, Rm, RP не следует. Для двуосного минерала необходимо применять следующие символы показателя отражения: Re (больший), RM (меньший) и RK — отвечающий круговому сечению. Когда минерал имеет пересекающиеся спектры отражения, то указанные символы следует присваивать, начиная с области длин волн, расположенных в более коротковолновом диапазоне, от точки пересече
170
ния спектров. Таким образом, для двуосных минералов имеем:
Р __(«б — 1)2 + &2б . г> __ (”к — 1)2 + k\ , р _ («м — 1)2 + fe2M
(<1б+ 1)2 + *2б ’ К («к+1)2 + *2к’ М («M+ir + ^M ’
где /?б, RK, Rm — двуотражение двуосного минерала.
Во всех вышеприведенных уравнениях принято, что свет падает на зеркальную поверхность вещества из воздуха (п=1). Если же измерения производят в иммерсионной жидкости, то в уравнение входит показатель преломления жидкости. В таком случае для прозрачных сред уравнение имеет вид:
Д=[(п — пим)2]/[(п + пим)2].
Из формулы видно, что в среде с показателем преломления больше единицы отражение существенно уменьшается по сравнению с воздухом. Из этого же уравнения следует, что, когда показатель преломления иммерсионной среды равен показателю преломления минерала, то при нормальном падении отражения нс происходит (табл. 9).
Поскольку в формуле (65) для абсорбирующих веществ всегда присутствует коэффициент k, величина R никогда не бывает равна нулю, в том числе и тогда, когда показатели преломления среды и вещества равны. Видно также, что в среде более плотной, чем воздух, R уменьшается больше при малых величинах абсорбции.
Двуотражение минералов средней и низшей категорий можно охарактеризовать и относительной величиной двуотражения, вычисляемой по формуле И. С. Волынского:
А/?01Н=(/?в-/?„)//?«-100%.
Эта величина очень важна при визуальном наблюдении при одном николе контактирующих зерен разных минералов. Опытный исследователь фиксирует ДД0Тн в пределах 3—5%.
В анизотропных сечениях дисперсия отражения одного колебания отличается от дисперсии отражения другого и они могут быть независимы друг от друга. В этом случае при наблюдении при одном николе окраска минерала при вращении столика
Таблица 9
Зависимость R (в %) от п вещества и среды
п (вещества}	R в воздухе (л=1,0)	R в масле (л-1,5)	п (вещества)	R в воздухе (л=1,0)	R в масле (л-1,5)
1,5	4,0	0,0	2,5	18,0	6,0
2,0	11.0	2,0	3,0	25,0	11,0
171
микроскопа изменяется. Это явление называется плеохроизм отражения. Следует помнить, что при отражении доминирует тот цвет, для которого абсорбция максимальна, а при прохождении света через вещество оно окрашивается в тот цвет, который меньше всего абсорбируется. Это объясняется тем, что абсорбция оказывает большее влияние на отражение, чем на показатель преломления.
Отражение в скрещенных николях. При исследовании вещества в скрещенных николях следует учитывать несовершенство оптических приборов (рудный микроскоп, опак-иллюминатор — см. гл. 7), которое приводит к тому, что: 1) направление световых колебаний в разных участках поля зрения азимутально неоднородно и 2) среди отраженных лучей кроме плоскополяри-зованных возникают эллиптически поляризованные лучи. Эти явления практически не влияют на наблюдения при одном ни-коле, но их нельзя не учитывать при исследовании в скрещенных николях. Неоднородность направления световых колебаний в разных участках поля зрения приводит к тому, что зерно анизотропного минерала, занимающего все поле зрения или его большую часть, гаснет неодновременно или проявляет другие свойства анизотропного минерала. Эллиптически поляризованные лучи пропускаются анализатором, а это обусловливает неполноту и нечеткость угасания.
При изучении минералов при одном николе в глаз попадает свет, прошедший через поляризатор. При изучении в скрещенных николях в глаз попадает только часть света, а именно та, которая прошла через анализатор.
В прозрачных и полупрозрачных веществах свет частично проникает внутрь и, отразившись от включений, трещин и других дефектов, возвращается обратно. При этом направление световых колебаний может измениться, что особенно характерно для оптически активных минералов, как, например, кварц, киноварь. Это выражается в появлении оптических явлений, которые называются внутренними рефлексами. При включенном анализаторе лучи, отразившиеся от зеркальной поверхности изотропного сечения минерала, гасятся, а деполяризованные лучи внутренних рефлексов большей частью проходят через анализатор. Внутренние рефлексы рудных минералов обычно имеют яркую окраску в красноватых, оранжевых и других тонах. У породообразующих и жильных минералов внутренние рефлексы обычно бесцветны. Внутренние рефлексы присущи лишь части рудных минералов. Как правило, они отсутствуют у минералов с аномальной дисперсией отражения, а также у минералов, имеющих 7?>44%.
У изотропных веществ с высоким 7? часто видна слабая освещенность, интенсивность которой не меняется при вращении столика микроскопа. Как отмечено выше, это вызвано эл-172
Рис. 60. Отражение света от симметричного сечения.
а — отраженные колебания отличаются по амплитуде. Когда сеченне находится в положении 45° линейно-поляризованное отраженное колебание повернуто на угол со; б — отраженные колебания отличаются по фазе. Большая ось эллипса вытянута вдоль направления колебания падающего луча; в — отраженные колебания отличаются и по амплитуде, и по фазе, отраженный луч эллиптически поляризован; 07’ — Q амплитуда колебания, прошедшего через анализатор; ОР — колебание в поляризаторе, 0/1 — колебание в анализаторе, ОБ — колебание падающего луча, ОР — колебание отраженного луча
Рис. 61. Анизотропное сечение (николи скрещены).
а — угол поворота от положения погасания; со — угол поворота результирующего колебания; ОР — результирующее колебание
липтической поляризацией, возникающей при отражении от поверхности вещества при отсутствии строгой перпендикулярности падающего луча к отражающей поверхности на периферии поля зрения, что обусловлено линзами объектива.
Рассмотрим отражение света от симметричного (нормального) сечения, т. е. такого, которое перпендикулярно к одной или двум плоскостям оптической симметрии. У кристаллов средней категории это все сечения, кроме перпендикулярного к оптической оси. У минералов ромбической сингонии это сечения, перпендикулярные к I, II и III кристаллографическим осям; у минералов моноклинной сингонии — перпендикулярные ко II кристаллографической оси. В симметричных сечениях оба колебания линейно поляризованы и не диспергируют.
Поскольку существуют два колебания (колебания по двум разным направлениям), то они различаются или по амплитуде, или по фазе, или одновременно по этим двум параметрам. Первый случай (различие по амплитуде) показан на рис. 60. Минерал выведен из положения погасания (столик повернут на 45° от этого положения). Видно, что вращение поляризованного луча направлено в сторону большей амплитуды и его максимальное значение не превышает 45°. Такой тип вращения называется анизотропным, так как он имеет место только на
173
анизотропных сечениях. На рис. 61 видно, чго
+ со)/tg а,
где R— показатели отражения; |7? — амплитуды; а — угол поворота столика микроскопа от положения погасания; со — угол поворота результирующего колебания OR.
Приведенное отношение называется отношением анизотропии. Оно определяет степень анизотропности сечения — чем оно больше, тем больше угол вращения и больше количества света, пропускаемого анализатором. Угол вращения подвержен дисперсии (рис. 62).
Если между колебаниями, отразившимися от симметричного сечения, имеется разница по фазе (см. рис. 60,6), то в положении минерала 45° от нормального возникает только эллиптическое колебание; большая ось эллипса совпадает с направле-
Рис. 62. Дисперсия вращения в асимметричных сечениях, направления колебаний диспергируют.
в — направления колебаний для красного (г) и фиолетового (v) света; б—минерал повернут на угол а от положения погасания, амплитуда прошедшего через анализатор луча для красного света (Тг) больше, чем для фиолетового (Tv)- в — минерал повернут на тот же угол а, но в другую сторону; разница в величине прошедших колебаний для красного и фиолетового цвета меньше; в результате красноватый оттенок виден менее четко
174
нием колебания лучей, пропускаемых поляризатором. Если при отражении от симметричного сечения имеется разница и по амплитуде, и по фазе, отраженный луч будет эллиптически поляризован (см. рис. 60,6). Большая ось эллипса будет повернута в сторону колебания с большей амплитудой, а эллипс может диспергировать. Большая ось эллипса не совпадает с диагональю прямоугольника, построенного на амплитудах, как на сторонах.
После отражения от поверхности минерала свет проходит через анализатор, при этом интенсивность его уменьшается. Количественно это явление рассмотрел М. Берек. По И. С. Волынскому, интенсивность света, прошедшего после отражения через анализатор при скрещенных николях (7?+), определяется следующей общей формулой:
7? ' 1/41 (Л\ — JV2)2+(x1 — х2)2] (sin2 2<р + tg2 20),	(67)
где N* и х — значения показателей преломления и коэффициентов абсорбции сечения; <р — азимут большей оси сечения оптической индикатрисы кристалла; 0—угол, характеризующий степень эллиптичности поляризации отраженного света.
Из приведенной формулы (67) прежде всего видно, что полированные шлифы изотропных кристаллов (так же как и шлифы, перпендикулярные к оптической оси одноосных кристаллов), остаются темными во всех положениях при скрещенных николях благодаря тому, что Ni=N2 и xi=x2.
Согласно той же формуле для анизотропных кристаллов максимумы интенсивности при скрещенных николях наступают при ф±45°, т. е. в диагональных положениях шлифа кристалла. При этом
(/?+)max=[(M - N2)2+(Xt - Х2)2]/4 COS2 20.	(68)
Минимумы интенсивности, получившиеся при <р = 0° или 90°, т. е. в нормальных положениях шлифа кристалла, имеют значение:
(/TU4W. - м2)2+(х1 - x2)2]/4-tg2 20.	(69)
Отсюда можно заключить, что полное погасание в нормальных положениях наступает только при отсутствии эллиптической поляризации отраженного света.
Изменение интенсивности отраженного света, наблюдающееся у анизотропных минералов в скрещенных николях при вращении столика микроскопа, определяется разницей Л+тах и /?+min по формулам (64) и (66)
(7?+)тах- (/?+)min=l/4[(M -N2y-(Xi -х2)2].	(70)
* В настоящее время показатель преломления обозначают через п, a N — эго ось индикатрисы.
175
Из этой формулы видно, что сила эффекта анизотропии зависит как от силы двупреломления, так и от силы биабсорбции сечения минерала.
Если наблюдение производится не в воздухе, а в иммерсионной среде с показателем преломления No, то величины N и х в формуле (70) принимают вид:
7V = [(/V_/Vo)2+^(7V_7Vo)2+^]j x==2Nok/[N-No)2+k2] (71) и она пишется соответственно:
— [(A\—Л72)2 4- (*i—Кг)2] = NO--.
Из этого выражения видно, что анизотропия существенно зависит от показателя преломления среды. Интенсивность отраженного света в скрещенных николях в 102—103 раз слабее, чем при одном николе. Поэтому такие наблюдения необходимо проводить при сильном освещении.
В случае асимметричного сечения также имеем два колебания эллиптически поляризованного луча. Оба колебания одинаковы по знаку, а соответствующие оси эллипсов взаимно перпендикулярны. При повороте столика не возникает явления полного угасания, однако имеются четыре положения минимальной освещенности (через 90°) и четыре положения максимальной освещенности. Оба эллиптические колебания в общем случае различаются и по амплитуде, и по фазе.
Если отношение анизотропии диспергирует, то амплитуда проходящего через анализатор света варьирует при различных длинах волн, что приводит к возникновению цветового эффекта анизотропии. Яркие цвета указывают на сильную дисперсию отношения анизотропии, неяркие — на слабую. При повороте столика микроскопа от нормального положения по часовой стрелке появляется последовательный ряд окрасок, при повороте против часовой стрелки эти окраски повторяются в той же последовательности. Для ряда минералов это имеет диагностическое значение. При косых сечениях цветовые эффекты также наблюдаются, но расположение их несимметрично.
При неточно (неполностью) скрещенных николях положения темноты в позициях 0°, 90° и т. д. несколько размыты и азимуты положений темноты попеременно то больше, то меньше 90°. Величина отклонения от прямого угла равна одному и тому же углу (например 87° и 93°), а величина этого угла растет с увеличением отклонения от положения скрещенности николей. Крайним случаем является наличие лишь двух положений темноты, появляющихся через 180°. Если эффект анизотропии слабый, то его легче заметить при не вполне скрещенных николях, однако наблюдаемый в этих условиях цветовой эффект не имеет диагностического значения.
176
Рис. 63. Фигура в сходящемся свете. У каждого квадранта показано направление вращения отражения: в СВ- и ЮЗ-квадрантах — по часовой стрелке, СЗ- и ЮВ-квадрантах — против часовой стрелки
Рис. 64. Коноскопические фигуры. Положение погасания (скрещенные ни-коли).	4
а — черный крест виден при любом положении столика микроскопа для изотропного минерала; б, в — крест распадается на две гиперболы у изотропного минерала при повороте анализатора (б) и анизотропного — при повороте столика микроскопа (в)
Наблюдения отражения плоскополяризованного света при косом падении (сходящийся свет). При исследовании объекта при объективе с небольшим увеличением почти все лучи, вышедшие из объектива, падают на поверхность шлифа под прямым углом. Однако чем больше увеличение объектива, тем больше лучей падают на поверхность шлифа под косым углом. При косом падении происходит поворот отраженного колебания симметрично для разных квадрантов поля зрения (рис. 63). На рис. 63 показано увеличение угла вращения от центра к периферии. Этот эффект имеет место у всех веществ при косом падении. Колебания света, показанные стрелками (см. рис. 63), не будут пропущены анализатором. В остальных участках поля зрения плоскости колебания лучей лежат под разными углами к плоскости, в которой свет пропускается анализатором, и поэтому эти участки поля зрения будут освещены. При вращении столика микроскопа крест остается (рис. 64). При наблюдении в белом свете вследствие эффекта дисперсии вращения отражения при сильной дисперсии вблизи края поля зрения квадранты поля будут окрашены. Красное окрашивание края поля зрения свидетельствует о том, что вращение для красного света больше, чем для синего (г>и); синее окрашивание указывает на обратное (г<п). Если наблюдается другой цвет, то это указывает на то, что дисперсия сильная.
Поворот анализатора от положения скрещивания в любую сторону (углы вращения отражения симметричны) приводит к распаду креста на две изогиры, расходящиеся по диагонали
12 Р-Н. Соболев
177
Рис. 65. Коноскопическая фигура для изотропного сечения.
а — два направления колебания, возникшие в результате воздействия вращения отражения на колебание, вышедшее из поляризатора; вращение направлено против часовой стрелки и увеличивается в направлении от центра; б — анализатор повернут в положение Ai
поля зрения. В каждом данном положении изогира фиксирует положение тех точек в поле зрения, в которых плоскость колебания отраженных лучей перпендикулярна к направлению колебания в анализаторе, повернутом на данный угол (рис. 65; см. рис. 63, 64). Направление поворота анализатора определяет те квадранты, в которых появляются изогиры. Ясно, что при повороте столика на 360° крест четырежды (через 90°) распадается на гиперболы, которые максимально расходятся при угле поворота 45°. В связи с дисперсией угла вращения отражения для разных длин волн по обе стороны гиперболы (в случае сильной дисперсии) возникают цветные каймы (см. рис. 65,5). Обусловлено это тем, что гасятся только те лучи, плоскости колебания которых ориентированы перпендикулярно к направлению пропускания колебаний в повернутом анализаторе. На рис. 65 показан случай, когда вращение отражения имеет дисперсию и>г. Действительно, на выпуклой стороне гиперболы видна красная кайма. Это значит, что синий цвет здесь погашен, т. е. направления его колебаний (как это показано на рис. 65, б) перпендикулярны к направлению колебаний, пропускаемых анализатором. Увеличение угла вращения отражения по мере удаления от центра обусловливает то, что на вогнутой стороне гиперболы перпендикулярным к направлению световых колебаний, пропускаемых анализатором, становится направление колебаний красного цвета. Отсюда видно, что колебания красного цвета отстают от колебаний синего цвета, т. е. v>r. Дисперсия вращения отражения (DRr) типа о>г характерна для пирита, г>о — для галенита, магнетита, сфалерита, хромита. У минералов со слабой дисперсией (например пентландит) цветовые каймы отсутствуют. Дисперсия вращения отражения является одним из диагностических признаков. Следует учитывать, что у некоторых минералов (например борнит) наклон кривой дисперсии от одного конца спектра к другому варьирует и окраска каемок в этом случае не показательна.
Изложенное выше справедливо для веществ, у которых нет эллиптически поляризованных отраженных лучей, например изотропные прозрачные минералы. У непрозрачных абсорбирующих минералов возникают эллиптически поляризованные отраженные лучи. Поэтому у интенсивно абсорбирующих минера-178
лов изогиры размыты в их средних частях, которые окрашены в характерный для данного минерала цвет: желтый у золота, желто-белый у серебра, медно-розовый у меди. Размытость черных изогир связана с тем, что эллиптически поляризованные лучи не гасятся анализатором. Окраска изогир может быть использована как диагностический признак для отличия мелких зерен золота от пирита или халькопирита, имеющих слабую анизотропию. У большинства рудных минералов коэффициент абсорбции мал (отраженные лучи слабо эллиптически поляризованы) и поэтому их поляризационные фигуры близки фигурам прозрачных изотропных минералов.
При отражении света от поверхности анизотропных минералов в разрезах, не параллельных изотропному сечению, помимо вращения, возникающего при отражении, происходит вращение плоскости поляризации, обусловленное анизотропией минерала. Направление этого вращения одинаково для всего поля зрения и зависит от направления колебания с большим значением отражения по отношению к направлению колебания, вышедшего из поляризатора луча. Если минерал находится в положении погасания, то вращение, связанное с анизотропией, равно нулю, и имеет место только вращение отражения. В этом случае в сходящемся свете виден черный крест, распадающийся при повороте анализатора на две гиперболы, по краям которых могут быть цветные каемки, свидетельствующие о наличии дисперсии вращения отражения, т. е. наблюдаются те же эффекты, что и у изотропных минералов. У анизотропных минералов в положении погасания также можно определить характер дисперсии вращения отражения. У антимонита, ковеллина, гематита дисперсия DRr имеет характер r>v, а у халькопирита, арсенопирита, марказита — о>г.
Как отмечено выше, вращение отражения по направлениям АА и РР (см. рис. 63, 64) равно нулю. При повороте столика-микроскопа на 45° от положения полного погасания вращение анизотропии достигает максимума, его направление одинаково для всех точек поля зрения и зависит от направления колебания с большим значением отражения относительно направления колебаний, пропускаемых анализатором. Поэтому вдоль направлений А А' и РР' (рис. 66), где действует вращение анизотропии, темноты не будет. В остальных точках поля зрения будет происходить взаимодействие вращения отражения и вращения, вызванного анизотропией. Направление вращения отражения в СВ- и ЮЗ-квадрантах противоположно вращению отражения в СЗ- и ЮЗ-квадрантах. Поэтому в пределах одной пары квадрантов оба вращения имеют одинаковое направление (СВ и ЮЗ на рис. 66), а для другой (ЮВ и СЗ)—противоположное, и следовательно, в первом случае происходит сложение, во втором — вычитание. Поскольку угол вращения в каж-
12*
179
Рис. 66. Разрез, параллельный изотропному сечению анизотропного минерала. Столик микроскопа повернут на 45° от положения погасания. Стрелками в поле зрения показано направление колебания отраженных лучей. Е — направление колебания падающего луча; R\ — направление колебания отраженного луча в результате вращения отражения; /?2 — направление колебания отраженного луча после взаимодействия вращения отражения и вращения, вызванного анизотропией (на рисунке направлено по часовой стрелке)
дом квадранте увеличивается от центра к периферии и от АА и РР (см. рис. 63), то в определенных местах ЮВ и СЗ квадрантов (см. рис. 66), где вращение анизотропии и вращение отражения равны по величине и противоположны по знаку, они компенсируются. В таких местах направление результирующего отраженного колебания (Т?2, см. рис. 66) становится (остается) перпендикулярным к направлению колебаний, пропускаемых анализатором, и следовательно, свет через анализатор не проходит. Суммарный эффект и дает темные изогиры. Изменение их положения при вращении столика микроскопа связано с изменением положения сечения минерала по отношению к анализатору. На рис. 66 показан случай, когда анизотропное вращение направлено по часовой стрелке; в СВ- и ЮЗ-квадрантах вращение отражения происходит по часовой стрелке, а в СЗ и ЮВ — против часовой стрелки.
Максимальное расхождение изогир происходит при повороте столика микроскопа на 45° от положения погасания минерала; при дальнейшем повороте столика изогиры сближаются и снова сливаются в крест (в положении полного погасания минерала). При повороте столика микроскопа на 360° крест появится четыре раза, и дважды сменится положение изогир в квадрантах. Описанный тип коноскопической фигуры имеет место и у одноосных, и у двуосных минералов. Поскольку угол вращения, вызванный анизотропией, максимален на разрезах с наибольшей изотропией (у одноосных минералов это разрез, параллельный III кристаллографической оси), то именно на нем и будет максимальное расхождение изогир для данного минерала.
1'80
Степень расхождения изогир (как и угол 2V у прозрачных минералов) является константой минерала, и ее измеряют в процентах по отношению к диаметру поля зрения, принятому за 100%- У молибденита она равна 90%, У антимонита 70%, у марказита 20%, у халькопирита 5%. Эта величина характеризует анизотропию вращения: когда она мала, изогиры (геометрические места точек, в которых оба типа вращения компенсируют друг друга) расходятся незначительно. Для того чтобы измерить углы анизотропии вращения минерала, его ставят в положение полного погасания, а затем поворачивают столик микроскопа на 45° с тем, чтобы получить максимальное расхождение изогир. Затем, поворачивая анализатор (от положения, перпендикулярного к поляризатору), добиваются схождения изогир в крест. Поскольку вдоль направлений АА', РР' (см. рис. 66) отражаются лучи, испытывающие вращение только за счет анизотропии минерала, то угол поворота анализатора, при котором эти лучи гасятся (восстанавливается крест), и есть угол вращения анизотропии. Так как у абсорбирующих минералов этот уюл зависит и от эллиптичности колебаний, то измеренный угол не есть истинное значение угла вращения плоскости поляризации. Измеренный угол называют видимым углом вращения Аг. У каждого минерала этот угол имеет дисперсию, что приводит к образованию цветных кайм около изогир, появляющихся при вращении столика микроскопа. Эти каймы аналогичны описанным выше. Поскольку дисперсия у ряда минералов довольно сильная, то измерять ее следует в монохроматическом свете. Различие значений видимого угла вращения для крайних длин волн видимой части спектра есть абсолютное значение величины дисперсии данного минерала, позволяющее судить о схеме дисперсии. Поскольку видимый угол вращения зависит и от ориентировки сечения, и от длины волны применяемого света, то измерять его надо на сечении минерала с максимальной анизотропией при 7^=589 нм.
На разрезах, на которых измеряют видимый угол вращения, у ряда минералов (молибденит, антимонит, пирротин и др.) наблюдаются спайность, отдельность, удлинение и т. д. Направление вращения (PS) анализатора при восстановлении креста можно фиксировать и по отношению к этим кристаллографическим направлениям в минерале.
ГЛАВА 7
ПРИНЦИП УСТРОЙСТВА РУДНОГО МИКРОСКОПА
Рудный или минераграфический микроскоп рассчитан на исследование полированных шлифов руд и других объектов, освещаемых сверху со стороны объектива микроскопа. Отраженные от полированной плоскости объекта наблюдения лучи
181
снова попадают в микроскоп, и мы изучаем объект в отраженном свете. В этом и состоит принципиальное отличие рудного микроскопа от петрографического, описанного выше. Если на петрографическом микроскопе смонтировать прибор, дающий пучок света, падающий на объект сверху, то и обычный петрографический микроскоп можно использовать для изучения вещества в отраженном свете. Такой прибор существует и называется опак-иллюминатор. На минераграфических микроскопах он смонтирован стационарно и придается также к некоторым моделям петрографических микроскопов.
В рудном микроскопе свет на объект падает сверху через объектив, который в данном случае выполняет свое прямое назначение и роль конденсора. Поскольку угол отражения равен углу падения, то отраженный от поверхности шлифа луч попадет снова в объектив и достигнет глаза исследователя только в том случае, если падающий луч (ориентированный параллельно оптической оси микроскопа) будет направлен нормально к полированной поверхности объекта. Поэтому первостепенным условием является то, чтобы отражающая поверхность изучаемого объекта была установлена перпендикулярно к оптической оси микроскопа (или, что то же самое, параллельно поверхности столика микроскопа).
Опак-иллюминатор монтируется на нижнем торце тубуса; снизу к опак-иллюминатору крепится объектив. Принципиально важной деталью опак-иллюминатора является приспособление, отклоняющее (отражающее) идущие горизонтально от источника света лучи на 90° вниз, т. е. ориентирующее их параллельно оптической оси микроскопа (рис. 67).
Для отклонения луча можно использовать либо отражающую пластинку, либо призму полного внутреннего отражения. В первом случае часть лучей проходит через пластинку (и поглощается внутренней поверхностью опак-иллюминатора), а часть отражается на объект. Отраженные от полированной поверхности объекта лучи собираются объективом и на пути к окуляру снова встречают отражающую пластинку. При этом часть лучей будет отклонена в сторону источника света, но большая часть пройдет через пластинку и даст изображение в фокальной плоскости окуляра. Такой тип освещения предпочтителен при применении объективов с большим увеличением (так как апертура здесь используется полностью) при исследовании тонких деталей строения поверхности аншлифа. Во втором случае отраженный от поверхности шлифа луч на пути к окуляру минует отражающее устройство, и таким образом в окуляр попадает больше света, чем в первом случае. Этот тип освещения удобен при работе с объективами с небольшим увеличением, которые нечувствительны к апертуре, и со слабо отражающими объектами. Неудобство этого способа состоит в
182
Рис. 67. Оптическая схема рудного микроскопа.
С — источник света; П — поляризатор; А — анализатор; ОК — окуляр; ОИ — опак-иллюминатор (слева — отражающая пластинка, справа — призма); ОБ — объектив; Ш — шлиф
Рис. 68. Схема устройства осветителя.
1 — лампа; 2 — апертурная диафрагма; 3 — диафрагма поля зрения; 4— коллекторные линзы; 5 — отражающее устройство (пластинка или призма);
6 — объектив; 7 — объект исследования; 8 — проекция диафрагмы поля зрения; 9— проекция апертурной диафрагмы
том, что призма занимает половину рабочего отверстия и апертура объектива используется только наполовину. Разрешающая способность объектива при этом способе уменьшается. В современных моделях опак-иллюминаторов смонтированы и стеклянная призма, и пластинка, и в зависимости от необходимости включается либо призма, либо пластинка. Осветитель с опак-иллюминатором образует единую систему. Схема его устройства показана на рис. 68. Апертурная диафрагма регулирует освещенность объекта, контролируя угол конуса света, направляемого на объект. Сильное закрытие диафрагмы снижает разрешающую способность объектива. При ее полном открытии изображение объекта становится нечетким из-за световой вуа
183
ли, создаваемой лучами, отраженными от линз объектива. Для уменьшения вуали в осветитель вставляют матовое стекло. Диафрагма поля зрения ограничивает освещенную часть поля зрения, и, когда она затянута, ее края видны в поле зрения. При ее затягивании (уменьшении отверстия) контрастность изображения увеличивается; поэтому при работе следует закрывать ее до границы поля зрения.
При изучении рудных минералов используют поляризованный свет. Исследование ведут при одном и двух николях. Поляризатор находится в осветителе опак-иллюминатора между источником света и диафрагмами апертурной и поля зрения, а анализатор — в тубусе между опак-иллюминатором и окуляром (см. рис. 67). Анализатор выдвижной: и анализатор, и поляризатор можно поворачивать в плоскости, перпендикулярной к оптической оси. Поскольку поляризатор не выдвигается, то наблюдения всегда ведут в поляризованном свете. При работе в скрещенных николях следует использовать сильное освещение поверхности образца.
Поскольку электрическая лампочка осветителя придает всем минералам желтоватый оттенок, мешающий правильной оценке цвета и оттенков минерала, то для его устранения следует использовать синий стеклянный светофильтр. При работе в скрещенных николях освещенность слабая, и синий светофильтр следует убирать. При оценке отражения, когда разница в цвете сравниваемых минералов может исказить визуальное восприятие, следует пользоваться плотными монохроматическими светофильтрами.
Выше указывалось, что поверхность исследуемого объекта должна быть ориентирована перпендикулярно к оптической оси микроскопа (или параллельно поверхности столика микроскопа). Для этого шлиф монтируется на пластинке в пластилине с помощью ручного пресса.
В отличие от петрографических шлифов рудные шлифы не покрыты покровным стеклом и их поверхность подвержена механическому и химическому воздействиям. Поэтому перед началом работ их поверхность необходимо протереть сукном, фетром или замшей, увлажняя полированную поверхность дыханием. Старые поверхности следует подполировать на материи (сукно, фетр), смоченной водой с небольшим количеством взвеси оксида хрома или аммония. После подполировки поверхность промывают водой, высушивают бумажной салфеткой, а затем протирают сухой замшей.
В целом подготовку рудного микроскопа к работе проводят так же, как и петрографического (см. гл. 2). Однако необходимо учитывать следующее. При использовании в опак-иллюми-наторе стеклянной пластинки в глаз попадет больше света, если выходящие из поляризатора лучи колеблются вдоль гори
184
зонтальной нити окулярного креста. Оптические оси опак-иллю-минатора и тубуса микроскопа должны находиться в одной вертикальной плоскости — плоскости симметрии оптической системы микроскопа. Необходимо проверить и регулировку механических частей микроскопа. Особое значение имеет регулировка освещения. И. С. Волынский рекомендует такую последовательность.
1.	Поместить на столик микроскопа исследуемый объект, установив его предварительно с помощью ручного пресса так, чтобы полированная плоскость объекта была параллельна нижней плоскости предметной пластинки.
2.	Открыть полностью полевую диафрагму и примерно наполовину — апертурную диафрагму.
3.	Сфокусировать микроскоп на объект.
4.	Отцентрировать объектив так, чтобы оптическая ось микроскопа была совмещена с осью вращения столика.
5.	Закрыть полевую диафрагму (изображение ее проектируется на объект и наблюдается в поле зрения микроскопа), и, поворачивая отражательную пластинку, привести центр изображения полевой диаграммы на горизонтальный диаметр поля зрения, после чего открыть полевую диафрагму до границ поля зрения.
6.	Если поле зрения освещено неравномерно, то необходимо подцентрировать лампочку, наблюдая с помощью точечной диафрагмы за изображением нити в выходном зрачке объектива. При полностью открытой апертурной диафрагме зрачок объектива должен быть равномерно освещен.
7.	Блики от линз объектива и оправ создают так называемый паразитический свет, который вуалирует изображение объекта. Паразитический свет может быть уменьшен путем закрывания полевой и апертурной диафрагм микроскопа.
Чрезвычайно важно установить николи (поляроиды) так, чтобы они были скрещены и колебания одного из них совпадали с плоскостью симметрии микроскопа. Если в микроскопе можно проводить наблюдения и в проходящем свете, то поступаем, как при установке в обычном петрографическом микроскопе (см. гл. 2).
Итак, мы добились скрещенности николей и с помощью биотита определили направление световых колебаний, пропускаемых верхним (анализатор) и нижним (поляризатор) николями, и установили нити окулярного креста параллельно направлениям колебаний выходящих николей. Пусть анализатор пропускает световые колебания параллельно горизонтальной нити окулярного креста. После этого, для того чтобы добиться максимально возможной скрещенности николей, на столик микроскопа устанавливаем шлиф с пиритом и вращаем поляризатор опак-иллюминатора до полного погасания зерна. Переводим
185
микроскоп в сходящийся свет (включаем объектив с большим увеличением и большой апертурой) и наблюдаем коноскопическую фигуру либо с включенной линзой Бертрана, либо с удаленным окуляром. Если виден четкий черный крест, то николи скрещены. Пирит используют и в том случае, если микроскоп приспособлен только для работы в отраженном свете. Если центр креста окрашен, это означает, что николи скрещены, но расположены косо по отношению к плоскости симметрии микроскопа, если белесый — колебания, пропускаемые поляризатором, параллельны плоскости симметрии микроскопа, а анализатор с ним не скрещен. Лучше всего использовать сечение пирита (111), так как на других сечениях он может быть слегка анизотропен. Нужно также проверить, чтобы на поверхности пирита не было царапин, которые рассеивают свет.
В качестве контрольного образца используют ильменит — минерал одноосный, имеющий симметричное погасание. При строго скрещенных николях угол между двумя соседними положениями погасания ильменита будет точно равен 90°; положение погасания указывает на направления световых колебаний, пропускаемых николями. Цветные оттенки анизотропии при повороте столика на равные углы в обе стороны от положения погасания будут одинаковы при точно скрещенных николях. Регулировку по ильмениту считают законченной, когда минерал в положении погасания имеет черную поверхность, а цветные оттенки при повороте столика микроскопа на равные углы вправо и влево от положения погасания одинаковы.
Применение иммерсии при изучении прозрачных минералов описано в гл. 5. В применении к рудным минералам иммерсионные жидкости (глицерин, п= 1,500; кедровое масло, п= 1,516; иодистый метилен, п= 1,743) позволяют увеличить разрешающую способность объектива. Для наблюдения с иммерсией используются специальные объективы с большим увеличением.
Для наблюдения в иммерсии капля иммерсионной жидкости помещается между объективом и объектом. Для этого с помощью капельницы или заточенной спички каплю иммерсии переносят на внешнюю линзу объектива. После этого объектив ставят на микроскоп и опускают тубус до соприкосновения с поверхностью шлифа. Затем производят фокусировку с помощью микрометренного винта.
При исследовании с иммерсионной жидкостью можно передвигать шлиф на значительное расстояние, но делать это нужно плавно и медленно, чтобы избежать отрыва капли от объектива. Если же это произошло, то объектив следует осторожно опустить почти вплотную к шлифу для смачивания всей поверхности линзы объектива, а затем медленно поднять вверх до появления четкого изображения.
После окончания работы остатки иммерсионной жидкости
186
удаляются с объектива тряпочкой, смоченной растворителем (бензин, эфир, ксилол). Делать это нужно сразу же после окончания работы, так как высокопреломляющие жидкости агрессивны по отношению к металлу и стеклу. Для предохранения объектива от их воздействия каплю жидкости помещают на поверхность шлифа, накрывают покровным стеклом и затем фокусируют. Перед работой с иммерсионным объективом его следует тщательно отцентрировать.
Для определения линейных размеров объекта исследования пользуются окуляром с линейкой и объект-микрометром. Цену деления окулярной шкалы Е для каждого увеличения вычисляют по формуле:	-
E=(zD/A, где z — число делений объект-микрометра; А — число делений окулярной шкалы; Т — цена деления объект-микрометра.
Уход за рудным микроскопом имеет два отличия по сравнению с петрографическим микроскопом.
1. Поскольку рудные минералы иногда подвергают воздействию кислот и щелочей, что сказывается на качестве поверхности линзы и оправы, то для уменьшения влияния этих реактивов следует проводить реакции при объективах с малыми увеличениями, имеющих большое фокусное расстояние; время наблюдений и объемы используемых реактивов должны быть минимальными.
2. Используемый для монтировки шлифов пластилин с механических частей микроскопа снимают бумажной салфеткой. Полное удаление пластилина с линз и призм почти невозможно, а это приводит к выводу их из строя.
Тщательный уход за микроскопом обеспечивает его многолетнюю безотказную работу.
ГЛАВА 8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РУДНЫХ МИНЕРАЛОВ
Отражение. Важнейшим оптическим свойством рудных минералов в шлифах является их отражение. Константами минерала, связанными с отражением, являются главные показатели отражения (/?), дисперсия, цвет минерала в белом свете, двуотражение. Зная величины главных показателей отражения, можно определить осность и оптический знак минерала, а для определения показателей преломления нужно измерить 7? в воздухе и иммерсии. Дисперсия и другие перечисленные константы для рудных минералов являются более важными диагностическими признаками, чем для прозрачных минералов.
Коэффициент (показатель) отражения — это физическая величина, которая характеризует отношение интенсивности отра
187
женного света к интенсивности падающего света. Методы определения коэффициента отражения, базирующиеся на этом! принципе, называются прямыми. Для определения У? можно воспользоваться также сравнением с эталоном, т. е. с известным значением /?. Для этого достаточно измерить интенсивность света, отраженного от эталона (/эт) и минерала /м, а затем рассчитать коэффициент отражения минерала по формуле:
)/?эт,
где 7?эт — коэффициент отражения эталона.
Интенсивность отраженного света /м и /эт можно оценить как визуально, так и с помощью приборов. Если минерал, для которого определяется интенсивность отраженного света, не занимает все поле зрения, то следует затянуть полевую диафрагму так, чтобы в объектив не попадал свет, отраженный от других минералов. Если минерал обладает внутренними рефлексами, то для измерений следует выбирать наиболее темный участок, чтобы избежать дополнительного светового потока, возникающего при отражении от плоскостей внутри кристалла.
В современных приборах (например МСФП) измерение У? производится быстро и с высокой степенью надежности.
Для определения значения 7? рудных минералов необходимо иметь комплект эталонов. Эталон должен удовлетворять таким требованиям: быть оптически однородным (иметь одни и те же-оптические характеристики для любого участка поверхности)-и изотропным; его поверхность должна быть идеально отполирована или получена напылением металла на подложку; он должен быть химически стойким (значения /? не должны меняться со временем). В качестве эталонов используют следующие вещества: нейтральное стекло, синтетический карборунд, кремний, пирит, карбид вольфрама, напыленный на стекло металл (табл. 10).
При измерении коэффициента отражения у минералов кубической сингонии ориентировка сечения не играет роли. У одно-
Таблица 10
Значения R для карборунда, кремния и пирита [5]
Длина волны, им	Карборунд SiC	Кремний Si	Пирит FeS2	Длина волиы, им	Карборунд SiC	Кремний Si	Пирит FeS2
440	21,1	42,9	41,2	560	20,3	36,5	54,3
460	20,9	41,2	44,4	580	20,2	35,9	54.7
480	20,8	39,9	47,8	600	20.1	35,5	54,7
500	20,6	38,8	50,3	620	20,0	35,0	54,8
520	20,5	37,9	52,1	640	20,0	34,7	55.2
540	20,4	37,1	53.7	660	20,0	34,4	55,8
188
осных минералов на любом сечении имеются Ro и Re'. Задача состоит в том, чтобы поочередно ориентировать эти направления (7?о и Re) параллельно направлению световых колебаний* выходящих из николя. Это же относится и к двуосным минералам, но в этом случае необходимо искать сечения минерала с главными показателями отражения Rg, Rm, Rp.
При массовом просмотре аншлпфов для предварительного! определения неизвестного минерала его отражение сравнивают с отражением какого-либо широко распространенного минерала. Для устранения влияния цвета и оттенков сравниваемых минералов лучше всего использовать плотный желтый -или оранжевый светофильтр. Различие в отражении сравниваемых минералов оценивается относительной величиной Roth из формулы:
^?оти=1 — (Rz/Rl).
Нижним пределом чувствительности глаза к различию отражения является значение, близкое к 5%. Минералы с меньшей разницей показателей отражения визуально не отличимы друг от друга. Чем больше в шлифе известных минералов (эталонов), тем легче оценить отличие отражения неизвестного минерала от минерала-эталона. При этом возможны три случая: 1) R исследуемого минерала равен R минерала-эталона; 2) исследуемый минерал темнее одного и светлее другого минерала-эталона; 3) исследуемый минерал заметно светлее или заметно темнее эталона. В первых двух случаях R неизвестного минерала определяется довольно точно. В третьем случае мы имеем ограничение лишь с одной стороны, и область возможных решений весьма значительна. Здесь играет большую роль личный опыт исследователя.
Применение иммерсионных сред позволяет повысить чувствительность визуального восприятия. Так, например, слабо заметные в воздухе различия в освещенности халькопирита и пентландита хорошо видны в иммерсии. Итак, при визуальной оценке мы определяем не численное значение R (это возможно-только путем измерения на приборе), а лишь область численных значений, где должен располагаться исследуемый минерал.
Определение осности и оптического знака минерала проводится с использованием диаграммы Rg : Rm : Rp, представленной на рис. 69. На эту диаграмму наносят результаты измерений для одной и той же длины волны (иными словами, измерения проводятся со светофильтром). По оси абсцисс откладываются значения Rg, по оси ординат — Rp и вдоль линии, расположенной под углом 45° к обоим осям — значения Rm. Вдоль этой же линии откладывают коэффициенты отражения изотропных минералов и изотропные сечения одноосных минералов (7?о)г
189
осности и знака мине-П. Исаенко
Рис. 69. Диаграмма для определения оптического рала. По М. п др.
а также постоянный показатель отражения (7?о) на любом сечении одноосного минерала. Второй показатель отражения на таких сечениях варьирует от минимума (/?о = /?/) до максимума (Re), а вся серия измерений даст прямую линию, параллельную оси абсцисс (линия АВ) или ординат (линия CD). В первом случае (АВ) минерал положительный (Re>R0), во втором (CD)—отрицательный (Re<Z <ZRO)- Для двуосных минералов имеем прямоугольник, одна из вершин которого лежит на прямой Rm. У оптически положительных минералов (Rg—R т )>(Дт Rp), а у отрицательных (Rg-—Rm) < < (Rm—Rp), если (Rg—Rm) = (Rm—Rp), то знак минерала неопределенный (±). Для оптически положительных минералов характерен прямоугольник типа F ная сторона параллельна оси абсцисс), для оптически отрицательных — прямоугольник типа Е (длинная сторона параллельна оси ординат); квадрат К характерен для минералов «с неопределенным знаком. Итак, для одноосных минералов значения показателя отражения Re' изменяются по прямой линии •от Ro до Re, а для двуосных минералов значения R — от Rp до Rg и находятся в пределах площади прямоугольника. Поскольку мы замеряем значения R статистически, то степень совершенности формы полученного прямоугольника зависит и от числа изученных сечений, и от точности измерений, которые зависят от •стабильности работы прибора, совершенства установки образца, его полировки и др. Если воспроизводимость результатов плохая, то прямоугольник теряет четкость очертаний — в этом случае необходимо увеличить и число изученных сечений, и число измерений. Если полировка выполнена недостаточно хорошо, это мало сказывается на форме прямоугольника, но приводит к его перемещению по диагонали влево и вниз, т. е. в сторону уменьшения значений R. Поэтому тщательности полировки минерала надо уделять большое внимание. При отсутствии в шлифе главных сечений минерала для получения четкого решения •относительно его осности и оптического знака необходимо иссле-ловать максимально возможное число сечений. В этом случае погрешности измерений будут мало сказываться и значения Rg, Rm, RP можно получить также достаточно четко. Когда находят 'разрез минерала, на котором имеется один или два главных показателя отражения, то их измеряют для всех длин волн и рассчитывают значения R. Итак, если при статистических замерах получаем только одно значение R — минерал кубической
090
сингонии*; один показатель отражения постоянен, а другой переменный — минерал одноосный; если переменны значения обоих показателей отражения — минерал двуосный.
Цвет вещества считается белым, если глаз не фиксирует какого-либо окрашивания. Глаз чрезвычайно чувствителен к цветовым оттенкам и при непосредственном сравнении может различать их свыше миллиона. Пределы восприимчивости глаза колеблются в довольно узком интервале. Совершенно бесцветных в отраженном свете минералов почти нет, но также очень мало минералов, имеющих насыщенные цвета. Большая часть-минералов в отраженном свете почти бесцветна, но имеет слабые оттенки зеленого, розового, желтого и других цветов. Восприятие глазом цвета (оттенка) слабо окрашенного минерала весьма субъективно и зависит от влияния окружающей среды. Например, галенит, который считается эталоном белого цвета., приобретает хорошо заметный розовато-сиреневый оттенок, если рядом с ним в поле зрения находится алтаит, хотя, как показывает спектральная кривая отражения, он может иметь лишь голубоватый оттенок. Такие минералы, как пентландит (светло-желтый, розоватый) и кобальтин (розовый), когда они* занимают все поле зрения, кажутся белыми, халькопирит вместе с галенитом представляется желтым, а рядом с золотом — зеленовато-желтым. Магнетит имеет четкий розовый оттенок,, но когда он находится рядом с пирротином, то кажется серым. Отсюда ясно, что определение цвета (оттенка) довольно сложно, особенно для начинающего исследователя, и требуется значительный опыт, чтобы визуально точно определять цвет и оттенок. Поскольку минерал по-разному отражает световые волньв с различной длиной, то в отраженном свете он будет иметь цвет или оттенок, соответствующий той длине волны, которая максимально отражается. Например, у халькопирита наибольшая величина отражения (44,4%) в воздухе установлена в оранжевом участке спектра.
Обычно цвет минерала определяют путем сравнения с цветом минералов-эталонов, таких как галенит (белый), сфалерит (серый), халькопирит (желтый), пирит (желтый), шеелит (серый), ковеллин (синий). Цвет минерала в иммерсии отличается; от цвета минерала в воздухе, при этом для одних минералов! цветовой оттенок существенно усиливается или даже меняется, а для других это происходит в значительно меньшей степени^ Цвет минерала определяет характер спектральных кривых отражения. Так, кривые белых (серых) минералов близки к прямым линиям и расположены параллельно оси абсцисс. Чем;
* В принципе возможен случай, когда все сечения анизотропного минерала в аншлифе ориентированы перпендикулярно к его оптической оси, и тогда> при замерах величина 7? изменяться не будет. Но это лишь теоретически возможный случай.
19S
серее минерал, тем ближе кривая к этой оси, чем белее — тем дальше. Тот или иной цветной оттенок фиксируется пологим, а яркий цвет — крупным подъемом кривой в области соответствующей длины волны. Так, минералы, более интенсивно отражающие свет коротких длин волн, выглядят голубоватыми или синими, а длинных — красноватыми. Цвет (оттенок) минерала легко определить по его спектральной кривой отражения, если она имеет простую форму с постоянным наклоном в определенном направлении. Если же кривая имеет сложную форму, то это сделать гораздо сложнее.
Выше отмечалось, что дисперсия может быть нормальной и аномальной. Для нормальной дисперсии показатель отражения •убывает с увеличением длины волны, а кривая понижается от фиолетового конца спектра к красному. При аномальной дисперсии одновременно возрастает показатель отражения и длина волны, а кривая поднимается от фиолетового конца к красному. Нормальная дисперсия более характерна для слабо абсорбирующих минералов (галенит, петцит и др.), аномальная — для сильно абсорбирующих (пирит, халькопирит и др.). Имеются минералы и со смешанной дисперсией (станнин, германит И др.).
Белые минералы, имеющие яркие цветные внутренние рефлексы, иногда кажутся слегка окрашенными. Связано это с тем, что глаз одновременно воспринимает лучи, отраженные от поверхности минерала, и лучи, отраженные изнутри него. В воздухе это заметно не всегда, но четко проявляется в иммерсии и особенно характерно для таких минералов, как киноварь, "прустит, пираргирит, имеющих четкие красные внутренние рефлексы. В иммерсии отражение минералов снижается, и влияние внутренних рефлексов возрастает.
Цвет минерала определяют без анализатора, при полностью открытых диафрагмах, небольшом увеличении и максимальном накале лампы осветителя. В поле зрения кроме исследуемого минерала также должен находиться другой известный минерал, цвет которого используется в качестве эталона при сравнении.
Двуотражение и плеохроизм. До сих пор были рассмотрены оптические свойства минерала, которые можно исследовать и в обычном, и в поляризованном свете. Многие рудные минералы относятся к средней или низшей категории, т. е. являются анизотропными, и поэтому ряд их свойств можно изучать только <в поляризованном свете. Такой пучок линейно поляризованных лучей в рудном микроскопе выходит из опак-иллюминатора и попадает на полированную поверхность шлифа. При повороте столика микроскопа интенсивность освещенности анизотропных зерен меняется от максимальной до минимальной через каждые ФО0. Это явление называется дв у отражением. Связано это с тем, что в каждом сечении анизотропного минерала имеется
492
два направления (RiiiRz), вдоль одного из которых линейно поляризованные лучи отражаются максимально, а вдоль другого — минимально. Для одноосных минералов это Ro и Re' (в пределе Re), для двуосных — Rg'Rp, Rg'Rm, Rm'Rp (в пределе Rg, Rm, Rp). Двуотражение зависит от различия между величинами этих показателей отражения (&R=Rg—Rp). Ясно, что интенсивность двуотражения минерала изменяется с его ориентировкой. Максимальное двуотражение, установленное для данного минерала в шлифе не всегда соответствует максимальному значению двуотражения минерала. Действительно, максимальное двуотражение минерала можно получить только на ориентированных разрезах (ReRo и RgRp) и лишь количественные измерения коэффициентов отражения позволяют определить максимальное значение двуотражения. Следует помнить, что у минералов средней категории Ro можно определить на любом сечении.
И. С. Волынский предложил использовать понятие относительная величина двуотражения:
^ROT^[(Rg-RP)/Rg]100%.
По степени двуотражения минералы делят на три группы.
1.	Сильно и среднедвуотражающие. Двуотражение хорошо видно даже в отдельном зерне, находящемся в жильном материале. К минералам с сильным двуотражением (Д/?Отн~45— 70%) относятся графит, молибденит, ковеллин, марказит и др. Средним двуотражением (А/?ОТ1, «30%) характеризуются антимонит, пирротин, висмутин, кубанит и др.
2.	Слабодвуотражающие (А/?отн«10—15%). Сюда относятся арсенопирит, гематит и другие минералы, у которых двуотражение хорошо видно на фоне изотропных минералов или в агрегате разноориентированных зерен данного минерала, но почти не заметно в изолированных зернах. Оно видно также и при сопоставлении с другими двуотражающими зернами того же минерала, но находящимися в другой ориентировке. Не следует сравнивать изучаемое зерно с четко двуотражающим соседним зерном другого минерала — в этом случае можно «установить» двуотражение даже у явно изотропного минерала. Дело в том, что изменение интенсивности освещенности соседнего зерна может быть воспринято глазом и как изменение интенсивности освещенности наблюдаемого зерна.
3.	Двуотражение очень слабое или отсутствует (Д/?Отн^5%). Наблюдается у таких минералов, как халькозин, бурнонит, халькопирит. Двуотражение выявляется с трудом даже при сопоставлении с зернами изотропного минерала. Однозначно установить это можно лишь с двумя никелями (в параллельном или сходящемся свете) по наличию анизотропии или в иммерсии. Так же как и в предыдущем случае, если рядом имеется сильно
13 Р. Н. Соболев
193
Таблица 11
Изменение оттенка у минералов, обладающих плеохроизмом отражения
Минерал	Цвет по	Цвет по /?2
Ковеллин	Синий	Слабо фиолетовый
Молибденит	Светло-серый	Белый
Висмутин	Светло-серый	Желтовато-серый
Прустит	Г олубовато-серый	Желтовато-белый
Пирротин	Розовато-коричневый	Коричневато-желтый
Кубанит	Кремово-коричневый	Желтый
двуотражающий минерал, то при вращении столика микроскопа может создаться впечатление об изменении интенсивности отражения даже у недвуотражающего минерала. Для тех минералов, у которых двуотражение четкое, положение направления наибольшего и наименьшего показателей отражения относительно направления спайности, удлинения, двойниковой плоскости и т. д. является диагностическим признаком.
У окрашенных минералов при вращении столика микроскопа может происходить изменение цвета окраски через каждые 90° — это плеохроизм двуотражения. Двуотражение (7?1—Д2) зависит от разности величин двух показателей отражения, а плеохроизм — от различий в дисперсии показателей отражения. Обычно плеохроизм слабый и помогает установить наличие двуотражения в белом свете. Связано это с тем, что глаз гораздо чувствительнее к изменению окраски, чем к изменению интенсивности света. При плеохроизме обычно изменяется не цвет, а лишь его оттенки (табл. 11).
Наблюдения двуотражения и плеохроизма нужно проводить при максимальной освещенности объекта и сильно прикрытой апертурной диафрагме. Последнее необходимо для исключения влияния наклонных деполяризованных лучей.
Отражение минерала в масле (иммерсии) будет другим, чем в воздухе, так как оно зависит от показателя преломления и абсорбции. Применение иммерсии приводит к более четкому изменению цвета минерала по сравнению с его цветом в воздухе. При этом становятся заметными даже очень слабые изменения. У окрашенных минералов может происходить даже изменение цвета, как например, у ковеллина, который из синего (/?е) в воздухе становится пурпурно-красным в масле.
Если показатели отражения анизотропного сечения изменяются в иммерсии по-разному, то это приводит и к изменению двуотражения. У цветных минералов это обусловливает вариацию схемы плеохроизма.
Исследования с двумя николями. Как отмечено выше, это очень важный метод изучения рудного минерала, но в отличие 194
от прозрачных минералов, изучаемых в проходящем свете, мы получаем для рудных минералов качественные характеристики. Рудные минералы в поляризованном отраженном свете четко делятся на две группы: изотропные (минералы кубической сингонии и аморфные вещества) и анизотропные (минералы низшей и средней категорий).
Изотропные вещества при повороте столика микроскопа на 360° остаются темными. Надо иметь в виду, что рудные минералы кубической сингонии часто слабо аномально анизотропны (кобальтин, борнит). Изотропными в скрещенных николях будут и базальные сечения одноосных минералов. Их, однако, легко отличить по присутствию в шлифе двуотражающих сечений этого же самого минерала.
Анизотропные минералы в скрещенных николях при вращении столика микроскопа изменяют цвет или яркость и при этом четырежды гаснут через каждые 90°.
Поляризационные окраски, которые возникают у анизотропного минерала при скрещенных николях, обусловлены в основном дисперсией двуотражения. Они хуже видны в воздухе и лучше в масле. Наблюдать их следует при точно скрещенных николях и максимально ярком освещении — эти окраски зависят также и от сечения зерна. Отчетливое изменение цвета происходит при небольшом повороте столика микроскопа в любую сторону от положения темноты (погасания). Это явление используют для отличия слабо анизотропных минералов от изотропных. Если анализатор слегка (примерно на 1/5°) повернуть от положения перпендикулярности к поляризатору, то при повороте столика микроскопа на 360° будет зафиксировано четыре положения погасания сечения анизотропного минерала, которые попарно повернуты относительно друг друга на 180°, но угол между соседними положениями погасания уже не равен 90°.
В скрещенных николях выделяют следующие группы минералов.
1.	Изотропные хорошо гаснущие минералы (магнетит, хромит). Показатели отражения невысокие.
2.	Изотропные неполностью гаснущие минералы (пирит, серебро). Показатели отражения высокие.
3.	Слабо анизотропные минералы (бурнонит, халькопирит, халькозин). Эффект анизотропии заметен только в агрегате разноориентированных зерен и усиливается при наблюдении в масле. Они имеют очень небольшой угол вращения, а двуотражение при одном николе может быть незаметным.
4.	Явно анизотропные минералы (вольфрамит, арсенопирит, касситерит). Эффект анизотропии заметен в агрегате разноориентированных зерен на воздухе, а иногда и в пределах отдельных зерен; положения погасания отчетливы.
13*
195
5.	Сильно анизотропные минералы (графит, ковеллин, молибденит). Яркое сильное отражение между четырьмя положениями погасания (или минимальной освещенности) при повороте столика микроскопа на 360°. Двуотражение хорошо видно даже в пределах одного зерна. При скрещенных николях видны двойники и зональное строение.
Когда анизотропное сечение находится в положении погасания, то нити окулярного креста указывают на направление световых колебаний в данном сечении. Если удалить анализатор, то можно видеть их направление относительно морфологических элементов: спайности, удлинения, плоскости двойникования и т. д. Сечение с максимальной анизотропией в данном аншлифе находят так: 1) ставят сечение в положение погасания; 2) поворачивают от этого положения столик микроскопа на 45°; 3) вращают анализатор для восстановления погасания в этом положении. Чем больше угол поворота анализатора, тем более анизотропно сечение, однако это не обязательно максимально анизотропное сечение данного минерала. В отраженном свете, в отличие от изучения минералов в проходящем свете, нет возможности проверить ориентировку сечения оптическим путем.
Окраска минерала в скрещенных николях обусловлена дисперсией угла и (см. рис. 60, 61): она может быть или одинаковой, или различной при повороте на 45°. Погасание при повороте столика (0°, 90° и т. д.) или погасание, получаемое поворотом анализатора (столик в положении 45°), могут варьировать в зависимости от степени эллиптичности главных колебаний и величины дисперсии от совершенного до весьма несовершенного.
Итак, при полностью скрещенных николях мы определяем: 1) степень анизотропии (по интенсивности отражения); 2) дисперсию вращения (бесцветный или окрашенный); 3) полноту угасания в положениях 0 и 90°. Если сечение угасает полностью, то это свидетельствует о том, что колебание поляризовано линейно, если неполностью — колебания поляризованы эллиптически. Неполное угасание и появление окраски указывают, что колебания поляризованы эллиптически и диспергированы.
При неполностью скрещенных николях определяем.
1. Окраску минерала при повороте столика микроскопа на 45° от положения погасания в обе стороны и анализаторе, повернутом от положения скрещивания николей на 1—5° в зависимости от величины анизотропии. Изменения этих окрасок могут быть использованы для диагностики минерала.
2. Поворот столика микроскопа на 45° от положения погасания, а затем доворот анализатора до восстановления максимально возможной темноты позволяют установить, что если:
темнота полная — отраженный свет поляризован линейно и не диспергирован;
196
погасание неполное, но бесцветное — отраженный свет поляризован эллиптически и не диспергирован;
погасание неполное с окрашиванием в белом свете. Если в этом случае в монохроматическом свете угасание; а) полное, то это указывает на дисперсию линейно поляризованного отраженного луча; б) неполное, то указывает на дисперсию эллиптически поляризованного отраженного луча;
в белом свете видна только последовательная смена окрасок, даже без определенного минимума интенсивности; это указывает на очень сильную дисперсию типа а или б.
Следует иметь в виду, что такие параметры, как окраска и полнота угасания, зависят и от микроскопа, и от субъективного восприятия. Поэтому особенно важна их сравнительная, а не абсолютная, качественная характеристика. Большую помощь в этом отношении оказывает внимательное знакомство с минералами-эталонами, ибо сумма таких наблюдений оказывает большую помощь при диагностике минерала (табл. 12).
Исследование в сходящемся свете. Оптические свойства рудных минералов в сходящемся свете изучают с помощью высокоапертурных объективов с большим увеличением. Для того чтобы видеть все поле зрения, необходимо полностью открыть диафрагмы и вместо призмы включить отражающую пластинку. Сходящийся свет получается вследствие сильного преломления лучей в объективе. Коноскопические фигуры исследуют либо с включенной линзой Бертрана, либо с удаленным окуляром. Исследование в сходящемся свете позволяет в основном изучить вращательные свойства минералов.
Коноскопические фигуры рудных минералов очень похожи на коноскопические фигуры прозрачных минералов в проходящем свете, однако причины их возникновения и разрезы, на которых они наблюдаются, неодинаковы. Так, на изотропных сечениях (это сечения изотропных веществ, в том числе и минералов кубической сингонии, и базальные сечения одноосных минералов): 1) при полностью скрещенных николях наблюдается черный крест, сохраняющийся при вращении столика микроскопа (ветви креста параллельны световым колебаниям, пропускаемым николями); 2) при повороте анализатора крест распадается на две гиперболы, расходящиеся в противоположные квадранты в направлении колебания анализатора; 3) при наблюдении в белом свете на обеих сторонах гиперболы появляются цветные каймы (обычно синяя и красная), что обусловлено дисперсией простого вращения отражения (DRr). Это характерно лишь для некоторых минералов.
На анизотропных сечениях (это небазальные сечения одноосных минералов и общие сечения двуосных): 1) при переходе от положения полного погасания при скрещенных николях (параллельный свет) в сходящийся свет появляется черный крест,
197
Таблица 12
Специфические оптические свойства некоторых рудных минералов-эталонов
Минерал	Анизотропия	Погасание	Минерал повернут на 45° от положения погасания	
			оттенки	при повороте анализатора
Ильменит	Отчетливая	Хорошее	Голубовато-зеленовато-серый до коричневато-серого; очень слабая дисперсия	Хорошее погасание со слабым окрашиванием; со небольшой
Молибденит	Очень сильная	Хорошее, часто волнистое без дисперсии	Желтовато-серый	Хорошее погасание с пурпурными или коричневато-серыми каймами; очень большой о
Висмутин	Ясная, особен-	Неполное с ко-	Голубовато-се-	Желтый до зе-
	но на границах зерен	ричневыми и синими каймами	рый и зеленовато-желтый; отчетливая дисперсия	леновато-жел-того, после минимума пурпурно-розовый; со средний
Ковеллин	Очень сильная	Хорошее	Розовато-белый не изменяющийся с ориентировкой; сильная симметричная дисперсия	Нет минимума, постепенная смена оттенков (оранжевый, красный, пурпурный, фиолетовый) вследствие	очень сильной дисперсии со. Очень большой со
в этом случае действует только простое вращение отражения; 2) при повороте столика микроскопа на 45° от положения погасания крест распадается на две изогиры, расходящиеся в противоположные квадранты поля зрения. К этим квадрантам приурочено направление колебаний большей амплитуды отражения. Максимальное расхождение вершин гипербол происходит тогда, когда столик микроскопа повернут на 45°. Расстояние между вершинами гипербол характерно для каждого минерала. Изогиры являются геометрическим местом точек, в которых анизотропное вращение отражения (Лг) равно и противоположно простому вращению отражения (7?г); 3) при наблюдении в
198
белом свете у многих минералов на обеих сторонах гипербол появляются цветные каймы.
Важно отметить, что в отличие от прохождения световых волн через прозрачное вещество, где возникают разность хода волн и явление интерференции, образование коноскопических фигур в отраженном свете вызывается вращением отражения волн от поверхности. По коноскопической фигуре в анизотропных сечениях можно определить направление колебаний большего и меньшего показателей отражения, зная, что больший находится в тех квадрантах, в которых находятся изогиры после поворота столика микроскопа на 45°.
В табл. 13 приведены данные о сингонии (или только категории) исследуемого минерала на основании наблюдений при двух николях.
Морфологические особенности минерала. Если минерал имеет слабое двуотражение, то некоторые морфологические особен-
Таблица 13
Определение сингонии (категории) минерала по оптическим данным
Характер сечения	Другие сечения того же минерала	Оптический тип сечения	Сингония — категория
Однородное	Однородные	Изотропный	Кубическая или аморфное вещество
	Симметричные. На них один показатель отражения (Ro) имеет постоянную величину, другой (Re) — изменяющуюся	Перпендикулярный к оптической оси (оси симметрии высшего порядка) одноосного минерала	Средняя
Симметричное	Все сечения симметричны, за исключением базального, которое однородно. В симметричных сечениях два показателя отражения Ro и Re	Одноосный (не перпендикулярный к оптической оси)	
	Большинство	сечений асимметричны (отдельные симметричны)	Двуосный	Ромбическая или моноклинная
Асимметричное	То же	То же	
	Асимметричны	»	Триклинная
199
2'3'4'5'
Рис. 70. Возникновение внутренних рефлексов при косом освещении
кости его, не заметные при одном николе, можно увидеть в скрещенных николях. Это в первую очередь двойники, а также соотношения минеральных зерен в поликристаллических срастаниях. При вращении столика в скрещенных николях заметны даже весьма слабая анизотропия, отдельные зерна и строение двойников — это позволяет замерять углы погасания со спайностью, двойниковым швом и другими морфологическими элементами, т. е. можно установить взаимоположение оптических и кристаллографических элементов. В скрещенных николях более четко видны структуры распада твердых растворов, срастания и включения одного минерала в другом.
Внутренние рефлексы. Внутренние рефлексы—это окрашенные или бесцветные лучи, отраженные изнутри минерала от трещин, включений, плоскостей спайности. На рис. 70 схематически показано возникновение внутренних рефлексов. Лучи 1, 6, 7 отражаются от полированной поверхности и не попадают в глаз наблюдателя. Участки (минерал), от которых они отразились, будут темными. Лучи 2—5 частично проникли внутрь минерала и отразились от встретившихся им включений. Пройдя обратно, через минерал, они попадут в глаз наблюдателя и отразят степень прозрачности минерала и его цвет. Отражение в минерале происходит на разной глубине от полированной поверхности: чем больше поглощение, тем меньше глубина проникновения. В прозрачных минералах отраженные лучи возникают в большом количестве на глубине, в слабо абсорбирующих минералах они менее часты и ближе к поверхности, а в сильно абсорбирующих минералах, в которые свет почти не проникает, они отсутствуют. Цвет внутренних рефлексов— это цвет минерала в проходящем свете. Так, у зеленого малахита они зеленые (поверхность отражения темно-серая), у куприта — алые (поверхность отражения голубовато-белая). В прозрачных бесцветных минералах цвет внутренних рефлексов сложный, так как зависит от дисперсии преломления света внутри зерна. Большинство рудных минералов имеют внутренние рефлексы красного, коричневого и желтого цветов с оттенками (табл. 14).
Внутренние рефлексы сливаются со светом, отраженным от поверхности, и их четкость зависит от условий наблюдения.
200
Таблица 14
Некоторые минералы и их внутренние рефлексы
Минерал	Цвет внутренних рефлексов	Условия наблюдения
Сфалерит Киноварь Прустит Рутил	Бесцветные, желтые до красновато-коричневых Ярко-красные Темные пурпурно-карминовые От бесцветных до желтых	Видны в воздухе и усиливаются в масле
Хромит Гематит Вольфрамит Ильменит	Коричневато-красные Густые темно-красные Коричневато-красные Темно-бурые	Видны в основном в масле (в порошке)
Тетраэдрит Людвигит	Коричнево-красные Очень темно-красные	Изредка видны в масле
Внутренние рефлексы более четки в скрещенных николях. В изотропных кристаллах и анизотропных сечениях в положении погасания (нормальное положение минерала) все лучи, отразившиеся от поверхности, гасятся анализатором, а внутренние рефлексы (деполяризованные лучи) хорошо видны. В тех случаях, когда минерал имеет сильные внутренние рефлексы и слабую анизотропию, цвет первых даже может преобладать. В воздухе без анализатора внутренние рефлексы видны, как правило, в прозрачных минералах с очень низким отражением (Я«5-10%).
Применение иммерсии помогает выявлению внутренних рефлексов у минералов, у которых в воздухе они не наблюдаются. У минералов, у которых они плохо видны, следует выявлять в порошке, образующемся при царапании поверхности минерала иглой.
Чтобы не принять сильный эффект анизотропии (молибденит, графит и др.) за явление внутренних рефлексов, следует иметь в виду, что эффект анизотропии имеет закономерный характер, а проявление внутренних рефлексов — случайный и неравномерный. В случае сомнений необходимо исследовать порошок минерала с иммерсией в скрещенных николях. При использовании внутренних рефлексов в качестве диагностического признака их следует разделить на группы по интенсивности проявления и по характеру цвета.
По интенсивности проявления внутренних рефлексов (независимо от цвета) минералы делят на три группы: 1) сильные —
201
у полупрозрачных минералов с Rx 18—30% и прозрачных с /?<18% (киноварь, куприт, аурипигмент, реальгар, сфалерит и др.)—видны при небольшом увеличении при одном николе и в скрещенных николях в воздухе; 2) слабые — у полупрозрачных минералов с RaslO—44% (вольфрамит, гематит, хромит и др.)—видны в порошке или в иммерсии в скрещенных николях; 3) нет — в основном непрозрачные рудные минералы с /?>44%.
По цвету (независимо от степени проявления) следует выделять также три группы: 1) бесцветные, желтые, бурые; 2) красные; 3) зеленые и синие.
Роль иммерсии. При изучении рудных минералов иммерсионные препараты применяют очень широко. В качестве иммерсионных сред используют спирт (п= 1,360), глицерин (и= 1,500), кедровое масло (п= 1,516) и йодистый метилен (п= 1,743).
Применение иммерсионных жидкостей способствует возрастанию показателя преломления среды, из которой световой луч падает на полированную поверхность, вследствие чего увеличивается четкость изображения и разрешающая способность объектива, что следует из формулы:
Л=пим sin U,
где А—апертура объектива, U — половина угла конического светового пучка и п„м — показатель преломления иммерсионной среды. Таким образом, использование иммерсионных объективов и жидкостей позволяет получить не только большие увеличения, но и приводит к усилению оптических явлений («контрастность») : цвета минерала в естественном свете, двуотражения и анизотропии, интенсивности и цвета внутренних рефлексов.
Наблюдаемые эффекты становятся понятны, если сравнить формулы Френеля для случая, когда свет падает на полированную поверхность из воздуха и из иммерсионной среды:
/?в=[(п - I)2 + Л2]/[(д + I)2 + Л2],
/?им=[(п — Пим)2 + ^21/[(п + Ии„)2 + Л2],
где и /?нм — показатели отражения минерала в воздухе (п=1) и в иммерсии (пИм>1); k— коэффициент абсорбции. Ясно, что 7?в>7?им, так как пим>1. Изменение 7? зависит и от k\ у прозрачных минералов значения k стремятся к нулю и поэтому наиболее резкое уменьшение 7?нм будет у прозрачных и полупрозрачных минералов. При этом чем меньше показатель преломления прозрачного минерала, тем больше уменьшается его показатель отражения. В случае, когда п близко к пим, минерал в иммерсии становится невидимым. Что касается непрозрачных (абсорбирующих) минералов, то 7? у них снижается
202
в иммерсии менее резко, так как иИм влияет в формуле только на первый член.
В иммерсии контраст освещенности двух соседних зерен визуально заметен начиная с 2% (относительных). Поэтому измерения отражения и двуотражения минерала выполняются в иммерсии с большей точностью. Так как в иммерсии двуотражение минерала относительно возрастает, то и анизотропия минерала в иммерсии становится заметнее (в скрещенных николях). Цвет минерала также становится насыщеннее и лучше видны оттенки.
Для минералов с низким и средним отражениями И. С. Волынский предлагает следующие формулы расчета показателя преломления (и) и абсорбции (х):
________0,648(1 -Рв)(1-/?им)
П ~’1,516(1-Рв)(1+Рим) - (1 -Рв)(1-Рим)
1 /Рв(« + О8! - (» ~ О2
У П2(1-Рв)
Дисперсия является ведущим фактором окраски минерала в проходящем свете (и, следовательно, цвета его внутренних рефлексов). Минералы с красными внутренними рефлексами (киноварь, гематит, куприт) слабо поглощают красные лучи и сильно — синие. С возрастанием дисперсии минералов возрастает и их отражение, т. е. минералы с красными внутренними рефлексами (красные на просвет) должны сильнее отражать синие и зеленые лучи. В иммерсии эти явления усиливаются и у минералов, у которых в воздухе внутренние рефлексы не видны или видны плохо, они видны в иммерсии (антимонит, бурнонит и др.).
Твердость — это способность вещества сопротивляться внешнему механическому воздействию. Физическая сущность твердости комплексна. В нее входит пластическая упругая деформация и разрыв, и поэтому она не может быть полностью охарактеризована только одним способом воздействия на вещество. Твердость определяют царапаньем, вдавливанием и сопротивлением по отношению к шлифованию (относительный рельеф).
Для определения твердости методом царапания используют остро заточенную стальную иглу. Твердость стальной иглы, по Моосу, равна 5. Минералы, которые ею царапаются без нажима, относятся к группе мягких минералов, а те, которые не царапаются или на которых только при сильном нажиме остается слабый след от иглы, относятся к группе твердых минералов. При царапании наклон иглы должен быть максимально крутым.
Для количественного определения твердости (микротвердости) полированной поверхности минерала в шлифах используют
* Расчет для кедрового масла.
203
Таблица 15
Нагрузки для получения оптимального размера отпечатков в зависимости от порядка твердости минералов
По И. С. Волынскому
Группа твердости		Пределы микротвер-дости по Виккерсу при нагрузке 100 г	Стандартная нагрузка, г		
По С. И. Лебедевой	По Моосу		по С. И. Лебедевой	По Б, Б. Янгу и А. П. Миллиану	По Г. Тубо
I, очень мягкие	1—2	0—60	5—10	15	15—25
II, мягкие	2—3	60—120	10—20	25	
III,	средней твердости	3—4	120—200	—	—	
	4—5	200—550	20—50	50	50—100
IV, твердые	5—7	550—1100	50—100, иногда 200	—	100—200
V, очень твердые	>7	1100—1400 1400	200, для очень хрупких 100	100	300—500
специальные приборы — микротвердомеры, с помощью которых в минерал под действием нагрузки вдавливается алмазный наконечник (индентор). Наиболее часто в качестве индентора применяют пирамиду, впервые использованную в приборе, выпущенном фирмой «Виккерс», а получаемое значение твердости называют микротвердостью по Виккерсу (Но). Форма отпечатка, полученная на минерале под действием индентора различна и также является диагностическим признаком. Теоретически форма хорошего отпечатка пирамиды Виккерса должна представлять квадрат. Длину диагонали квадрата измеряют с помощью окуляр-микрометра. Микротвердость вдавливания определяют как нагрузку (в г), отнесенную к площади контакта (в мкм2):
Н=Р/А,
где Н — микротвердость; Р — нагрузка; А — площадь поверхности отпечатка. При расчете Н по форме отпечатка используют формулу
Н=(Р -2 sin0)/d2,
204
где Q — половина угла между противоположными гранями пирамиды; d— длина диагонали отпечатка пирамиды. Для пирамиды Виккерса 6=136°, 2 sin 0=1,854, откуда
Н„=(1,854Р)/сР.
Обычно Н находят по таблицам, зная величины Р и d.
Для получения оптимального размера отпечатка (длина диагонали отпечатка 20—25 мкм) для каждой группы минералов следует применять свою нагрузку (табл. 15). На величину микротвердости влияет много факторов, поэтому для одного и того же минерала следует выполнять серию измерений. Рекомендуемое время нагружения для каждого измерения—15 с. Следует также следить за тем, чтобы диагональ отпечатка не превышала ’/з размера зерна, ибо в противном случае зерно дробится, и полученные значения твердости сильно искажаются.
Качественная оценка твердости по относительному рельефу. При полировке разные минералы неодинаково сошлифовываются: мягкие быстрее, твердые медлен-
Таблица 16
Твердость типичных минералов
Минерал	Группа по И. С. Волынскому	Твердость по Моосу	Рельеф	Микротвердость по И. С. Лебедевой, форма отпечатка вдавливания	Поведение при полировке
Аргентит Ag2S, куб.	I	2—2,5	< галенита	20—30, с, вогн	Плохое
Галенит PbS, куб.	II	2,5	< аргентита < сфалерита	64—110, с	Хорошее
Халькопирит CuFeS2, тетр.	III	3,5—4	> галенита < сфалерита	165—260, с	»
Сфалерит ZnS, куб.	IV	3,5	> халькопирита < пирротина	161—189, с, вогн	
Пирротин Fei-xS, гекс.	V	4	> сфалерита < никелина	207—343, с	
Магнетит РезО4, куб.	VI	5,5	> сфалерита < арсенопирита	364—585, с	>
Пирит FeS2, куб.	VII	6—6,5	> арсенопирита < касситерита	965—1408, т	Посредственное, хорошее
Примечание: с — совершенная, воги — вогнутая, т — трещиноватая.
205
нее. В результате этого минералы с разной твердостью имеют1 в шлифе разную высоту. Это имеет очень большое диагностическое значение. И. С. Волынский предложил выделить по твердости семь групп минералов. В табл. 16 приведены данные о твердости некоторых типичных минералов по группам И. С. Волынского, а ниже —• систематика минералов по относительному рельефу в полированных шлифах.
I группа (77<галенита) .
II группа (галенита Н sS борнита) ..................................
III группа (борнита si Н блеклых РУД) •'.............................
IV группа (блеклых руд Н еС самородной платины) .................
V группа (сфалерита sC Н гС пирротина) .............................
VI группа (саффлорита Н арсенопирита) .......................
VII группа пирита) .
(арсенопирита еЛ И
Кераргирит, акантит, висмут самородный, свинец самородный, алтаит, петцит, тетрадимит, сера самородная, реальгар, прустит, пираргирит, антимонит
Галенит, висмутин, галеновисмутин, козалит, бурнонит, золото самородное, серебро самородное, сурьма самородная, киноварь, мышьяк самородный
Борнит, халькопирит, кубанит, молибденит, графит
Тетраэдрит, теннантит, энаргит, медь самородная, куприт, станнин, сфалерит, вюртцит
Пирротин, пентландит, никелин
Гётит, магнетит, хромит, ильменит, рутил, шеелит, вольфрамит, арсенопирит
Кобальтин, гематит, марказит, пирит, касситерит
Степень проявления рельефа зависит от способа приготовления препарата. Однако всегда различия в рельефе становятся особенно четкими при ручной дополировке образца.
Для определения рельефа пользуются двумя способами: 1) косого освещения и 2) наблюдения световой полоски на границе двух зерен. Первый способ более чувствителен. Возникающий при косом освещении эффект тот же, что мы постоянно’ наблюдаем в быту, когда солнце находится низко над горизонтом и контрастность освещения резко увеличивается: освещенные солнцем участки рельефа резко выделяются, а противоположные их склоны и углубления в рельефе погружены в глубокую тень. Этот способ особенно удобен для определения рельефа мелких включений (при наблюдении с большими увеличениями), а также тогда, когда поведение световой полоски на границе двух зерен недостаточно четко. Существуют разные способы получения косого освещения. Наиболее просто и удоб-
206
но несколько вдвинуть анализатор в тубус. При этом основная часть потока световых лучей (параллельных) будет перекрыта обоймой анализатора, а в оставшийся промежуток будут проходить только боковые лучи, которые наклонны. Для правильной оценки относительного рельефа эффект освещенности наблюдают на заранее подобранном участке с пустотами выкрашивания (т.е. те места, где рельеф отрицателен) или на границе двух минералов, относительный рельеф которых известен.
К изучению поведения световой по-
Рис. 71. Схема, поясняющая возникновение световой полоски
доски на границе двух зерен следует прибегать тогда, когда сравниваются минералы с близкой твердостью. Исследование следует осуществлять с объективами средних или сильных увеличений и при слегка затянутой диафрагме, чтобы получить пучок вертикально падающих параллельных лучей.
Причины возникновения световой полоски (полоски Кальба) ясны из схемы, представленной на рис. 71. На рисунке представлен вертикальный разрез шлифа на контакте мягкого (отрицательный рельеф) и более твердого (положительный рельеф) минералов. Граница срастания этих минералов образует наклонную к плоскости шлифа поверхность. Все падающие лучи вертикальны. После отражения от горизонтальных поверхностей лучи идут вертикально вверх, а отраженные от наклонной поверхности — косо. Наклон отраженных лучей тем больше, чем круче расположена наклонная плоскость. Из рис. 71 видно, что большее количество отраженных лучей собирается над минералом с отрицательным рельефом, и при нормальной фокусировке объектива (положение Fi) мы видим световую полоску на границе этих двух зерен. Если затем поднять объектив (или опустить столик микроскопа — это зависит от конструктивных особенностей микроскопа), то фокальная плоскость объектива переместится в положение F2, а световая полоска передвинется в сторону более мягкого минерала. Если объектив опустить, то эффект будет обратным. Таким образом, мы наблюдаем эффект внешне аналогичный тому, который возникает на границе прозрачных минералов (полоска Бекке). Однако правило здесь будет обратным тому, которое установлено при наблюдении полоски Бекке: при опускании фокальной плоскости полоска перемещается на минерал с положительным рельефом, при поднимании — на минерал с отрицательным рельефом.
При сравнении минералов разного цвета или минералов с сильно различающейся отражательной способностью видно, что световая линия имеет цвет более твердого мине
207
рала. В этом случае необходимо проверять ее перемещение как подъемом, так и опусканием фокальной плоскости.
Как уже отмечалось, чем больше разница в твердости сравниваемых минералов, тем круче наклонена граница между ними. При большом угле наклона этой границы отраженные лучи уже не попадают в объектив и поэтому световая полоска не наблюдается. В таком случае следует использовать метод косого освещения.
Световую полоску очень удобно использовать при изучении мелких включений минерала: мягкие минералы вышлифовываются и образуют как бы выгнутое собирательное зеркало, а твердые—-выпуклое рассеивающее зеркало. При подъеме фокальной плоскости освещенность более мягкого минерала возрастает (более твердого уменьшается), при опускании — наоборот.
Для получения надежного результата следует комбинировать методы косого освещения и световой полоски.
Определенную информацию об относительной твердости минерала можно получить и при наблюдении их поверхности. Как правило, поверхность мягких минералов (твердость по Моосу меньше 2) сохраняет тонкие царапины от полировки. Минералы с твердостью 3-—5 обычно имеют однородную полированную поверхность, но иногда сохраняют резкие царапины от грубого абразива. Если царапина прослеживается через два соседних зерна, то она шире в более мягком минерале и уже в более твердом. Если царапина кончается на границе с соседним зерном, то последнее или тверже абразива, или значительно мягче (царапина была зашлифована при последующей полировке)— это решается при наблюдении световой полоски или при косом освещении.
Форма зерен играет определенную роль при их диагностике и в проходящем, и в отраженном свете. При этом необходимо исследовать несколько сечений минерала. Обычно идиоморфными очертаниями характеризуются минералы, имеющие большую силу роста и значительную твердость. В целом, выделяют зерна изометричной и удлиненной форм. Изометричную форму имеют пирит, магнетит, (квадратные, гексагональные, треугольные сечения), арсенопирит (ромбические сечения), удлиненную (призматическую, столбчатую, шестоватую, игольчатую, пластинчатую)— антимонит, арсенопирит (призматические), джемсонит, рутил (игольчатые), гематит, молибденит (таблитчатые) и др.
Ксеноморфны (аллотриоморфны) зерна сфалерита, халькопирита, пирротина. Колломорфная структура (концентрически — зональная, гроздьевидная, почковидная и т. д.) характерна для марказита, лимонита, псиломелана, а иногда и для таких минералов, как касситерит, пирит и др.
208
Спайность в рудных минералах часто выражена плохо, что связано с особенностью приготовления шлифов. Однако она хорошо проявляется после структурного травления образца. В шлифе спайность проявляется в виде системы (нескольких систем) параллельных трещин, ориентированных вдоль определенных кристаллографических направлений. Вдоль трещин спайности иногда располагаются включения, продукты замещения минерала; структуры распада твердого раствора также ориентируются вдоль трещин спайности. Системы трещин обычно прямолинейны, однако в легко деформируемых минералах (молибденит, аурипигмент) они могут быть искривлены. Если имеется несколько систем спайности, то часто образуются фигуры выкрашивания. Такие фигуры треугольной формы характерны для минералов кубической сингонии (галенит, алтаит, сфалерит и др.).
Спайность иногда можно спутать с тонкими царапинами. Однако при шлифовке трещинки спайности заваливаются полировкой, а у царапин нет. Чтобы убедиться, что мы имеем дело с царапиной, следует вращать столик микроскопа при косом освещении; при определенном его положении появляется блеск на одной стороне царапины, который возникает вновь (но уже на другой стороне царапины) при повороте столика микроскопа на 180°. Кроме того, царапины переходят из одного минерала в другой.
Двойниковое строение характерно для многих рудных минералов. Среди двойников различают двойники роста, перекристаллизации, давления. Наиболее распространены двойники первой группы. Они характерны для антимонита, сфалерита, халькопирита, марказита, магнетита, ильменита, гематита и др. Эти двойники представлены прямолинейными индивидами пластинчатой формы, варьирующими по длине. Они распространены незакономерно и присутствуют не во всех зернах данного минерала. Иногда двойниковое строение может быть проявлено только у части зерна. У бурнонита двойники роста имеют решетчатую форму.
Двойники перекристаллизации имеют или пластинчатую, или веретенообразную форму. Последние часто перекрещиваются. Изредка в них видны эффекты кручения и скольжения. Они встречаются лишь у отдельных зерен данного минерала. Такие двойники установлены у халькопирита, пирротина, аргентита и др.
Двойники давления представлены пластинками одинаковой толщины; в них обычно видны следы кручения, катаклаза. Под влиянием динамометаморфизма в зернах возникают волнистое погасание, искривление трещин спайности, трещинки дробления. У саффлорита установлены тройники срастания звездчатой формы.
14 Р. Н. Соболев
20»
В анизотропных минералах двойниковое строение выявляется в скрещенных николях при вращении столика микроскопа, в изотропных — путем структурного травления либо по неодинаковой высоте рельефа индивидов сростка. Характерным изотропным минералом, в котором систематически наблюдаются двойники, является сфалерит.
Зональное строение свойственно многим минералам. Для некоторых из них (например, для арсенопирита, пирита, касситерита и др.) оно может служить диагностическим признаком. Зоны роста выявляются вследствие некоторого их различия в сопротивляемости к полировке. У галенита, сфалерита, кобальтина и некоторых других минералов зоны роста видны без химического травления, у ряда других — зональность проявляется после химического травления. У анизотропных минералов зональность выявляется при их изучении в скрещенных николях.
Структурное травление применяется для выявления двойников, зональности, явлений деформации и т. д. Основано оно на том, что растворимость минерала по разным направлениям различна. Травление осуществляют или погружением полированной поверхности аншлифа в реактив (нанесением большой капли реактива на поверхность шлифа), или помещением ее над горлышком колбы с реактивом на определенное время. Полированную поверхность нельзя вытирать: после травления реактив смывают и поверхность высушивают. В табл. 17 приведены
Таблица 17
Реактивы для структурного травления минералов
Минерал	Реагент	Экспозиция, с
Антимонит Sb2S3	КОН (20%-ный раствор)	1—10
Арсенопирит FeAsS	1 часть КОН (конц.) +1 часть Н2О2 (30%-ный раствор)	10—60
Галенит PbS	НС1 (1 : 2) 3 части HNO3 (конц.) + 1 часть спирта	2—10 2—10
Магнетит Fe3O4	НС1 (конц.)	120—300
Марказит FeS2	1 часть КМпО4 (насыщенный водный раствор)+ 1 часть КОН (20%-ный раствор)	20—30
Пирит FeS2	То же	10—30
Пирротин Fei-jS	НО (конц.) КОН (20%-ный раствор)	60 60—120
Сфалерит ZnS	Пары слегка разбавленной царской водки	5—20
Халькопирит CuFeS2	Пары царской водки	15—30
210
примеры воздействия реактивов на поверхность некоторых минералов.
Большую помощь при диагностике минералов оптическими методами оказывает знание закономерных ассоциаций минералов. Так, например, обычны такие пары минералов, образующиеся при распаде твердых растворов: магнетит — ильменит, пирротин — пентландит, халькозин — борнит, халькопирит — кубанит.
При гипогенном замещении обычны такие пары закономерно встречающихся минералов:
Минерал-хозяин	Замещающий минерал
Галенит	Сфалерит
Халькозин	Ковеллин
Магнетит	Гематит
Рутил	Ильменит
Пирит	Халькопирит
Сфалерит	Халькозин
При гипергенном замещении в зоне окисления также характерны закономерные сообщества минералов:
Первичный минерал
Халькопирит Халькозин Молибденит Галенит Гематит
Замещающий минерал
Малахит
Куприт
Молибдит Церуссит Лимонит
Очень часто в рудном минерале находятся мелкие включения другого минерала. Они могут быть представлены минералом, захваченным минералом-хозяином при его росте (хромит в платине); минералом, выделившимся из минерала-хозяина после его кристаллизации (сфалерит в галените) и др. Такие включения располагаются либо произвольно, либо приурочены к трещинам спайности. Поскольку такие включения закономерны, знание их помогает при диагностике минералов.
Включение
Аргентит Блеклая руда Борнит Бурнонит Г ематит Золото Ильменит Кубанит Медь Пентландит Пирротин Станнин Сфалерит Халькопирит
Минерал-хозяин
Галенит
Галенит, борнит
Халькопирит, халькозин
Галенит
Магнетит, хромит
Пирит
Магнетит, хромит, рутил
Халькопирит
Куприт
Пирротин
Сфалерит, халькопирит
Сфалерит
Станнин
Сфалерит, блеклая руда, станнин
14*
211
Систематический ход определения минерала по его свойствам. При исследовании минерала в отраженном свете все оптические явления обусловлены поверхностным отражением. Наиболее важной является интенсивность отражения, варьирующая (примерно) от 10 до 100%.
Хотя целый ряд оптических свойств рудных минералов и не зависит от того, используем мы поляризованный или не поляризованный свет, все наблюдения ведутся в поляризованном свете, так как поляризатор вмонтирован в опак-иллюминатор.
Наблюдения при одном николе.
1.	Относительная интенсивность отражения хорошо улавливается глазом и чем она больше, тем легче улавливается. Следует учесть, что цвет или оттенок минерала могут привести к неверным заключениям. Так, например, кобальтин (розовато-белый), хотя и имеет меньшую интенсивность отражения R, чем никелин (розовато-желтый), может казаться более ярким. Во избежание ошибочного заключения следует использовать цветной светофильтр (в этом случае, естественно, мы судим об R только для соответствующей длины волны). Кроме того, необходимо учитывать, что от плохо отполированной поверхности, а также на разрезах со спайностью интенсивность отражения уменьшается. Если в поле зрения имеются минералы с сильно различающимися коэффициентами отражения R, то их сравнение следует проводить с использованием светофильтров, так как свет от сильно отражающего минерала ослепляет.
2.	Цвет минерала. Объективной характеристикой цвета минерала является дисперсия отражения в видимой области спектра (7 = 440—700 нм). Обычно минералы делят на три группы: белые, слабо и сильно окрашенные. Как правило, низкоотража-ющие минералы серые, разных оттенков, минералы высокоот-ражающие — ярко-белые. Глаз отчетливо воспринимает разницу не только между цветами, но и оттенками, однако выразить ее словами обычно не удается. Следует иметь в виду, что при оценке цвета большую роль играет окружающая среда, вследствие чего такая оценка носит относительный характер. Поэтому определять цвет нужно по отношению к какому-либо достаточно широко распространенному стандартному минералу (галенит, сфалерит, пирит, халькопирит, магнетит, пирротин, арсенопирит).
3.	Двуотражение и плеохроизм. Двуотражение зависит от разницы между величинами показателей отражения, а плеохроизм — от различий в характере дисперсии показателя отражения. Двуотражение и плеохроизм следует наблюдать на разрезах максимально приближающихся к параллельным RoRe (у одноосных минералов) и RgRp (у двуосных минералов). Для одноосных минералов (и двуосных с малым углом оптических
212
осей) на этих разрезах в ряде случаев можно определить знак минерала.
При применении иммерсии при одном николе усиливается контрастность в отражении различных минералов или сечений одного и того же анизотропного минерала, четче становятся цвет минерала, двуотражение и плеохроизм (у некоторых минералов может изменяться).
4.	Относительная твердость. Определяется путем царапания стальной иглой, методом косого освещения и наблюдением световой полоски.
5.	Морфологическая характеристика. Для некоторых минералов может использоваться в качестве диагностического признака.
6.	Характер срастаний с другими минералами, замещение более поздними минералами также достаточно характерные признаки минерала.
Наблюдения с двумя николями максимально анизотропных сечений при нормальном падении света. В отличие от наблюдения в проходящем свете, где ни-коли всегда скрещены, в отраженном свете исследования проводят при полностью скрещенных и неполностью скрещенных николях.
При полностью скрещенных николях определяют.
1.	Степень анизотропии минерала. Выделяют следующие группы: а) изотропные минералы (с низким и средним Д, такие, как магнетит, хромит и др.) с хорошим погасанием в скрещенных николях; б) изотропные минералы (с высоким Д, такие, как пирит, серебро и др.) с неполным угасанием в скрещенных николях; в) слабо анизотропные минералы (бурнонит, халькозин и др.), имеющие небольшой угол вращения — проверка при неполностью скрещенных николях; г) ясно анизотропные минералы (висмутин, пирротин, вольфрамит, арсенопирит): положения погасания (или минимальной освещенности) ясные; двуотраженные видно в агрегате зерен при одном николе; д) сильно анизотропные минералы: положения погасания (или максимальной освещенности) четкие; двуотражение видно даже в отдельном зерне.
2.	Направление колебаний на максимально анизотропных сечениях относительно морфологических элементов зерна (спайность, удлинение и др.). Устанавливаются в скрещенных николях; а когда зерно поставлено в положение 45°, то путем вращения анализатора. Например, тенорит и делафоссит близки по свойствам и морфологии (удлиненные зерна), но у первого угасания косое, у второго — прямое. Здесь нельзя проводить аналогию с углом угасания у прозрачных двуосных минералов, так как в полированных шлифах в отраженном свете нет опти
213
ческого способа проверки сечения минерала, параллельного плоскости оптических осей.
3.	Дисперсионные окраски и степень угасания (определяются степенью эллиптичности главных колебаний и величиной дисперсии). Изучаются в скрещенных николях, а когда зерно поставлено в положение 45°, то путем вращения анализатора.
4.	Тип поляризации колебаний. Выполняется в скрещенных николях в положении погасания 0 и 90°. Если в указанных положениях угасание полное, то колебание поляризовано линейно, если неполное, то колебания поляризованы эллиптически. Когда при неполном погасании (в этих положениях) появляются цветные эффекты, то колебания поляризованы эллиптически и диспергированы.
При неполностью скрещенных николях (при полностью скрещенных николях минерал устанавливают в положение погасания, а потом поворачивают столик микроскопа на 45°) определяют:
окраску минерала в обоих положениях 45°. Анализатор поворачивают от положения скрещивания на 1—5° (зависит от степени анизотропии);
тип поляризации и дисперсию. Вращением анализатора устанавливают максимально возможную темноту. Если темнота полная — отраженный луч линейно поляризован и не диспергирован, неполная, окрашивания нет — отраженный луч эллиптически поляризован и не диспергирован, неполная в белом свете — появляется окрашивание.
В монохроматическом свете угасание: а) полное—-дисперсия линейно-поляризованного отраженного луча; б) неполное — дисперсия эллиптически-поляризованного отраженного луча.
В белом свете видна только последовательная смена окрасок (без определенного минимума интенсивности). Это свидетельствует об очень сильной дисперсии типа а или б.
5.	Осность минерала можно установить на разрезах с максимальной анизотропией. Если минерал имеет полное угасание и одинаковую симметричную окраску в положении 45° во всех сечениях, то, вероятнее всего, он одноосный. Если сечения минерала в положении 45° угасают неполностью, и наблюдаются, различные окраски, то, вероятнее всего, он двуосный. Поскольку ряд рудных минералов обладает оптическими аномалиями (пирротин, буланжерит и др.), это правило работает не всегда. При определении осности минерала таким методом следует очень тщательно проверять скрещенность николей во избежание появления ложных окрасок в положении 45°.
Хотя в целом наблюдения свойств минералов в скрещенных николях и носят качественный характер, тем не менее они очень специфичны (табл. 18).
214
Таблица 18
Поведение рудных минералов, наблюдаемое в скрещенных николях
Минерал	Степень анизотропии	Погасание	Минерал в позиции 45° от положения погасания	
			Дисперсия; оттеики	Влияние вращения анализатора
Ильменит	Ясная	Хорошее	Очень слабая; голубовато-серый до коричневато-серого	<о небольшой; погасание хорошее со слабым окрашиванием
Висмутин	Сильная	Неполное с коричневыми и синими оттенками	Отчетливая; голубовато-серый и зеленовато-желтый	co средний; окраска желтая до зеленовато-желтой, после минимума пурпурно-розовая
Никелин	»	Почти полное	Сильная; варьирует с изменением ориентировки — синий и зеленовато-желтый	со большой; синий, у минимума пурпурно-серый, далее коричневато-желтый и светлый оранжево-коричневый
Ковеллин	Очень сильная	Хорошее	Сильная симметричная; не изменяются с изменением ориентировки — розовато-белый	со очень большой; вследствие	очень сильной дисперсии со нет минимума, наблюдается последовательная смена оттенков (оранжевый, оранжево-красный, пурпурный, фиолетовый)
Молибденит	»	Хорошее; часто волнистое без дисперсии	Желтовато-серый	со очень большой; хорошее погасание с пурпурными или коричневато-серыми оттенками
Двойники, морфологические особенности минерала и внутренние рефлексы четче видны в скрещенных николях.
Применение иммерсии усиливает оптические эффекты в скрещенных николях.
Наблюдения с двумя николями в сходящемся свете. По сравнению с исследованием прозрачных минералов в сходящемся свете изучение рудных минералов в отраженном свете дает гораздо меньше информации. Внешне коноскопические фигуры, получаемые в отраженном свете, аналогичны фигурам, получаемым в проходящем свете.
Наличие черного креста, сохраняющегося при вращении столика микроскопа, свидетельствует об изотропном сечении
215
(аморфное вещество, минералы кубической сингонии и сечения, перпендикулярные к оптической оси одноосного минерала).
Наличие черного креста, распадающегося на две изогиры, расходящиеся в противоположные квадранты поля зрения, свидетельствует о косом сечении одноосного или двуосного минерала. Максимальное расхождение изогир достигается при повороте столика микроскопа в положение 45°. К квадрантам, в которых находятся изогиры, приурочено колебание большей амплитуды отражения.
В целом коноскопические фигуры не дают новой информации об ориентировке сечения минерала по сравнению с той, которую получают при изучении минерала в параллельном свете. Однако коноскопические фигуры достаточно информативны при наблюдении дисперсионных эффектов.
На изотропных сечениях обнаруживается эффект дисперсии простого вращения отражения, выражающийся в окраске вблизи края поля зрения: красные каймы указывают на то, что вращение больше для красного цвета, чем для синего (г>о); если каймы синие — соотношения противоположные (v>r). Любой иной цвет кайм свидетельствует лишь о сильной дисперсии. Ширина цветовых кайм указывает на степень дисперсии. Если дисперсия слабая, то ее можно выявить при повороте анализатора на несколько градусов.
Ниже приведены оптические характеристики, которые изучаются у прозрачных минералов в проходящем свете (слева), а у рудных — в отраженном (справа). В проходящем свете исследуются прозрачные или слабо абсорбирующие минералы при толщине шлифа 0,03 мм (абсорбирующие минералы при такой толщине пластинки непрозрачны); в отраженном — прозрачные минералы выглядят темно-серыми, а рудные (абсорбирующие) имеют высокую интенсивность отражения.
При одном николе в параллельном свете
Цвет, плеохроизм, форма, спайность, I рельеф, шагреневая поверхность, вто-	с
ричные изменения и взаимоотноше-	s
ния минералов
Окраска. Обусловлена дисперсией	(
абсорбции — избирательным погло-	г
щением части видимого спектра	i
Полоска Бекке и цветной эффект	I
Лодочникова. Указывают на разли-	j
чие в показателях преломления кон-	а
тактирующих зерен
Рельеф и шагреневая поверхность.	I
Изменяются у анизотропного сечения	>
минерала при вращении столика мик-	с
роскопа. Обусловлено разницей по-	с
казателей преломления н (или) ко-	к
эффициентов абсорбции	J
Цвет, плеохроизм, спайность (только-совершенная), вторичные изменения и взаимоотношения минералов
Окраска. Обусловлена преимущественным отражением какой-либо части видимого спектра
Полоска Кальба указывает на различие в твердости контактирующих зерен
Интенсивность отражения. В монохроматическом свете при вращении столика микроскопа варьирует вследствие двуотражения (изменения показателя, зависящего от двупреломления и биабсорбции)
216
Плеохроизм. Изменение интенсивности окраски (реже цвета) при вращении столика микроскопа в белом свете. Обусловлено различием в дисперсии абсорбции колебаний
В скрещенных николях в параллельном
Анизотропное симметричное сечение погасает через 90° в белом свете при вращении столика микроскопа. Асимметричные сечения гаснут через 90° только в монохроматическом свете
Анизотропное сечение в белом свете в любом положении (кроме положений погасания) имеет постоянную интерференционную окраску, определяемую разностью хода; дисперсия может вызвать появление аномальных окрасок
Вращение анализатора не дает диагностических эффектов
В скрещенных николях в сходящемся
Осность минерала, угол оптических осей и их дисперсия, знак минерала (при введении компенсатора), силу анизотропии определяют по коноскопической фигуре
Изогиры коноскопической фигуры являются геометрическим местом точек, в которых направление поляризации колебаний не изменяется при прохождении света через минерал
Плеохроизм отражения. Изменение цвета при вращении столика микроскопа в белом свете. Обусловлено различием в дисперсии показателя отражения свете
Анизотропное симметричное сечение погасает через 90° в монохроматическом свете при вращении столика микроскопа. Асимметричные сечения проявляют только четыре минимума интенсивности в случае, когда главные колебания поляризованы эллиптически
Анизотропное сечение в белом свете имеет серию поляризационных окрасок, меняющихся при вращении столика микроскопа (за исключением положений погасания), что обусловлено дисперсией анизотропного вращения. Симметричные сечеиия имеют одинаковую окраску при повороте на один и тот же угол от положения погасания
Вращение анализатора позволяет судить о дисперсии анизотропного вращения
свете
Различают изотропные и анизотропные сечения, судят о силе анизотропии по поведению фигуры при вращении столика микроскопа
Изогиры коноскопической фигуры являются геометрическим местом точек, в которых не возникает результирующего вращения направления колебаний; для изотропных сечений это означает, что поляризованное колебание не изменяется при отражении, для анизотропных — что анизотропное вращение скомпенсировано вращением отражения
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Безсмертная М. С., Чвилёва Т. И. Определитель рудных минералов в отраженном свете. М„ Недра, 1976.
2.	Волынский И. С. Определение рудных минералов под микроскопом. М., Недра, 1966.
3.	Галопен Р., Генри И. Исследование непрозрачных минералов под микроскопом. М., Мир, 1975.
4.	Диагностические свойства рудных минералов/С. А. Юшко, О. Е. Юш-ко-Захарова, С. И. Лебедева и др. М., Наука, 1975.
5.	Исаенко М. П., Боришанская С. С., Афанасьева Е. Л, Определитель главнейших минералов руд в отраженном свете. М., Недра, 1986.
6.	Ландсберг Г. С. Оптика. М., Наука, 1976.
7.	Лебедева С. И. МикротверДоСть минералов. М., Недра, 1977.
8.	Лодочников В. И. Основы кристаллооптики. М.-Л., Госгеолиздат, 1947.
9.	Определение рудных минералов в полированных шлифах по спектрам отражения и твердости/М. С. Безсмертная, Т. Н. Чвилёва, Л. С. Агроскин и др. М., Недра, 1973.
10.	Сахарова М С., Черкасов Ю. А. Иммерсионный метод в минералогических исследованиях. М„ Изд-во МГУ, 1970.
11.	Соболев Р. И. Федоровский метод с основами кристаллооптики. М., Изд-во МГУ, 1981.
12.	Трёгер В. Е. Таблицы для оптического определения породообразующих минералов. М., Недра, 1980.
13.	Универсальный столик Е. С. Федорова. М., Изд-во АН СССР, 1953.
14.	Шумская И. И., Ильина Л. И., Миловзорова И. Т. Система диагностики рудных минералов по кристаллооптическим данным. М„ Недра, 1979.
15.	Шумская И. И. Определитель рудных минералов по спектральным кривым отражения. М., Недра, 1985.
16.	Юшко С. А. Методы лабораторного исследования руд. М., Недра,
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Условные обозначения и сокращения к приложению 1
2V — угол оптических осей
2Vjvg — угол оптических осей около оси индикатрисы Ng
2Vnp — угол оптических осей околз оси индикатрисы Np с(1), Ь(П), с(Ш)—кристаллографические оси бисс. — биссектриса угла оптических осей Ng, Nm, Np, Ne, No — оси индикатрисы tig, Пт, tip, tie, rio — показатели преломления пср — средний показатель преломления
ио20 — измерен в натровом свете при температуре 20 СС — дисперсия осей индикатрисы и оптических осей
I — удлинение
А — двупреломление (пе-—пр)
Ng^Nm^Np, Ne^;No — схема абсорбции (относительная интенсивность окраски по направлениям абсорбции)
Сингония: куб. — кубическая, гекс. — гексагональная, тетр. — тетрагональная, триг. — тригональная, ромб. — ромбическая, мон. — моноклинная, трикл. — триклинная
Спайность (сп.)—пл. — плохая, ясн. — ясная, хор. — хорошая, сов. — совершенная, в. сов. — весьма совершенная; отд. — отдельность дв. — двойники тв. — твердость по Моосу плотн. —- плотность интерф. — интерференционный ПОО -— плоскость оптических осей
ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ
Номер п/п. Минерал, формула; сингония	Характерные простые формы: спайность; двойники; облик	Степень анизотропии; оптическая ориентировка; удлинение 1	Показатель преломления л; двупреломление Л; оптический знак	
__ 1	2	3	4	
Изотропные минералы				
1. Флюорит CaF2	{ПО}, {111}, {100}, {311}; сп. по {111} сов.; дв. по {111}; зерна и их агрегаты	Часто анизотропен ромб.?	лом= 1,4339	
2. Анальцим Na[AlSi2O6] -Н2О	{211}, {100}; сп. по {001} пл.; ше-стоватые, зернистые массы	Участками слабо анизотропен	п= 1,487, tlp^=tle=== 1,486, пг=по= 1,487; Д=0,001; отрицательный	
3.	Содалит (группа) (1)	Содалит Na8Cl2[AlSiO4] (2)	Нозеан NaB[SO4] [AlSiO4]6 (3)	Гаюин Na6Ca2[SO4]2[AlSiO4]6 (4) Лазурит Na8Ca2[SO4]s* [Al4SiO4]8	{ПО}; сп. по {110} ясн.; дв. по {111}; зерна, кристаллы	Изотропен	(1)	п= 1,483— 1,487, (2)	л= 1,496, (3)	л =1,496— 1,504	
4. Лейцит K[AlSi2O6]; псевдокуб. (ниже 603 °C тетр.)	{112}; шарообразные зерна	Метастабиль-ный, изотропен	п0 =пр-=1,508, Лщ 1,508, пе=пе= 1,509; Д=0,001; положительный	
5. Вулканическое стекло (1)	Липаритовое (2)	Пехштейн (3)	Дацитовое (4)	Трахитовое (5)	Андезитовое	—	Изотропны; иногда двупре-ломляют	(1)	п= 1,492 (1,48—1,51), (2)	п= 1,500 (1,492—1,506), (3)	л=1,5П (1,504—1,529),	
220
ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛОВ В ПРОХОДЯЩЕМ СВЕТЕ
	Угол; дисперсия оптических осей	Цвет в шлифе; плеохроизм; абсорбция	I	Характерные особенности: химические свойства	।	Сходные минералы и их отличия	Условия нахождения
	5	6	7	8	9
(кубическая сингония)					
	•—	Бесцветный, синий, фиолетовый	Часто зоналеи, плеохроичные двойники; разлагается в H2SO4	Опал ие имеет сп., содалит и криолит — другие СП. и п	Пневматолитовый, гидротермальный, иногда магматический
	2Глг (очень маленький)	Бесцветный	При нагревании мутнеет; жела-нитизирует с НС1	У минералов группы содалита другая сп.; у стекла и опала нет сп.	Г ид ротерма льный, магматический в щелочных породах; иногда в рудных жилах; выполняет миндалины в эффузивах
	—	Бесцветный, также зеленоватый, красноватый, синеватый	Часты черные края и пятнышки; жела-нитизирует с уксусной кислотой, дает реакции на С1 или SO4	У флюорита ниже л; у анальцима другая СП.	В щелочных горных породах. Не встречается с кварцем и в породах регионального метаморфизма
	2V»p (очень мал—до 0°. в этом случае псевдотетр,)	Бесцветный	По лейциту образуются псевдоморфозы — псевдолейцит; содержит включения минералов, растворяется в НС1 с выделением порошковатого кремнезема	У содалита ниже п и отсутствует анизотропия	В щелочных горных породах. Не встречается с кварцем и в породах регионального метаморфизма
	—	Бесцветный, бледный до коричневого (основного состава)	—	—	В основной массе-эффузивных пород и зальбандах жил. Не встречаются в интрузивных и ме-
22 Ь
1	2	3	4	
(6) Лейцитотефритовое (7) Базальтовое			(4) /2=1,512, (1,488—1,527), (5) «=1,512 (1.489—1,529), (6) п= 1,550 (1,525—1,580). (7) п=1,575 (1,506—1,612)	
6. Шпинель (группа) Шпинель MgAl2O4 Терцинит Fe2+AI2O4	{111}, редко {НО}; сп. по {111} ясн.; дв. {111}; зерна	Изотропна	«=1,713—2,05	
7. Гранат (группа) (1)	Пироп МязА12 [SiO4] з (2)	Альмандин Fe3Al2[SiO4] з (3)	Спессартин Мп3А12 [SiO4] з (4)	Гроссуляр Са3А12 [SiO4] з (5)	Андрадит Са3Ре2[51О4]з (б)Меланит (андрадит с содержанием TiO2 от 1 до 11,5%)	{НО}, {112}; сп. по {110} пл; зерна	Как правило, изотропны; гроссуляр	и андрадит часто двупреломляют (отдельные участки)	(1) /г « 1,705, (2) л «1,830. (3) п=1,800, (4) п «1,735, (5) п «1,895, (6) п «1,86— 2.00	
8. Сфалерит ZnS	{НО}, {311}; сп. по {110} сов.; дв. по {111} и {211}; зерна	Изотропен; изредка слабо анизотропен	По=2,396, (чистый), по=2,47 (при 28%-ном FeS)	
222
Продолжение прилож. t
	5	6	7	8	9
					таморфических подродах
		Шпинель бесцветная, розовая, синеватая, хлорошпинель— бледно-зеленая, плеонаст — светло-зеленый, бесцветный, герцинит, ганит — темно-зеленый, пикотит — желто-коричневый	Не имеет (001)	Периклаз имеет сп. по (001); у граната нет (П1)	В контактово- и регионально-метаморфизованных известковисто-мергелистых породах, кристаллических сланцах, гнейсах, изредка в ультра-основных породах.
		Пироп — розовый, альмандин — бледно-розовый, спессартин — желтоватый; гроссуляр — бесцветный, андрадит — желто-зеленый, мела-нит — желто-коричневый	Нередко зональное строение	Для шпинели характерна {111}	Пироп — в серпентинитах, эклогитах, кимберлитах; альмандин — в породах регионального метаморфизма; спессартин — в магматических и метаморфических	породах; гроссуляр и андрадит — контактовометаморфические и в скарнах; ме-ланит — в фонолитах и карбонатитах
		Бесцветный, при содержании FeS до 30% — желтовато-коричневатый	Полуметаллический блеск в отраженном свете; растворяется в концентрированной НС1	Рутил двупре-ломляет	Гидротермальный и контактово-метаморфический вместе с другими сульфидами
223
Анизотропные
Одноосные
©. Апофиллит KFCa^SieOzo] -8Н2О; тетр.	{100}, {111}, {001}; сп. по (001) в сов., по {110} ясн. таблитчатый, зернистый, столбчатый 11 с	Ne II с (редко Agile), Ne=Ne или Np; 1 положительное и отрицательное	По=1,5345— 1,5445, tie — 1,5365— 1,5439 (иногда ло~«е=1,542); A 0,0020— 0,0006; положительный	
10. Кварц SiO2; а гекс., при <575 °C (5 триг., при >575 °C	{юГ1}, {01П}, {1010}; пл.; дв. по (0001); зернистый, удлиненный || с	Agile, Ne=Ne; 1 положительное	«о=1,5442, nc=l,5533; А 0,0091; положительный	
11. Брусит (Mg)(OH)2; -триг.	{0001}; сп. по (0001) в. сов.; листоватый II (0001), волокнистый	Agile, Ne=Ng; l отрицательное	по= 1,559— 1,556, «е=1,580— 1,585; А 0,021—0,019; положительный	
12. Эвдиалит (Na, Ca)9 (Zr, Ti, Мп)-• fSi3O9] [S19O54] • (ОН)3; триг.	{0001}, {hohl}, {1120}: сп. по {0001} ясн., по {1120} пл.; зерна	Agile, Ao=Ng-эв диалит, Ag« Ap — мезодиалит, Ap||c — эвколит	По=1,610 (эвдиалит и эвколит) , «©=1,615 (эвдиалит), «е=1,605 (эвколит) (« — непостоянный, часто выше); А 0,005; положительный	
13. Мелилит (группа) (1) Геленит 'CajIAlsSiO?] (2) Мелилит (Са, Na, К) [(Mg, Fe2+, Те3+, Al, Si)3O7]	{001}, {100}; сп. по {001} и {110} ясн.; короткостолбчатый (1) толстотаблитчатый (3) тонкотаблитчатый	(1) Ap|[c, Ao= —Np; l положительное и отрицательное (3) Agile, Ac= = Ag; l отрицательное	«0=1,669 (1) и 1,633 (3), «е=1,658 (1) и 1,639 (3); А 0,011 (1) и 0,006 (3), иногда А «0,000 (2); отрицательный	
224
Продолжение прилож. 1
5	6	7	s	s
____________________________________________________________________________________
минералы
положительные
	Часто аномальный двуосный	Бесцветный	Иногда оптически аномален — угасает участками; разлагается в НС! с выделением студневидного кремнезема	У одноосных цеолитов нет сп. по (001)	Г идротерма льный в пустотах лав основного состава
	Часто аномальный: =8— 12° (до 24°)	То же	Присутствуют расплавные и газо-жидкие включения	Санидин — меньше п и двупреломление	Широко распространен; в магматических породах не встречается с Mg-оливином
	Часто аномальный; двуосный с небольшим 2V; r>v сильная	Бесцветный	Имеет аномальные интерференционные окраски; растворим в HCI	Гипс, мусковит и тальк — все двуосны и оптически отрицательны	Контактово-метаморфический в известняках и гидротермальный в трещинах серпентинитов
	Часто аномальный: в одном зерне 217=0—30°	Синеватокрасный до желтовато-коричневого, слабый; большей частью No>Ne', слабая	Зональный, имеет структуру песочных часов	У граната выше п	Магматические и пегматитовый в щелочных породах
	—	Бесцветный, желтоватый' No<Ne', слабая	(2) В больший стве случаев зональный: ядро почти изо тропно, перифе рия обогащен ная (1) имеег аном. интерф окраски темно	У цоизита и везувиана п> >чем у геленита, у апатита гексагональный облик; у стекла и опала «<чем у мелилита	Геленит — контактово-метаморфический в мраморах; мелилит-магмати-ческий в богатых Са ультраоснов-ных породах; окер-манит — искус-
15 Р. Н. Соболев
225
1	2	3	4	
(3) Окерманит Са2 [MgSi2O7]; тетр.			(1), положительный (3)	
14. Циркон ZrSiO4; тетр.	{110}, {100}, {111}, {001}; сп. по {100} и {110} пл.; длинно- и коротко-призматические кристаллы	ЛИ с, Ne=Ng; 1 положительное	ло=1,924— 1 960, «е= 1,968— 2,015 (при изменении становится изотропным, п	1,826); Д 0,044—0,055; положительны й	
15. Касситерит SnO2; тетр.	{НО}, {hkO}, {111}; сп. по {100} ясн., по {110} пл.; дв. по {101}; призматические зерна	I! Of Ne=Ng‘, 1 положительное	«о=1,997— 2,001, пе=2,093— 2,098; ДО,096—0,097; положительный	
16. Рутил Т1О2; тетр.	{110}, {100}, {khO}; сп. по {110} сов., по {100} хор., дв. по (101) и (301); зерна вытянуты ]| с	Ng || с, Ne=Ng-, 1 положительное	«о=2,609— 2,616, «е=2,895— 9 опч- Д 0,286—0,287; положительный	
Одноосные
17. Канкринит (1) Канкринит (Na, Са)7-6-[AlSiOule- • (СО3, SO4, С1)1.5—2,0*  1—5Н2О (2) Вишневит (Na, Са, К)б-г[А181О41б* - (SO4, СО3, Cl) 1,0 —1,5* •1—5Н2О; гекс.	{1010}, {1011}; сп. по {1010} в. сов., по {0001} сов., по {1120} пл.; призматический, чешуйчатый	N„ II с, Ne=N„-, 1 отрицательное	(1) и (2) л0= = 1,524—1,4890, «е= 1,498— 1,4885; Д 0,026—0,0005; отрицательный	
226
Продолжение прилож. 1
	5	6	7	8	9
			голубого цвета		ственный в шлаках
	Часто аномальный 2V,vg~10°	Бесцветный, редко бледно-коричневатый или зеленоватый; Ne ~ No	Вокруг циркона часто возникают плеохро-ичные дворики	У ксенотима и монацита меньше п	Широко распространен в магмати-тических, метаморфических и обломочных осадочных породах
	Редко аномальный; слабо двуосный; v>r	Бесцветный до желто -коричневого, редко коричневатый или зеленоватый; Ne^No, иногда Ne>No	Характерно зональное распределение окраски	У ортита более низкие, а у рутила более высокие п и Д	Магматический и пневматолитовый в гранитах и пегматитах
	Иногда аномальный: небольшой угол 2V; г<ч сильная, ПОО (110)	No — желтый до красно-коричневого; Ne — коричневый, желтый, желто-зеленый; у железосодержащих цвет усиливается	Сердцевидные (301) и коленчатые (101) дв. — сагенитовая решетка	У касситерита ниже Д	Магматический и пегматитовый; в регионально метаморфизованных породах; в обломочных осадочных породах
отрицательные
	Бесцветный	В НС1 выделяет СО2 и дает студневидный кремнезем; наличие SO3 указывает, что это вишневит	У	нефелина больше п и ниже Д, у мусковита больше п и 1 положительное	Магматический вместе с нефели ном
15'
227
1	2	3	4	
18. Нефелин Na3K[AlSiO4]4; гекс.	{1010}, {0001}; СП. по {1010} и {0001} ясн.; изометрич-ный, бесформенный	Np II с, Ne — Np	По= 1,532— 1.547, «е= 1,529 — 1,542; ДО,003—0,005; отрицательный	
19. Скаполит (группа) (1) Мариалит Na4 [SigAlOg] зС1 (2) Мейонит Са4 [Si2Al2Oe] з • (Cl, СО3, SO4); тетр.	{НО,} {100}, {111}; сп. по {100} хор., по {110} ясн.; короткостолбчатые, зерна	Np II с, Ne=Np; 1 отрицательное	(1) и (2) ло=1,539 (1) и 1,596 (2), пе= 1,537 (1) и 1,557 (2); ДО,002 (1) и 0,039 (2); отрицательный	
20 Берилл Ве3А12 [SieOiel; гекс.	{1010}. {0001}; сп. по (0001) пл.; короткостолбчатый, зерна	То же	по= 1,567— 1,594; «0=1,563— 1,586; ДО,004—0,008; отрицательный	
21. Апатит Са5|РО4]3-(F, С1, ОН, О); гекс.	{ЮТо}, {0001}, {1011}, сп. по (0001) и {1610} пл.; иголочки, зерна, фосфорит — лучистый до скрыто-к р исталлическо го	То же	F-апатит: по= 1,633, ле=1,630; С1-апатит: «о = 1,667, «0=1,664; ДО,003; отрицательный	
22. Турмалин (группа) (1) Эльбаит Na (Li, А1)3А16 [Si6OI8] • •[ВО31з-(ОН, F)4 (2) Дравит	77120}, {ЮК)}, {ЮН}, {0Н2}, {0221}; призмати-		«0=1,639 (1, 2) и 1,692 (3). «е=1,620 (1,2) и 1,657 (3); ДО,019 (1,2)	
228
Продолжение прилож. 1
	5	6	7	8	9
	Иногда „ан0-мальныи, 2Vnp=°—6	Бесцветный	Иногда зона-лен, угасает участками; в НС1 дает студенистый осадок	У санидина косое погасание; кварц — положительный, больше Д	В щелочных натровых породах; никогда ие встречается с кварцем
		Бесцветный, иногда желтоватый; N0>Ne; слабая	В НС1 разлагается только частично	У полевых шпатов косое погасание, у андалузита больше п	Мариалит — пнев-матолитовый, в туфах; дипир — контактово-метаморфический, в сланцах; миццонит — контактово-метаморфический, пегматитовый, постмагматический; мейонит — контактово-метаморфический, в известняках
	Часто аномальный, 2V.vp=0—6°	Большей частью бесцветный; когда окрашен (бледно-желтый или зеленоватый), ТО Ne~>No (редко Ne<No)	В кислотах ие разлагается	У кварца больше п и меньше А, оптический знак — положительный; у апатита больше п	Пегматитовый и гидротермальный в связи с кислыми горными породами; в сланцах
	Иногда аномальный, слабо двуосный	Бесцветный, коричневатый, красноватый, серочерный от включений	Иногда аном., угасает участками; растворим в HNO3	У цоизита больше п, у турмалина No^Ne, у геленита тетр, облик	Магматический, гидротермальный, метаморфический, биогенный, в осадках и осадочных горных породах
	То же	Эльбаит почти бесцветный, дравит бледно-желтый, светло-	В HF не разлагается	У апатита слабый плеохроизм; рибекит — двуосный, меньше Д;	Пневматолитовый в гранитах и пегматитах; в гнейсах, сланцах, обломочных оса доч-
229
1	2	3	4	
NaMg3(Al, Fe)6B3- • [SieOisJ [BO3]3(OH, F)< (3) Шерл (Na, Ca)Fe3(Al, Fe)6-- [Si60ie] [BO3]3(OH, F)4; триг.	ческие зерна, лучистый		и 0,035 (3); отрицательный	
23. Кальцит Ca [C03]; триг.	{1010}, {0001}, {0Н2}, {0221}, {hikl}\	сп.	по {1011} в. сов. под углом	75°;	дв. {0112}; зерна, волокна, сплошные массы, псевдоморфозы	Np II с, Ne=Np	по= 1,6584, пе= 1,4865; ДО,1719; отрицательный	
24. Доломит CaMg[CO3]2; триг.	{ЮН}, {1041}, {0001}; сп. по {1011} сов.; дв. по (0221)	То же	Чистый: по =1,679, Пе= 1,502, ДО, 177 Содержащий Fe: «о = 1,698, яе=1,513, ДО, 185; отрицательный	
25. Магнезит Mg[CO3J; триг.	{10Н}, {4041}; сп. по {1011} сов.	»	Чистый: По = 1,700, пе=1,509, ДО,191 Содержащий Fe: «о=1,719, пе=1,527, Д=0,192; отрицательный	
230
Продолжение прилож. 1
	5	6	7	8	9
		коричневый; шерл оливково-коричневый, синесерый, в зонах нарастания варьирует; No^Ne		эгирин — двуосный, больше п и Д; два последних минерала имеют сов. СП.	ных породах; редок в гранитах и кислых эффузивах
	Иногда аномальный, 2V.vp до 25°	Бесцветный	Активно реагирует с НС1 с выделением СО2	Другие карбонаты хуже реагируют с НС1	Редко первичномагматический; в осадках — хемо-генный и биогенный; в метаморфических породах; гидротермальный
		Бесцветный, редко серый или коричневый; Ne<No	Менее прозрачен чем кальцит, слабо растворим в холодных кислотах	У кальцита ниже п и другая ориентировка двойниковых пластинок	Редко магматический, метасоматический в известняках;	гидротер- мальный; осадочный
		Бесцветный, редко коричневатый; Ne<No	Почти не растворим в холодных кислотах	У кальцита и доломита ниже п и часты пластинчатые двойники	Редко магматический; метасоматический в известняках; в тальковых и хлоритовых сланцах; в засоленных глинах
231
1	2	3	4	
26. Везувиан Caio(Mg, Fe)2Al4 [SiO4] s - [Si2O7]2(OH)4; тетр.	{НО}, {100}, {111}, {001}; сп. по {100} и {110} пл; призматический. вытянут II с	То же	По— 1,705— 1,738, пе= 1,701 — 1,732; Д0.004—0.006; отрицательный Вилюит — Д=0,005; положительный	
27. Корунд A12O3; триг.	{0001}, {0221}, {2241}; отд. {ЮН} 94° и (001); дв. по {1011} и (0001); зерна округлой формы	»	Но =1,767— 1,771, Пе= 1,759— 1,763; ДО,0075—0,008s; отрицательный	
28. Сидерит Fe(CO3); триг.	{ЮН}, {0001}; сп. {1011} сов.; дв. по {0112};	зерна, ромбоэдры, сферолиты, оолиты	»	по= 1,851 (с Мп) и 1,875 (без Мп) Пе= 1,612 (с Мп) и 1,633 (без Мп); ДО,239 (с Мп) и 0,242 (без Мп) отрицательный	
Деуосные
29. Криолит Na2[NaAlF6]; мон.	{НО}, {001}, {100}, {101}; сп. по (001) сов., по {110} хор.; дв. по {110}, (001), {112}; пластинчатый	N„ || 6, ПОО-L J-(010), MmAa=44°, МгДс=44°, бисс.	чв= 1,3385, n m = 1,3389, ng=l,3396; Д 0,0011; положительный
232
Продолжение прилож. 1
	5	6	7	8	9
	Часто аномальный; 2У«р=17— 33°, ПОО_1_ J-(НО)	Бесцветный, зеленоватый, коричневатый, желтоватый, No^Ne	Аномальные, интерф. окраски; зоны нарастания оптически неоднородны,	угасает участками	У гроссуляра другие простые формы; у цоизита ниже п и сп. по {100} сов.	Контактово-метаморфический; в пустотах и трещинах
	Часто аномальный, 2V.vp=0— 32°	Бесцветный, индиговый, дг синий, 0 пурпурный ( светло-синий, жел- Ne Т0‘зе: лены и, светло-желтый No>Ne слабая	Зональное или пятнистое распределение окраски	Сапфирин не имеет пластинчатых двойников	В породах, обогащенных алюминием: магматический, пневмато литов ый, метаморфический; встречается в росч сыпях
	—	Бесцветный, серый до коричневого; Ne<No	При нагревании выше 300° становится черным и магнитным; растворяется в горячей НС1	У касситерита меньше и и он положительный	Широко распространен в метаморфических и метасоматических породах; пегматитово-гидротермальный; осадочный в зоне окисления
положительные
2VWg=43"; r<V	Бесцветный	Псевдо кубический; полностью растворяется в коиц. H2SO4	Флюорит — кубический, больше п, другая сп.	В пегматитах
233
1	2	3	4	—
30. Гипс ‘Ca[SO4]2H2O; мон.	{010}, {НО}, {111}; сп. по (010) в. сов., по (111) сов. под углом 41°15', по (100) хор.; дв. по (100), (101); таблитчатый по (010); зернистый, волокнистый, плотный	АрЛс=—37°30', Nm ||6, ПОО (010), ЛдАс=+52°30/, бисс. AW\ [101] =14°; / положительное и отрицательное Изменяете	Яр =1,5205, лот= 1,5226, =1,5296; А 0,0091; положительный л с повышением	
31. Плагиоклазы (группа) (1) Альбит Na [AlSi3O8] (2) Анортит «Са [Al2Si2O8]; трикл.	{010}, {001}, {НО}, {100}, {201}; сп. по (001) сов., по (010) хор. 86°, по {110} пл. 59°; дв. по (010),	[010] и др., таблитчатый || (010), столбчатый || Ь,	лей- сты || с	У вулканических высокотемпературная оптика, у плутонических и метаморфических низкотемпературная	Пр= 1,527 (1) и 1,577 (2), fim=l,531 (1) и 1,585 (2), fig=l,538 (1) и 1,590 (2); ДО,ОН (1) и 0,013 (2); (1) положительный, (2) отрицательный	
32. Хризотил (волокнистый серпентин) A4g6[Si4Oiol(OH)8; мон.	Сп. по {011} пл.; волокнистый || а, па раллельно-во лок-нистый, ветвистый, спутанный	Т- Ne II а. ПОО II а; 1 положитель- ное а:	II а, ПОО || а; 1 отрицательное	у: яр= 1,532— 1,552, ng= 1,545— 1,561; Д 0,013—0,009, по ложительн ы й а: пр= 1,538 1,560, ng= 1,546— 1,567; Д 0,008—0,007; отрицательный	
S3. Ангидрит *Ca[SO4l; ромб.	{100}, {010}, {001}; сп. по (001) в сов., (010) сов., (100) хор.; дв. по {101}; зернистый, таблитчатый, пластинчатый, столбчатый IIЬ, волокнистый, плотный	N„ Ис, Nm II 6, ПОО (010), Ng || а, бисс.	«р= 1,5700, пт= 1,5757, «g=l,6138; Д 0,0438; положительный	
234
Продолжение прилож. 1
	5	6	7	8	9
	2VNg=58° (f=19°C); r>v наклонная, 2V~0° при t=91 °C емпературч	Бесцветный	Мутнеет при нагревании, растворяется в НС1	У гидромагнезита выше Д	В морских соляных месторождениях; в «гипсовой шляпе»; при разрушении сульфидов
	2V.v„=75° r<v (1) 2УЛр=77°; r>v (2)	To же	Полисинтетические пластинчатые дв., зональное строение; серицитизация, соссюритизация	У микроклина-микроклиновая решетка, ортоклаз не имеет полисинтетических дв. — при изменении политизируются	Магматические, метаморфические, пегматитовые, иногда гидротермальные
	2V g~ 10— 90° (хризотил y), 21Др=30— 35° (хризотил a)	Очень бледный, почти бесцветный; NP — соломенно-желтый до коричневатого, Ne — зеленовато-желтый до оранжево-желтого; NP>NB (у) Np^Nm^ ^Ne (a)	Хризотил у выполняет трещины	(асбест), хризотил а в виде петель образует псевдоморфозы	по оливину. Не бывает идиоморфным	У	хлорита меньше А, как правило,	он четко окрашен и часто плеох-роирует	Г идротерма льный по оливину (перидотит — серпентинит)
	2VNg=42a; r<v	Бесцветный	Дает пойкилитовые срастания с галитом с НгО образует гипс при /<42°С		Осадочный, гидротермальный
235»
I	2	3	_	4	
34. Топаз Al2[SiO4](F, OH)2; ромб.	{120}, {ААО}, {001}, {ОЫ}, {hkl}\ сп по (001) сов.; зер на, столбики II с	Np || a, Nm || b, ПОО (010), Ng || с, бисс.; / отрицательное	пр= 1,606 (F), 1,635 (F, ОН), Пт= 1,609 (F), 1,637 (F, ОН), ng= 1,616 (F), 1,644 (F, ОН); А 0,010 (F) и 0,009 (F, ОН); положительный	
35. Пренит Са2Л1 [AlSigOio] (ОН)2; ромб.	{001}, {НО}, {010}, {031}; сп. по (001) сов., по {100} пл 80°; дв. по (100) оптически незаметны; толстотаблитчатый || (001), короткотаблитчатый || с, розетки	Np- II a, Nm || b, ПОО (010), Ng || с, бисс.; 1 положительное и отрицательное	Не содержащий Fe3+: Лр= 1,611, Пт=1,617, пе= 1,632; А 0,021 20% Fe-пренита: «р =1,630, пт= 1,641, Hg= 1,669; А 0,039; положительный	
36. Паргасит NaCa2Mg4(AlFe3+)  • [SisAlOnhfO, Н, F)2; !МОН.	{НО}, {010}, {ОН}; сп. по {110} сов., под углом 56°; зерна, каемки	Npf\c от 62 до 65°, Nm II Ъ, ПОО (010), Ng/\c от 28 до 25°, бисс.	Чистый: пр= 1,614, пт= 1,618, ng= 1,633 Содержащий Fe: пр= 1,640, /2р1=1,6455, пе= 1,659; А 0,019; положительный	
37. Целестин Sr[SO4]; ромб.	{011}, {001}, {НО}, {102}; сп. по (001) сов., по (010) ясн., по {110} хор., под углом 76°	Np||c, Nm || b, ПОО (010), Ng II а, бисс.	Пр= 1,622, пт= 1,624, пе= 1,631; А 0,009; положительный	
38. Барит iBa[SO4]; ромб.	{001}, {ПО}, {ОН}, {102}; сп. по (001) сов., по (010) ясн., по {110} хор., под углом	Np || с, Nm II b, ПОО (010), Ng II а, бисс.; 1 положительное	Пр= 1,636, Пт= 1,637, ле= 1,648; А 0,012; положительный	
£36
Продолжение прилож. I
	5	6	7	8	9
	2Vug =66° (F) — 44° (F, ОН); г>ц ясная	Бесцветный	Почти не подвергается действию кислот	У кварца меньше п и нет спайности, у андалузита Np [[ с	Пневматолитово-пегматитовый в кислых породах
	2VAg=65— 69°; r>v (2V=0— 30°), r<O, аномальная интерф. окраска вследствие микроскопического срастания	To же	Веерообразное или мозаичное строение; слабо разлагается в НС1	У лавсонита больше п, у датолита нет спайности	Г идротермальный в трещинах и пустотах
	2VWg=52— 65°; r>v	Обычно бесцветный, если окрашен, то	блед- ио-зеленова-тый, Ne бледно-спне-зелеиова-тый; Np< <Nm^Ne	Редко идиоморфный, часто округлый, кристаллобласты	Другие бесцветные роговые обманки отрицательные, у диопсида сп. 87°	Да та мезозона ль-ный; в парагнейсах и контактовых мраморах
	21^=51°; r<v	Бесцветный	В Н2О при /=20 °C растворяется 1,5% пудры, значительно больше в присутствии NaCl	Барит нерастворим в Н2О	Г идротермальный; выполняет трещины в известняках и гипсах; осадочный
	2Улг„=36— 38°; r<v	То же	Нерастворим в Н2О	Целестин растворим в воде особенно в присутствии NaCl	Г идротермальный; осадочный; в железной шляпе
237
1	2	3	4	
	78°; таблитчатолистоватый, лучистый, вытянут || а, зернистый, плотный			
39. Оливин (группа) (1) Форстерит MgjjfSiOJ (2) Фаялит Fe2[SiO4]; ромб.	{100}, {010}, {ПО}, {001}, {021}, {101}, {111}; сп. по (010) ясн., по (100) пл.; дв. редки: {011} сЛс~61°, {031}, {012}	Np II b, Nm || с, Ng II а, ПОО II (001)	ир= 1,636 (1) и 1,827 (2), пт= 1,651 (1) и 1,869 (2), гае=1,669 (1) и 1,879 (2); Д 0,033 (1) и 0,052 (2); положительный	
40. Клиноэнстатит (ряд) (1) Клиноэнстатит MgiSi2O6] (2) Клиноферросилит Fe2[Si2O6]; мои.	{100}, {010}, {ПО}, {111}, {001}; сп. по {110} хор., 87°30', отд. (001); дв. по (100)	пластинча- тый, столбчатый || II с, таблитчатый || II (100)	7/р II b, Nm/\a от —8 до 20°, ПООЛДОЮ), Ng/\c=22° (1) и 34° (2), бисс.	Яр=1,651 (1) и 1,762 (2), пт= 1,653 (1) и 1,764 (2), пе= 1,660 (1) и 1,794 (2); Д 0,009 (1) и 0,032 (2); положительный	
41. Силлиманит Al|SiA106J; ромб.	{010}, {110}; сп. по (010) сов., игольчато-волокнистый, || с	II а, Кт || Ь, ПОО (010); Ng/\c, бисс.; / положительное	пр= 1,657— 1,660, nm= 1,658— 1,666, иг= 1,667— 1,682; Д 0,020—0,022; полож ительный	
238
Продолжение прилож. 1
	Б	6	7	8	9
					
	2VNg =86° (1); r<v 2VWp=47° (2); r>v	Бесцветный, при окислении: NP — зеленовато-желтый, Nm — оранжево-желтый, Ng — зеленовато-желтый; Nm>Np>Ng	ПОО _L к лучшей сп., переходит в серпентин с ожелез-нением и кар-бон атизацией	У пироксенов лучше сп., у эпидота другая окраска, у монтичеллита меньше двупреломление	Магматический, контактово-метаморфический; Mg-оливины не встречаются с кварцем
	2V„g=28°; r<v	Клиноэнстатит бесцветный; клиноферросилит: Np — светлый коричневато-коричневый, Nm — светлый желто-зеленый; Ng — светлый зеленый; N m^ZNp<z Ng	Образует срастания с энстатитом	У ортопироксенов прямое погасание, у пижонита меньше 2V и больше ^Ас	В	метеоритах (особенно хондритах) ; в кимберлитах (в других магматических породах редко); искусственные	в шлаках
	2VNg=2\-30°; r>v сильная	В основном бесцветный, иногда пятнистый; Np<Nm<Ng	Не бывает зернистым или в виде плотных масс; фибролит (волокнистый); слабо разлагается HF	У дистена больше 2 V и меньше Д, у андалузита и цоизита меньше Д	В мезокатазональ-ных парапородах (глинистых); редко в эклогитах н амфиболитах
239
1	2	3	4	
42. Сподумен LiAl[Si2Oc]; мон.	{100}, {010}, {НО}, {ОА}, {/г.Ю}; сп. по {НО} сов., 93°15z; отд. (100); дв. (100); листоватый, стебельчатый || с	Ne/\a от 3 до 7°, Nm ||6, ПОО (010), Л^Дс от 23 до 27°, бисс.	пр= 1,651— 1.668, Пт— 1,660— 1,671, пе= 1,676— 1,681; Л 0,025—0,013; по лож ительный	
43. Энстатит (группа ромб, пироксенов) Mg2[Si2O6]; псевдоромб.	{100}, {010}, {ПО}, {/гО/}; сп. по {110} хор. 91°45', по (010) иногда ясн.;	отд.	(100) сов.;	дв.	(011), с: с~61°, (023) и (043); таблички || II (100), вытянуты || с, также таблитчатые || (010); зерна	Np II b, Nm II а, ПОО (100), Ng || с, бисс.; 1 положительное	пР= 1,657, Ит = 1,659, пе= 1,665; Л 0,008; положительный	
44. Диопсид (диопсид-геденбергит) CaMg[Si2O6]; мон.	{100}, {010}, {НО}, {001}, {/г/г/}; сп. по {ПО} хор. 92°45', по (010) ясн.; отд. (100) и (001)	Np/\a от —22 цо —32°, Nm\}b, ПОО (010), Ng/\c от 38 до 48°; (г>о) бисс.	пр = 1,665, Пт= 1,672, ng= 1,696; А 0,031; положительный	
45. Авгит (Са. Na) (Mg,Fe2+, Fe3+Al) [(Si, A1)2O6]; мон.	{100}, {010}, {НО}, {Н1}, {001}; сп. по {110} хор. 92°45', по (010) ясн.; отд. || (100) — диаллаг	й/еДа от —23 до —31°, ПОО (010), Ng/\c от 39 до 47°, бисс. « •	пр= 1,671— 1,735, пт= 1,672— 1,741, иг= 1,703— 1,761; Л 0,032—0,026; положительный	
240
Продолжение прнлож, 1
	5	6	7	8	9
	2 VNg =50 70°; r<v слабая, наклонная; также 2V«p=60— 80°	Дочти бесцветный, в толстых шлифах лиловый (кунцит) и зеленый (гидденит) ; Np>Nm>Ng	Реакция в пламени на Li	У диопсида больше Ng Ас и меньше 2V; клиноэнстатит отсутствует в пегматитах	В гранитных пегматитах и аплитах
	2V„g>54°; r<v	Бесцветный	Симплектито-вая структура; медленно растворяется	в холодной НС1	У клинопироксенов косое погасание и больше Д, у амфиболов другая сп., у цоизита меньше Д	В базитах, гипер-базитах н метеоритах
	2VNg=5&— 63°; r>v, оптич. ось A (вблизи a) сильнее диспергирует чем оптич. ось В	То же	Не разлагается в НС1	У	пижонита меньше 2V, у оливина хуже спайность	и прямое погасание, у авгита косое погасание	Магматический, в контактовых горных породах, ка-тамезозональный
	2l4g=42— 70°; r>v	Np — светло-зеленый; светлый сине-зеленый; Nm — светлый желто-зеленый, светло-зеленый, Ne — оливково-зеленый, серозеленый; Nm<NP^Ne	Симплектито-вая структура; пластинки ильменита II (100) вытянуты по b	У ортопнроксе-нов прямое погасание	Магматический, мезокатазональ-ный и контактовометаморфический
16 Р. Н. Соболев
241
1	2	3	4	
46. Омфацит (Са, Na) (Mg, Fe2+, Fe3+, Al) [Si2O6]; мои.	Не имеет кристал лографических форм; сп. по {110} сов. 92°30' отд. (100); дв (100) пластинчатый; короткостолб чатый, зернистый	Np/\a от 23 до —27°, Nm || b, ПОО (010), А?(,Дс от 43 до 39°, бисс.	Пр =1,669— 1,667, пт—1,676— 1,674, ns= 1,693— 1,689; А 0,024—0,022; положительный	
•47. Пижонит (Mg, Fe2+, Ca) (Mg, Fe2+) [Si2O6]; мои.	{ПО}, {100}, {010}, {111}, {101}; сп. по {110} хор. 92°30',	(100) и (010) ясн.; отд. (001); дв. (100), (001) пластинчатые; призматический || с, таблитчатый || (100)	Часто: Np || Ь, ПОО_1_ (010) МтДа=21—28°, AgAc=37—44°, бисс. Редко: Np/\a от —21 до 28°, II ь. ПОО (ОЮ), МгДс=37—44°, бисс.	Богатый Mg: пр= 1,682, 1,684, ng—1,705; Д 0,023 Богатый Fe: Пр= 1,722, Пи— 1,722, иг= 1,751; Д 0,029; положительный	
48. Эпидот (группа) (1) Клиноцоизит (бедный Fe) (2) Пнстацит (содержащий Fe) Ca2(Fe, Al)Al2[SiO4] • > [Si2O7] О (ОН); мои.	{001}, {100}, {101}, {hOl}, {11’1}; сп. по (001) сов., по (100) ясн.; дв. по (100) пластинчатые;	удлинен- ный || Ь, зерна	Л'р/\с= 12	(1) и -5° (2), Nm II b, ПОО (ОЮ), Л/еДя=15 (1) и 30° (2); 1 положительное и отрицательное	(1) пР= 1,697— 1,711, пт= 1,699— 1,715, пе=1,702— 1,719 (2) Пр= 1,729, ит= 1,761, «5=1,778; Д 0,005—0,008 (1), 0,049 (2); положительный (1);	отрица- тельный	
49. Цоизит (а) и псевдоцоизит (₽) Са2А13 fSiO4] [S12O7]  •О(ОН); ромб.	{101}, {210}, {100}, {001}; сп. по (100) сов., по (001) пл.; поперечные трещины || (010); корот-	(а) ЛГ„ || Ь, Nm || и,	|| с, бисс.,	ПОО (100) (₽) Л7₽ II а,	(а) пр= 1,701, Пт— 1,702, ng= 1,707; Д 0,006; положительный	
242
Продолжение прилож. 1
	5	6	7	8	9
	2lz//g =63— 68°; r>v 1	Почти бесцветный	Не имеет крис-галлографиче-жих форм, в ПС1 не разлагается i	У диопсида и авгита меньше 2V 1	Катамезозональ-ный в эклогитах
	Часто: 2VWg=25— 0° в пл._1_ -L(010); r>v Редко: 2VWg=0— 30° в пл. (010); r>v	Бесцветный, № — розовый, светлый, зеленовато-коричневый; Nm — розовый, светло-зеленовато-коричневый, Ng — светло-зеленый, светло-желтый; NP~ ~Nm~Ns	Пластинчатые срастания || II (100) с энстатитом и диопсидом;	не разлагается в НС1	Оливин ромб., больше Д, у энстатита меньше Д и ПОО II II (100), у диопсида больше 2V	Магматический (в эффузивах), не установлен в метаморфических горных породах
	(1) 2VWg= = 65°; r>v (2) 2V=90°, 2V«p=65°; г» V	Клиноцоизит бесцветный; пистацит: NP — бесцветный, светлый лимонно-желтый, Nm~ зеленовато-желтый, Ng — бесцветный, светлый желтоватозеленый, NP<Ng<N т (редко Np< <Nm<Ne)	Аномальные ин-терф. окраски; не дают вторичных продуктов; только пистацит разлагается в НС1	Фаялит прямо гаснет, другая сп.; пироксен — другая оптическая ориентировка и сп.; везувиан оптнче ски одноосный	Вторичный в магматических породах; в регионально- и контактово-метаморфизованных породах; гидротермальный, клиноцоизит	в «соссюрите»
	(a) 2VNg= =25—50°;	Почти бес цветный; муллит (₽): а — светлый зеленовато-	Аномальные ин-терф. окраски	У апатита бо лее низкий г у силлиманит больше А, ве зувиан одноос	- В регионально- и , контактово-мета-а морфизоваиных - породах, гидротер-
16*
243
1	2	3	4	
	копризматический II 6, листоватый	Nm II b, Ne || С, бисс., ПОО (010); 1 положительное и отрицательное	(₽) пр—1,695, пт—1,695; ng—1,702; А 0,007	
50. Титан — авгит (Са, Na) (Mg, Fe2+, Fe3+, Ti, Al) [Si, A1)2O6[. Содержание TiO2 обычно 3—5%, но может достигать 9%; мон.	£100}, {ПО}, {010}, {111}; сп. по {110} хор. до пл., 92°45', иногда только раковистый излом; дв. по (100) — пластинчатый, по (101) и {122} — перекрещенно-про-росшие; короткостолбчатый, толстотаблитчатый	АрДа=16 до —19°, Nm/\b, ПОО	(010), АгДс=32—55° (о>г), бисс.	Цр—1,695— 1.741, пт—1,700— 1,746, ng—1,728— 1,762; А 0,033—0,021; положительный	
51. Астрофиллит Ka(Fe, Mn)7Ti2[Si40i21 • •О2(ОН)5; трикл. (псев-домоиоклинный)	{100}, {hkl}, {hOl} {001}; сп. по (100) в. сов.; вытянут II с, или || Ь, лучистые агрегаты	/УрДй=4-6°, ПОО-МОЮ), Vg« || b, бисс.; 1 положительное	пр= 1,678, Пт=1,703, rig—1,733; А 0,005; положительный	
52. Хлоритоид (Fe, Mg) 2 (Al, Fe3+)  •Al3[SiO4])O2(OH)4-, мои., псевдогексагон.	{001}, {ПО}, {010}, {khl}; сп. по (001) сов., по {110} пл.; отд. || (010); дв. по (110), полисинтетические срастания по (001), таблитчатый || (001), вытянут || с; линзы, скопления	Np/\a от —-3 до —30° (r>v), Nm || Ь, ПОО II (010) также -L(010); МгДа=87—60°, бисс.; 1 положительное и отрицательное	иР = 1,714— 1,731, пт= 1,717— 1,734, пе= 1,730— 1,740; А 0,016—0,009; положительный	
53. Геденбергит CaFe[Si2O6]; мон.	См. диопсид (№ 44)		«р= 1,727, 1,735, иг= 1,756; А 0,029; положительный	
244
Продолжение прилож. 1
	б	6	7	8	9
•О-'’-	1	а о	Л II	< *	Ь °?	желтый, b •— лиловато-розовый, с — желтоватый	образует срастания с эпидотом	ный отрицательный	мальный «соссюрит»
	2V,vg =45— 58°; r^>v очень сильно наклонная; оптич. ось В (близ с) сильнее дисперсирует чем опт ось А	Np — светлый коричневато-желтый; Nrn — коричневато-лиловый, фиолетовый; Ng — коричневато-желтый, фиолетово-коричневый; NB<Nm^Ne	Резко зональное строение, структура песочных часов; аном., окраски при погасании особенно	на (010); быстрс растворяется е горячей НС1	Шерл — оптически одноосный; глаукофан отрицательный и имеет меньше п	Магматический, не бывает метаморфическим
	2VWg=70-84°; r<v	NP — оран- I жевый до темно-красного; Nm — лимонножелтый; Ne — оранжевый; Nm<N g<Nр	Разлагается в НС1	Темные слюды отрицательны, имеют малый 2V, а абсорбция Np<Ng-, у ставролита хуже сп.; у лампрофиллита меньше 2V	Магматически-пег-матитовый, гидротермальный и метаморфический
	2Vr.e =36— 63°; r>v сильная	Np — светло-зеленый, оливково-зеленый; сине-зеленый; Nm—серосиний; Ng — бесцветный, желто-зеленый, светло-синий; Np<Nm<Ne	Зональный, обладает структурой песочных часов; сильная дисперсия осей индикатрисы; растворим	в H2SO4	У биотита больше Д и знак отрицательный; у хлорита меньше п	Эпнзональный в филлитах, хлоритовых и слюдяных сланцах; гидротермальный
	2V«g=56-63°; r>v\ оптическая ось А (вблизи а) силь-	NP — светло-сине-зеленый; Nm — светло-жел-	На разрезе II (010) сильные супернормальные интерф. окраски	У пижонита меньше	2 V; бронзит—ромб.; авгит большей	Преимущественно в скарнах и метаморфизованных известняках
245
1	2	3	4	
				
54. Ставролит FeAl4[SiO4]2O2(OH)2; ромб.	{110}, {010}, {001}; сп. по (010) ясн., по {110} пл., 50°30'; дв. {032}, {231}; короткопризматический II с	Np II 6, Nm II а, ПОО (100), Ne || с, бисс.; 1 положительное	ир= 1,739— 1,747, Нт1,745— 1,753, Hg=- 1,752— 1,762; А 0,013—0,015; положительный	
55. Пьемонтит Са2Мп2А1 [SiO4] [Si2O?] • -О(ОН); мон.	{100}, {001}, {101}, {hOl}, {201}, {111}; сп. по (001) хор., по (100) и (010) ясн.; дв. по (100); удлиненный || 6	Np/\c от —4 до —7°30', Nm\\b, ПОО (010), Ng/\a от 29 до 33°, бисс.; 1 положительное н отрицательное	Бедный Мп: Пр—1,730, пт= 1,747, ng= 1,765; А 0,035 Богатый Мп: Пр= 1,756, пт =1,789, и8= 1,829; А 0,073; положительный	
56. Лампрофиллит SrNa3Ti3[Si2O7]2O2F; мон.	(псевдоромбиче- ский)	{100}, {hkO}, {201}, {302}; сп. по (100) сов., по (010) пл; дв. по (100); вытянутые || с таблички	Np || b, Nm/\a от —5 до 13° ПООХ(010), Ng/\c от 5 до 13°, бисс.; 1 положительное и отрицательное	пр= 1,744— 1,745, пт= 1,747— 1,754, ng= 1,773— 1,780; А 0,029—0,035; положительный	
246
Продолжение прилож. 1
	5	6	7	8	9
	нее диспергирует, чем оптич. ось В	то-зеленый, бледно-зеленый; Ns — бледно-зеленый, светло-сине-зеленый; Np^: Nm		частью интенсивнее окрашен	
	2VWg =79— 88°; r>v сильная	Np — бледно-желтоватый; Nm — светло-желтый; Ng — красновато-желтый; Np^Nm<Ng	Часто содержит пойкилобластовые включения; в холодных кислотах не разлагается	У синтагматита меньше и, больше Д и другая СП.	В кристаллических сланцах
	2V«g=70— 110°;	Np — желтый, оранжевый, Nm — лимонно-розовый; Ng — карминовый, пурпурный; Ng>Np>Nm	Сильнее плео-хроирует чем эпидот, с которым дает сростки	У глаукофана меньше п и А; корунд — оптический одноосный	Метаморфический в эпи- и мезозоне; гидротермальный
	2VNg=23— 50°; r>v	Np — желтый, соломенно-желтый; Nm — бледно-желтый, соломенно-желтый; Ng — оранжевожелтый; Nm Nd Ng	Плохо разлагается в кислотах	Темные слюды всегда отрицательные, у астрофиллита больше 2V	В щелочных горных породах
1	2	3	4	
57. Монацит (Се, La...)[PO]4; мои.	{100}, {НО}, {101}, {010}; сп. по (001) сов., по (100) ясн. Z76°; дв. по (100) и (001); таблички (100), вытянутые II ь	N„ II b, ПОО-к(ОЮ), Мт/\а=от 8 до 11°, Ng/\c от 2 до 6°, бисс.	дР =1,786— 1,800, пт= 1,788— 1,801, ng—1,837— 1,849; ДО,051—0,049; положительный	
Двуосные
58. Микроклин (К, Na) [S13A10b]; трикл.	{010}, {001}, {110}, {110}, {201}, {111}; сп. по (001) сов., по (010) хор. — 90°, по (ПО) и {110} пл.; дв. по (010), [010|; таблитчатый, зернистый	A’p'A(OOl) на (010) от 5 до 6°, Ap'A(OlO) на (001) = 16° (от 15 до 19°), riOO~_L(010)	«Р=1,514— 1,523,. пт—1,518— 1,526, иЕ= 1,521 — 1,530; Д 0,007—0,007; отрицательный
59. Ортоклаз (К, Na) [Si3A10sl; мон.	{010}, {001}, {110}, {130}, {201}, {Ю1}; сп. по (001) сов., по (010) и {110} пл._61°; отд. (100) и (101); дв. [001], (001), (021); таблитчатый || (010) ^или столбчатый || а	Np/\a от 3 до 12° г<щ бисс., Nm/\c=2\° (ОТ 14 до —23°), Ng II Ь, ПОО-1_(ОЮ)	Не содержит Na: Др=1,518, пт—1,522, tig—1,524; Д 0,006 Обогащен Na: пр= 1,528, пт—1,533, пк--= 1,535; Д 0,007; отрицательный
60. Санидин, (К, Na) [SisAIObI; мон.	' {010}, {001}, {110}, |{101}; сп. по (001) [сов., по (010) хор., по {110} пл. 61°; j таблитчатый II (010), вытянут вдоль а 1 I	NP/\a от 0 до 9°, Nm--=b, ПОО || (010) большей частью, Ne)] b, ПООХ (010) редко	Бедный Na: иР= 1,519, tlm^ 1,525, ng—1,526; Д 0,007; отрицательный Обогащенный Na: tip—1,525, пт—1,530, «г=1,531; Д 0,006; отрицательный
248
Продолжение прилож. 1
	5	6	7	8	9
	2V„g =6— 19°; r<v очень слабая, редко r>t> очень слабая	Бесцветный, редко: Np — светло-желтый, Nm — темно-желтый, Ns — зеленовато-желтый; N Np~Ng сл.	Радиоактивный, растворяется в горячей H2SO4	У оливина и эпидота больше 2V; циркон — одноосный и больше п	В кислых интрузивных породах; гидротермальный
	отрицательные				—
	2VNp =80° (от 71 до 84°); r>v ясная	Бесцветный	Ясная микроклиновая решетка (иногда отсутствует); часто каолнни-зируется	У	ортоклаза нет микроклиновой решетки; у	санидина меньше 2V и п	Магматический, пегматитовый, катазон а льный
	2V«p=70° (до 84°); г>о ясная	То же	Часто каолини-зируется; не дает полисинтетических дв., быстро растворяется только в HF	Кварц одноосный и больше и; нефелин одноосный, больше п и меньше А; у санидина маленький 2V; у плагиоклазов полисинтетические дв.	Магматический, пегматитовый, ка-тамезозональный
	Калиевый: 2Ел-р=20°, Г>0, ПОО-L (010) Обогащенный Na: 2VNp =50°, r<v, ПОО II (010)	Бесцветный	Легко каолини-зируется, не дает полисинтетических пластинчатых дв.	Кварц одноосный и больше п; у	нефелина больше п и меньше А; у ортоклаза больше 2V	В свежих вулканических породах (высокотемпературная модификация)
249
1	2	3	4	
61. Кордиерит (Mg, Fe)2AySi6A1018]; ромб.	(псевдогексаго- нальный)	{110}, {010}, {001}, {100}, {111}; сп. по (010), отд. (001); дв. по {ПО}, {130}; перекрещенные тройники, короткостолбчатый || с, зернистый	Np II с, бисс., Nm || а, ПОО (100), ЛАе||6; 1 отрицательное	Кордиерит: пр= 1,534, пт= 1,539; ng= 1,543; Д 0,009; отрицательный Fe-корднерит: «р =1,558, Пт= 1,569, пя= 1,575; Д 0,017; отрицательный	
62. Вермикулит (Mg, Fe2+, Fe3+)3[Si, AlhOio] (OH)24H2O; мои. (псевдогексагональ-ный)	{001}, {НО}, {010}; сп. по (001) сов.; таблитчатый по (001), мелкочешуйчатый, спутанные, червеобразные нити	^Дс=1—2°, бисс., Nm || b, ПОО (010), МяДа=1—2°; 1 положительное	пр= 1,525, ^т== 1,545, 1,545; Д 0,020; отрицательный	
63. Лизардит Mg3[Si2O6] (ОН)<; гекс.?	{001}; сп. по (001) сов.; тонковолокнистый	Np ||с, бисс., Nm )| b, ПОО (001), Ne || а-, 1 положительное	пр= 1,538— 1,550, пт= 1,546— 1,560, ns= 1,546— 1,560; Д 0,008—0,010; отрицательный	
64. Антигорит (ряд) Mg6[Si4Oio] (ОН)8; мон.	{001}, {ПО}, {010}, {ЛАО}, {Л0/}; сп. по (001) в. сов.; дв. по (001); таблитчатый || (001); чешуйчатый; плотные массы	Np || с, бисс.; Nm || b, ПОО (010), Ng~ Ila; Z положительное	Пр= 1,546, ^т= 1,551, ng= 1,552; Д 0.006; отрицательный	
2Е0
Продолжение прилож. 1
-		5	6	7	8	9
	2Vn р=80— 15° (кордиерит), 2V«p =45— 75° (Fe-кор-диерит), г<у	Бесцветный, гакже Np — бледно-оранжевый, Nm — светло-сине-фиолетовый, Ng — блед-но-сине-фио-летовый; NP<Nе< Nт	Лойкилобласто-вые прорастания, желтые плеохроичные дворики; изменяется в пинит	Кварц одноосный, знак положительный, для олигоклаза характерны пластинчатые дв.; гекс. кордиерит в вулканических породах; Д 0,004	Контактово-метаморфический; в па-)агнейсах; резорб-гионный в магматических породах
	2VNp=0~ 8°; r<v	Np — почти бесцветный, Nm — бледно-зеленовато-желтый, бледно-оливково-зеленый,	Ng — бледно-желтый, бледнооливковый; Np<Nm^Ng	При нагревании разбухает; при выветривании переходит в хлорит	У	биотита больше п и Д; у хлорита и антигорита меньше л, у талька больше Д	Эпизональный по биотиту; вместе с хлоритом в серпентинитах гидротермальный за счет серпентина
	Wnq очень маленький, часто одноосный	Бесцветный, редко бледно-зеленоватый	Не	бывает идиоморфным; бастит — ориентированные псевдоморфозы лизардита пс ортопироксену; разлагается в НС1	В плотных агрегатах не отличим от хризотила и антигорита — использовать рентген!	Только в массивных серпентинитах; часто в плотных смесях с хризотилом н антигоритом
	2Умр =27-60°; r>v	Почти бесцветный	Бастит-моно-кристалличе-ская псевдоморфоза по эн статиту; раз ла гается в кисло тах	У слюд боль ше А; хризо тил — волоки ИС тый; пениин по ложительный	Эпизональный или гидротермальный за счет Mg-сили-- катов (серпентин); метасоматический в доломитах
251
1	2	3	4	
65. Флогопит K2(Mg, Fe2+)6- - [Si3AlOi0]2(OH, F)4; мон. (псевдогексагональ-НЫЙ)	{001}, {ПО}, {010}, {kht}\ сп. по (001) н. сов.; дв. по [110]; таблитчатый И (001)	Np/\c=—2 до —4°, бисс., Nm II Ь, ПОО (010), МгДа от 2 до 4°; / положительное	Чисто Mg: Пр= 1,520, «01= 1,558, ng= 1,558; A 0,038; отрицательный Богатый Fe: «p=l,550, nm=1,597. ng—1,597; A 0,047; отрицательный	
66. Пеннин (ряд) KMg3[Si3A10io] (OH, F)2; мон. (псевдогексагональ-ный)	{001}, {Т01}, {010}, {111}, {112}; сп. по (001) в сов.; дв. по (001), [ПО]; таблитчатый II (001), чешуйчатый, плотные массы	М₽Дс«0°, бисс., Nm life, ПОО (010); Ng/\a=0°; 1 положительное	Пеннин: «р=1,569, «т= 1,571, ng= 1,571; A 0,002; отрицательный Шериданит: «0=1,582, «т=1,585, «г=1,596; А 0,014; положительный	
67. Мусковит КА12[SigAlOio] (ОН, F)2; мон. (псевдогексагоиаль-иый)	{001}, {НО}, {010}, {111}; сп. по (001) в. сов.; дв. по [ПО]; чешуйчатолистоватый, таблитчатый || (001) до столбчатого || с	Np/\c от —0°30' до —2°, бисс., Nm/\a от 0°30' до 2°, Ns || fe, ПОО_ЦОЮ); 1 положительное	Не содержащий Fe: «0=1,552, «т= 1,582, «г=1,588; А 0,036 Богатый Fe: лР=1,570, «0!= 1,619, «5=1,624; А 0,054; отрицательный	
68. Тальк Mg3[Si40iC] (ОН)2; мон. (псевдогексагональный)	Сп. по (001) сов.; таблитчатый II (001), листоватый, чешуйчатый, плотный	Wg-L(OOl), бисс.,	Azm[|a, Ng II b ПОО-ЦОЮ); l положительное	«р=1,539— 1,545, «01=1,589, «е= 1,589— 1,590; А 0,050—0,045; отрицательный	
252
Продолжение прилож. 1
	5	6	7	8	9
	ГС ЬО 1 ®о	1 V II е о	Бесцветный; содержащий Fe:	Ns — бесцветный, Nm—Ng~ желтоватый или коричневатый; Np Nm< Ng	В конц. H2SO4 бледнеет	У мусковита больше 2V, у биотита больше п и ярче окрашен	Пневм атол итовый; в мраморах; в пироксен итах, серпентинитах, лам-проитах
	Пеннин 2К„р==0-5°; r>v Клинохлор-шериданит 2 V_v g =0— 70’; r<v	Np — бесцветный, синевато-зеленый; Nm — светлый зелено-желтый; Ng — светлый желто-зеленый, желтый; NP » NNg едва плео-хроирует	Часто встречающиеся четкие плеохроич-ные дворики; полностью разлагается	в H2SO4	У слюд больше А	Эпизональный в хлоритовых сланцах и др.; в альпийских жилах; гидротермальный
	2Vhp =35-50°; r>v	Бесцветный, редко: бледно-желтый, бледно-зеленоватый, бледно-красновато-коричневый, тогда Np<Nm~Ne	Пинит — псевдоморфозы по кордиериту; иногда плеох-роичные дворики; не разлагается в НС1 и H2SO4	У талька и фенгита меньше 2V; фуксит — другой плеохроизм	Магматический, пегматитовый, метаморфический
	II A si K G CM «	Бесцветный	Псевдоморфозы по оливину и др.; нерастворим в кислотах	У мусковита больше 2 V, брусит	положи- тельный	Эпизональный метасоматический, гидротермальный
253
1	2	3	4	
69. Биотит (ряд) K(Fe,Mg)3[Si3AlO10b • (ОН, F)2; мон. (псевдо-гексагональный)	{ооТ}, {но}, {пГ}, {010}, {hkl); сп. по (001) сов.; дв. по [110]; таблитчатый || (001), листоватый, чешуйчатый	AgAc=0° (до 9°), бисс., Mm||b, ПОО (010), Л'гЛа=0° (до 9°); 1 положительное	Пр= 1,571— 1,616, пт= 1,609— 1,696, ив=1,610— 1,697; Л 0,039—0,081; отрицательный	
70. Актинолит (ряд) Ca2Fe5 [SiiOuJ 2(ОН)2; мон.	{НО}, {010}, {100}, {001}; сп. по {110} сов. 55°45', по (010) пл.; отд. (001); дв. по (100), (001); стебельчато-волокнистый || с	Np/\a от —1 до +6°, бисс., Nm || b, ПОО (010); АеДс= = 17—11 °C; 1 положительное	tip= 1,600— 1,688, «т= 1,613— 1,699, пе~ 1,624— 1,704: А 0,024—0,016; отрицательный	
71. Антофиллит Mg7[SUOn]2(OH)2; ромб.	{НО}, {100}, {010}; СП. по {110} сов. 54°30', по (010) ясн.;	стебельча- тый || с, волокнистый	Np II а,	бисс. (богатый Mg), Nm II Ь, ПОО (010), Мв||с, бисс. (богатый Fe); 1 положительное	Богатый Mg: пр= 1,598, пт= 1,616, пв—1,623; Л 0,026; отрицательный Богатый Fe: пр= 1,647, Пт= 1,651, ng= 1,664; Л 0,017; положительный	
254
Продолжение прилож. 1
	5	6	7	8	9
	2FWp=0-35°; r^v (богатый Mg) до r<v (богатый Fe)	Np — серожелтый, коричневый, зеленый, оранжевокоричневый; Nm — темно-коричневый, темно-зеленый, темно-красно-коричневый; Ns — темно-коричневый, темно-зеленый, темно-красно-коричневый; Np^Nm^	Часты плеохро-ичные дворики; в эффузивах часто резорбирован	У флогопита меньше п и светлее; у вермикулита меньше п и А; у хлорита значительно меньше А	Магматический пегматитовый, ме-зозональный контактово-метаморфический
	2УЛ-р =85— 74°; r<v слабая	Бесцветный, редко: Np — светло-желто-зеленый; Nm — светло-зеленый; Ng — светло-синеватозеленый; Np<N т< Ng	Иногда плеох-роичные дворики; в HF не разлагается	Роговая обманка — зеленая, у эгирина удлинение отрицательное, у волластонита меньше 2V	Эпизональиый и контактово-метаморфический
	При Mg/Fe 95:5 2Умр=65°, 88:7 2V«m=90°, 60:40 2VNg =58°; слабая	Бесцветный	Легко переходит в тальк и антигорит, не разлагается в кислотах	У цоизита больше п н меньше Л; у силлиманита (НО) —90°	Не бывает первичномагматическим; типичен в серпентинитах; в кристаллических сланцах с амфиболом
255
1	2	3	4
72. Глаукофан (ряд) Na2Mg3Al2 [Si4Onl 2(ОН, F)2; мон.	{110}. {010}, {100}, {Oil}; сп. no {110} сов. 55°30'; отд. «(001); редко дв. по (100); стебельчатый II с, волокнистый, листоватый	Ne/\c=7° до 5°, Nm II b, ПОО (010), Npf\a— =8°, бисс.; 1 положительное	яр= 1,606, пт— 1,622, ng= 1,627; А 0,021; отрицательный
73. Арфведсонит (ряд) Na(Ca, Na)(Fe2+, Mg2+, Fe3+, AF+) [(Al, Si)4O„]2-•(OH, F)2; moh.	{ПО}, {010}; сп. по {110} сов. 56°, по (010) ясн.; дв. по (100); стебельчатый || с, листоватый || (010)	УрДс= 10°, бисс., Ng || Ь, nOOJ-(OlO)	Цр= 1,693, пт= 1,696, яе= 1,698; А 0,006; отрицательный
74. Волластонит Ca3[Si3O9]; трикл.	{100}, {001}, {101}, {110}, {110}; сп. по (100) сов., по (102) и (001) хор., по (101) и (КМ) ясн.; дв. по (100); вытянут || Ь, волокнистый	Np/\c от —28 до 34°, бисс., ;уиДЬ=3-5°, ПООА_Ь, АггДа=34—39°	яр=1,618— 1,622, пт = 1,630— 1,634, яг= 1,632— 1,636; А 0,014; отрицательный
75. Андалузит Al2[SiO4lO; ромб.	{110}, {001}; сп. по {НО}, хор. 89°; призматический, зернистый	Л'р||с-, бисс., Nm || Ь, ПОО (010), Mg||a; 1 отрицательное	Не содержащий Fe: пр =1,629, пт<= 1,633, ng—1,638; А 0,009; отрицательный Содержащий Fe: пр= 1,640, пт= 1,644, пв= 1,651; А 0.011; отрицательный
76. Роговая обманка (ряд) (Са, Na) (Mg, Fe2+)4(A1, Fe3+)[(Si, А1)4Оц]2(ОН)2; MOH.	{НО}, {010}, {ОН}, {001}, {hkl}; сп. по {110} сов., 56°; отд. (100) и (001); дв. (100) пластин-	Np « a, Nm || b, ПОО || (010), АгДс=27—15°	Богатая Mg: «р =1,630, я„= 1,637, пе= 1,644; А 0,014;
256
Продолжение прилож. 1
	5	6	7	8	9
	2Пл-р =60— 10°; r<v	Np — бесцветный, желтозеленый; Nrn — лавандовосиний; Ng — ультрамариновый; Np<Nm<Ng	Часто включе ния в хлорите иногда плеох роичные двори ки; нераство рим в кислотах	-	У турмалинг абсорбция -	-LO ||/; у арфведсонита / отрицательное	Только регионально-метаморфический в слюдяных и эпидотовых сланцах, в эклогитах
	2V^p=50— — 100°; r>v	Np — темный сине-зеленый; Nm — коричневожелтый, NB — зеле-новато-сине-серый; 7Vm< <^Nv^Ng	Редко идиоморфный, сильная дисперсия осей индикатрисы:	У турмалина абсорбция _L 1 » || /; у рибекита меньше MpAg У гастингсита М£Ас=25—30°	Только магматический в фельдшпа-тоидных натровых магматических породах
	2VNp =42— 36°; r>v четкая наклонная	Бесцветный	С НС1 образует студневидный осадок	У тремолита ПОО || /; у параволластонита (в вулканических выбросах) Nm\\b	Контактово-метаморфический	в мраморах; как резорбционные образования в нефелиновых породах
	2К«р=83— 85°; r<v слабая (редко г>о слабая)	Np — розово-красный до бесцветного; Nm, Ng — бледно-зеленый до бесцветного	Пятнистый, с темно-окрашенным ядром — хиастолит; в HF не разлагается	У скаполита меньше п; у гиперстена 1 положительное	Метаморфический в кристаллических сланцах; в пегматитах;	хиасто- лит — в слабо контактово-метаморфизованных глинистых сланцах
	2УЛр=87— 63°; rsgo или r^v	NP — светло-желто-зеленый, светло-желто-коричневый,	Иногда плеох-роичные дворики; в НС1 не растворим	У актинолита меньше п и Д, бледнее	Магматический, мезозональный и контактово-метаморфический
257
17 Р. Н. Соболев
I	2	3	4	
	чатые; зернистый, короткостолбчатый II с		отрицательный Богатая Fe: пр= 1,678, Пт =1,697, пе= 1,704; А 0,026; отрицательный	
77. Гастингсит (ряд) NaCa2(Mg, Fe2+)4(A1, Fe3+)[SiA10nl2(0H)2; мон.	{ПО}, {010}, {011}, {101}; сп. по {110} сов. 55°45', по (010) хор.; коротко- до длиннопризматического II с, зернистый, листоватый || (010)	N„/\c от —46 до 75°, бисс., Nm || b ПОО (010), Л'(,Дс=44—15°	Mg-гастингсит /гр =1,646, пт= 1,658, ng= 1,662; Д 0,016; отрицательный Гастингсит: Пр= 1,700, Пт = 1,719, ng= 1,722; Д 0,022; отрицательный	
78. Арагонит Ca [СОз]; ромб.	{НО}, {010}, {001}, {hkl} ; сп. по (010) пл.; дв. по {110} псевдогексагональ-ные; призматический, лучистый || с	NB || с, бисс., Nm la, ПОО (100), Wgll &; 1 отрицательное	пр= 1,530, Пт = 1,681— 1,682, пе= 1,685— 1,686; Д 0,155—0,156; отрицательный	
79. Аксинит Ca2(Fe, Мп, Mg)Al2-- [Si4BOls(OH)]; трикл.	{010}, {120}, {011}, {111}, {111}; сп. по (100) ясн.; линзообразные формы ~ || (121), листоватый, зернистый, занозистый	MP~J_(H1), ПОО~ II (111); одна оптическая ось ~ _L( 120)	Только Мп: нс= 1,679, Пт = 1,685, ng= 1,688; Д 0,009 Содержащий Fe, Мп, Mg: пр= 1,688, пт= 1,695, ng= 1,698; Д 0,010; отрицательный	
258
Продолжение прилож. I
	S	6	7	8	9
		светло-желтый; Nm — желто-зеле-иый, оливково-зеленый, зеленый, Ng — оливково-зеленый, коричнево-зеленый, сине-зеленый			
	68—15° а Mg-rac-тингсит, 40—24° гастинг' сит; r^>V ДО r<v	Mg-гастингсит: Np — светло-зеленый, Nm — зеленый, Ne — зеленый Гастингсит: Np — светло-желто-коричневый; Nm*— оливково-зеленый; Ns — темно-зеленый	Легко плавится	У роговой обманки меньше п, у авгита другая СП.	Магматический в натровых породах; редко в контактово-метаморфизованных известняках
	2VNp =18°; r<v слабая	Бесцветный	Переходит в кальцит, при £>400° быстро становится фиолетовым в растворе Co(NO3)2	У кальцита хорошая СП.	Г идротерма льный, осадочный, биогенный
	2VNp =64-30°; r<v	Бесцветный до бледного коричневофиолетового; плеохроизм очень слабый; ^Ng	Остроугольные поперечные ромбические разрезы, иногда аном. ин-терф. окраски	У кварца ниже п, положительный одноосный, у сапфирина ниже Д	Контактово-пнев-матолитовый
17*
259
1	2	3	4	
80. Титанистая роговая обманка (ряд) (Na, K)Ca2(Mg, Fe2+, Fe3+)4Ti[Si3AlOu]2(O, OH, F)2; мон.	{110}, {010}, {ОН}, {юТ}, {100}; СП. по {110} сов 55°30'; отд. (001); дв. по {100}; короткостолбчатая II с	NP/\c от 74 до —86°, бисс., Nm || b, ПОО (010), МйЛс=4—16°; 1 положительное	Керсутит: Пр= 1,670, Пт= 1,690, пя= 1,704; А 0,034 Синтагматит: пр =1,683, пт= 1,694, пе= 1,701; А 0,018; отрицательный	
81. Дистен (кианит) А12 [ SiO4] О; трикл.	{100}, {010}, {ААО}, {011}; сп. по (100) в. сов., по (010) сов.; дв. по (100), (212); [001], [010], широкостебельчатый [| с, листоватый || (100), волокнистый	На (100): МяДс=27—32°, на (010): Мя'Дс=5—8°, на (001): Ng'/\c=0—2,5°, Mp~J_(100), бисс.; 1 положительное	пр=1,712— 1,717, пт= 1,720— 1,722, пв= 1,728— 1,729; А 0,016—0,012; отрицательный	
82. Гиперстен (группа пироксенов) (Mg, Fe)2|Si2O6J; псевдоромб.	См. энстатит (№ 43)	N„ II b, Nm || а, ПОО (100), Ng || с, бисс.; 1 положительное	Пр= 1,712, ^т= 1,724, пё= 1,727; А 0,015; отрицательный	
83. Эгирин NaFe3+[Si2O6]; мон.	{ПО}, {100}, {010}, {661}, {461}, {111}, {101}; сп. по {110} сов. 93°, по (010) ясн.; отд. (001); дв. по (100); пластинчатый, игольчатый, стебельчатый || с	Л'рДс=0—8° (r<v) бисс., Nm II Ь, ПОО (010), АяДа=9—17°; 1 отрицательное	лр= 1,776, 1,821, 1,836; Л 0,060; отрицательный	
26 0
Продолжение прилож, ,1
	5	6	7	8	9
	=79— 83°; r>v (редко r<v)	Np — светло-желтый до светло-коричневого, Nm — красно-коричневый, Ng — коричневокрасный до темно-красно-коричневого, темно-оливково-ко-ричневого; Np<Nm<Ng	Зональное изменение окраски, легко плавится	У баркевикита меньше 2V	Магматический, преимущественно в щелочных основных породах
	2VN = =82°30'; r>v слабая	Np — бесцветный, Nm — бледно-фиолетовый; NB — бледно-кобальтово-синий; Np<Nm<NB	Ясно выраженные пересекающиеся трещины спайности, искривленный, замещается серицитом	У гиперстена меньше 2V	В кристаллических сланцах и пегматитах
	2K„p =45°; r<v	Np — светло-розовато-ко-ричневый, розовый; Nm — светло-желто-зеленый, Ng — светло-зеленый	Структура распада: пластинки ильменита I! (ЮО)	У клинопироксенов больше А, у андалузита меньше п и 1 отрицательное, у амфиболов другая сп.	Магматический, метаморфический
	<ZVNp=7Q-60°; r<v сильная наклонная	Np — зеленый, Nm — желто-зеленый, Ng — зеленовато-желтый; Np>Nm> N g	Слабо разлагается в НС1	У зеленой роговой обманки / положительное; турмалин — одноосный	Магматический, преимущественно в щелочных породах
261
1	2	3	4	
84. Ортит (алланит) Са(Са, Се)(А1, Fe)Al2-• [SiOt] [Si2O7] О (ОН); мон.	{100}, {001}, {102}, {ZzOZ}; сп. по (001) ясн., по (100) и (110) пл; дв. по (100); таблитчатый || (ЮО), зернистый	Np/\c от —22 до —47°, бисс., Nm\\b,	ПОО (010), AfKAa=60° (47—72°); иногда сильно диспергирует	Свежий: пР= 1,788, пга=1,810, ng= 1,820; Д 0,032 Коричневый: пр= 1,727, пт= 1,739, пе= 1,751; Д 0,024; отрицательный Изотропный: п=1,54	
85. Фаялит (группа оливина) Fe[SiO4]; ромб.	{100}, {010}, {НО}, {001}, {021}, {101}, {11!}; сп. по (010) ясн., по (100) пл.; дв. {ОН}, редко: {011}, сЛс~61°	NP IIZ>, Nm || с, ПОО (001), Ng II а	пв= 1,827, пт—1,869, пе= 1,879; Д 0,052; отрнцательн ый	
86. Сфен (титанит) CaTi[SiO4]O; мон.	{111}, {100}, {001}, {НО}; сп. {110} или {111} пл.; дв. II (100); клиновидный, конвертообразный таблитчатый, зернистый	N„M=—2l°, Nm Н'б, ПОО (010), ^Лс=51°, бисс., AZg~ ~J_(102)	пр= 1,921, пт= 1,927, иг=2,081; Д 0,160; положительный	
Продолжение прилож. 1
	5	6	7	8	9
	2Клгр=70— 90°; г» и очень сильная	Np — бесцветный, Nm — светло-желто-коричневый; Ns — светло-зеленый; Np<NmCNg	Образует плео-хроичные дворики; часто изо-тропизирован, срастания с ЭПИДОТОМ	У титанистого граната больше п	Магматически-пег-матитовый в гра-нитоидах, в гнейсах
	21^=47°; r>v	Почти бесцветный; при окислении: Nn — зеленовато-желтый, Nm — оранжево-желтый, Ng — зеленовато-желтый; Nm>Np>Ng	ПОО X к лучшей спайности, замещается серпентином с оже-лезнением	и карбонатиза-цией	У пироксенов лучше сп., у эпидота другая окраска	Первично-магматический, контактово-метаморфический
	2Kv£ от 23 до 37,5°;	Часто бесцветный; Np — почти бесцветный, Nm— бледно-зеленовато-желтый; Ng — свет-ло-коричне-вато-крас-новатый	Разлагается в конпентриро-ванной H2SO«	У ортита и эпидота меньше и, А и больше 2 V	Магматический, метаморфический, гидротермальный
263
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Условные обозначения и сокращения к приложению 2
R— отражение (в %) при Л = 589 нм приведено по М. С. Без-смертной, Т. Н. Чвилёвой и И. С. Волынскому (Вл); для анизотропных минералов даны крайние значения R главного сечения (Rg и RP), значения Ro для одноосных минералов подчеркнуты
AR— двуотражение (в долях ед.), по М. С. Безсмертной и Т. Н. Чвилёвой. Для получения Д/?отн (в %) следует умножить приведенное значение на 100. У минералов с Д/?ОТн<5% дву-отражение в воздухе незаметно
Минералы расположены по убывающим значениям R
Сингония: куб. — кубическая, гекс. — гексагональная, тетр. — тетрагональная, триг. — тригональная, ромб. — ромбическая, мон. — моноклинная, трикл. — триклинная
Спайность — сп.: в. сов. — весьма совершенная, сов. — совер-
ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ
Номер п/п; минерал, формула; примеси; сингония	Морфология; спайность; двойники	R (подчеркнуто Ro), %; цвет; плеохроизм	Двуотражение AR (1); оптический знак (2); внутренние рефлексы (3)	
1	2	3	4	
1. Серебро Ag; примеси: Си, Bi, Sb, Аи; куб.	Дендриты, зерна, агрегаты; двойники и зональность выявляются травлением раствором СгО3 в конц. HNO3 в течение 1—3 с	90; ярко-белый с кремовым оттенком		
2. Золото Аи; примеси: Си, Ag, Pd; куб.	Пластинки, дендриты, аллотриоморфные агрегаты, прожилки	85 (примесь серебра увеличивает R); ярко-желтый		
264
шенная, хор. — хорошая, уд. — удовлетворительная, пл. — плохая
форма: скелета. — скелетная; таблитчат. — таблитчатая; ре-шетч. — решетчатая
Внутренние рефлексы: в. — в воздухе, им. — в иммерсии
Окраска при двух николях, т. е. цвета анизотропии при полностью скрещенных (1) или слегка раскрещенных (2) николях при повороте минерала на 45° от положения погасания. Двоеточие (:) между цветами указывает на то, что один цвет получен при повороте минерала на 45° от положения погасания в одну сторону, а другой — в противоположную. Цвет указан только тогда, когда он характерен и может быть использован для диагностики
Н — микротвердость. Данные по микротвердости приведены по М. С. Безсмертной, Т. Н. Чвилёвой, а также по С. И. Лебедевой (Л), М. П. Исаенко и др. (Ис)
Форма отпечатка вдавливания: с. — совершенная, вып. — выпуклая, вогн. — вогнутая, т. — трещиноватая, сл. трещ. —• слабо трещиноватая
I—VII — группа относительного рельефа, по И. С. Волынскому.
РУДНЫХ МИНЕРАЛОВ В ОТРАЖЕННОМ СВЕТЕ
	Анизотропия			Твердость по Моосу (1); мик-ротвердость Н (2); форма отпечатка (3); группа относительного рельефа (4); поведение при полировании (5)	Минералы-спутники
	Сила	Дисперсия	Окраска при двух николях: скрещены (1); раскрещены (2)		
	5	1	6	7	8	9
	Изотропный, неполное угасание			1)	2,5—3; 2)	41—57; 3)	с., вып.; 4)	II; 5)	хорошее, но постоянно возникают тонкие царапины	Галенит, пираргирит, прустит, блеклая руда, арсениды Со, Fe, Ni и др.
	То же		—	1)	2,5—3; 2)	45—90; 3)	с., вып.; 4)	I; 5) хорошее, но остаются тонкие царапины	Пирит, арсенопирит, галенит, халькопирит,	кварц и др.
265
1	2	3	4	
3. Медь Си; примеси: Fe, As, Ag, Au, Pb; куб.	Аллотриоморфные зерна, скелетные формы; полисинтетические двойники по (III) и зональность видны после травления NH4OH+H2O2 (30%-ная) в течение 30 с	82; яркий оранжево-розовый, тускнеет на воздухе	— ч	
4. Сурьма Sb; примеси: Ag, Fe, As, Bi; триг.	Аллотриоморфные агрегаты, натечные формы; сп. сов. по (001), иногда треугольники выкрашивания; полисинтетические двойники	74—70; ярко-белый со слабым желтоватым оттенком	1) 0,05; 2) положительный	
5. Платина Pt; примеси: Pd, Fe, Ir, Os; куб.	Аллотриоморфнозернистые и радиально-лучистые агрегаты, кристаллы; двойники, зональность	79; яркий белый — эталон	Изотроп	
6. Висмут Bi; примеси: As, Те, Fe, S, Sb; триг.	Дендриты, скелетные зерна, аллотриоморфные агрегаты; полисинтетические двойники	69—61; белый с розовато-желтым оттенком или свет л о-розовато-желтый	1) 0,12; 2) положительный	
7. Алтаит PbTe; куб.	Аллотриоморфные агрегаты, скелетные зерна; сп. по {111} и (100) сов., треугольники выкрашивания	68; белый со слабым зеленоватым оттенком	Изотроп	
8. Теллуровисму-тит Bi2Te3; примеси: Pb, Sb, S, Se; триг.	Зерна таблитчатой или пластинчатой	формы, листоватые чешуйчатые агрегаты; сп. по (0001)	66—61; нежнорозовый	I) 0,07; 2) положительный	
266
Продолжение прилож. 2
—	5	6	7	8	9
	Изотропный, неполное угасание	—		1) 3; 2) 111— 143; 3) с., вып.; 4) III; 5) хорошее	Халькозин, куприт, малахит, цеолиты, хлорит, гипс, борнит, азурит и др. Часто в виде включений в куприте
	Ясная (сильная в иммерсии)	Слабая	2) Желтовато-серый; розовато-коричневый	1) 3—3,5; 2) 62—135; 3) с.; 4) II; 5) очень хорошее	Антимонит, пирит, арсенопирит, серебро; замещает антимонит
ный				1) 4—4,5; 2) 114—146; 3) с., вогн.; 5) хорошее	Магнетит, хромит, ильменит, пирротин, пентландит, халькопирит; содержит пластинки иридия и осмия — продукты распада
	Ясная (сильная в иммерсии)	Ясная — сильная	2) Светло-голубой : лимонножелтый	1) 2—2,5; 2)	13—26; 3)	с., вып.; 4)	I; 5) плохое	Висмутин, саффлорит, пирротин и др.; продукт разложения сульфосолей висмута в зоне окисления
ный				1) 2—3; 2) 46—60; 3) с.; 4) I; 5) хорошее	Галенит, золото, теллуриды и др.
	Заметная	Очень слабая	1) Коричневато-серый; 2) серый : фиолетово-коричневый	1) 1,5—2; 2) 32—93; 3) сл. трещ., вып.; 4) I; 5) хорошее	Тетрадимит, алтаит, висмутин, золото,	галеиит, халькопирит; замещается бисмутитом
267
1	2	3	4	
9. Тетрадимит BisTesS; примеси: Си, Аи, Se; триг.	Аллотриоморфнозернистые агрегаты и тонкопластинчатые кристаллы; сп. (0001)	61—52; белый с розовато-желтоватым до зеленоватого оттенком	1) 0,14; 2) положительный	
10. Железо Fe; примеси: Ni, С, Со, Са; куб.	Каплевидные выделения и мелкие зерна с пластинчатыми двойниками	59; белый с кремовым оттенком	Изотроп	
11. Калаверит АиТе2; примеси: Ag, Fe, Sb; мон.	Агрегаты аллотриоморфных и призматических кристаллов; сп. выявляется при травлении HNO3 (1 : 1)	58—55; белый с кремовым оттенком	1) 0,05; 2) положительный	
12. Мышьяк As; примеси: Sb, Fe, Ag, Bi; триг.	Агрегаты аллотриоморфные и скорлуповатые; пластинчатые двойники и сп. по {0001}	_58—46; белый, поверхность быстро окисляется на воздухе (темнеет)	1) 0,20; 2) положительный	
13. Свинец Pb; куб.	Кристаллы, агрегаты округлых зерен; иногда двойники	56; светлый кремовый, на воздухе	очень быстро темнеет	Изотроп	
14. Марказит Fe2S2; примеси: As, Ni, Co, Bi, Sb, Си-ромб.	Кристаллы удлиненной и таблитчатой форм, концентрически-зональ-ные и радиально-лучистые агрегаты; пластинчатые двойники, зональность	56—50; светло-желтый с зеленоватым и розоватым оттенками	1) 0,10; 2) положительный	
15. Пирит FeS2 примеси: Co, Ni As, Sb, Au, Ag-куб.	Зерна, иногда колло-морфные выделения; сп. пл. по (100); зональность видна после травления конц. HNO3+CaF2 в течение 5 мин	55; светло-желтый — эталон	—	
268
Продолжение прилож. 2
	5	6	7	8	9
	Ясная	То же	1) Коричневатый до серого; 2) светло-серый : темно-коричневый	1) 1,5—2; 2) 25—76; 4) I; 5) хорошее, но постоянно присутствуют тонкие царапины	Золото,	пирит, халькопирит, галенит, висмут, висмутин
	иый			1) 4; 2) 119— 146; 3) с.; 4) V; 5) хорошее	Графит, пирротин, магнетит, хромит, троилит
	Ясная	—		1) 4; 2) 153— 179; 4) I; 5) хорошее	Теллуриды Ли, Ag, Bi, алтаит; замещается золотом
	Ясная со слабым цветным эффектом	в желтовато-синеватых тонах	Слабая	2) Голубоватосерый : охристожелтый	1) 3,5; 2) 57— 167; 3) с.; 4) II; 5) отличное	Дискразит, сурьма, висмут, прустит, галенит и др.; замещает геокронит
	ный			2) 6—9; 4) I; 5) хорошее, но постоянно присутствуют царапины	
	Очень сильная с цветным эффектом в густых оранжевокрасных и зе-ватых тонах	Сильная — очень сильная	1) Желтовато-зеленый, голубовато-зеленый; 2) характерна изменчивость окраски	1)	6—6,5; 2)	717—1119; 3)	сл. трещ.; 4)	V; 5) хорошее	Пирит, арсенопирит, халькопирит, галенит и др.; замещает пирротин и пирит; замещается пиритом и гетитом
	Изотропный; иногда аномально слабо анизотропен, неполное угасание	—	—	1) 6—6,5; 2) 965—1408; 3) т.; 4) VII; 5) посредствен ное	Марказит, халькопирит и другие сульфиды; замещается ярозитом, гетитом
269
1	2	3	4	
16. Пентландит (Ni, Fe)9S8; примеси: Co, Se Те Ag; куб.	Зерна, пластинки и пламевидные выделения при распаде в пирротине; сп. сов. по (111), треугольники выкрашивания	55; светло-желтый, розоватый	Изотроп	
17. Арсенопирит FeAsS; примеси: Co, Bi, Au, Ni; MOH.	Кристаллы, звездчатые сростки, шестоватые и зернистые агрегаты; пластинчатые двойники, зональность видна после травления HNO3 (1:1) в течение 1 мин	54—51; белый с очень слабым желтоватым оттенком	1) 0,06; 2) положительный	
18. Никелин NiAs; примеси: Co, Sb, Fe, Bi, Cu, S; гекс.	Почковидные концентри-чески-зональные, радиально-лучистые агрегаты, зерна; решетчатые двойники, зональность	55—51; розовый со слабым кремовым оттенком	1) 0,07; 2) положительный	
19. Саффлорит (Co, Fe)As2; примеси: Ni, Bi, Cu, S; ромб.	Радиально-лучистые и скрытокристаллические агрегаты, идиоморфные кристаллы; двойники по (101) в виде шестилучевых звезд и тройников; зональность	54—51; белый с голубоватым оттенком	I)	0,06; 2)	положительный и отрицательный; 3)	бледно-голубой до бледно-желтого (им.)	
20. Висмутин Bi2S3; примеси: Sb, Cu, Pb; ромб.	Призматич. и игольч. кристаллы, агрегаты сп. (010); дв. давления и волнистое погасание	50—33; плеохроизм от светло-серого до желтовато-белого	1) 0,34 (ясное на границах зерен); 2) положительный	
21. Клаусталит PbSe; примесь: S; куб.	Тонкозернистые агрегаты аллотриоморфных зерен, сп. соверш. по (001); треугольники выкрашивания	49; белый	Изотроп	
270
Продолжение прилож. 2
	5	6	7	8	9
ный				1) 3,5—4; 2)	194—217; 3)	с., вогн.; 4)	V; 5) отличное	Пирротин, халькопирит, пирит, магнетит и др.; замещается марказитом и др.
	Ясная в розо-вато-зеленоватых тонах	Ясная — сильная	2) Желтый до розовато-желтого; светло-голубой до зеле-новато-серо-го-лубого	1) 5,5—6; 2) 745—1127; 3) сл. трещ.; 4) VI; 5) хорошее	Касситерит, пирит, золото, халькопирит, сульфоарсениды Ni, Со, Fe и др.; замещается гётитом, скородитом
	Сильная	Слабая	1) Голубой: зеленовато-голубой; 2) различные окраски, но чаще оранжево-коричневый : :голубовато-белый	1) 5—5,5; 2) 382—489; 4) V; 5) отличное	Хлоантит, серебро, пирротин, саффлорит, золото; замещается аннабергитом
	Ясная — сильная	Сильная	2) От светлого до канареечножелтого; от небесно-голубого до голубоватосерого	1) 4,5—5; 2) 430—988; 4) V; 5) отличное	Хлоантит, смальтин, никелин, серебро, висмут, золото, пирит, арсенопирит; замещает смальтин
	Сильная; с цветовым эффектом в блеклых коричневых тонах; погасание неполное коричневыми и синими кайма ми	Ясная	1) Серый; 2) фиолетоворозовый : зеленовато-желтый	1) 2; 2) 73— 188; 3) с.; 4) II; 5) хорошее	Касситерит, станнин, вольфрамит, сульфосоли висмута, висмут и др.; замещается висмутином, бисмутитом, халькозином
	ный			1) 2—3; 2) 46— 63; 4) I; 5) хорошее	Галенит, алтаит, борнит, халькозин, дигенит, кобальтин, селениды Си
271
1	2	3	/	
22. Халькопирит CuFeS2; тетр.	Агрегаты зерен; двойниг полисинтетический обра зует решетчатую струк туру распада в борните	48; латунно-желтый — эта- лон	/ 1) о,ю	
23. Галеновисмутит PbBi2S4; при меси: Sb, Se; ромб	Игольчатые и тонкопластинчатые кристаллы и агрегаты; сп.; двойники	48—46; белый с желтоватым оттенком	1) 0,04; 2) положительный	
24. Козалит Pb2Bi2SB; примеси: Си, Se, Ag, Fe, Sb; ромб.	Удлиненные таблички, аллотриоморфные зерна, радиально-волокнистые, игольчатые агрегаты	47—39; белый с кремовым оттенком	1) 0,17; 2) положительный	
25. Айкинит CuPb BiS3; ромб.	Призматические и тонкоигольчатые кристаллы; сп. по (010) сов.	47—39; белый со слабым желтоватым оттенком	1) 0,18; 2) положительный	
26. Пирротин Fei-xS; примеси: Со, Ni, Си, Мп, Zn; мон. гекс.	Аллотриоморфнозернн-стые агрегаты; сп. по (1120) пл; полисинтетические двойники давления	44—40; кремо-вато-коричневый,	быстро темнеет на воз- духе	1) 0,09; 2) положительный	
27. Джемсонит Pb4FeSb6Si4; примеси: Ag, Си, Zn, Bi; мон.	Игольчатые и призматические кристаллы, радиально-лучистые и аллотриоморфные агрегаты; сп. сов. по (100); двойники параллельны удлинению, пластинчатые	43—37; белый г зеленоватым оттенком	1)	0,12; 2)	положительный; 3)	красные (им.)	
272
Продолжение прилож. 2'
	5	6	7	8	9
	Бывает слабо анизотропным с цветовым эффектом от зеленовато-синего до буро-желтого	Ясная — сильная	2) Голубовато-серовато-желтый : оранжевый	1) 3,5—4; 2) 165—260; 3) с., 4) III; 5) хорошее	Пентландит, пирротин, пирит, кубанит, сфалерит и др.; заметается халькозином, ковеллином, малахитом
	Ясная с цветовым эффектом	—	—	I) 2,5—3,5; 2) 125—153; 4) II; 5) хорошее	Висмутин, висмут и др.
	Слабая, ясная; с цветовым эффектом от коричневатого до голубого	—	—	1) 2,5—3; 2) 89—207; 4) II; 5) хорошее	Пирит, пирротин, золото, вольфрамит, халькопирит, минералы Bi и Sb; часты срастания с тетраэдритом
	Ясная	—	—	1) 2—2,5; 2) 165—204; 4) II; 5) пло- хое	Пирит, сфалерит, золото, тетраэдрит, халькопирит, галенит и др.; замещается висмутом, ковеллином, бисмутитом
	Ясная — сильная, с цветным оттенком в буроватых тонах	Ясная — сильная	2) 1° — голубовато-серый : охристо-желтый, 5° — фиолетоворозовый : желто-белый	1) 3,5—4,5; 2) 207—343; 3) с.; 4) II—V; 5) хорошее	Пентландит, касситерит, халькопирит, сфалерит, пирит и др.; замещается марказитом, пиритом, гетитом
	Сильная	—	—	1) 2,5—3; 2)	52—147; 3)	с., вогн.; 4)	I; 5) отличное	Антимонит, буланжерит, сфалерит, галенит,	пирит, тетраэдрит, пираргирит и др.
Г8—1381
273
1	2	3	4	
•28. Галенит PbS; примеси: Ag, Sb, Те, Se, Т1; куб.	Аллотриоморфнозернистые агрегаты; сп. в. сов. по (100); треугольники выкрашивания; зональность выявляется после травления	43; белый — эталон	Изотроп	
29. Антимонит Sb2S3; ромб.	Призматические, игольчатые кристаллы, аллотриоморфные агрегаты; полисинтетические двойники; фигуры смятия, СП. хор.	43—30; белый, светло-серый с зеленоватым оттенком	1)	0,33; 2)	положительный; 3)	густокрасные в тонком порошке (им.)	
30. Молибденит MoS2; примеси: Re, Se; гекс.	Таблитчатые кристаллы; сп. (0001); полисинтетические двойники; фигуры смятия	43—21; белый, серо-белый, серый; плеохрои-рует	1) 0,5; 2) положительный; 3) волнистое погасание	
31. Буланжерит Pb5Sb4SH; примеси: Hg, Ag; мон.	Призматические, игольчатые, аллотриоморфные зерна, волокнистые агрегаты	42—35; белый с голубоватозеленоватым оттенком	1)	0,17; 2)	положительный; 3)	редко красные (им.)	
32. Гессит Ag2Te; примесь: Au; мон. куб.	Кристаллы редки, аллотриоморфные агрегаты; двойники полисинтетические в анизотропном гессите	41—39; серо-белый с розовато-коричневым оттенком	1) 0,05; 2) положительный	
33. Кубанит 'CuFe2S3; примеси: Ni, Zn; .•ромб.	Преимущественно в халькопирите в виде параллельных пластинок и агрегатов зерен; двойники пластинчатые	41—37; кремово-желтовато-коричневый; плеохроизм от кремово-корич- невого до желтого	1) 0,10; 2) положительный	
274
Продолжение прилож. 2
	5	6	7	8	9
ный				I) 2,5; 2) 64— ПО; 3) с.; 4) II; 5) хоро шее, часто воз ника ют тонкие царапины	Сфалерит, серебро,, пирит, халькопирит, и др.; замещается церусситом, англезитом,, ковеллином, халькозином
	Сильная, в бу ровато-синих тонах; прямо погасание; волнистое погаса ние	Сильная а	2) Изменяется с ориентировкой. Белый:	голу- бой. Зеленовато-серый : коричневый	1) 2—2,5; 2) 65—167; 3) с.; 4) I; 5) хорошее	Сульфосоли РЬГ Sb, Ag, киноварь, пирит и др.; замещается вторичными минералами сурьмы
	Очень сильная (розовые, желтые, синеватые тона); по пинакоиду изотропен	Слабая	1) Белый; 2) розовато-серый : :зеленоватосерый	1) 1—1,5; 2) 16—84; 3) с.; 4) III; 5) хорошее, но постоянно с царапинами	Шеелит, висмутин, висмут,	золото, вольфрамит и др-; замещается повеллитом, ферромолибдитом
	Сильная — ясная с цветными эффектами от желтовато-коричневого до голубовато-зеленого	Слабая	2) Коричневато-серый :голубовато-серый	1) 2,5—3; 2) 100—182; 3) с.; 4) I; 5) отличное	Сульфосоли РЬ, Sb, галенит, сфалерит и др.; замещается галенитом, биндгеймитом
	Сильная — ясная— заметная; цвет анизотропии: оранжевый, коричневый до синего; пятнистое погасание	Слабая — ясная	2) Оранжевосерый : голубовато-серый	1)	2-3; 2)	31—44; 3)	с.; вогн.; 4)	I; 5) плохое с большим количеством царапин	Золото, серебро, акантит, алтаит, пирит,	галенит, халькопирит, тетраэдрит и др.; прорастания с сильванитом и петцитом
	Ясная — сильная с цветным эффектом в коричневатых зеленоватых, голубоватых то-iax	Сильная	1) Голубоватосерый :светло-голубой : светло-желтый; 2)	наиболее 1асто голубова-го-серый: коричневый	1) 3,5; 2) 220—250; 3) сл. трещ.; 4) III: 5) хорошее	Халькопирит, пирротин, пентландит
18'
275
1	2	3	4	
34. Бурнонит CuPbSbS3; примеси: As, Zn; J)om6.	Агрегаты зерен; полисинтетические двойники (100), развивающиеся в двух направлениях	35—33; белый с голубоватозеленоватым оттенком	1)	0,06; 2)	положительный; 3)	красные (им.)	
35. Теннантит Cui2As4S13; примеси: Bi, Sn, Zn, Fe, Ag, Hg, "Cd, Sb; куб. Теннантит образует изоморфный ряд с тетраэдритом	Аллотриоморфнозернистые агрегаты	33; сероватобелый с голубовато-зелено- ватым оттенком	3) Коричневокрасные (им.)	
36. Тетраэдрит -CU|2Sb/,S13; примеси: Ag, Zn, Fe, Hg, Bi, As, Sn; куб.	Изометричные кристаллы; зональное строение видно после травления в СгОз+HCl (теннантит), КМпО4+КОН (тетраэдрит)	31; серо-белый с зеленоватокоричневатым оттенком	3) Коричневокрасные (им.), в разновидностях с повышенным содержанием As	
37. Халькозин Cu2S; примеси: Ag, Fe, Mn. Se, Те,; -« — ромб., гекс. «130 °C), куб. (>103 °C)	Пластинки со сп., зерна. Пластинчатые двойники. Распад твердого раствора с борнитом и др.	31; серо-белый с голубоватым оттенком, редко с розоватым (гипогенный)	1) Слабое	
38. Сульванит Cu3VS4; примеси: As, Sn, Fe, Zn; куб.	Кубические и игольчатые кристаллы, агрегаты; сп. сов. по (НО), треугольники выкрашивания	30; серо-белый с розовато-желтоватым оттенком, желтовато-белый	Изотроп	
39. Репьерит CusFe2GeS8; примеси: Zn, As, Ga; тетр.	Зерна; двойники полисинтетические	30—28; оран жево-коричне-во-розовый	1) 0,06; 2) положительный и отрица тельный	
276
Продолжение прилож. 2
	5	6	7	8	9
	Слабая, но ясно заметна по полисинтетическим двойникам	Слабая	2) Желтый до коричневого : : серовато-голубой до светло-голубого	1) 2,5—3,2; 2) 166—187; 3) сл. трещ.; 4) II; 5) отличное	Галенит, тетраэдрит, сфалерит, буланжерит и др.; замещается халькозином, ковеллином
Изотропный				1) 3,5—4,5; 2) 230—425; 3) с.; 4) IV; 5) хорошее, хрупкий, выкрашивается	Халькопирит, блеклые руды, сфалерит и др.; замещает энаргит
	Тоже			I) 3-4; 2) 230—425; 3) сл. трещ.; 4) IV; 5) хорошее, хрупкий, выкрашивается	Халькопирит, сфалерит, галенит и др.; замещается халькозином и др.
	Слабая (изотропен, анизотропен) ; прямое угасание (а-халькозин)	Ясная	2) Голубой: : оливково-зеленый	1)	2,5—3; 2)	64—98; 3)	с., вогн., вып.; 4) III; 5) очень хорошее	Халькопирит, блеклые руды, сфалерит, галенит, ковеллин,	борнит и др.; замещает пирит, халькопирит, сфалерит, галенит и др.
ный				1) 3,5; 2) 146— 165;	4) III; 5) отличное	Пирит, гематит, халькопирит, галенит, тетраэдрит, шеелит, пирротин, висмутин и др.; замещается халькозином, ковеллином, малахитом и др.
	Ясная, от желтовато-коричневого до коричневого	—	—	1) 4,5; 2) 280— 367; 4) III; 5) отличное	Борнит, теннантит, халькопирит, сфалерит,	галенит и др.
277
1	2	3	4	
40. Гематит а — Fe2O3; примеси: Al, Ti, Fe2+, Мп, Ca; триг.	Пластинчатые, игольчатые кристаллы, агрегаты, корочки; структуры распада в ильмените, магнетите; пластинчатые двойники (1011), (0001); Ме=ЛУ1с	29—25; серовато-белый с голубоватым оттенком	1)	0,11; 2)	отрицательный; 3)	густые темно-красные (в., пм.); порошок красный	
41. Киноварь HgS; примеси: Se, Те; триг.	Кристаллы, аллотриоморфные агрегаты; двойники редки	29—24; серобелый с голубоватым оттен- ком	1) 0,16; 2) положительный; 3) ярко красные (в.); порошок красный	
42. Станнин Cu2FeSnS4; примесь: Zn; тетр.	Зернистые агрегаты; пластинчатые и полисинтетические двойники; сп.; зональность, треугольники выкрашивания	28; серо-белый с коричневатозеленоватым оттенком	1) 0,0	
43. Пираргирит Ag3SbSs; примесь: As; триг. Образует изоморфный ряд с пруститом	Столбчатые, пластинчатые кристаллы, зерна; зональность и двойники видны после травления в НС1	28—26; серо-белый с голубоватым оттенком	1) 0,08; 2) положительный; 3) ярко-красные (в.)	
44. Аурипигмент As2S3; примеси: Sb, Hg, Ge; мон.	Призматические зерна, радиально-лучистые срастания, землистые массы; сп. по (010)	27—18; серобелый	1)	0,33; 2)	положительный: 3)	сильные лимонно-желтые (в.)	
45. Куприт Cu2O; примесь: Мо; куб.	Зернистые и скрытокристаллические массы; кристаллы — октаэдры	25; сероватобелый с голубоватым оттен- ком	3) красные оранжевые (в.)	
278
Продолжение прилож. 2
	5	6	7	8	9
	Ясная с цветным эффектом в синих и коричневых тонах; неполное угасание	Слабая	I) Голубоватосерый : коричневато-серый	I) 5—6; 2) 920—1067; 3) сл. трещ.; 4) VII; 5) хорошее, плохое	Магнетит, ильменит, рутил, касситерит и др.; замещает	магнетит (мартит), замещается магнетитом (мушкетовит)
	Сильная	—	—	1) 2—2,5; 2) 48—120; 4) II; 5) хорошее	Антимонит, реальгар, аурипигмент, пирит, марказит и др.
	Ясная	Ясная	2) Фиолетовосерый : желтовато-коричневый до оливково-коричневого	I) 3,5—4; 2) 206—307; 3) сл. трещ.; 4) IV; 5) посредственное и хорошее	Касситерит, халькопирит, висмут, сфалерит и др.; замещается ковеллином, борнитом, марказитом и др.
	Сильная	Ясная — слабая	2) Желтовато-серый : голубо-вато-серый	I) 2—2,5; 2)	66—165; 3)	сл. вогн.; 4)	I; 5) очень хорошее	Серебро, галенит, арсениды и сульфиды Pb, Ag, Со, Ni, Си и др.
	Сильная	Слабая	-	I)	1,5—2; 2)	26—33; 3)	сл. трещ., вогн.; 4) I; 5) хорошее, но остается много царапин	Мышьяк, реальгар, антимонит, киноварь, марказит, золото и др.
	Изотропный; иногда сильно аномально анизотропен	Ясная	2) Голубой: : оливково-зеленый	1) 3—4; 2) 192—210; 3) с.; 4) IV; 5) хорошее	Халькозин, марказит, гётит, малахит, медь, азурит и др.; замещается малахитом
279
1	2	3	4	
46. Борнит Cu5FeS4; примеси: Ag, Bi, Zn, Ga, Sb, As, Ge; тетр., куб. (228 °C)	Аллотриоморфные выделения, каемки; сп.; двойники; структуры распада с халькопиритом и халькозином	_24; розово-оран жевый в све жей полировке коричневатофиолетовый — в старой		
47. Рутил TiO2; примеси: Nb, Та, Fe3+, Sn, Cr, V; тетр.	Призматические и волосовидные кристаллы; коленчатые двойники (101) и (301); сп. сов. по (НО), хор. по (100), Ае=М£ || С	23—20; серова-то-белый, иногда голубоватый	I)	0,1 (заметное по границам зерен и двойников); 2)	положительный; 3)	бесцветные, желтые, коричневые, сильные (в.)	
48. Графит С; гекс.	Таблички, чешуйки; сп. в. сов. по (0001), фигуры СМЯТИЯ, Мр||с	22—7; плео-хроирует от серо-белого (/?е) до желто вато коричнев этого (Яо)	1) 0,7, погасание волнистое; 2) положительный	
49. Ильменит FeTiO3; примеси: Мп2+, Fe3+, Pb, Sr, Zn, Sn, Ba, Mg, V, Cr, Co, Ni; триг.	Агрегаты зерен; двойники по (ЮН); структуры распада в магнетите и гематите, Ne=Np || с	21—17; серый с коричнево-розовым оттенком	1) 0,2; 2) положительный; 3) темнобурые (им.)	
50. Магнетит Fe3O4; примеси: Al, Ti, V, Mg, Mn, Ni, Cr; куб.	Агрегаты изометричных, кубических и октаэдрических кристаллов	21; серый с коричневатым оттенком	3) Красновато-коричневые (им.); погасание хорошее	
51. Ковеллин CuS; гекс.	Призматические кристаллы, радиально-лучистые сростки, колломорфные выделения; сп. в. сов. по (0001)	21—4; плео- хроирует от синего (Ro) до слабого фиолетового (Re) — эталон; красный (им.)	1) 0,79; 2) положительный и отрицательный	
280
Продолжение прилож. 2
	5	6	7	8	9
	Изотропный, слабо анизо- тропен в свежем шлифе (усиливается в им.)	Слабая	2) 1°—желтовато-серый : голубовато-серый (в обоих случаях ДОВОЛЬНО тусклый)	I) 3; 2) 84— 133; 3) с., вогн.; 4) III; 5) отличное	Халькопирит, халькозин, блеклые руды, пирит; замещается ковеллином
	Ясная, иногда аномальная	Слабая		I) 6—6.5; 2) 920—974; 3) с.; 4) VI; 5) посредственное, остается много царапин	Магнетит, ильменит, гематит и др.; замещает ильменит, замещается лейкоксеном
	Сильная; с цветным эффектом от ярко-желтого до черного	Очень слабая	1) Светло-желтый; 2) серый: : желтовато-белый	1) 1—2; 2) 7— 12; 3) с.; 4) III; 5) плохое	В пегматитах, скарнах, метаморфизованных породах и углях
	Ясная, с цветным эффектом от светло-голубовато-серого до темно-бурого; хорошее погасание со слабым окрашиванием	Слабая — ясная	1) Голубоватосерый; 2) 4° — белый : коричневато-серый	1)	5—6; 2)	540—857; 3)	сл. трещ., вогн., вып.; 4)	VI; 5) хорошее	Магнетит, рутил, гематит, шпинель, хромит, халькопирит и др.
	Изотропный			1) 5,5—6,5; 2) 364—585; 3) с.; 4) VI; 5) хорошее	Ильменит, гематит, пирротин и др., замещается гематитом и др.
	Очень сильная, с цветовым эффектом от синего до красного	Очень сильная	1) Розовато-белый; 2) оранжево-красно-пурпурный : голубоватый	I) 1,5—2; 2)	77—90; 3)	с л. трещ., вогн., вып.; 4)	I; 5) отличное	Халькозин, борнит, гетит и др.
281
1	2	3	4	
52. Реальгар AsS; мон.	Пластинчатые и призматические зерна, землистые массы	20—18; серобелый, серый с голубоватым оттенком	1)	0,08; 2)	положительный; 3)	желто-красно-оранжевые (в.)	
53. Вольфрамит (гюбнерит — ферберит) (Мп, Fe)WO4; примеси: Та, Mg, Se; мон.	Призматические кристаллы, зерна; двойники; сп. -сов. по (010) 1 I 1	19—17 и 15—13; серый, темносерый (им.)	I)	0,1; 2)	положительный; 3)	коричневато-красные (в., им.)	
54. Гринокит £ —CdS; примеси: Zn, In; гекс.	Корки, почки, землистые выделения с коллоидным строением	19; серый с голубоватым и зеленоватым (им.) оттенками	3) Сильные, бесцветные, лн-монно-желтые, красно-коричневые (в.)	
55. Сфалерит (Zn, Fe)S; примеси: Fe, Мп, Cd, Hg, Ge, In; куб.	Зерна, агрегаты, почковидные выделения; сп. сов. по (ПО), дв. {111} и {211}; зональность выявляется при травлении в парах царской водки при 30 °C	17 и 16; серый, иногда со слабым голубоватым, фиолетовым, зеленоватым оттенками	3) Бесцветные, желтые, реже бурые, красноватые (в.)	
56. Колумбит (Fe, Mn) (Nb, Та)20б; примеси: U, W, Ti, Sn, TR, Al, Ca, Sc, Mg; ромб. Образует изоморфный ряд с танталитом	Таблитчатые кристаллы и зерна; сп. по (100); полисинтетические двойники по (021) и (023); зональность;	продукт распада твердого раствора в касситерите, NP II b, Nm II a, Ng || с	17—15; серый с коричневатым оттенком	1) 0,1; 2) положительный; 3) редкие светло-красные (в.) и желто-коричневые у богатых железом разновидностей (пм.)	
57. Вульфенит РЬМоО4; тетр.	Таблитчатые, шестоватые зерна, радиально-лучистые сростки, метакристаллы	16—17; серый с голубоватым оттенком	1) Слабое; 3) желтые, оранжевые, бесцветные (в.)	
282
Продолжение прилож. 2
	5	6	7	8	9
	Сильная	—	—	1) 1,5—2; 2) 50—57; 3) с.; 4) I; 5) плохое	Аурипигмент, киноварь, антимонит и др.
	Сильная; косое погасание	Слабая	1) Голубоватосерый, более пли менее яркий	I) 5—5,5; 2) 232—626; 3) с., вогн.; 4) VI; 5) хорошее	Касситерит, висмутин, арсенопирит, молибденит, шеелит, висмут и др.; замещает шеелит и наоборот
	Изотропный			1) 3—3,5; 2) 52—91; 4) IV; 5) хорошее	Вюртцит; в зоне цементации замещает сфалерит, пирит и др.
	Изотропный			1) 3,5—4; 2) 161—189; 3) с., вогн.; 4) IV; 5) хорошее	Халькопирит, галенит,	пирротин, блеклая руда и др.; замещается ковеллином, халькозином, гринокитом
	Слабая, отчетливая; прямое погасание	—	—	1) 6—6,5; 2) 795—868; 3) с.; 4) VII; 5) хорошее	Касситерит, галенит, вольфрамит, ильменит, уранит и др.
	Ясная	—	—	I) 2,5—3; 2) 211—333 (Л); 5) хорошее	Церуссит, англезит,	смитсонит, гидроксиды Fe и Мп; замещает церуссит
283
1	2	3	4	
58. Умангит CtisSe2; ромб.	Аллотриоморфные зерна, иголки; двойники пластинчатые	15—12; сиреневый до голубовато-серого	I) 0,22 с цветным эффектом от сиреневого до голубоватосерого; 2) положительный	
59. Хромит, хром-шпинелиды (Fe, Mg) (Cr, Al, Fe)2O4; примеси: Al, Zn, Mg, V, Ni, Co, Ti; куб.	Октаэдры, зерна, агрегаты; зональность; часто трещиноватый	13 и 11; серый с коричневатым оттенком	3) Темно-красные (в.), коричневые (им.) — отсутствуют в богатых железом разновидностях	
80. Касситерит SnO2; примеси: Fe3+, Ta, Mb, Sc, In, W; тетр.	Дипирамидально-приз-матические кристаллы, агрегаты; почки; зональность; сп. ясн. по (100), пл. по {ПО}; дв. (101); II С	13—П; серый до коричневато-серого	1) 0,16; 2) положительный; 3) бесцветные, желтые, бурые, красноватые (в.), коричневые (им.)	
61. Церуссит PbCO3; примеси: Sr, Zn, Ca; ромб.	Натечные и землистые выделения; в кристаллах полисинтетические двойники	12—8 (Вл); серый	1)	Сильное; 2)	отрицательный; 3)	бесцветные, желтовато-бурые, зеленоватые (в.)	
62. Повеллит CaMoO4; примеси: Си, W; тетр.	Тонкозернистый; зональность видна после травления в конц. НСОз в течение 5 мин	11 (Вл); серый	1) Очень слабое; 3) сильные бесцветные, желтые (в.)	
63. Шеелит CaWO4; примеси: Мо, Си, TR; тетр.	Таблитчатые кристаллы, прожилки; сп. по (111)	10; серый	2) Положительный; 3) бесцветные, желтоватые (в.)	
281
Продолжение прилож. 21
	5	6	7	8	9
	Сильная, цвет анизотропии красный и оранжевый	—	—	I) 3; 2) 77— Ю8;; 4) I; 5) хорошее	Халькопирит, кобальтин, гематит и др.; замещается малахитом
	Изотропный, аномально анизотропный	—	—	1) 5,5—7,5; 2) 1195—1561; 3) с.; 4) VI; 5) плохое	Платина, ильменит, магнетит; замещается магнетитом
	Ясная	—	—	1) 6—7; 2) 731—1528; 3) с.; 4) VII; 5) плохое, шагреневая поверхность	Колумбит, магнетит, рутил, вольфрамит, молибденит, пирит и др.
	Ясная	—	—	I) 3—3,5; 2) 158—200 (Ис); 5) хорошее	Малахит, смитсонит и др.; замещает галенит, англезит
	Слабо анизотропен	—	—	1) 3—4; 2) 200—300 (Ис); 5) хорошее	Замещает молибденит; замещается гетитом
	Ясная	—	—	I) 4,5—5; 2) 392—412; 3) т.; 4) VI; 5) хорошее	Гранаты, пироксе-ниты, молибденит, вольфрамит, касситери г
285-
1	2	3	4	
64. Англезит PbSO4; примесь: Ва; ромб.	Агрегаты аморфного и призматического строения	9—8 (Вл); серый	2) Положительный; 3) сильные, бесцветные, иногда светло бурые (в.)	
•65. Малахит Cu[(OH)2CO3]; примесь. Zn; мон.	Почки скрытокрпсталли-ческого и радиальнолучистого строения; сп. сов. по (001)	10—6 (Вл); серый с розоватым оттенком	1) Сильное; 2) отрицательный	
66. Смитсонит ZnCO3; лримеси: Fe, Са, Со, Мп, Mg, Си, Cd, РЪ; триг.	Почки, землистые массы, зерна; зональность видна после травления HNO3 или НС1	9—6 (Вл); серый, темносерый	1) Отчетливое на границах зерен; 2) отрицательный; 3) сильные бесцветные, буроватые, зеленоватые (в.)	
Продолжение прилож. 2
	5	6	7	8	9
	Изотропный, слабо анизотропен	—	—•	1) 1,5—3; 2) 122—166 (Л); 5) хорошее	Церуссит, ковеллин, галенит; замещает галенит, замещается церусситом
	Ясная	—	—	I) 3,5—4; 2) 124—156 (Л); 5) хорошее	Азурит, куприт (образует псевдоморфозы) ,гётит И др.
	Ясная; косое погасание	•—	—	1) 4,5—5,5; 2) 409—420 (Л); 5) хоро- шее	Церуссит, малахит, азурит, кальцит и др.; замещает сфалерит, англезит
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.................................................. 3
ЧАСТЬ I. ПРОЗРАЧНЫЕ МИНЕРАЛЫ................................. 5
Глава I. Кристаллооптика проходящего света................... 5
Поляризация (8). Поляризация при двойном лучепреломлении (J0). Интерференция световых волн (11). Уравнение плоских гармонических волн (17). Отражение и преломление света на границе двух диэлектриков (17). Явления полного внутреннего отражения (25). Поглощение (абсорбция) света (25). Оптическая анизотропия (25). Поверхность волны (лучевая) и поверхность нормалей (29). Дисперсия (35)
Глава 2. Принцип устройства поляризационного микроскопа ...	40
Глава 3. Определение оптических свойств минерала на плоском столике	44
Наблюдения при одном николе (44). Наблюдения в скрещенных николях в параллельном свете (46). Наблюдения в скрещенных николях в сходящемся свете (49). Последовательность определения оптических свойств минерала в проходящем свете (57)
Глава 4. Теодолитный метод Е. С. Федорова..........................58
Возможности исследования на столике Федорова (67). Полевые шпаты (83). Плагиоклазы (89). Калинатровые (щелочные) полевые шпаты (102). Цветные минералы (107). Определение неизвестного минерала на столике Федорова (111). Ускоренные методы определения состава плагиоклаза (112). Определение состава плагиоклаза по методу А. Н. За-варицкого (двойной теодолитный метод) (114). Использование столика Федорова для специальных исследований (124)
Глава 5. Иммерсионный метод...................................... 133
Иммерсионные среды (133). Методы сравнения показателей преломления (135). Методы фокального экранирования (139). Метод двойного экранирования (143). Метод фазового контраста (144). Иммерсионные препараты (146). Препараты со сплавами (149). Определение показателя преломления в шлифе (150). Определение показателя преломления вещества (151). Систематический ход определения минерала иммерсионным методом (161)
ЧАСТЬ II. НЕПРОЗРАЧНЫЕ МИНЕРАЛЫ................................. .163
Глава 6. Кристаллооптика отраженного света ....	163
Отражение (163). Абсорбция (164). Дисперсия отражения и цвет мине рала в отраженном свете (166). Отражение от поверхности анизотропных веществ (167). Отражение в скрещенных николях (172). Наблюдения отражения плоскополяризованного света при косом падении (сходящийся свет) (177)
Глава 7. Принцип устройства рудного микроскопа ...	. .	181
Глава 8. Определение оптических свойств рудных минералов	. .	187
Отражение (187). Определение осности и оптического знака минерала (189). Цвет (191). Двуотражение и плеохроизм (192). Исследования с двумя нпколями (194). Исследование в сходящемся свете (197). Морфологические особенности минерала (199). Внутренние рефлексы (200).
Роль иммерсии (202). Твердость (203). Форма зерен (208). Спайность (209). Двойниковое строение (209). Зональное строение (210). Структурное травление (210). Систематический ход определения минерала по его свойствам (212)
Список литературы.................................................218
Приложения........................................................219
1. Диагностические свойства наиболее распространенных породообразующих минералов в проходящем свете........................ .	.	219
2. Диагностические свойства наиболее распространенных рудных минералов в отраженном свете..........................................264