Содержание отчета и его форма

В отчете следует отразить цель работы, краткие теоретические предпосылки, описать методику изучения различных оптических свойств минералов, определяемых при двух николях, зарисовать все операции.

При защите работы студент должен иметь отчет о выполненной работе, уметь ответить на предложенные преподавателем вопросы и самостоятельно определить оптические свойства минералов в контрольном шлифе.

Вопросы для защиты отчета:

1. Какие оптические свойства минералов изучаются при двух скрещенных николях в параллельном свете?

2. Что такое двупреломление?

3. В каких разрезах оно проявляется двупреломление?

4. Как определить силу двупреломления?

5. Как пользоваться номограммой Мишель - Леви?

6. Зарисуйте ход лучей через систему поляризатор – кристалл – анализатор.

7. Что такое компенсатор и какие типы компенсаторов Вы знаете?

8. С какими направлениями в кристалле совпадает кристаллографическая ось?

9. Какое погасание называется прямым? Косым?

10. Охарактеризуйте типы погасаний минералов?

11. Как определяется № плагиоклаза и что он характеризует?

12. Сформулируйте правило компенсации.

13. Как определить положение осей оптической индикатрисы в кристалле?

14. Как определить наименование осей оптической индикатрисы?

Лабораторная работа № 4

МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ФЕМИЧЕСКИХ МИНЕРАЛОВ

Цель и содержание. Дать студентам общие сведения о минералах и познакомить с оптическими свойствами минералов фемического ряда.

К началу выполнения работы студенты уже приобрели навыки определения оптических констант минералов. После выполнения этой работы студенты должны в контрольных шлифах отличать породообразующие минералы по наиболее важным для них диагностическим признакам, уметь отнести их к тому или иному минеральному виду и оценить их процентное содержание (приближенно). В указаниях содержится описание основных оптических свойств фемических минералов, приводится порядок выполнения работы и характерные признаки, позволяющие диагностировать различные минералы.

Теоретическое обоснование. Минералы, составляющие основную массу горной породы, принято именовать породообразующими. Определение магматической породы базируется на установлении количества главных минералов, входящих в ее состав, и их количественных соотношениях. Обычно магматические породы слагает небольшое количество породообразующих минералов (около 15 видов). Если их количество превышает 5%, они именуются главными породообразующими. Все они являются силикатами.

По особенностям химического состава среди породообразующих минералов выделяют минералы, содержание железо (Fe) и магний (Mg). Начальные буквы латинских названий этих химических элементов определили название указанной группы минералов – фемические (мафические). Присутствие железа обусловливает темную окраску фемических минералов, вследствие чего их именуют также меланократовыми («меланос» – темный) или цветными. Группа фемических минералов включает оливины, пироксены, амфиболы (роговые обманки), биотиты. В эту группу условно включен мусковит.

Вторая группа породообразующих минералов включает полевые шпаты (плагиоклазы, ортоклаз, микроклин), кварц, нефелин. Относительное обогащение кремнием (Si) и алюминием (Al) определило название этой группы минералов – салические. Обычно светлая окраска этих минералов привела к тому, что их же именуют лейкократовыми («лейкос» – светлый).

Выше указывалось, что по количественным соотношениям в составе горных пород породообразующие минералы являются главными, если они содержатся в количестве, превышающем 5 объемных %. Если же количество оказывается ниже 5 %, то их следует считать второстепенными. По содержанию главных минералов определяется тип горной породы. Уменьшение их количества или исчезновение заставляет отнести породу к другой группе. Существует обширная группа минералов, являющихся закономерной необходимой составной частью данной группы горных пород, но присутствующих в очень небольших количествах. Эти минералы так и именуются примесными или акцессорными. Обычными акцессорными минералами основных и ультраосновных пород являются хромит, титаномагнетит, ильменит, пирит, халькопирит и др. В кислых магматических породах – это сфен, циркон, гранаты и др.

Многие магматические минералы, выкристаллизовавшиеся из расплава и первоначально слагающие породу, так называемые первичные, в последующем изменяются, превращаясь в другие минералы, именуемые вторичными. Примерами такого рода могут служить: серпентины, развитые по оливинам, реже по пироксенам; мелкочешуйчатый мусковит (серицит), развитый по плагиоклазам; каолинит, возникающий при изменении калиевых полевых шпатов, и др. Ниже приводятся оптические свойства фемических минералов.

ОЛИВИНЫ (MgFe)₂[SiO₄]. Группа минералов, представляющих изоморфный ряд от магнезиальных членов, именуемых форстеритами до преимущественно железистых – фаялитов. В природе преобладают магнезиальные разности оливинов. Сингония ромбическая. Форма зерен в шлифах часто неправильная, правильные кристаллы имеют широкотаблитчатую форму с пирамидальными окончаниями. Бесцветные, прозрачные. Показатели преломления изменяются, увеличиваясь от форстерита к фаялиту (1,635-1,879). Рельеф высокий, шагреневая поверхность резко выражена. Спайность отсутствует или весьма несовершенная, в виде грубых, слегка извилистых коротких трещин, расположенных беспорядочно. Сила двойного лучепреломления увеличивается с увеличением содержания железа и составляет 0,035-0,052. Максимальная интерферационная окраска – зеленая второго порядка. Погасание прямое. В зернах оливина нередко присутствуют включения магнетита, ильменита, апатита, вулканического стекла, жидкости и газов.

Продукты замещения. Оливины легко замещаются серпентином, который развивается преимущественно по магнезиальным разностям. Серпентинизация наиболее интенсивно развивается на периферии зерен и вдоль трещин спайности, образуя как бы сетку с характерной пятнисто-петельчатой структурой. При замещении выделяется магнетит в виде зерен неправильной формы в сопровождении бурых окислов железа. Неизменные участки оливина имеют округленно-овальную форму и характеризуются одновременным погасанием, позволяя иногда судить о первоначальных форме и размерах зерен.

Похожие минералы. Близки по оптическим свойствам к оливинам пироксены. От ромбических пироксенов оливин отличается бесцветностью и более высоким двупреломлением от моноклинных – прямым погасанием, большим двупреломлением, от тех и других отсутствием спайности или весьма несовершенной спайностью.

Происхождение. Оливин – типичный минерал основных и ультраосновных магматических пород, перидотитов, габбро, базальтов и других.

ПИРОКСЕНЫ. Цепочечные силикаты магния и железа, кристаллизующиеся в ромбической и моноклинной сингониях. Соответственно разделяются на две подгруппы: ромбических и моноклинных пироксенов. Ромбические пироксены представлены тремя минеральными видами – энстатитом Mg₂[Si₂O₆], бронзитом (MgFe)₂[Si₂O₆], гиперстеном (MgFe)₂[Si₂O₆]. Моноклинные пироксены представлены диопсидом (Ca,Mg)[Si₂O₆], авгитом Ca(Mg,Fe,Al)[SiAl₂O₆] и эгирином NaFe[Si₂O₆] (щелочной пироксен).

Студентам следует приобрести навыки различения ромбических и моноклинных пироксенов, памятуя при этом о сходстве оптических свойств минералов соответствующих подгрупп. Отдельные минералы внутри подгрупп во время лабораторных занятий студентами обычно не определяются, хотя в некоторых случаях это возможно сделать. Например, гиперстен отличается от бесцветных энстатита и бронзита окраской и плеохроизмом в зеленоватых и розовых тонах.

Пироксены в шлифах бесцветны (кроме гиперстена). Для них характерна совершенная спайность в двух направлениях с углом между трещинами спайности около 87⁰ (правда, в шлифах могут встречаться разрезы со спайностью в одном направлении). Показатели преломления высокие (1,650-1,731), поэтому рельеф их очень высокий, трещины спайности резко выступают, шагреневая поверхность резко выражена. Ромбические пироксены характеризуются низким двупреломлением (0,008-0,02). Максимальные интерференционные окраски не выше 1 порядка. У моноклинных пироксенов величина двупреломления достигает 0,030, что обусловливает довольно высокую интерференционную окраску до розовой второго порядка в шлифах нормальной толщины. Угасание – от прямого (у ромбических пироксенов) до косого (у моноклинных).

Похожие минералы. Пироксены можно спутать с оливинами. Отличаются от бесцветного оливина слабой окраской, лучше выраженной спайностью, меньшим двупреломлением, характером погасания (оливин характеризуется прямым погасанием, тогда как у пироксенов оно может быть и прямым- у ромбических, и косым- у моноклинных). От роговых обманок пироксены отличаются окраской (пироксены бесцветные или слабо окрашенные, роговые обманки окрашены в зеленый цвет) и углами спайности (у пироксенов они почти прямые, у роговых обманок острые, близкие к 56 ⁰).

ЩЕЛОЧНЫЕ ПИРОКСЕНЫ (ЭГИРИНЫ). Сингония моноклинная. Форма зерен удлиненно-призматическая, остроконечные лучистые агрегаты, часто неправильные зерна. Спайность в двух направлениях (угол 87^о). Отличаются зеленой окраской и плеохроизмом от заметного до сильного в зеленых тонах. Показатели преломления высокие (1,776-1,836). Резкая шагреневая поверхность и высокий рельеф. Двойное лучепреломление высокое (0,05-0,06). Интерференционная окраска четвертого порядка маскируется собственной окраской минерала и требуется при определении применять кварцевый клин. В качестве включений в зернах эгирина присутствуют магнетит, апатит, циркон.

Продукты замещения. Может замещаться щелочным амфиболом. При выветривании переходит в лимонит и частично опал.

Похожие минералы. От роговых обманок эгирин отличается углами между направлениями спайности, высокой интерференцией, очень большими углами погасания и отрицательным удлинением.

Происхождение. Все пироксены – типичные магматические минералы, встречающиеся в основных и ультраосновных породах. Ромбические пироксены характерны для более основных пород, кристаллизовавшихся при более высоких температурах, в то время как моноклинные пироксены могут встречаться и в кислых породах (пироксеновых гранитах). Отсюда вытекает необходимость различения их принадлежности к той или иной из этих подгрупп. Эгирины – типичные магматогенные минералы, встречающиеся в богатых щелочами породах (нефелиновые сиениты, щелочные граниты и др.).

АМФИБОЛЫ. Группа цепочечных (ленточных) алюмосиликатов сложного и непостоянного состава, отдельные представители которых трудно отличаются друг от друга. Главными представителями этой группы являются роговые обманки, с оптическими свойствами которых и предполагается ознакомить студентов. Следует обратить внимание на широко развитый изоморфизм, определивший значительные изменения оптических свойств. Сингония моноклинная. Форма кристаллов таблитчатая, удлиненная, часто неправильная. Минерал окрашен в зеленый цвет различной интенсивности. Наблюдается сильный плеохроизм в зеленых или буровато-коричневых тонах. Показатели преломления составляют 1,630 – 1,704. Наблюдаются высокий рельеф и резкая шагреневая поверхность. Двойное лучепреломление от 0,014 до 0,026. Интерференционная окраска синяя, красная, желтая второго порядка. Визуальное определение интерференционной окраски затруднено, так как она маскируется собственной окраской минерала и при определении необходимо применять кварцевый клин. Угасание косое, удлинение положительное.

Разновидностью обыкновенной роговой обманки является базальтическая роговая обманка. Она отличается бурой окраской и плеохроизмом в коричневато-бурых тонах, более высоким преломлением и двупреломлением, соответственно 1,670-1,760 и 0,023-0,068. Включения в роговой обманке представлены апатитом, сфеном, рудными минералами.

Продукты замещения. Как продукт замещения роговой обманки чаще всего наблюдается хлорит, иногда совместно с эпидотом, карбонатами, кварцем, реже по ней развивается биотит.

Похожие минералы. Обыкновенная роговая обманка сходна с эгирином, от которого отличается углом между двумя системами трещин спайности, меньшим углом погасания (14-25⁰), положительным удлинением, более низким двупреломлением. Базальтическая роговая обманка похожа на биотит. Отличается от него менее совершенной спайностью и косым погасанием.

Происхождение. Роговая обманка - типичный минерал многих изверженных пород (габбро, диоритов, гранитов). Часто содержится в различных эффузивных и метаморфических породах.

БИОТИТ (K(Mg,Fe)₃[SiAlO₁₀][OH,F]₂). Группа слюд. Сингония моноклинная. Форма кристаллов в шлифах неправильная. Чаще это вытянутые в направлении спайности пластинки и таблички, иногда более или менее изометрические кристаллы. Зерна биотита обычно окрашены в коричневато-бурые и желтовато-бурые цвета различной интенсивности. На разрезах, перпендикулярных спайности, наблюдается резкий плеохроизм. На разрезах, параллельных спайности, плеохроизм заметен слабее, иногда не проявляется. Спайность весьма совершенная в одном направлении. Показатели преломления зависят от содержания железа и сильно колеблются (1,609-1,696). Высокий рельеф и резкая шагреневая поверхность характерны для разрезов, перпендикулярных спайности, для других разрезов они выражены слабее.

Двойное лучепреломление высокое (0,089-0,081), интерференционная окраска второго и третьего порядка маскируется собственным цветом. Погасание прямое. В зернах биотита часто присутствуют включения циркона, апатита, монацита.

Продукты замещения. Биотит является легко изменяющимся минералом под влиянием гидротермальных и вторичных процессов. Чаще всего по биотиту, вплоть до полного замещения, развиваются хлорит, эпидот, мусковит. Иногда выделяются гидрооксиды железа, карбонаты и кварц.

Похожие минералы. Биотит бывает весьма сходен с амфиболами. В разрезах, перпендикулярных спайности, от них легко отличается по прямому погасанию и резкому плеохроизму. На разрезах, где спайность не видна, отличается меньшими показателями преломления, большим двупреломлением. От похожего на биотит хлорита его отличает резкий плеохроизм и более высокая интерференционная окраска 2 и 3 порядков.

Происхождение. Биотит – типичный магматогенный минерал, наиболее часто встречающийся во многих интрузивных и гипабиссальных породах. В эффузивах редок. Обычен в метаморфических породах, таких, как гнейсы, сланцы.

МУСКОВИТ (RAl₂[AlSi₃O₁₀][OH]₂.) Группа слюд. К числу фемических минералов отнесен условно из-за сходства с биотитом по форме кристаллов и оптическим свойствам. Ни железа, ни магния в своем составе не содержит. Сингония моноклинная. Имеет в шлифе форму неправильных чешуек, листочков, пластинок, табличек. Редко в виде кристалликов псевдогексагонального облика. Бесцветный. Показатели преломления составляют 1,552 – 1,624. На разрезах, перпендикулярных спайности, обладает рельефом, шагреневой поверхностью и заметной псевдоабсорбцией. В срезах, параллельных спайности, эти явления отсутствуют. Двойное лучепреломление 0,036-0,054. В разрезах, перпендикулярных спайности, интерференционные окраски чистые, яркие, второго и третьего порядков. В разрезах, параллельных спайности, интерференционная окраска серая первого порядка. Угасание прямое в разрезах, перпендикулярных спайности. Мусковит часто содержит обильные газо-жидкие и кристаллические включения. Последние представлены цирконом, апатитом, сфеном, гранатами, турмалином, кварцем и др.

Мелкочешуйчатый мусковит именуется серицитом. Он возникает при изменении плагиоклазов.

Похожие минералы. В разрезах, параллельных спайности, мусковит схож с кварцем. Отличается осностью.

Происхождение. Мусковит встречается в гранитах, чаще как продукт постмагматического замещения плагиоклазов, биотита и других минералов. Характерен для гидротермальных и пневмотолитовых образований. Встречается в гнейсах и разнообразных сланцах.

Аппаратура и материалы. Микроскопы, объективы и окуляры, компенсаторы, набор шлифов породообразующих минералов и горных пород.