Оптическая индикатриса минералов низших сингоний

Построение оптической индикатрисы минералов низших сингоний рассмотрим на кристалле ромбической сингонии, представляющем комбинацию трех пинакоидов. Как известно, кристаллы низших сингоний характеризуются неоднородностью внутренней структуры по всем трем направлениям a_x≠b_y≠c_z. Естественные лучи во всех направлениях, проходя через кристалл, испытывает поляризацию и двойное лучепреломление. Причем они в различных направлениях распространяются с различными скоростями, т.е. оба луча, колеблющиеся во взаимно перпендикулярных плоскостях, представляют необыкновенные волны. Если на гранях комбинации пинакоидов по величине показателей преломления построить фигуру, то получается три эллипса с тремя различными осями. Если их мысленно соединить, то получится поверхность в виде трехосного эллипсоида с тремя неравными взаимно перпендикулярными осями, соответствующими главным показателям преломления n_g, n_m и n_p (рисунок 1.12).

В отличие от двуосного в трехосном эллипсоиде имеем три главных сечения: n_g-n_p, n_g-n_m и n_m-n_p, которые между собой взаимно перпендикулярны. Геометрия трехосного эллипсоида предопределяет наличие симметрично расположенных двух круговых сечений, радиусы-векторы которых равны среднему показателю преломления n_m. Перпендикулярно к круговым сечениям располагаются оптические оси кристалла, при прохождении вдоль которых лучи не испытывают двупреломления. Оптические оси лежат в плоскости n_g-n_p – плоскости оптических осей. Острый угол между оптическими осями есть угол оптических осей, обозначается 2V. Оси n_g и n_pявляются биссектрисами этих углов. Если ось n_g – биссектриса острого угла, то кристалл считается оптически положительным и при этом двупреломлениеn_g-n_m>n_m-n_p, так как чем острее становится угол, тем n_m приближается к n_p. Если ось n_p – биссектриса острого угла, то кристалл считается отрицательным и n_g-n_m<n_m-n_p, так как при этом n_m приближается к n_g. Эти параметры: как величина двупреломления в различных направлениях, угол оптических осей и оптический знак, являются характерными оптическими константами минералов низших сингоний и широко используются при их определении в шлифах под микроскопом.

Рисунок 1.12 - Принцип построения оптической индикатрисы минералов низших сингоний: 1 – возможные направления колебания волн для лучей, идущих перпендикулярно к различным граням ромбического кристалла;

2 – оптическая индикатриса двухосного кристалла

+ - положительная ¾ - отрицательная

В шлифах имеются различные сечения минералов. Для того, чтобы понять оптические свойства минерала в этих сечениях, необходимо знание правила оптической индикатрисы, предложенного российским петрографом В.Н.Лодочниковым. Сущность правила заключается в следующем: «Оптические свойства минерала в наблюдаемом разрезе характеризуются центральным сечением индикатрисы, перпендикулярным к направлению светового луча». Здесь говорится о центральном сечении, так как в параллельных сечениях кристалла все свойства одинаковы, и, следовательно, любую точку кристалла можно принимать за центр индикатрисы. Зная форму индикатрисы, легко разобраться в оптических свойствах разных сечений минерала.

Если световой луч S₁ идет вдоль оптической оси, то встречает на своем пути изотропное (круговое) сечение индикатрисы, где отсутствует двойное лучепреломление, т.е. минерал проявляет себя как изотропный (рисунок 1.13). Если луч S₂ идет перпендикулярно оптической оси, то встречает эллиптическое сечение индикатрисы, оси симметрии которого являются единственными направлениями, пропускающими колебания световых волн, а величины полуосей пропорциональны показателям преломления для данного направления. В этом сечении наблюдается максимальное двупреломление минерала. Все косые разрезы характеризуются эллиптическими сечениями; причем для минералов средних сингоний в таких разрезах один показатель преломления имеет всегда постоянное значение n₀, а другое – переменное значение n_e^/. Для минералов низших сингоний оба радиус-вектора случайного сечения имеют переменные значения и обозначаются n_g^/n_p^/(рис.1.13).

Рисунок 1.13 – Правило индикатрисы

32Амфиболы (горнбленд, актинолит, тремолит) и их характерные оптические свойства.

Амфиболы – силикаты, в состав которых входит (ОН) группа, поэтому образуется из магмы, обогащенной летучими компонентами или в процессе метаморфизма с участием воды. Поэтому они не встречаются в основной массе эффузивных пород.

Всем амфиболам характерен угол между направлениями спайности по призме (110) равный 56° (рисунок 6.12). По показателям преломления все амфиболы, кроме щелочных относятся к V группе, т.е. рельеф, шагреневая поверхность отчетливые. Среди амфиболов выделяются: а) железо-магнезиальные; б) кальциевые; в) щелочные.

Рисунок 6.12 – Поперечные сечения амфиболов

а) Железо-магнезиальные амфиболы. К ним относятся минералы из следующих рядов: ромбические антофиллит-жедрит и моноклинные купферрит-грюнерит. Эти амфиболы по происхождению метаморфические и очень редко встречаются. Поэтому эти амфиболы в этом разделе не рассматриваются.

б) Кальциевые амфиболы. Это амфиболы магматического и метаморфического генезиса. Они кристаллизуются в моноклинной сингонии, угол погасания небольшой, удлинение положительное, оптический знак положительный, угол оптических осей большой. Более подробно оптические свойства амфиболов приведены в таблице 9.5. Среди кальциевых амфиболов рассмотрим следующие:

1) обыкновенный горнбленд, NаСа₂(Мg,Fе)₄(Аl,Fе)[А1Sі₃О₁₁](ОН)₂

2) базальтическийгорнбленд, NаСа₂(Мg,Fе)₄(Аl,Fе)[(Sі,Аl, Tі)₄О₁₁](ОН)₂

3) тремолит, Са₂Мg₅[Sі₄О₁₁](ОН)₂

4) актинолит, Са₂(Мg,Fе)₅[Sі₄О₁₁](OН)₂

1) Обыкновенныйгорнбленд (обыкновенная роговая обманка) является минералом характерным для средних магматических пород, иногда встречается в кислых и основных магматических породах. Также бывает и в метаморфических породах. От других кальциевых амфиболов отличается желтовато-зеленым цветом, плеохроизмом по биотитовому типу (рисунок 6.13). Форма кристаллов призматическая. Оптические свойства даны на рисунке 6.14.

Иногда он бывает в качестве вторичного минерала по моноклинному пироксену. Такие псевдоморфные разности называют уралит. По горнбленду развиваются хлорит, эпидот, кальцит, сфен, магнетит.

Рисунок 6.14 - Оптические свойства горнбленда

2) Базальтическийгорнбленд встречается только в эффузивных породах в качестве порфировых выделений. От других амфиболов он отличается большими показателями преломления и относится к VІ группе. Цвет минерала коричневый (рисунок 6.15), бурый, биотитовая схема, поэтому похож на биотит. Отличается от него призматической формой кристаллов, спайностью в двух направлениях. От других кальциевых амфиболов отличается меньшим углом погасания, очень высоким двупреломлением, опацитизацией. Во время излияния лавы при резком падении давления и выделении кислорода, вокруг зерен базальтическогогорнбленда образуется магнетит-пироксеновый агрегат.

3-4) Тремолит и актинолит образуют твердый раствор. При увеличении содержания железа в растворе, при переходе тремолита в актинолит, показатели преломления увеличиваются (рисунок 6.16), угол оптических осей, угол погасания, величина двупреломления уменьшаются.

Тремолит и актинолит являются метаморфическими минералами, а в магматических породах встречаются как вторичные. Актинолит развивается по моноклинному пироксену, горнбленду, а тремолит - по оливину, ромбическому пироксену. Этим минералам характерны длиннопризматические, игольчатые, вытянутые кристаллы. В шлифах тремолит бесцветен, актинолит имеет светло-зеленый цвет, иногда до темно-зеленого (рисунки 6.17, 6.18). В таких актинолитах можно наблюдать плеохроизм по биотитовому типу.