Плеохроизм и его качественная оценка

Плеохроизм – это изменение окраски минерала, наблюдаемое при вращении столика микроскопа без анализатора и связанное с неравномерным поглощением (абсорбцией) света или различных частей спектра в зависимости от направления, по которому свет проходит через кристалл.

Различают три вида плеохроизма:

а) окраска не изменяется, изменяется ее интенсивность (биотит);

б) изменяется окраска, интенсивность не меняется (гиперстен);

в) изменяется и окраска, и интенсивность окраски (роговая обманка).

Абсорбция (поглощение) и связанная с ней окраска изменяется по закону эллипсоида, в общем совпадающим с эллипсоидом оптической индикатрисы. Одноосные минералы могут иметь две характерные окраски соответственно двум осям индикатрисы, а двуосные – три различные окраски по трем осям индикатрисы. В связи с этим при детальных исследованиях плеохроизм должен быть охарактеризован по осям индикатрисы, отсюда его второе название – осевая окраска.

Интенсивность плеохроизма выражают в виде схемы (или формулы) абсорбции Ng>Np (биотит) или Ng<Nm<Np (щелочной амфибол). Это означает, что в первом случае наиболее густая окраска по оси Ng, а слабая – по оси Np. Сама же окраска, т.е. цвет, указывается по каждой оси отдельно. Наиболее резкий плеохроизм наблюдается для одноосных минералов в разрезах, параллельных оптической оси, а для двуосных – в разрезах, параллельных плоскости оптических осей.

Плеохроизм наблюдается под микроскопом при одном николе – поляризаторе. Для определения плеохроизма (осевых окрасок) необходимо знать направление световых колебаний, пропускаемых поляризатором.

Определение плеохроизма ведется на разрезе с максимальной интерференционной окраской, на котором ранее были определены характер угасания и знак удлинения и для которого, следовательно, уже известны положение осей индикатрисы в кристалле и их наименование. Делается это следующим образом:

1) поворотом столика микроскопа устанавливаем минерал в положение угасания,

2) выключаем анализатор и отмечаем окраску по той оси индикатрисы, которая в этот момент совмещена с колебаниями, пропускаемыми поляризатором (допустим, Ng, рис.35 а, в),

3) затем поворотом столика микроскопа на 90º совмещаем с направлением поляризатора другую ось индикатрисы (в данном случае Nр) (рис.35 б, г) и фиксируем соответствующую ей окраску.

4) цвет минералов по оси Nm описывается на разрезе, перпендикулярном оптической оси (с минимальной интерференционной окраской). На этом разрезе минерал не плеохроирует - не меняет свой цвет при вращении столика микроскопа - это и есть окраска минерала по оси Nm.

Кроме того, определение плеохроизма по Nm у амфиболов можно производить в поперечном сечении с пересекающейся спайностью, где ось Nm является биссектрисой острого угла. Выбрав должное поперечное сечение и поставив его в крест нитей, затем поворотом столика микроскопа совмещаем биссектрису острого угла между трещинами спайности (это Nm) с нитью окуляра, вдоль которой происходят колебания поляризатора. Цвет минерала в этот момент характеризует осевую окраску по Nm.

Определив окраску по осям и выяснив, по каким из них поглощение света более интенсивно, записываем формулу абсорбции, исходя из того, что более густая окраска – результат более интенсивного поглощения.

Методику последовательного определения величины двойного лучепреломления, характера и угла угасания, знака глав­ной зоны и осевой окраски можно разобрать на двух приме­рах.

Для первого примера используем минерал, обладающий прямым угасанием (например, гиперстен), для второго примера — ро­говую обманку, имеющую косое угасание.

Рис. 35. Распределение окрасок минерала по осям. Положение кристалла при определении окраски по Ng: а – при прямом угасании, в – при косом угасании. Положение кристалла при определении окраски по Nр: б – при прямом угасании, г – при косом угасании; РР – плоскость колебаний поляризатора

Пример № 1.

1.Для определения величины двойного лу­чепреломления находим в шлифе кристалл гиперстена с наи­высшей интерференционной окраской (т. е. параллельный пло­скости оптических осей). Допустим, что это будет синяя II порядка. Принимая толщину кристаллической пластинки d=0,03мм, по таблице Мишель-Леви определяем, что пg— пp = 0,021.

2. Для определения характера угасания гиперстена ставим найденный разрез на крест нитей окуляра и, совместив тре­щинки спайности с вертикальной нитью, вводим анализатор. Гиперстен при этом окажется в положении угасания, следо­вательно, он обладает прямым угасанием, т. к. в данном случае будет наблюдаться совпадение егокристаллогра­фического направления (спайности, указывающей на положе­ние третьей кристаллографической оси с) с кристаллооптическим направлением (осью индикатрисы). Наименование осей индикатрисы мы пока не знаем и поэтому временно обозна­чаем их как N_X и Ny (рис.36 а, положение 1).

3. Определяем наименование осей индикатрисы. Для это­го поворачиваем столик микроскопа на 45° против часовой стрелки, ставя тем самым минерал в положение максималь­ного просветления (рис.36 б, положение 2). Вводим компен­сатор и по повышению или понижению интерференционной окраски определяем наименование оси N_X, совпадающей со спайностью и расположенной параллельно длинной стороне компенсатора.

Допустим, что со слюдяным («синим») компенсатором ин­терференционная окраска понизится до красно-оранжевой I порядка, следовательно, ось Nx является осью индикатрисы Ng. Из этого делаем вывод, что знак главной зоны или удлинение гиперстена положительное, т.к. с длинной стороной кристалла совпадает ось Ng.

Рис. 36. Порядок определения характера угасания, знака главной зоны и осевой окраски по Ng и Nр минерала, обладающего пря­мым угасанием

4. Для определения осевых окрасок по Ng и Np, вращени­ем столика микроскопа возвращаем кристалл в положение угасания (рис.36 в, положение I).Допустим при этом, что поляризатор пропускает колебания, параллельные вертикаль­ной нити. Выключаем анализатор и при одном нижнем николе видим, что гиперстен окрашен в бледный голубовато-зеле­новатый цвет. Это и будет осевая окраска по Ng,совпадаю­щей при данном положении кристалла с вертикальной нитью, т. е. направлением колебаний, выходящих из поляризатора. Повернув столик микроскопа в любую сторону на 90° и совместив тем самым с вертикальной нитью ось Nр (рис.36 г), уви­дим осевую окраску по Nр. Она будет светлой розовато-желтоватой. Так как интенсивность окраски по Ng и по Nр одинакова, то схема абсорбции для гиперстена будет Ng = Np (пироксеновый тип плеохроизма).

Если бы поляризатор пропускал колебания параллельногоризонтальной нити, то в первом случае (рис.36 в)мы наблюдали бы окраску по Np (светлую розовато-желтоватую), а во втором (рис.36 г)— по Ng (светло-голубовато-зелено­ватую).

Цвет гиперстена по оси Nm описываем на разрезе, перпендикулярном оптической оси.

Пример № 2.

1. Находим кристалл роговой обманки с на­ивысшей интерференционной окраской (т. е. параллельный плоскости оптических осей). Допустим, она будет желто-зеле­ной второго порядка, что соответствует величине двойного луче­преломления ng-np = 0,027.

2. Ставим кристалл на крест нитей и совмещаем трещин­ки спайности или грань (т.е. его кристаллографическое направление с) с вертикальной нитью окуляра и вводим анализатop (рис.37а, положение 1). Так как при этом роговая обманка не будет находиться в положении угасания, то можно сделать вывод: она обладает косым угасанием. В этом случае необходимо замерить угол угасания. Для этого берем отсчет на лимбе столика микроскопа, который фиксирует по­ложение кристаллографической оси с по отношению к вертикальной нити окуляра.

Рис. 37. Порядок определения характера и угла угасания, знака главной зоны и осевой окраски по Ng и Nр минерала, обладающего косым уга­санием

3. Вращая столик микроскопа в сторону скорейшего угасания минерала, устанавливаем его в положение угаса­ния (рис.37б, положение 2) и берем отсчет. Этот отсчет фиксирует положение ближайшей к направлению спайности оси индикатрисы по отношению к той же верти­кальной нити окуляра. Разность отсчетов дает величину угла угасания между кристаллографическим направлением с и той осью индикатрисы, которая на момент угасания расположена параллельно вертикальной нити окуляра. Допустим, что этот угол равен 25°. Так как наименование этой оси индика­трисы еще неизвестно, то обозначаем ее через Nx и величину угла угасания временно записываем как C:Nx=25°.

4. Поворачиваем столик микроскопа на 45° против часо­вой стрелки, таким образом устанавливая минерал в положе­ние максимального просветления (рис.37в, положение 3). Вводим компенсатор и по повышению или понижению интер­ференционной окраски определяем наименование оси Nx, расположенной параллельно длинной стороне компенсатора. Допустим, что со слюдяным компенсатором интерференцион­ная окраска понизится до сине-зеленой II-го порядка, следо­вательно, Nx будет являться осью Ng. Подставляя значение оси Nx, получаем константу угла угасания С: N g =25°.

5. Делаем вывод, что роговая обманка обладает положительным знаком главной зоны или удлинением, т. к. ось Ng расположена вблизи длинной стороны кристалла (под углом менее 30°).

6. Для определения осевой окраски по Ng и Np, враще­нием столика микроскопа возвращаем кристалл в положение 2 (рис.37г) и наблюдаем окраску по Ng (если поляризатор пропускает колебания параллельно вертикальной нити). До­пустим, что окраска по Ng будет густо зеленая. Повернув столик микроскопа на 90° и, совместив ось Nр с вертикальной нитью окуляра (рис. 37д),наблюдаем окраску роговой обманки по Np. Она будет бледно-зеленовато-желтой. Так как окраска по Ng бо­лее интенсивная (густо-зеленая), чем по Nр (бледно-зеленова­то-желтая), то схема абсорбции для роговой обманки Ng >Nр (роговообманковый тип плеохроизма).

7. Для определения осевой окраски по Nm используем поперечный разрез или разрез, перпендикулярный оптической оси (см.с.45, пункт 4). Полная схема абсорбции роговой обманки выглядит следующим образом Ng > Nm > Nр.

Заканчивая описание методики определения угла угаса­ния, знака главной зоны и осевой окраски необходимо под­черкнуть, что для правильного определения этих констант очень важно не допустить ошибки при определении наимено­вания осей индикатрисы. Поэтому рекомендуется делать проверку сделанного определения. Для проверки следует повер­нуть столик микроскопа на 45° от положения угасания (от положения 2) не против часовой стрелки, а по часовой стрел­ке, тем самым совместив с длинной стороной компенсатора ось Nу кристалла. Если в первом случае, когда с длинной стороной компенсатора была совмещена ось Nx, наблюдалось понижение интерференционной окраски, то во втором случае должно произойти ее повышение и наоборот.