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 N g,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.37 а, 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.37 б, 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.37 в, положение 3). Вводим компенсатор и по повышению или понижению интерференционной окраски определяем наименование оси N x, 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.37 г) 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. 37 д),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.