УДК 549.12+552.12 КРИСТАЛЛООПТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА

229
УДК 549.12+552.12
КРИСТАЛЛООПТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛОВ
С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛЯРНОЙ НОМОГРАММЫ
Смирнов В.Б. 1, Токарев М.А. 1*, Уметбаев В.Г. 2, Акмадиева Л.И. 3
1
Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа
2
ОАО НПФ «Геофизика», г. Уфа
3
Санкт-Петербургский государственый университет, г. Санкт-Петербург
e-mail: * tma4D@bk.ru
Аннотация. Представлена сущность методического приема для оптической
диагностики минералов в стандартных петрографических шлифах. Он максимально
упрощает и ускоряет процесс исследования. На конкретных примерах описана последовательность изучения минералов.
Ключевые слова: минерал, оптическая диагностика, полярная номограмма, плеохроизм, интерференционная окраска
Микроскопический метод кристаллооптической диагностики породообразующих и акцессорных минералов является основным надежным орудием их
познания.
Большинство существующих минералогических таблиц составлено в соответствии с величиной показателей преломления кристаллов. Но до настоящего
времени не разработан способ более или менее точного определения показателей
преломления в прозрачных петрографических шлифах. А если учесть изменчивость показателей преломления многих минералов в зависимости oт ориентировки их в шлифе, станет очевидным то неудобство, которое связано с пользованием
этими таблицами.
В статье предлагается новый методический прием оптической диагностики
минералов в стандартных (толщиной 0,027 мм) петрографических шлифах. Методика преследует цель максимально упростить, облегчить и ускорить диагностику
минералов в прозрачных шлифах. Пользование этой методикой может предостеречь от ошибки спутать кристалл со сходным минералом в тех случаях, когда
неизвестный минерал желают определить на "глаз". При этом отпадает необходимость разыскивать в таблицах оптические характеристики, свойственные изучаемому минералу. Эти характеристики отображены на единой полярной номограмме (рисунок) для всех 82 минералов, изображенных с помощью кружков. Изображение минералов с помощью кружков при значительной изменчивости их оптических показателей имеет существенное преимущество перед их четким изображением в виде точки, что отмечалось уже В.Е. Трегером.
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
230
Минералы располагаются на номограмме в закономерной последовательности, обусловленной их оптическими свойствами, при которой каждому минералу присуще строго определенное место.
Приемы определения показателей преломления, характера осности оптического знака, знака зоны, схемы плеохроизма, угла оптических осей и их дисперсии подробно описаны в работах Иогансена А., Князева В.C, Кононовой. И.Б.,
Оникиенко С.К., Сиротина К.М. [1 - 5].
Рис. 1. Круговая диаграмма для определения минералов по оптическим
свойствам. В числителе – номер минерала в описании,
в знаменателе знак удлинения; минералы:
1 – бесцветные; 2 – окрашенные, не плеохроирующие;
3 – окрашенные и плеохроирующие (минералы, обладающие переменным оптическим
знаком ( ± ), включены в число как оптически положительных,
так и оптически отрицательных кристаллов)
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
231
Способ изображения кристаллооптических характеристик
на полярной номограмме
Номограмма представляет собой круг диаметром 161 мм, разделенный на 4
квадранта. В первом и втором квадрантах изображаются двуосные минералы: в
первом – оптически положительные, во втopoм – оптически отрицательные; в третьем и четвертом – одноосные, соответственно оптически отрицательные и положительные.
Величина показателя преломления изменяется в каждом квадранте по румбам от 1,42 до 3. Сила двойного лучепреломления изменяется oт 0,3 вблизи от
центра круга до нулевой по периферии полярной номограммы. За пределами
нулевой линии по периферии располагаются оптически изотропные минералы.
С целью облегчения диагностики на номограмме проведены линии показателя преломления канадского бальзама 1,537 и силы двойного лучепреломления
0,009, используемой в кристаллооптике как эталонной по кварцу. Кружки, изображающие минералы, несут дополнительную оптическую характеристику. Кружки,
обозначающие изотропные минералы, не разделяются горизонтальной линией, а
цифра внутри кружка обозначает № минерала. Кружки, разделенные горизонтальной линией, не выходящей за пределы, обозначают анизотропные бесцветные
минералы; цветные, неплеохроичные кристаллы обозначаются горизонтальной
линией, выходящей за пределы кружка, а цветные плеохроичные обозначаются
горизонтальной линией, выходящей за пределы кружка с дополнительной штриховкой в вертикальной плоскости. В числителе указан номер минерала по табл.2.,
а в знаменателе – знак главной зоны кристалла.
Последовательность изучения минералов
в прозрачных петрографических шлифах
Прозрачный шлиф с неизвестным минералом изучается на поляризационном микроскопе с определением следующих оптических характеристик: показателей преломления (для точного определения их используется иммерсионный
метод), силы двойного лучепреломления, получаемой по шкале интерференционных цветов (табл.1), характера осности и его оптического знака. Полученные
характеристики дают точку на полярной номограмме. В шлифе определяется
дополнительная оптическая информация по характеру цветности, плеохроизма и
знака зоны минерала.
При увеличении или уменьшении толщины интерференционные окраски
будут смещаться соответственно на величину 0, мм, вызовут изменение интерференционной окраски минерала в первом порядке в пределах одного оттенка, во
втором – 2-х оттенков, в третьем – 3-х,4-х оттенков.
Шкала интерференционных цветов наблюдается в прозрачных шлифах
толщиной 0,027 мм при окрашенных николях.
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
232
Таблица 1. Оптические характеристики минералов
Оттенки
Цвета
Порядок
1
54
135
189
216
243
324
419
432
459
513
540
Сила
лучепреломления
2
0,002
0,005
0,007
0,008
0,009
0,012
0,01551
0,016
0,017
0,019
0,020
3
Стально-серый
Синевато-серый
Светло-серый
Белый с зеленоватым оттенком
Белый
Желтый
Коричневый
Оранжевый
Красновато-оранжевый
Красный
Карминовый
4
5
567
0,021
Красно-фиолетовый
594
648
662
675
729
783
837
891
918
345
999
1026
1080
1107
0,022
0,024
0,02445
0,025
0,027
0,029
0,031
0,033
0,034
0,035
0,037
0,038
0,040
0,041
Сине-фиолетовый
Индиговый
Синий
Зеленовато-синий
Синевато- зеленый
Зеленый
Желтовато-зеленый
Зеленовато-желтый
Желтый
Оранжевый
Красновато-оранжевый
Красный
Карминовый
Красно-фиолетовый
Фиолетовый
1187
1161
1175
1188
1215
1296
1377
1404
1458
1485
1566
1593
1620
0,042
0,043
0,0435
0,044
0,045
0,048
0,051
0,052
0,054
0,055
0,058
0,059
0,060
Сине-фиолетовый
Индиговый
Синий
Зеленовато-синий
Синевато- зеленый
Зеленый
Желтовато-зеленый
Зеленовато-желтый
Светло- желтый
Оранжевый
Красный
Карминовый
Красно-фиолетовый
Фиолетовый
1647
0,061
Разность
хода, мм
Серый
Белый
Желтый
1
Красный
Фиолетовый
Синий
Зеленый
2
Желтый
Красный
Фиолетовый
Синий
Зеленый
3
Желтый
Красный
Фиолетовый
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
233
Определение силы двойного лучепреломления
по шкале интерференционных цветов
Наблюдаемой интерференционной окраске (графы 4 и 3 табл. 1) соответствует присущая ей сила двойного лучепреломления (графа 2 табл. 1).
Для вычисления разности хода, приобретаемой на участке прохождения
светом шлифа толщиной 0,027 мм, необходимо силу двойного лучепреломления
помножить на толщину шлифа.
Таблица 2. Отличительные признаки минералов
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
234
Ниже приводятся объяснения употребляющихся в табл. 2 сокращений,
обозначений и знаков.
Графа 1. 9? – совпадающие на номограмме минералы с номерами минералов, обозначенными в скобках в графе 2;
35,,. – минералы, которые могут быть одноосными и двуосными.
Графа. 3. 42-70 – пределы изменчивости величин угла оптических осей;
∆ < 2 – величина изменчивости аномального угла, дисперсии оптических осей;
r > V сл. – слабая, r > V – умеренная; r >> V – сильная; r V сл. – изменчивая слабая, r V – изменчивая умеренная; V – изменчивая сильная, r > V чет. накл. – четкая наклонная, r V < – преломление для красных лучей больше чем для фиолетовых (реже противоположная дисперсия).
Графа 4. №9 ∧ с +39+47° – угол погасания между оптической осью № и
кристаллографической осью с изменяется в пределах от +39 до +47°; №m || в –
угол погасания между оптической осью №m и кристаллографической осью в
равен 0° (прямое погасание); №р ∧ а -23-31° – угол погасания между оптической
осью, №р кристаллографической осью а изменяется в пределах от -23 до -31°; №е
= №р – совпадение направления колебаний соответствующих лучей; №е = №р || о
– лучи, проходящие по №р, параллельны кристаллографической оси с и соответствуют лучам №е; №о = №9 || -(001) – лучи №о совершают колебания по №9
параллельно кристаллографической грани (001); П.О.О.(010) – плоскость оптических осей располагается в плоскости (010); №9 || а, б. №9 параллельна кристаллографической оси а и совпадает с биссектрисой; №m ∧ а – косое погасание №m
относительно кристаллографической оси а; №m ∧ а, б.– №m субпараллельна кристаллографической оси в и соответствует биссектрисе; №р ≈ а – оптическая ось
№р близка к кристаллографической оси а; λ кр. – оптическая характеристика,
наблюдаемая в красных лу-чах; λ с. – то же в синих лучах; абс. – абсорбция; св. –
светлый; сч.св. – очень светлый; бл. – бледный; с. – синий; роз. – розовый; карм. –
карминовый; кор. – коричневый; кр. – красный; т. – темный; б. – ц. – бесцветный;
ж. – желтый; з. – зеленый; сер. – серый; л. – лиловый; ол. – оливковый; ор.- оранжевый; пур.- пурпурный; ф. – фиолетовый; значек, означает оттенок, например:
кр* – красноватый; λ – косое погасание; ⊥ - прямое погасание; пл. – плеохроизм; l – удлинение кристалла; I, II – одноосные и двуосные минералы; – полисинтетическое двойникование по одной системе спайности; + - – оптические знаки минералов; - перпендикулярное направление; - параллельное направление; сп.
- спайность; - полисинтетическое двой-никование с несколькими системами
спайности; (111),(110) – индексы граней кристаллов; с - косой угол погасания
между оптической и кристаллографической осью с; абс.l - абсорбция перпендикулярна удлинению, значительно превосходит абсорбцию, параллельную удлинению.
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
235
Ниже приводятся примеры использования описанного выше методического приема.
Примеры:
1. Неизвестный минерал оптически положительный, двуосный, бесцветный
с положительным знаком зоны, имеет силу двойного лучепреломления 0,025 (интерференционная окраска зеленовато-синяя, второго порядка), показатель преломления 1,7. При нанесении на номограмму вышеперечисленных отличительных
характеристик, полученных при изучении шлифа на поляризационном микроскопе, обозначится точка вблизи кружка № 1, соответствующего по табл. 2 минералу
авгиту. Для окончательной диагностики необходимо выполнить исследование
угла оптических осей и его дисперсии, указанных в графе 3 прилагаемой табл. 2 с
отличительными признаками минералов.
2. Неизвестный минерал оптически положительный двуосный, бесцветный
с положительным знаком зоны, имеет силу двойного лучепреломления 0,007 (интерференционная окраска светло-серая), показатель преломления 1,57. При нанесении на номограмму вышеперечисленных отличительных характеристик обозначится точка вблизи кружка № 8, соответствующего по табл. 2 анортиту. Но в графе 2 табл. 2 указаны номера минералов (9, 17), обладающих аналогичными оптическими свойствами. Отличительным признаком в данном случае является
наличие положительного знака зоны, присущего минералу антигориту.
Литература
1. Иогансен А. Определитель породообразующих минералов. М.: Гостоптехиздат, 1932. 84 с.
2. Князев B.C., Кононова И.Б. Руководство к лабораторным занятиям по
общей петрографии. М.: Недра, 1978. 95 с.
3. Оникиенко С.K. Методика исследования породообразующих минералов
в прозрачных шлифах. М.: Недра, 1971. 127 с.
4. Сиротин К.М. Определитель минералов. М.: Высшая школа, 1970. 263 с.
5. Смирнов В.Б. Токарев М.А. Полярный метод в минерологи и петрографии. № 370–85 Деп. ВИНИТИ. 1984. 10 с.
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru
UDC 549.12+552.12
CRYSTAL-OPTICAL DIAGNOSTICS OF ROCK-FORMING MINERALS
WITH THE HELP OF POLAR NOMOGRAPHIC CHART
V.B. Smirnov 1, M.A. Tokarev 1*, V.G. Umetbaev 2, L.I. Akmadieva 3
1
Ufa State Petroleum Technological University, Ufa, Russia
2
NPF “Geofizika” JSC, Ufa, Russia
3
Saint-Petersburg State University, Saint-Petersburg, Russia
e-mail: * tma4D@bk.ru
Abstract. The methodical technique essence for the minerals’ optical diagnostics in
standard petrophysical slides is presented. It simplifies and accelerates the process of research.
The minerals’ examination sequence is described by concrete examples.
Keywords: mineral, optical diagnostics, polar nomographic chart, pleochroism, interference colour
References
1. Iogansen A. Opredelitel' porodoobrazuyushchikh mineralov (Key to rock-forming minerals). Moscow, Gostoptehizdat, 1932. 84 p.
2. Knyazev B.C., Kononova I.B. Rukovodstvo k laboratornym zanyatiyam po
obshchei petrografii (A manual of laboratory practice on general petrography).
Moscow, Nedra, 1978. 95 p.
3. Onikienko S.K. Metodika issledovaniya porodoobrazuyushchikh mineralov v
prozrachnykh shlifakh (Technique to study the rock-forming minerals in the thin sections). Moscow, Nedra, 1971. 127 p.
4. Sirotin K.M. Opredelitel' mineralov (Key to minerals). Moscow, Vysshaya
shkola, 1970. 263 p.
5. Smirnov V.B. Tokarev M.A. Polyarnyi metod v minerologi i petrografii.
VINITI deposit № 370–85. 1984. 10 p.
_____________________________________________________________________________
 Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 5
http://www.ogbus.ru