Кристаллооптика Кристаллооптический метод исследования основан на применении

Кристаллооптика

Кристаллооптический метод исследования основан на применении поляризованного света. Для этого служат поляризационные микроскопы, с помощью которых изучаются мелкие кристаллические зернышки или специально изготовляемые препараты — шлифы • Петрографический шлиф, вид сверху и в разрезе Шлиф представляет собой срез (пластинку) горной породы толщиной около 0, 03 мм, наклеенный на стекло. На такую пластинку горной породы сверху наклеивается тонкое, так называемое, покровное стекло, предохраняющее её от загрязнения. При изготовлении шлифов пользуются специальным клеем — канадским бальзамом

Исследование минералов при одном николе (проходящий свет) В проходящем свете изучают только прозрачные минералы (анизотропные). Непрозрачные (рудные, изотропные) минералы исследуются в отраженном свете. При одном николе (с выключенным анализатором) определяют: • размер зерен минерала, • его форму, • характер спайности, • степень прозрачности, • цвет и плеохроизм, • величину показателя преломления.

Изучение формы кристаллов и спайности Форма кристаллов относится к диагностическим признакам и при изучении минералов под микроскопом на нее следует обращать особое внимание. При формировании кристаллов в природе их форма будет зависеть от наличия свободного пространства. В зависимости от этого выделяются: • Идиоморфные кристаллы, имеющие хорошие кристаллографические очертания • Гипидиоморфные кристаллы, имеющие частично правильные кристаллографические очертания • Ксеноморфные кристаллы, не имеющие правильной формы

Степень идиоморфизма минералов: Зерна: 1 – идиоморфные, 2 – гипидиоморфные, 3 ксеноморфные Наиболее часто минералы в шлифах наблюдаются в виде зерен изометрической, таблитчатой, призматической формы, реже встречаются минералы, которым присущи шестоватая и игольчатая формы Форма зерен минералов: 1 – изометрическая, а/в=1; 2 – таблитчатая, а/в от 2 до 4; 3 – призматическая, а/в от 4 до 10; 4 – шестоватая, а/в от 10 до 20; 5 – игольчатая, а/в >20

• Спайность - свойство кристаллов раскалываться при ударе или давлении по определенным направлениям (чаще всего параллельно граням). В зернах минералов, обладающих спайностью, наблюдается система параллельных трещин, хорошо заметных под микроскопом. Они проявляются тем отчетливее, чем выше степень совершенства спайности. При микроскопическом изучении обычно различают минералы с весьма совершенной (а), совершенной (б), несовершенной (в) спайностью и отсутствие спайности (г). • Трещины спайности могут проходить в одном направлении (слюды), двух (минералы группы полевых шпатов, амфиболов, пироксенов и др. ), трех (кальцит, доломит, галит и некоторые другие минералы), четырех (флюорит) и шести (сфалерит) направлениях.

• Для минералов, имеющих спайность в двух и более направлениях, один из диагностических признаков - величина угла между трещинами (угол спайности). Особенно важно его определение для минералов группы амфиболов и пироксенов, сходных между собой по ряду других оптических констант и резко различающихся по величине угла спайности. У первых он составляет 56°, а у вторых – 87°. • При изучении под микроскопом спайности необходимо помнить, что, вследствие беспорядочного расположения зерен в породе, в шлифе она заметна не во всех сечениях одного и того же минерала. У минералов, обладающих спайностью в двух направлениях, гораздо чаще наблюдаются разрезы с трещинами, проходящими только в одном направлении. Поэтому для правильной и полной характеристики спайности минерала надо обязательно просмотреть все его зерна в исследуемом шлифе. Кроме того, трещины спайности идущие к поверхности шлифа под углом менее 30º в шлифе не видны.

Изучение степени прозрачности, цвета и плеохроизма минералов • Среди минералов при изучении их в проходящем свете с выключенным анализатором различают зерна непрозрачные - полностью поглощающие световые лучи и прозрачные - полностью или частично пропускающие свет. К первым относятся в основном рудные минералы. В шлифах они выглядят совершенно черными и их детальное определение проводится в отраженном свете по особой методике.

Плеохроизмом называется свойство кристаллов изменять окраску в зависимости от направления световых колебаний, проходящих через них (наблюдается только у окрашенных минералов)

Определение величины показателя преломления минералов • Показатель преломления ñ - один из важнейших диагностических признаков минералов. Это оптический характер среды, связанный с преломлением света на границе двух сред. • Показатель преломления канадского бальзама (к. б. ) 1, 54. Все минералы можно сравнивать с этим веществом.

Рельеф •

Рельеф и шагреневая поверхность. Гранат (7 гр. ), кианит (6 гр. ) , биотит (5 гр. ), кварц (4 гр. ) в метаморфической породе

Исследование минералов в скрещенных николях (поляризованный свет) • Прежде, чем приступить к работе, необходимо проверить скрещенность николей • При скрещенных николях под микроскопом определяют следующие константы и свойства минералов: • силу двойного лучепреломления, • углы угасания, • характер удлинения (оптический знак главной зоны), • наличие двойников,

Определение силы двойного лучепреломления минералов • По отношению к поляризованному свету кристаллы делят на две группы: оптически изотропные, обладающие одинаковыми оптическими свойствами по всем направлениям, и оптически анизотропные, свойства которых меняются в зависимости от направления • К первым относятся кристаллы кубической сингонии и минералы аморфного строения. Характерной особенностью изотропных минералов является то, что при скрещенных николях, т. е. при включенном анализаторе, они становятся темными, почти черными и не просветляются при повороте столика микроскопа. • Иначе выглядят анизотропные минералы - кристаллы средних и низших сингонии.

Луч света, входя в пластинку анизотропного минерала, разлагается на два луча с разными показателями преломления, распространяющиеся с различными скоростями и колеблющиеся во взаимно перпендикулярных плоскостях. Это явление получило название двойного лучепреломления, или двупреломления. • Силой двойного лучепреломления называется величина, показывающая насколько показатель преломления одного луча отличается от показателя преломления другого. • Сила двупреломления - величина переменная. В зависимости от направления прохождения света в кристалле она изменяется от 0 до какого-то максимума, который принято считать истинной величиной силы двупреломления данного минерала. • Определение силы двупреломления минералов основано на изучении в шлифах явления интерференции световых волн, проходящих через систему: поляризатор - кристалл - анализатор.

Интерференционная окраска кварц Биотит Роговая обманка Кальцит

Определение характера погасания, угла погасания • Оптически анизотропные минералы при скрещенных николях и вращении предметного столика микроскопа на 360° четыре раза темнеют (погасают) и четыре раза просветляются, приобретая ту или иную интерференционную окраску. • Анизотропные минералы обладают различным характером погасания. Одни из них имеют равномерное погасание - все зерно погасает одновременно, другие - неравномерное, когда при вращении столика микроскопа различные части зерна погасают в разное время

• Определение оптической ориентировки сводится к замеру угла между осью индикатрисы и спайностью или удлинением зерна. Этот угол получил название угла погасания. • 1. Оси индикатрисы в кристаллах средних синогоний - тригональной, тетрагональной и гексагональной, а также ромбической и некоторых разрезах моноклинной сингонии совпадают с кристаллографическими осями, т. е. со спайностью. Угол погасания в таких кристаллах будет равен 0° (или 90°). Такой тип погасания получил название прямого. • 2. В большинстве разрезов кристаллов моноклинной сингонии и в кристаллах триклинной сингонии оси индикатрисы не совпадают с кристаллографическими осями. Угол погасания в этом случае не равен 0°, а тип погасания называется косым.

Определение угла погасания в кристалле П - плоскость поляризации поляризатора, А – плоскость поляризации анализатора, α – угол погасания

Неравномерное погасание: • Двойниковое погасание минералов обнаруживается в скрещенных николях и выражается в том, что зерно кажется состоящим из полосок, гаснущих при повороте столика микроскопа самостоятельно. Такое погасание обусловлено тем, что данный минерал представляет собой двойник. • Двойники бывают простые, полисинтетические и более сложные решетчатые (микроклиновые).

Изучение салических минералов • Салические минералы (фелизичесикие или лейкократовые) – кварц, нефелин, полевые шпаты. • По кристаллохимической структуре салические минералы относятся к каркасным силикатам. Общие диагностические свойства: • 1. В шлифе минералы всегда бесцветные, выглядят как «дырки» в породе (при одном николе, без анализатора). • 2. Показатели преломления близки к бальзаму. • 3. Отсутствует рельеф, спайность плохо видна. • 4. Сила двупреломления первого порядка, максимальная интерференционная окраска – серая. • Кварц - Si 02 бесцветный, спайность отсутствует, оба показателя прелом-ления выше бальзама. Максимальная интерференционная окраска белая до свело-желтой. Для кварца характерно облачное, волнистое погасание.

• КПШ (ортоклаз, микроклин, санидин). Оба показателя преломления (ng, np) ниже бальзама. Сила двупреломления первого порядка, максимальная интерференционная окраска – серая. Для ортоклаза характерны простые двойники, для микроклина – тонкая решетка, для сани-дина – зональное строение (рис. 14. 3. ). Для КПШ характерны пертиты закономерные вростки кислого плагиоклаза

Группа плагиоклаз • Кислые плагиоклазы (альбит и олигоклаз). В шлифе бесцветные. Оба показателя преломления (ng, np) ниже бальзама, но при этом выше, чем у КПШ. Трещины спайности невидимы. Сила двупреломления первого порядка, максимальная интерференционная окраска – серая. Характерны полисинтетические двойники • Вторичные изменения – серицитизация (мелкая россыпь серицита).

• Средние плагиоклазы (андезин). Андезин в шлифе бесцветный, рельеф слабо заметен. Один показатель преломления (np) равен бальзаму, другой показатель преломления (ng) больше бальзама. Сила двупреломления первого порядка, максимальная интерференционная окраска – серая. Для андезина характерно зональное строение

• Основные плагиоклазы (лабрадор, битовнит). Бесцветные, но рельеф уже заметен. • Оба показателя преломления (ng, np) выше канадского бальзама. Сила двупреломления первого порядка, максимальная интерференционная окраска – серая. Для них характерно сесюритизация.

Изучение фемических минералов Группа слюд • Самые распространенные минералы группы слюд - биотит, флогопит и мусковит. • Оптические свойства слюд очень близки, но минералы легко различимы под микроскопом, так как мусковит всегда бесцветен, флогопит слабо окрашен, а биотит окрашен и в разрезах со спайностью отчетливо плеохроирует.

Зерна биотита при одном николе Зерна биотита в скрещенных николях Зерна мусковита при одном николе Зерна мусковита в скрещенных николях

Группа оливина • Минералы этой группы представляют собой изоморфный ряд, крайние члены которого форстерит - Mg 2 Si. O 4 и фаялит - Fe 2 Si 04. По структуре они относятся к островным силикатам и кристаллизуются в ромбической сингонии.

На данных рисунках представлены фенокристаллы оливина в прозрачных шлифах породы, содержащей бледно-коричневые зерна пироксенов и мелкие серо-белые зерна плагиоклазов. В скрещенных николях кристаллы оливина представлены различными интерференционными окрасками 2 и 3 -го порядка (лиловая, ярко-розовая, желтая). Это связано с различной ориентировкой разрезов кристаллов. Фенокристаллы оливина при одном николе Фенокристаллы оливина в скрещенных николях

Группа пироксенов • Под микроскопом для ромбических пироксенов характерны низкая интерференционная окраска первого порядка, прямое погасание!!!. • В скрещенных николях у них очень часто, особенно у энстатита, наблюдается характерное погасание, похожее на тонковолокнистое

Ортопироксены при одном николе Ортопироксены в скрещенных николях

Внешне моноклинные пироксены имеют много общего с ромбическими (спайность, твердость, плотность), но в шлифах отличаются рядом особенностей и, в первую очередь, косым погасанием !!! и более высокими цветами интерференции Фенокристаллы клинопироксенов при одном николе Фенокристаллы клинопироксенов в скрещенных николях

Группа амфиболов • В шлифе ясно окрашены (моноклинные) с четким плеохроизмом или бесцветные (ромбические), сила двупреломления – 2 или 3 порядок, с косым погасанием 10 -30°

Фенокристаллы амфиболов при одном николе Фенокристаллы амфиболов при скрещенных николях

Описание обломочной породы в шлифе • • • • • 1. Название породы. 2. Структура: а) размер зерен – максимальный и минимальный; б) размер преобладающей фракции; в) сортировка зерен; г) форма зерен; 3. Текстура. 4. Минералого-петрографический состав обломочной части: а) главные , породообразующие компоненты; б) второстепенные, акцессорные компоненты. 5. Цемент: а) тип и количество цемента; б) состав и структура; в ) пористость. 6. Включения: а) минеральные, б) органические (или органогенные). 7. Вторичные изменения. 8. Прочие признаки.

• Размер зерен (по классификации! от- до-, преобладающий, отнести к определенным гранулометрическим классам) • Форма зерен – окатанность, степень удлиненности или изометричности • По степени окатанности: неокатанные, полуокатанные, хорошо окатанные • Сортировка по содержанию одной фракции: • >70% - хорошая • 55 -70% - средняя • 45 -55% - плохая • < 45% - отсутствует

Оценка степени окатанности обломков

Контакты обломков и соответствующие структуры обломочных пород

Типы структуры цемента базальный поровый пленочный контактовый

Основные компоненты обломочных пород

Исследование карбонатных пород в шлифах Диагностика карбонатных минералов • Главные карбонатные минералы — группа кальцита (кальцит, магнезит, сидерит, доломит и др. ) • 1) При одном николе (без анализатора) обладают псевдоабсорбцией (благодаря изменению рельефа при вращении столика зерна как бы плеохроируют в серых тонах— от бесцветного до серого). • 2) В скрещенных николях (с анализатором) обладают сильным двупреломлением, характеризуясь практически одинаковой, перламутровой или белой (розовой) высшего порядка интерференционной окраской

• . Структурные различия основных карбонатных пород: а известняк; б – доломит; в - сидерит

Скелетные породообразующие остатки организмов • Остатки животных в известняках представлены камерами фораминифер, спикулами губок, скелетами кораллов, мшанок, члениками-монокристаллами иглокожих, трубочками серпул, раковинами брахиопод и моллюсков, панцирями трилобитов и раковинами остракод и др.

Фораминиферы • одноклеточные животные микроскопического размера (наиболее мелкие из них имеют размер около 0, 01 мм), иногда более крупные, видимые без микроскопа (фузулины — до 3— 5 мм, нуммулиты — до 5 см) — обычно имеют внешний известковый многокамерный скелет Раковины фораминифер в шлифах: а — глобигерины; г — нуммулиты; д — фузулина с микрозернистой стенкой;

- Фораминиферы Проходящий свет (николи II)

Кораллы • имеют внешний известковистый скелет, состоящий обычно из двух слоев, которые сложены нормально расположенными фибрами. Фибры соединяются в пучки нередко веерообразные, радиальнолучистые, в центре более темные.

• - кораллы Проходящий свет (николи II)

Иглокожие • имеют известковый (с примесью Mg. C 03) скелет, состоящий из крупных (до 1 — 1, 5 см) монокристаллических пластин — члеников. • В скрещенных николях они четко отличаются от других остатков погасанием как монокристалла, большими размерами, , округлой, звездчатой и другой правильной формой (рис. 24), тонкой (0, 01— 0, 03 мм) сетчатостью. Членики иглокожих: а — поперечное и б — продольное сечения стеблей морских лилий; в — поперечное; г — продольное сечение игл морских ежей

- криноидеи Проходящий свет (николи II)

Мшанки • Форма скелета разнообразная: чаще всего это ветвистые и сетчатые образования, в которых нередко визуально видны ячейки — в них находился организм. Мшанки, как правило, имеют однослойную тонкопластинчатую стенку, причем пластины, часто изогнутые, ориентированы параллельно стенке

Брахиоподы • имеют известковую или, реже, хитиновофосфатную раковину. Строение стенки, вероятно, неодинаковое у разных групп. Преобладают, повидимому, однослойные раковины, состоящие из тонких (<0; 01 мм) или несколько более грубых (0, 01— 0, 05 мм) пластин, косых или параллельных по отношению к стенке, нередко гофрированных

- брахиоподы - мшанки Проходящий свет (николи II)

Кокколитофориды (растительные остатки) • мельчайшие (в сотые доли миллиметра) одноклеточные планктонные жгутиковые водоросли, имеющие известковый панцирь, который состоит из отдельных неделимых — кокколитов. Кокколиты разнообразны по форме пуговицеобразные, уплощенные.

- водоросли

Кальцитизация • В процессе кальцитизации образуются достаточно крупные кристаллы кальцита в порах, кавернах, трещинах. В результате сокращается пористость породы.

Сульфатизация • Сульфаты частично или полностью заполняет пустоты, что, возможно, снижает коллекторские свойства карбонатных отложений. Поляризованный свет (николи +)

Структурная классификация известняков (по Фролову В. Т. ) Пелитоморфные (визуально незернистые). Зернистые (визуально). I. Биоморфные: а. Цельноскелетные. • • 1. Цельнораковинные: а) крупнораковинные: фораминиферовые, остракодовые, мшанковые коралловые и др. 2. Биогермные (каркасные): а) фитоморфные — водорослевые: б) зооморфные (из остатков животных): коралловые, мшанковые, губковые, гастроподовые, фораминиферовые, и др. б. Биодетритовые. 1. Монодетритовые — всех перечисленных выше групп организмов. 2. Полидетритовые. в. Копролитовые (или пеллетовые) II. Сфероагрегатные: оолитовые, пизолитовые, онколитовые, узловатые (нодулярные), комковатые конкреционные и др. III. Обломочные — подразделяются по размеру, окатанности, взаимоотношениям как обломочные породы, например: глыбовые, валунные, брекчиевые (щебенковые), галечные (конгломератовые), дресвяные, гравийные, песчаные. IV. Кристаллобластовые, или кристаллическизернистые, являющиеся измененными (перекристаллизованными), а также новообразованными и метасоматическими, — различаются по величине зерна) и реликтовым структурам. Указать размер зерен!

Зернистые (визуально). I. Биоморфные: а. Цельноскелетные. • 1. Цельнораковинные: • а) крупнораковинные: фораминиферовые, остракодовые, мшанковые коралловые и др. • 2. Биогермные (каркасные): • а) фитоморфные — водорослевые: • б) зооморфные (из остатков животных): коралловые, мшанковые, губковые, гастроподовые, фораминиферовые, и др. б. Биодетритовые. • 1. Монодетритовые — всех перечисленных выше групп • организмов. • 2. Полидетритовые. в. Копролитовые (или пеллетовые) II. Сфероагрегатные: оолитовые, пизолитовые, онколитовые, узловатые (нодулярные), комковатые конкреционные и др. III. Обломочные — подразделяются по размеру, окатанности, взаимоотношениям как обломочные породы, например: глыбовые, валунные, брекчиевые (щебенковые), галечные (конгломератовые), дресвяные, гравийные, песчаные. IV. Кристаллобластовые, или кристаллическизернистые, являющиеся измененными (перекристаллизованными), а также новообразованными и метасоматическими, — различаются по величине зерна) и реликтовым структурам. Указать размер зерен!

План описания карбонатных пород • 1. Название породы. • 2. Структура: по Фролову В. Т. • 3. Минералого-петрографический состав обломочной части: • а) главные , породообразующие компоненты; • б) второстепенные, акцессорные компоненты. • 4. Органический состав • 5. Пористость (типы пор, процент, распределение) • 6. Трещиноватость (распределение, заполнение, длина трещин) • 8. Прочие признаки (битуминозность и др. )