Кристаллооптика.Магматичесие породы

Рис. 5.22. Характер погасания минералов

Дальнейшее определение оптических свойств минерала проводится ориентированных разрезах.

91

5.4.11. Сила двойного лучепреломления

Сила двойного лучепреломления (Ng – Np = ∆) минерала определяется при скрещенных (двух) николях в зернах с наивысшей интерференционной окраской и использование таблицы Мишель-Леви. Методика ее определения детально рассмотрена в разделе 5.2.1. По величине силы двойного лучепреломления все минералы горных пород подраз-

деляются на семь групп: 1 – 0; 2 – 0–0,003; 3 – 0,003–0,010; 4 – 0,010–0,020; 5 – 0,020– 0,030; 6 – 0,030–0,060; 7 – >0,060.

5.4.12. Угол погасания

При скрещенных (двух) николях микроскопа определяется угол погасания минерала – одна из важных оптических констант. Методика определения угла погасания относительно детально рассмотрена в разделе 5.2.2.

5.4.13. Оптическая ориентировка осей и знак удлинения минерала

При скрещенных николях микроскопа определяется оптическая ориентировка положения осей индикатрисы и их наименование. То есть определяется, какая из них является осью Ng, а какая – Np. Порядок определения наименование осей оптической индикатрисы минерала рассмотрен в разделе 5.2.2.

Определяется знак удлинения минерала (или характер главной зоны). Если с Ng < 45º – удлинение положительное, если Np < 45º – удлинение отрицательное.

5.4.14. Осность и оптический знак минерала

Коноскопические исследования позволяют определить осность и оптический знак минерала, а также относительную величину угла оптических осей – 2V (для двуосных минералов). Для определения этих констант выбирается зерно минерала с минимальной интерференционной окраской (не выше темно-серой или серой первого порядка). Методика определения осности и оптического знака минерала приведена в разделах 5.3.1 и 5.3.2.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Исследование минералов при одном николе.

2.Исследование минералов при двух николях.

3.Исследование минералов в сходящемся свете.

4.Схема полного описания минерала.

92

6. ФИЗИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

МИНЕРАЛОВ В ШЛИФАХ

Вданной главе рассматриваются оптические свойства важнейших типоморфных минералов, которые образуются при процессах магматизма, метаморфизма и метасоматоза. В отличие от магматических минералов метаморфические минералы формируются

втвердой среде, не проходя магматическую фазу или стадию. Минералы, образующиеся

водин этап метаморфизма, кристаллизуются относительно одновременно, и внешний облик каждого из них определяется их кристаллизационной силой. Эта особенность проявляется в наибольшем развитии определенных граней. Одновременность кристаллизации минералов при метаморфизме приводит к широкому распространению пойкилитовых структур метаморфических пород минералы (гранаты, амфиболы, пироксены, полевые шпаты, дистен, ставролит и др.), образующие крупные порфиробласты, содержат многочисленные включения мелких зерен и других минералов.

6.1.НЕПРОЗРАЧНЫЕ МИНЕРАЛЫ

Вданном разделе рассматриваются минералы, которые в магматических и метаморфических породах встречаются как акцессорные, второстепенные и в некоторых случаях – главные породообразующие. Здесь охарактеризованы графит, магнетит, пирит, пирротин.

ГРАФИТ – С. Гексагональная сингония. Кристаллизуется в пластинках гексагональной формы, образует листочки, чешуйки и агрегаты. Спайность совершенная по

(0001).

Оптические свойства. В шлифе черный, непрозрачный. В тонких пластинках просвечивает зеленовато-серым цветом. В отраженном свете – серый с сильным металлическим блеском. Одноосный, отрицательный. Показатель преломления 1,930–2,070.

Разновидности. Скрытокристаллическаяразновидность– графитит, аморфная– шунгит. Похожие минералы. Молибденит и углистые частицы. От молибденита графит отличается тем, что при нагревании не выделяет SO2, а в отличие от углистых частиц –

очень трудно сгорает.

Генезис. Типично метаморфогенный, образующийся при региональном метаморфизме в Р-Т условиях от зеленосланцевой до гранулитовой фации. Обычен в сланцах, гнейсах, мраморах. Иногда встречается в разнообразных магматогенных породах как первичная составная часть.

МАГНЕТИТ – Fe2+Fe3+2O4 (рис. 6.1). Группа шпинели. Кубическая сингония. Нередко содержит примесь титана.

В шлифе наблюдается в форме непрозрачных зерен, реже в октаэдрических, ромбододекаэдрических и кубических кристаллах. Образует тонкозернистые и пластинчатые агрегаты. Скелетные формы в эффузивах и пылеватые частицы.

93

Рис. 6.2. Пирит в се- рицит-хлоритовом

Оптические свойства. Непрозрачный даже при введении конденсора, чем легко отличается от хромита. В косом отраженном свете магнетит имеет слабый металлический блеск со стально-синим отливом. В прямом отраженном свете – серовато-белый на ровных гранях.

Включения. Очень часто содержит включения мелких зерен циркона, апатита, игл рутила (сагенита), вростки ильменита.

Рис. 6.1. Форма кристаллов магнетита

Разновидности. Титаномагнетит, содержащий окись титана в значительном количестве, который в шлифах часто бывает окружен тонкой оболочкой сфена; хромомагнетит, содержащий окись хрома.

Изменения. При наложенных, повторных процессах метаморфизма по магнетиту развивается гематит, ильменит, лимонит и сидерит.

Генезис. Встречается в породах любого генезиса. Особенно широко распространен магнетит метаморфогенного и магматогенного генезиса. Магматогенный магнетит распространен в габброидах и гипербазитах.

ПИРИТ – FeS2. Содержит примеси. Кубическая сингония.

Образует кристаллы в виде кубов, пентагональных додэкаэдров и их комбинаций, а также неправильной формы зерна и агрегаты. Непрозрачный (рис. 6.2).

Оптические свойства. В проходящем свете черный, в отраженном – светлый, мед- но-желтый с сильным металлическим блеском.

Легко подвергается изменениям.

Изменения. При наложенных процессах метаморфизма по пириту развивается гематит. При гидратации пирит переходит в лимонит, гетит, мелантерит с гипсом.

Генезис. Генезис пирита чрезвычайно разнообразен. Метаморфогенный пирит образуется в Р-Т условиях зеленосланцевой фации регионального метаморфизма в парагенезисе с кварцем, альбитом, биотитом, хлоритом, мусковитом, графитом и другими минералами. Кроме различных магматогенных, гидротермальных пород, он встречается и в осадочных образованиях

ПИРРОТИН (магнитный колчедан) – Fen-1Sn (чаще всего до Fe11S12. Нередко содержит Ni. Моноклинная (псевдогексагональная) сингония.

94

Встречается исключительно в виде неправильных зерен. Кристаллы – гексагональные призмы или базальные пластинки относительно редки. Образует двойники. Спайность несовершенная, но ясная отдельность.

Оптические свойства. Непрозрачный. В проходящем свете черный, в отраженном – бронзово-желтый или коричневато-бронзовый. Сильный металлический блеск. Производит заметное вращение плоскости поляризации отраженного света.

Изменения. При выветривании пирротин переходит в лимонит, в присутствии серы или щелочных сульфидов – в пирит

Генезис. Широко распространен в магматогенных породах основного состава, главным образом, – в норитах, габбро, долеритах, базальтах, в ассоциации с пентландитом и халькопиритом. Встречается в нефелиновых сиенитах, в месторождениях контактово– метасоматического и гидротермального типов, изредка – в продуктах возгона при вулканических извержениях, в гнейсах, редко в гранитах.

6.2. ОПТИЧЕСКИ ИЗОТРОПНЫЕ МИНЕРАЛЫ

Минеральный состав этой группы характеризуется значительным разнообразием, обусловленным широким диапазоном температуры и давления, при которых осуществляются процессы магматизма и метаморфизма. Минералы этой группы в какой-то мере подразделяются на изотропные бесцветные и изотропные цветные. Здесь рассматриваются породообразующие минералы магматогенного генезиса, минералы эпидотамфиболитовой, альмандин-амфиболитовой, гранулитовой фаций регионального метаморфизма.

АНАЛЬЦИМ – Na[AlSi2O6]H2O. Группа фельдшпатоидов Кубическая сингония. Кристаллы – тетрагон-триоктаэдры, ромбики, часто неправильные зерна и их агрегаты. Сложные двойники прорастания. Спайность несовершенная по (001) Бесцветный.

Иногда слабо буроватый от окислов железа в трещинках.

Оптические свойства. Изотропный. Показатель преломления: n = 1,479–1,489. Отрицательный рельеф. Заметна шагреневая поверхность. В крупных кристаллах очень слабо двупреломляет (до 0,001) и обнаруживает сложное двойникование. Иногда оптически двуосный, отрицательный. С очень небольшим углом оптических осей.

Похожие минералы – лейцит, опал, вулканическое стекло. От лейцита отличается отсутствием включений и меньшим показателем преломления; от опала и стекла – спайностью и (иногда) анизотропией.

Генезис. Развивается по нефелину, лейциту, содалиту с образованием псевдоморфоз в нефелиновых сиенитах и их пегматитах. Описан как первичный минерал тешенитов (анальцимовых диабазов). Может быть гидротермальным и экзогенным.

БЕККЕЛИТ – Ca3(Ce,La,Pr)4[SiO4]3. Кубическая сингония.

Встречается в виде кубических или додекаэдрических кристаллов и зерен со спайностью по кубу.

В проходящем свете – светло-желтый, желтый до бурого. Изотропный, показатель преломления: n = 1,812. Очень высокий рельеф и резкая шагреневая поверхность Крупные зерна аномально двупреломляют. Иногда бывает одноосный, отрицательный.

Похожие минералы Можно принять за шпинель. Отличается по минеральной ассоциации.

Генезис. Магматогенный, только в нефелиновых сиенитах. Очень редкий минерал

ВУЛКАНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО (в. с). Встречается в виде бесформенных зерен без спайности.

95

Оптические свойства. В проходящем свете – бесцветный, бледно-желтый, бледнокоричневый, кофейно-коричневой окраски. Изотропное, показатель преломления изменяется от 1,482 до 1,575, отсутствует шагреневая поверхность

Разновидности. 1. Ликаритовое в. с. – n =1,492; 2. Пехштейн – n = 1,500; 3. Дацитовое в. с. – n = 1,511; 4. Трахеитовое в. с. – n =1,512; 5. Андезитовое в. с. – n = 1,512; 6.

Лейцито-нефритовое в. с. – n = 1,550; 7. Базальтовое в. с. – n =1,575.

Генезис. Широко развито в основной массе излившихся магматических пород. Отсутствует в глубинных (интрузивных) и метаморфических породах

ГАЮИН – (Na,Ca)4-8[AlSiO4]6[SiO4]1-2. Группа фельдшпатоидов Кубическая сингония.

Встречается в виде неправильных зерен, заполняющих интерстиции и являющихся иногда цементирующим материалом. Образует правильные кристаллы додекаэдрической формы – вкрапленники в эффузивах

Оптические свойства. В шлифе обычно бесцветный, иногда окрашен в фиолетовый, синий, зеленый или красноватый цвета. Окраска часто распределена неравномерно. При выветривании приобретает желтую или коричневую окраску. Изотропный. Иногда содержит многочисленные включения газов, жидкостей, стекла, твердой фазы, благодаря чему окрашивается в серый или даже черный цвет. Показатель преломления возрастает с увеличением содержания кальция и колеблется от 1,496 до 1,504, т. е. меньше преломления канадского бальзама. Отрицательный рельеф, слабая шагреневая поверхность.

Похожие минералы. Гаюин похож на флюорит, но встречается значительно реже, отличается обилием включений и большим показателем преломления. Гаюин трудно и порой даже невозможно отличить в шлифе от нозеана. Для определения приходится прибегать к микрохимическим реакциям. При совместном нахождении разницу между ними довольно легко установить по показателю преломления, который у нозеана не бывает выше 1,495.

Генезис. Гаюин встречается исключительно в излившихся породах щелочного ряда: фонолитах, лейцитофирах, лейцитовых и нефелиновых породах, трахидолеритах, лимбургитах, тефритах, базанитах.

ГИБШИТ – Ca3Al2[SiO4]3[OH]4. Кубическая сингония.

В шлифе наблюдается в виде зерен изометричной формы. Образует мелкозернистые агрегаты.

Оптические свойства. Изотропный. Спайность отсутствует Показатель преломления (n) изменяется от 1,671 до 1,682. В шлифе бесцветный и слегка желтоватый. Обладает шагреневой поверхностью. Крупные зерна слабо двупреломляют.

Похожие минералы. Гроссуляр, который имеет более высокий показатель прелом-

ления n =1,735–1,819.

Генезис. Метаморфогенный и магматогенный. Метаморфогенный гибшит встречается в роговиках, скарнах – породах известково-мергилистого состава. Значительно редко гибшит отмечается в фонолитах и других породах щелочного состава.

ГРАНАТЫ. К этой группе относятся многочисленные минералы с общей фор-

мулой A3B2[SiO4]3, где А = Mg2+, Fe2+, Mn2+, Ca2+, V2+; В = Al3+, Fe3+, Cr3+, Mn3+,

реже V3+, Ti3+ и Ti4+. Перечисленные элементы присутствуют в различных соотношениях. Среди гранатов устанавливается два ряда: пиральспиты (пироп, альмандин, спессартин) и уграндиты (уваровит, гроссуляр, андрадит). Они все кристаллизуются в кубической сингонии. Часто встречаются в виде хорошо образованных кристаллов, имеющих форму ромбического додекаэдра. В табл. 1.1 указаны наиболее обычные цвета различных гранатов при визуальных наблюдениях. Гранаты любого состава могут иметь любую окраску кроме синей. В шлифе гранаты часто бесцветны

96

или слабо окрашены. Гранаты обладают совершенным изоморфизмом. Поэтому надежная диагностика среди них возможна более точными инструментальными методами с учетом минерального парагенезиса.

Гранаты очень похожи на шпинель. Отличительной особенностью шпинели является более яркая и разнообразная окраска в шлифах, в то время как гранаты часто бесцветны. Шпинель также имеет в разрезах треугольники, квадраты и четырехугольники.

97

		Таблица 6.1
		Гранаты
Название, формула		Окраска в образцах
		Пиральспиты
Пироп Mg3Al2[SiO4]3		Красный, разных тонов, лиловый, оранжевый
Альмандин Fe3Al2[SiO4]3		Красный, розовый, фиолетовый
Спессартин Mn3Al2[SiO4]3		Коричневый разных тонов
		Уграндиты
Уваровит Ca3Cr2[SiO4]3		Зелёный разных тонов
Гроссуляр Ca3Al2[SiO4]3		Жёлтый разных тонов
Андрадит Ca3Fe2[SiO4]3		Зелёный до чёрного

АЛЬМАНДИН – Fe3Al2[SiO4]3 (рис. 6.4). Группа граната. Кубическая сингония. В шлифе обычно образует округлые, неправильные зерна (рис. 6.3), а также доде-

каэдрические или трапецоэдрические кристаллы. Спайность несовершенная только по (110), обычно отсутствует. Двойники отмечаются крайне редко. В шлифе слабо окрашен в красноватый или желтовато-красноватый цвет.

Рис. 6.3. Гранат в	Рис. 6.4. Форма
ставролит-дистен-

Оптические свойства. Изотропный, показатель преломления n = 1,766–1,830, обладает высоким рельефом и резкой шагреневой поверхностью.

Включения. Содержит многочисленные включения кварца (рис. 6.5), плагиоклаза, рутила, рудного и других минералов.

Изменения. При повторных процессах метаморфизма и метасоматоза альмандин замещается биотитом (рис. 6.6) с образованием псевдоморфоз, кварцем и плагиоклазом, кордиеритом и другими минералами.

Похожие минералы. Шпинель, отличающиеся формой кристаллов и более яркой окраской в шлифах.

Генезис. Метаморфогенный. Широко распространен в метаморфических поясах андалузит-силлиманитового и дистен-силлиманитового типов. В различных гнейсах и сланцах эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций в ассоциации с биотитом, мусковитом, хлоритоидом, ставролитом, дистеном, силлиманитом и другими минералами. Часто встречается вгранитных пегматитах, аплитах и аляскитах, как акцессорный минерал.

98

Рис. 6.5. Гранат в дис-	Рис. 6.6. Гранат в гра-
тен-гранат-двуслюдяном	нат-биотитовом гнейсе.
сланце. Увел. 20. Николи	Гранат замещается био-

титом. Увел. 20. Николи

АНДРАДИТ – Ca3Fe2[SiO4]3. Группа граната. Кубическая сингония.

Форма кристаллов додекаэдрическая и октаэдрическая. Спайность отсутствует, но часто отмечается наличие трещин. Окраска в шлифе – желто-зеленая, бурая.

Оптические свойства. Изотропный, но часто в шлифах обладает оптической аномалией и приобретает серую интерференционную окраску первого порядка. Показатель преломления андрадита – n = 1,865–1,895, поэтому характеризуется резко выраженным рельефом и шагреневой поверхностью.

Включения. В ряде случаев содержит включения кварца, плагиоклаза и рудных минералов.

Разновидности. Демантоид – прозрачная зеленая разновидность. Шорломит – богатая титаном разновидность, обладающая бурой или красно-бурой окраской.

Генезис. Метаморфогенный. Характерный минерал контактового метаморфизма, широко распространен в скарнах в парагенезисе с геденбергитом, роговой обманкой, скаполитом, кальцитом, биотитом и другими минералами.

ГРОССУЛЯР – Ca3Al2[SiO4]3 (рис. 6.7). Группа граната. Кубическая сингония.

В шлифе образует часто округлые или неправильной формы зерна и в редких случаях отмечаются октаэдрические и додекаэдрические кристаллы. Спайность отсутствует, но иногда отмечается трещиноватость. В шлифе

бесцветный или имеет слабый зеленоватый оттенок. Оптические свойства. Изотропный. Показатель

преломления n = 1,735–1,819, поэтому имеет высокую шагреневую поверхность и рельеф. Редко реагирует на поляризованный свет, обнаруживая при этом слабую анизотропию и зональное строение. Идиоморфная форма кристаллов обусловлена чаще всего характером двойникования, представляющие собой пирамиды, расположенные вершинами к центру единого кристалла.

Рис. 6.7. Форма	99
кристалла

Включения. В отдельных случаях содержит включения кварца. Плагиоклаза, рудного минерала, амфибола и пироксенов.

Разновидности. В качестве разновидностей гроссуляра следует назвать гессонит – железистый гроссуляр.

Изменения. При наложенных повторных процессах метаморфизма гроссуляр переходит вэпидот, хлорит, полевой шпат, кальцит и биотит.

Похожие минералы. Шпинель-плеонаст и герценит отличаются яркой зеленой окраской и формой кристаллов, дающих в квадратные, четырехугольные и треугольные срезы.

Генезис. Метаморфогенный. Широко распространен в породах контактового метаморфизма в парагенезисе с кальцитом, диопсид-геденбергитом, роговой обманкой, плагиоклазом, скаполитом, волластонитом, везувианом и другими минералами, также в некоторых кристаллических сланцах основного состава.

ПИРОП – Mg3Al2[SiO4]3. Группа граната. Кубическая сингония.

Идиоморфные кристаллы отмечаются редко, чаще это неправильные или округлые зерна. Спайность отсутствует. В шлифе слегка окрашен в красный, оранжевый или тем- но-красный цвет.

Оптические свойства. Изотропный, показатель преломления – n = 1,705–1,740. Шагреневая поверхность резкая, рельеф высокий.

Включения. Иногда содержит включения кварца, плагиоклаза, рутила и рудного минерала.

Изменения. При вторичных наложенных процессах метаморфизма пироп замещается амфиболом, пироксеном, кордиеритом, полевым шпатом, биотитом и хлоритом, иногда с образованием келефитовых кайм либо с формированием псевдоморфоз кордиерита, биотита, пироксена и хлорита по пиропу.

Похожие минералы. Шпинель-пикотит, отличающийся формой кристаллов и более яркой бурой окраской в шлифах.

Генезис. Метаморфогенный и магматогенный. Относительно широко распространен в гранулитах, чарнокитах, эндербитах и эклогитах в ассоциации с кварцем, плагиоклазом, калиевым полевым шпатом, гиперстеном, омфацитом, роговой обманкой и др. Часто встречается в кимберлитах и гранатовых перидотитах.

СПЕССАРТИН – Mn3Al2[SiO4]3. Группа граната. Кубическая сингония. Образует идиоморфные кристаллы в виде додекаэдров, чаще округлые зерна без

спайности. В шлифе светло-розовый или чаще бесцветный.

Оптические свойства. Изотропный, но в отдельных случаях бывает анизотропный с серыми цветами интерференции. Обладает показателем преломления – n = 1,76–1,830, резкой шагреневой поверхностью и высоким рельефом.

Включения. Наблюдаются включения кварца, плагиоклаза и рудного минерала. Изменения. При повторных процессах метаморфизма замещается биотитом, хлори-

том, кварцем и кислым плагиоклазом. При интенсивных преобразованиях формируются псевдоморфозы биотита и хлорита по спессартину.

Похожие минералы. Шпинель-пикотит, которая отличается яркой бурой окраской и формой кристаллов. Пироп, характеризующийся темно-красной окраской. Точная диагностика спессартина осуществляется с учетом минерального парагенезиса и параметра кристаллической решетки.

Генезис. Метаморфогенный, магматогенный и пегматитовый. Спессартин встречается реже, чем другие гранаты. Гранаты, в составе которых спессартиновая составляющая играет ведущую роль, известны в мигматитах и гнейсах кордиерит-амфиболитовой фации. Относительно часто спессартиновые гранаты встречаются в породах, обогащенных марганцем (с родонитом, тефроитом и т. д.), возникающих в результате метасомато-

100