Optisk mineralogi

Den optiske mineralogi er studiet af mineraler og bjergarter ved at måle deres optiske egenskaber. I denne forbindelse, for det meste sten og mineraler fremstilles i tynde sektioner eller granulat til undersøgelse i laboratoriet med en petrografisk mikroskop. Den optiske mineralogi bruges til at identificere den mineralogiske sammensætning geologisk materiale, der kan hjælpe dig med at afdække dens oprindelse og evolution.

Blandt de anvendte teknikker og egenskaber er:

  • brydningsindeks
  • dobbeltbrydning
  • tabel over Michel-Lévy
  • pleochroism
  • udslettelse vinkel
  • interferens mønster conoscopico
  • Becke line metoden
  • optisk relief
  • optiske tegn på forlængelse
  • kvartbølgeplade

Historie

William Nicol, hvis navn er forbundet med opfindelsen af ​​Nicol prisme, sandsynligvis var den første til at fremstille tynde snit af mineraler, og hans fremgangsmåde blev anvendt af Thronton Maire Henry Witham undersøgelse af petrification af planter. Denne metode, så vigtigt i petrologi, blev ikke anvendes straks for en systematisk undersøgelse af klipperne, kun i 1858 Henry Clifton Sorby han påpegede vigtigheden. Imens studiet af optiske dele af krystaller blev forbedret af David Brewster og andre fysikere og mineraloger og derefter at gøre var at gælde for mineraler synlige i afsnit.

Sektioner

En tynd sektion af rock bør være omkring 30 mikron tyk og er ganske let at få. Forberedelse af en tynd splint af ca 1 cm og ingen friske frakturer tydelige. Udjævning det på en plade eller jern stål belagt med siliciumcarbid det flader den ene side og er placeret på en glasplade og derefter glattes med smergel fint som muligt, indtil ingen nødhjælp hulrum og for at opnå en ensartet plan . Fragmentet af rock vaskes derefter og anbringes på en kobberfolie eller rustfrit opvarmes med gas lampe eller ånd. På folien den opvarmes endnu en mikroskopisk glas-plade med en dråbe Canada balsam. Den mest flygtige ingredienser balsam fjernes fra varmen, hvorefter stykke klippe poleret og varmt sted er fast i kontakt med slæden, således at filmen balsam er så tyndt som muligt og uden luftbobler. Derefter lov til at afkøle blandingen, og fragmentet af rock igen poleret først med siliciumkarbid og så, når det blev gennemsigtigt, med fin smergel at opnå den ønskede tykkelse. Derefter renset, det varmede med en lille 'af balsam og dækket med et dækglas. Slibningen kan undgås ved at skære en tynd skive med en metalskive dækket med diamant pulver. En anden anvendelse af diamant slibeskiven efter den første flade var poleret og cementeret til objektglasset tillader en dygtig performer at have en sektion af rock så tynd, at den er gennemsigtig. På denne måde fremstillingen af ​​en sektion kan tage kun tyve minutter.

Mikroskop

Mikroskopet bruges typisk udstyret med en roterende plade, hvor ligger polarisatoren mens over objektivet eller okularet er monteret på analysator; Alternativt kan pladen være faste og prismer polarisatorer og analysatoren kan rotere samtidigt ved hjælp af et tandhjul og spindel-forbindelse. Hvis du har brug for det normale lys og polariseret, kan begge prismer flyttes væk fra aksen af ​​instrumentet; hvis du indtaster kun den polariserende det transmitterede lys er lineært polariseret; når begge prismer indsættes prøven ses i cirkulært polariseret lys, konfigurationen kaldet "krydset Nicols". Et afsnit af rock mikroskopisk i almindeligt lys, hvis det er tilgængeligt en tilstrækkelig forstørrelse, ses det, at det er sammensat af korn eller krystaller af forskellige farver, størrelser og former.

Funktioner af mineraler

Nogle mineraler er farveløse og gennemsigtige, andre er gul eller brun, grøn, blå, pink, osv Det samme mineral kan optræde med forskellige farver i samme sten eller forskellige og disse farver kan arrangeres i parallelle zoner til overfladerne af krystaller. Turmalin kan være brun, gul, pink, blå, grøn, violet, grå eller farveløs, men hvert mineral har en eller flere karakteristiske farver eller flere kommuner. Formen af ​​krystallerne bestemmer generelt omridset af sektionerne der findes i prøverne. Hvis mineralet har en god spaltningssted kan vises i form af fraktur systemer. Brydningsindekset er vist tydeligt i tynde sektioner, hvor malm med et brydningsindeks større end det medium, hvorpå er monteret vises med veldefinerede kanter. Nogle mineraler dekomponerer hurtigt og blive uklar og gennemskinnelige; andre mineraler altid forblive helt frisk og gennemsigtige, andre producerer karakteristiske effekter. De inklusioner stede i krystallerne er af stor interesse; et mineral kan omfatte som en anden eller kan have rum bemandet med glas, væsker eller gasser.

Mikrostruktur

Strukturen af ​​klippen, der er, at forholdet mellem de forskellige komponenter, som regel fremgår tydeligt med den optiske analyse, det være sig fragmenteret eller kompakt; tilstedeværelsen af ​​glasagtigt materiale i modsætning til en fuldstændig krystallinsk eller "holo-krystallinsk"; art og oprindelse af de organiske fragmenter; zonering, løvspring eller laminering; pumiceous eller porøs struktur mange lavaen; Disse og mange andre funktioner, selv om det ofte ikke er synlige for det blotte øje, er lavet fremgår af undersøgelsen af ​​en mikroskopisk sektion. De kan indføres mange raffinerede metoder til observation, såsom måling af størrelsen af ​​elementerne i klippen ved hjælp af mikrometer; de relative andele ved hjælp af en glasplade opdelt i små firkanter; vinklerne mellem skalering eller ansigter snit til brug af pladespilleren gradueret, og estimatet af brydningsindekset af mineralet ved at sammenligne det med de monteringen betyder anderledes.

Pleochroism

Yderligere information kan opnås ved at indtaste polarisatoren og rotere sektion. Lyset således vibrerer i et plan, og gennem krystaller, som har dobbelt brydning sønderdeles generelt stråler vibrerende i planer vinkelret på hinanden. I mange farvede mineraler såsom biotit, at hornblende, turmalin og chlorit disse to stråler har forskellige farver, og når afsnittet indeholder disse mineraler roteres, farveændringen er ofte meget mærkbar. Denne egenskab, kendt som pleochroism er meget nyttigt til at bestemme bestanddelene i en klippe.

Den pleochroism er ofte særligt akut i små områder, der omgiver de små indeslutninger af andre mineraler såsom zircon og epidote, denne effekt er kendt som "glorie pleochroic".

Dobbelt brydning

Hvis analysatoren er indsat på en sådan måde, at det er krydset i forhold til polarisatoren, bliver synsfeltet mørke i fravær af mineralsk eller når lys gennem isotrope stoffer, såsom glas, væsker og kubiske krystaller. Alle andre krystallinske organer, præsentere den dobbelte brydning, vil blive klart i et par positioner af rotation af drejebordet. Den eneste undtagelse fra denne regel er givet ved afsnit vinkelret på den optiske akser af dobbeltbrydende krystaller; disse forbliver mørk eller næsten under hele rotation og, som det vil ses nedenfor, deres betragtning er særlig vigtig.

Extinction

De dele af de dobbeltbrydende mineraler bliver mørkt i visse positioner i rotation af prøven holderen. Når det sker, siges det, at det "slukket". Skrive ned disse positioner, kan du måle vinklen mellem dem og spaltningsprodukterne fly, ansigter eller andre strukturer, der vises ved at dreje prøven. Disse vinkler er karakteristisk for krystallinsk system, som tilhører malmen og ofte er karakteristiske for de mineralogiske arter. For at lette målingen for vinklerne for udryddelse blevet udviklet forskellige typer af okulær, er nogle udstyret med en lamina stereoskopisk calcit, andre har to eller fire kvartsplader sammenføjet; disse anordninger normalt muligt at opnå mere præcise resultater end dem, der opnås ved at observere den stilling, hvor den del af mineralet bliver sort gennem de krydsede Nicols.

Sektionerne af mineraler, når de ikke er uddøde er ikke kun lys, men også er farvede og farverne afhænge af flere faktorer, hvoraf den vigtigste er relateret til intensiteten af ​​den dobbelte refraktion. Hvis alle sektionen er af samme tykkelse, og det er tæt på virkeligheden for tynde sektioner godt lavet, mineraler med dobbeltbrydningen højere har højere polarisering farver. Den rækkefølge, hvori disse farver er arrangeret er kendt som Newtons skala, jo lavere mørkegrå derefter grå, hvid, gul, orange, rød, lilla, blå, etc. Forskellen mellem de brydningsindeks mellem ordinære og den ekstraordinære i kvarts er 0009, og i et afsnit tykkelse på ca. 50 pM dette mineral præsenterer polarisering farver grå og hvid; Den nephelin som har en lavere dobbeltbrydning bliver mørkegrå; den augite stedet bliver rød og blå og calcit med en stærkere dobbeltbrydning synes rosa hvide og grønlige. Ikke alle dele af den samme mineral vil have den samme farve, som anført ovenfor, afsnittene vinkelret på en optisk akse vil være næsten sorte, og generelt, jo mere afsnittet er nær den optiske akse, jo lavere er farverne polarisering. Tager gennemsnittet eller den højeste farvedata fra et mineral, kan det estimere sin dobbeltbrydning; i det tilfælde, hvor kendt med præcision tykkelsen af ​​afsnittet, kan man beregne forskellen mellem de to brydningsindekser. Hvis tykkelsen af ​​afsnittet er større, vil alle farver være højere end i et tyndere afsnit.

Det er ofte vigtigt at finde ud af, hvilken af ​​de to akser elasticitet i afsnittet er at elasticiteten større. Prisme af kvarts eller lamina af selenit tillader at opnå dette. Antages, at en del af dobbeltbrydende mineral i position "uddøde", ved at dreje 45 ° bliver meget lyse. Hvis prisme af kvarts er placeret, så hovedakse prismet er parallel med aksen af ​​elasticitet i afsnittet, farverne polarisering stiger eller falder. Hvis disse øge akser elasticitet større i de to mineraler de er parallelle; hvis disse fald, hvis akse elasticitet større i den ene er parallel med aksen af ​​elasticitet mindre end den anden. I sidstnævnte tilfælde, ved at flytte prisme langt nok, får du den komplet mørke eller kompensation. Til samme formål anvendes prismer eller lag af selenit eller glimmer. En prisme af kvarts kan også kalibreres ved at bestemme værdien af ​​dobbeltbrydning hele sin længde. Hvis kan anvendes til fremstilling af erstatning eller den fuldstændige udryddelse i hver sektion af dobbeltbrydende mineral, er det muligt at fastslå styrken af ​​dobbeltbrydning af sektionen fordi selvfølgelig er lig med og modsat den af ​​prisme af kvarts.

En yderligere forfining af mikroskopiske teknikker er anvendelsen af ​​polariseret lys stærkt konvergent. Dette opnås ved hjælp af en akromatisk kondensator vidvinkel placeret over polarisatoren og en linse mikroskop kraftfuld. De mest anvendelige sektioner er vinkelret på den optiske akse, som derfor forbliver mørke under rotation. Hvis de tilhører enaksede krystaller, de viser en mørk kors eller en konvergerende lys mellem krydsede Nicols, hvis arme er parallelle med filerne i synsfeltet linse. Sektionerne vinkelret på en optisk akse i en dobbeltbrydende mineral i de samme betingelser viser en sort bjælke med rotationen kurver i form af hyperbel. Hvis afsnittet er vinkelret på en "bisector" vises et sort kors, med rotationen deles i to hyperbler hvis spidser er rettet mod hinanden. De optiske akser frem fra spidsen af ​​overdrivelse og kan være omgivet af farvede ringe, at i betragtning tykkelsen af ​​dele af mineraler, kan kun ses, når dobbeltbrydning af mineralet er stærk. Afstanden mellem akser set i mikroskopet afhænger delvist aksial vinkel af krystal og delvist fra åbningen numeriske linse. Hvis der måles under anvendelse af et okularmikrometer, kan den optiske aksiale vinkel af mineralet bestemmes ved en simpel beregning. Prisme af kvarts, folien af ​​glimmer kvart bølgelængde eller hinden af ​​selenit muligt at bestemme den positive eller negative karakter af krystallen ved hjælp af ændringer i farve eller form af de observerede tal. Disse operationer ligner dem ansat af mineraloger i undersøgelsen af ​​dele af krystaller. Det er tilstrækkeligt at minde om, at mikroskopet petrologiske i sin moderne udvikling er et optisk instrument af stor præcision, som gør det muligt at bestemme de fysiske konstanter af krystalliseret stoffer således at producere forstørrede billeder som den almindelige mikroskop. Et stort udvalg af hjælpeudstyr er blevet udtænkt for at tilpasse det til disse særlige anvendelser.

Undersøgelse af pulveriserede mineraler

Selv hvis klipperne normalt studeres i tynde sektioner, det fortsætter med at blive brugt behandlingen af ​​pulveret fremstillet af knusning af sten, som var den første metode, der anvendes i forbindelse med petrologiske mikroskopiske. De moderne optiske metoder er anvendelige til perfekt gennemsigtige mineraler fragmenter af hver type. Det er normalt let at identificere som enten et mineral pulver, afsnit, men i klipperne et vigtigt element i undersøgelsen er forholdet mellem de elementer, som udgør det, og det er næsten helt ødelagt i at reducere pulver.

Forrige artikel Orontes