Лабораторные методы определения минералов

Лабораторные методы определения минералов. Устройство микроскопа. Определение оптических свойств минералов (показателя преломления, силы двупреломления, погасания, цвета минерала и плеохроизма). Исследование в сходящемся свете. Основные методы определения ювелирных минералов (рефрактометр, рефлектометр, полярископ

Рассмотрим наиболее простые и распространенные методики идентификации минералов. К таким относятся кристаллооптические, рентгенографические методы и методы с применением электронного микрозонда. Сначала рассмотрим оптические методы определения физических свойств минералов.

Устройство микроскопа

Помощь микроскопа неоценима в минералогии, а так же в геммологии, когда необходимо отличить один камень от другого, поскольку, изучив под микроскопом включения в камне, можно определить природу образца и даже место его добычи. Таким же образом можно определить спайность, характер и глубину дефектов и трещин в ювелирных камнях, выявить наличие двупреломления и приблизительно оценить его величину; с помощью иммерсионных жидкостей можно установить показатель преломления. В минералогии используют два типа микроскопов.

Первый – это бинокулярный или монокулярный микроскоп, в котором наблюдения производятся в отраженном свете. Минерал лежит на предметном столике и освещается сверху или сбоку, а мы через систему линз, которая включает  в себя объектив, промежуточную линзу и окуляры, наблюдаем увеличенное прямое изображение. По принципу действия такой микроскоп представляет собой огромную лупу, ее еще иногда называют «бинолупой». Увеличение меняется в зависимости от того, какой объектив используют. С помощью бинокулярного микроскопа изучают морфологию мелких зерен, которые слагают концентрат, полученный после отмыва шлихов при минералогических исследованиях. Это обязательный и очень важный этап геологических исследований, который часто проводят непосредственно в поле (есть сравнительно дешевые полевые бинокуляры), где появление или исчезновение какого-либо минерала в шлихе может служить указанием правильности проведения работ. Например, при поисках алмазов очень важно появление в шлихах пиропа – спутника алмазов. Поэтому увеличение количества зерен пиропа или его исчезновение укажет, в какую сторону надо идти, чтобы обнаружить месторождение.

Поляризационный микроскоп гораздо более сложный и дорогой прибор, использование которого возможно в основном в лабораторных условиях, хотя существуют и полевые упрощенные варианты.

В микроскопе имеются две системы линз, обеспечивающие необходимое увеличение, причем каждая из них выполнена в виде отдельного узла. Нижняя группа называется объективом, верхняя окуляром. Объектив ввинчивается в нижний конец тубуса, а окуляр вставляется в верхнее отверстие. Общее увеличение микроскопа равно произведению увеличения окуляра на увеличение объектива, умноженное на 1,2 – увеличение промежуточных линз. Микроскоп закреплен на штативе – тяжелого основания, на котором крепятся окуляры с промежуточным тубусом, объективы, осветительное устройство с конденсором и вращающийся столик с делениями. Столик микроскопа может подниматься и опускаться, обеспечивая настройку резкости, винтами грубой и тонкой регулировки (которые также проградуированы).

Свет в микроскопе проходит снизу вверх, таким образом являясь проходящим. Минерал исследуется на просвет.

В поляризационном микроскопе существует устройство – призма Николя, или просто николь (поляризатор), который крепится в нижней части осветительного устройства. Проходя через поляризатор, свет становится поляризованным, т. е. через своеобразный фильтр – поляризатор, пропускаются световые колебания, которые совершаются только в одной определенной плоскости; направление колебаний задается поляризатором. Минерал изучается в проходящем поляризованном свете, который внешне ничем не отличается от обычного света, т. е. мы без дополнительных устройств не в состоянии определить, с каким светом имеем дело – простым или поляризованным. Для того, чтобы воспользоваться всеми преимуществами поляризованного света, необходимо использовать еще один поляризатор, который называется анализатором. Он расположен в верхней части тубуса, непосредственно перед окулярами. Анализатор можно убирать, и тогда мы рассматриваем минерал на просвет так же, как и в обычном свете. Когда же анализатор включен (николи скрещены), то наблюдаются специфические картины, зависящие от структуры минерала и его оптических свойств.

Для возможности использования поляризованного микроскопа необходимы специальные знания по кристаллооптике, т. к., используя такой микроскоп, исследователь по оптическим свойствам и явлениям, наблюдаемым только в такой микроскоп, может многое сказать о структуре минерала. Не вдаваясь в теоретические знания по кристаллооптике, мы рассмотрим некоторые практические следствия, которые можно наблюдать при работе с поляризационным микроскопом.