16Железистые и марганцевые осадочные минералы и их характерные оптические свойства

Железистые минералы к самым распространенным железистым минералам относятся гематит, гетит, гидрогетит, лептохлориты (шамозит) и сидерит.

Лимонит является скрытокристаллическим агрегатом гетита FеО(ОН) и гидрогетита FеО(ОН)·nН₂О, очень часто встречается в железистых осадочных породах. Он образуется в процессе окисления сульфидов железа и лептохлорита, а также в виде химическиого осадка. Минерал очень мелкозернистый, агрегат коллоидоподобный, иногда оолитовый, крупношаровый, может быть в виде конкреций и почковидный. Цвет всех отттенков бурого. В шлифе минерал не пропускает свет, он может проникнуть только в очень тонких срезах. В скрещенных николях двупреломление не отмечается (рисунок 7.9, таблица 9.7). В отраженном свете цвет минерала бурый. Показатель преломления 2,0-2,1. В месторождениях выветривания железа минерал является основным.

Гематит, Fе₂О₃, встречается в месторождениях железистых кварцитов, бурого железняка, лептохлорита. Форма - чешуйчатая, плотного сложения, часто образует почковидные, лучевидные агрегаты. В тонких срезах наблюдается коричневато-красный, красновато-желтый плеохроизм. В зернах, не пропускающих свет, минерал выглядит серовато-черным. Показатель преломления 2,9-3,2. Двупреломление высокое 0,820, но из-за непрозрачности минерала этот эффект не наблюдается.

Шамозит, (Fе,Мg)₃(Fе²⁺,Fе³⁺,А1)₃[А1Sі₃О₁₀](О,ОН)₈, этот силикат встречается в железистых осадочных горных породах. Он, в основном, встречается как аутигенный оолитовый (рисунок 7.10), иногда землистый агрегат. Цвет его бывает от желтовато-зеленого до кирпично-коричневого. Из-за мелкого агрегатного состояния его свойства определить очень трудно. Минерал кристаллизуется в моноклинной сингонии, двупреломление 0,007-0,011, однако из-за темной окраски и непрозрачности увидеть этот эффект трудно. Показатель преломления 1,620-1,670. Угол погасания прямой, знак удлинения положительный (таблица 9.5). Минерал двуосный, оптически отрицательный. Плеохроизм слабый, наблюдается в зеленых, желтых и коричневых разностях.

Марганцевые минералы главными минералами являются псиломелан и пиролюзит.

Псиломелан, mМnО·МnО₂·nН₂О, коллоидный, землистый агрегат, часто образуется в виде почек, оолитов, конкреций. Кристаллическое строение можно увидеть только в аншлифах. Цвет минерала черный, даже в тонких разрезах свет не пропускает. В отраженном свете он серовато-белый, бывает красновато-коричневым.

Пиролюзит, МnО₂, Образует сплошные массы, развиваетмя вместе с псиломеланом, бывает мелкозернистым. Непрозрачный черный минерал. В отраженном свете он сероватый, бывает кроваво-красным, блеск полиметаллический.

17 Преломление света и показатели преломления минералов.

Преломление света в минералах. Скорость света зависит от плотности вещества, через которое он проходит. При переходе из одного вещества в другое происходит изменение скорости, которое приводит к преломлению света. Если луч света падает на границу изотропной среды перпендикулярно к ней, то скорость света изменяется, но направление остается прежним. Если угол падения косой, то изменяется как скорость, так и направление распространения света (рисунок 1.3). Угол, образованный между перпендикуляром к поверхности раздела сред и падающим лучом света называется углом падения (i), а угол между перпендикуляром к поверхности раздела сред и преломленным лучом – углом преломления (r).

По закону Снеллиуса-Декарта для двух граничащих сред отношение синуса угла падения к синусу угла преломления является величиной постоянной. Эта величина равна отношению скоростей света в двух средах. Это можно вычислить по схеме, показанной на рисунке 1.3.

Sin i = t · ν₁ : a; Sin r = t · ν₂ : a; Sin i : Sin r = ν₁ : ν₂= Const = n (1)

Эта величина обозначается «n», это относительный показатель преломления света во второй среде по отношению к первой. Относительный показатель преломления в среде (n_м) берут по отношению к скорости прохождения света в воздухе (ν_в) или вакууме (ν_вак). Таким образом, относительный показатель преломления света в воздухе (или в вакууме) определяется как отношение скорости света в воздухе к скорости света в минерале.ν_вν_м = n_м, так как ν_вакν_в = 1,0003. В принципе, можно вообще не принимать во внимание эту разницу. Скорость света в минерале гораздо ниже скорости света в воздухе или вакууме (ν_вν_м), поэтому показатели преломления минералов всегда больше единицы. Показатели преломления минералов и скорости света в минералах обратно пропорциональны, т.е. чем больше показатель преломления минерала, тем меньше скорость прохождения света в нем.

Луч света, переходя из минерала с меньшим показателем преломления в минерал с большим показателем преломления, отклоняется ближе перпендикуляру к их границе. При обратном распространении луч отклоняется от перпендикуляра к границе двух сред. Луч из минерала с большим показателем преломления в минерал с меньшим показателем преломления падая под определенным углом ( ) может преломиться в луч, который идет параллельно границе двух сред (рисунок 1.3). Такой угол ( ) называется предельным углом для данных двух сред.

Рисунок 1.3 – Преломление на границе двух сред: 1 – если луч света падает перпендикулярно границе, 2 – при наклонном угле падения луча, 3 – полное отражение луча

Если угол падения луча будет больше предельного угла, то тогда происходит полное отражение света. В этом случае угол отражения будет равен углу падения. Чем большую разницу имеют показатели преломления двух сред, тем меньшее значение имеет предельный угол.

Все минералы по своим преломляющим качествам могут быть изотропными (равносвойственными по всем направлениям) и анизотропными (разносвойственными), это зависит от внутреннего строения минералов. Минералы аморфные или кубической сингонии относятся к изотропным, а минералы средних и низших сингоний относятся к анизотропным минералам.

Как известно, минералы кубической сингонии имеют высшую категорию симметрии. Параметры их элементарной ячейки равны: a_x=b_x=c_z. Поэтому свет по всем направлениям таких минералов проходит с одинаковой скоростью и показатель преломления по всем направлениям один и тот же. Все минералы кубической сингонии имеют различные показатели преломления. К примеру, содалит имеет показатель преломления 1,490, флюорит – 1,434.

В минералах средних сингоний (тригональной, тетрагональной, гексагональной) параметры элементарной ячейки по двум направлениям одинаковые, по третьему – отличается от двух первых: a_x=b_xc_z. Таким образом, скорость света в минералах этой сингонии по двум направлениям будет равна между собой, но отличаться по третьему направлению. Т.е. показатели преломления в двух направлениях равны, а по третьему - отличен. Поэтому они характеризуются двумя показателями преломления. Больший показатель преломления обозначается n_g, меньший - n_p.

Параметры элементарной ячейки минералов низших сингоний (ромбической, моноклинной, триклинной) по трем направлениям различны: a_xb_xc_z. Поэтому и скорости распространения света, и показатели преломления минералов по трем направлениям не равны друг другу. Поэтому они характеризуются тремя показателями преломления. Показатель с большим значением обозначается n_g (g - grand, фр. большой), с меньшим - n_p (p - petit, малый), с промежуточным - n_m (m - moyen, средний).