ТЕМА 1. ОСНОВЫ КРИСТАЛЛООПТИКИ
ВВЕДЕНИЕ
Петрография – наука о горных породах, их минеральных и химических составах, структурах и текстурах, условиях залегания, закономерностях распространения, происхождении и изменении в земной поверхности и на поверхности Земли.
Предмет и методы петрографии
Петрография – наука геологического цикла, она тесно связана с минералогией, геохимией, вулканологией, тектоникой, стратиграфией и учением о полезных ископаемых.
По типам изучаемых горных пород различают:
1) петрографию магматических пород;
2) петрографию метаморфических пород;
3) петрографию осадочных пород (литология).
Петрография магматических горных пород исследует кристаллические горные породы, образовавшиеся в основном в результате застывания и кристаллизации магмы.
Процессы расщепления магмы в ходе ее застывания в земной коре и растворения в магме вмещающих пород ведут к возникновению различных по составу типов изверженных горных пород и связанных с ними полезных ископаемых.
Петрография метаморфических горных пород занимается исследованием горных пород, изменивших первоначальный минеральный и химический состав под влиянием новых физико-химических условий.
Для изучения состава и строения горных пород применяют специальные методы исследования. К ним относятся:
Кристаллооптические методы, позволяющие изучать тонкозернистые минеральные агрегаты в шлифах. При этом используется поляризационный микроскоп. Шлиф – тонкая пластинка горной породы или минерала, прикрепленная на стекло. Стандартный петрографический шлиф имеет толщину 0.03 - 0.02мм, прикреплен на специальную смолу (канадский бальзам) и покрыт сверху тонким стеклом. Размеры шлифа примерно 2×4см.
|
|
Широко применяется рентгеноскопический метод и спектральный анализ, которые дают возможность определить элементы-примеси, присутствующие в породах в малых количествах.
Химический состав минералов определяется при помощи микроанализа в горных породах. Вещество горных пород исследуется и путем химического анализа.
Физические исследования горных пород и составляющих их минералов применяются для определения ряда физических показателей (плотность, твердость, тепловое расширение, сжимаемость, вязкость, электрические и магнитные условия и т.д.)
С середины 20в. петрографии используются математические методы на основе применения ЭВМ (метод математической статистики). По характеру изучаемых свойств и применения методов выделяют следующие разделы петрографии: петрохимия, петрофизика, петротектоника, физико-химическая и экспериментальная петрография, тектоническая петрография, космическая петрография.
|
|
История развития петрографии
В качестве самостоятельной ветви геологических знаний петрография начала обосабливаться с середины 19в., с момента введения в практику исследования горных пород с помощью поляризующего микроскопа. С этого момента начинается период, который называется описательным направлением в петрографии. Первый учебник петрографии был составлен в 1866г. немецким ученым Циркелем.
Параллельно совершенствовались методы кристаллооптических исследований, в развитие которых большой вклад внес Федоров (столик Федорова).
Химические исследования ставили целью выявления закономерностей в изменении химического состава магматических пород. В этой области велика роль Левинсона-Лессинга.
В задачу физико-химических исследований входило изучение процессов кристаллизации и деформации магмы, т.е. выявление причин разнообразия магматических пород.
Целью экспериментальных исследований является изучение процессов образования минералов и горных пород (Боун, Грейгу).
Развитие инженерно-геологических и геофизических исследований активизировало изучение физических свойств горных пород и привело к появлению новой ветви в петрографии – петрофизике (Левинсон-Лессинг, Залесский).
|
|
Всестороннее аналитическое изучение магматических пород и параллельно проводившиеся региональные геолого-петрографические исследования привели к возникновению учения о магматических формациях.
Формация – естественная совокупность горных пород, связанных общностью условий их образования, т.е. возникших в сходных физико-географических и тектонических обстановках.
В развитии этого учения большой вклад внесли Афонасьев, Воробьева, Балибин, Кузнецов.
ТЕМА 1. ОСНОВЫ КРИСТАЛЛООПТИКИ
Основные положения о свете
Кристаллооптический метод изучения горных пород основан на использовании поляризующего света, применяемого в микроскопах.
Свет – сложное природное явление, представляющее собой с одной стороны непрерывный поток материальных частиц (фотон), характеризующийся определенной энергией и количеством движений, с другой стороны - волновое электромагнитное колебание, возникающее при смене напряжений электрического и магнитного векторов. Оба вектора равны между собой, взаимно перпендикулярны и одновременно перпендикулярны к направлению распространения света.
|
|
Если в каждую единицу времени направление колебаний электрических и магнитных векторов меняется, т.е. в направлении распространения светового луча одновременно происходят поступательные и вращательные движения этих векторов, то такой свет называется обыкновенным (естественным).
Если колебания световых волн совершаются в одной плоскости, то свет называется плоско поляризованным.
Электромагнитные колебания являются гармоническими и характеризуются следующими элементами: длина волны, амплитуда, фаза, частота.
Видимый свет обусловлен волнами, имеющими длину от 380 до 780mμ.
В этом интервале каждая волна определенной длины имеет определенный цвет. Суммарный эффект всех волн даёт белый цвет.
Интерференция света
Если два колебательных движения распространяются по одному и тому же направлению и обладают одной и той же длиной волны, они взаимодействуют, складываются между собой – интерференция. Результат интерференции зависит от того, в каких относительных фазах встречаются колебания обоих интерферирующих лучей. Здесь возможны следующие случаи:
1) колебания соответствующих точек того или другого лучей, встречаются в одинаковых фазах;
2) колебания соответствующих точек интерферирующих лучей встречаются в прямо противоположных фазах;
3) разность фаз слагаемых колебательных движений является промежуточной между двумя предыдущими случаями.
Распространение света
В однородной среде свет распространяется равномерно (прямолинейно). Это утверждение называется законом прямолинейного распространения света. Геометрическую линию, указывающую направление распространения света, называют световым лучом. Геометрическое место точек среды, колеблющихся в одинаковой фазе, называют волновой поверхностью, а множество точек, до которых дошло колебание к данному моменту времени, называют фронтом волны. В зависимости от вида фронта волны различают плоские и сферические волны.
Преломление света
Если луч падает нормально на границу раздела двух сред, то он изменяет только скорость, а направление сохраняется.
Если луч падает под углом (i) на границу раздела двух сред, то при переходе из одной среды в другую луч изменяет и скорость, и направление (I – угол падения, r – угол преломления). Согласно закону Снелиуса-Декарта
sin i/ sin r = υ1/υ2
Это отношение называется показателем преломления n среды 2 относительно среды 1.
Отношение скорости света в воздухе (υ0) к скорости света в конкретной среде (υ1) называется показателем преломления данной среды. n – величина безразмерная и для минералов всегда больше 1. Показатели преломления двух сред обратно пропорциональны скоростям распространения света в них
n1 / n2 = υ1 / υ2
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 480; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!