Оптическая микроскопия в геологии

Один из самых древних, но до сих пор актуальных инструментов геолога – микроскоп, и оптическая микроскопия в геологии не теряет свои позиции. Конечно, породы можно определять и на глазок, но только «чистые» и крупнозернистые. Минералы тоже можно диагностировать на глазок, но опять же – до определённой точности и до определённого размера. А ведь получить представление о том, что это, собственно, за порода, основа всех последующих исследований при геологических работах, будь то геологоразведка или фундаментальные геологические работы.

Если мы наклеим кусочек породы на стекло и отшлифуем до толщины в 30 микрон, то почти все минералы станут прозрачными и мы сможем посмотреть горную породу в микроскопе на просвет. Часть минералов непрозрачные (почти все рудные), в таком случае надо горную породу отполировать до зеркального блеска и смотреть её с помощью отражённого света.

Современные оптические микроскопы имеют увеличение до 900–1100 крат, что даёт возможность рассматривать объекты размером до первых микрон. Но есть одна особенность геологического микроскопа – он обязан быть поляризационным. В конструкцию добавлены аж два поляризатора (тех же самых, что и у экрана смартфона). Один установлен у источника света, второй около окуляра и их оптические оси ориентированы перпендикулярно друг другу. При этом первый смонтирован жёстко, а второй можно извлекать и смотреть с ним и без него. Суть в том, что если свет представить как электромагнитную волну в объёме, то он будет колебаться по кругу в плоскости перпендикулярной направлению светового луча. Поляризатор, задаёт нам линейное направление колебания, отсекая при этом остальные за ненадобностью. Световой луч идёт от источника света, проходит через первый поляризатор, потом через минерал, затем через второй поляризатор и попадает в окуляр. Минерал – это кристаллическая решётка, которая также способна искажать направление колебания света. У кристаллической решётки есть так называемые оптические оси: длинная и короткая, от них и зависит характер искажения проходящего светового луча. Используя поворотный столик, извлекая или включая второй поляризатор и используя ещё некоторые специфические инструменты, мы подбираем оптические свойства минералов, по которым происходит точная диагностика. Оптическая микроскопия в геологии позволяет надёжно определить вначале комплекс минералов, а затем по их соотношению и структурно-текстурным особенностям тип породы и условия её образования.

Фото 1 – устройство и принцип работы современного поляризационного микроскопа (первоисточник фото не нашёл, увы)

Фотографии горных пород в проходящем свете: 2 – габбро; 3 – гранит; 4 – скопления эпидота.

Фотографии рудных минералов в отражённом свете: 5 – пиритовые вкрапленники с халькопиритом и серебро содержащими сульфидами; 6 – медная руда (борнит и ковеллин); 7 – вторичный гематит (иголки), растущие из пирита