Введение

Тонкий шлиф материала, подготовленный для микроскопического исследования.

В оптической минералогии и петрографии тонкий шлиф (или петрографический тонкий шлиф) – это тонкий срез образца породы или минерала, подготовленный в лаборатории для использования с поляризующим петрографическим микроскопом, электронным микроскопом и электронным микрозондом. От образца с помощью алмазной пилы отрезают тонкий шлиф породы и шлифуют до оптической плоскостности. Затем его монтируют на предметное стекло и далее шлифуют до гладкости, используя абразивные материалы с постепенно уменьшающимся размером зерна, пока толщина образца не достигнет 30 мкм. Для определения толщины используется цветовая шкала интерференции Мишеля Леви, как правило, с использованием кварца в качестве индикатора толщины, поскольку это один из наиболее распространенных минералов. При помещении шлифа между двумя поляризационными фильтрами, расположенными под прямым углом друг к другу, оптические свойства минералов в шлифе изменяют цвет и интенсивность света, воспринимаемые наблюдателем. Поскольку различные минералы обладают различными оптическими свойствами, большинство минералов, образующих породы, можно легко идентифицировать. Например, плагиоклаз можно увидеть на фотографии справа как прозрачный минерал с множеством параллельных плоскостей двойникования. Крупные голубо-зеленые минералы – клинопироксен с некоторой экзолюцией ортопироксена. Тонкие шлифы готовят для изучения оптических свойств минералов в породе. Эта работа является частью петрологии и помогает выявить происхождение и эволюцию исходной породы. Фотография тонкого шлифа породы часто называется фотомикрографией. Тонкие шлифы также используются в микроскопическом исследовании костей, металлов и керамики.

Описание

В тонком срезе, при наблюдении в плоскополяризованном свете (PPL), кварц бесцветен, имеет низкий рельеф и не проявляет спайности. Его форма кристаллов обычно близка к равногранной или анэдрическая, если он заполняет пространство между другими минералами в качестве цемента. Под скрещенными поляризаторами (XPL) кварц демонстрирует низкие интерференционные цвета и обычно служит определяющим минералом для оценки, соответствует ли толщина тонкого среза стандартизированному значению в 30 микрон, поскольку при этой толщине кварц проявляет лишь очень бледно-желтый интерференционный цвет и не более, а благодаря его широкой распространенности в большинстве пород, он, как правило, доступен для этой оценки.

Определение происхождения

В тонких срезах можно оценить происхождение кварцевых зерен в осадочных породах. В скрещенных поляризованных лучах кварцевое зерно может полностью гаснуть, что называется монокристаллическим кварцем, или волнами – поликристаллическим кварцем. Волновое гаснение называется волновым вымиранием и указывает на дислокационные стенки в минеральных зернах. Дислокационные стенки – это области, где дислокации, являющиеся результатом внутрикристаллической деформации посредством движения фронта дислокации в плоскости, организуются в плоскости достаточной плотности. Они изменяют кристаллографическую ориентацию по обе стороны стенки, поэтому, например, в кварце, две стороны стенки будут иметь незначительно отличающиеся углы гаснения, что и приводит к волновому вымиранию. Поскольку волновое вымирание требует развития дислокационных стенок, а они легче образуются при более высоких давлениях и температурах, кварцевые зерна с волновым вымиранием указывают на метаморфическое происхождение этого зерна. Зерна, являющиеся монокристаллическим кварцем, с большей вероятностью образовались в результате магматических процессов. Различные исследования указывают на степень надежности использования этого признака для определения источника. Некоторые отмечают, что незрелые песчаники содержат меньше поликристаллических кварцевых зерен по сравнению с зрелыми песчаниками, зерна которых прошли через множество осадочных циклов. Кварцевые зерна, происходящие из предыдущих осадочных источников, можно определить по наличию аутигенных, то есть выросших на месте, нарастаний кремнезема на поверхности зерна.

Другие отличительные черты

Вышеуказанных описаний кварца в тонком сечении обычно достаточно для его идентификации. Минералы с похожим внешним видом могут включать плагиоклаз, хотя его можно отличить по характерному двойниковому строению в перекрестном поляризованном свете и спайности в обычном поляризованном свете, а также кордиерит, который можно отличить по двойниковому строению или включениям в зерне. Однако, для большей уверенности, к другим отличительным признакам кварца относятся его одноосность, положительный оптический знак, медленная длина оптической оси и угол гашения, равный нулю.

Ультратонкие прорезки

Плотнозернистые породы, особенно содержащие минералы с высокой двойным лучепреломлением, такие как кальцит, иногда готовят в виде ультратонких шлифов. Обычный тонкий шлиф толщиной 30 мкм изготавливается, как описано выше, но образец породы приклеивается к стеклянному предметному стеклу с помощью растворимого клея, например, бальзама Канады (растворимого в этаноле), чтобы обеспечить возможность обработки обеих сторон. Затем шлиф полируется с обеих сторон с использованием мелкой алмазной пасты до достижения толщины в диапазоне 2–12 мкм. Эта техника использовалась для изучения микроструктуры мелкозернистых карбонатов, таких как милонит Lochseitenkalk, в котором размер зерен матрицы составляет менее 5 мкм. Этот метод также иногда применяется при подготовке минеральных и горных породных образцов для просвечивающей электронной микроскопии и обеспечивает более высокую точность при сравнении признаков с использованием как оптической, так и электронной визуализации.