Микроскоп всё-таки нужен

Геологи в полевых условиях часто не могут разобраться, что же всё-таки они нашли. Дело не в том, что они не знают горных пород и минералов: просто иногда невооружённым глазом невозможно рассмотреть отдельные их зёрна. Именно поэтому каждый геолог носит с собой лупу. Но далеко не всегда даже с помощью лупы удаётся определить мельчайшие зёрна минералов, слагающих горные породы. Многие минералы похожи друг на друга, и их практически невозможно отличить друг от друга в мелких зёрнах. Какой же выход из этого затруднительного положения? Для этого они используют поляризационный микроскоп, который не только помогает хорошо различать самые мелкие зёрнышки, но ещё и позволяет определять такие свойства минералов, которые даже не были известны до его изобретения. О том, как появился поляризационный микроскоп, как он устроен и что с его помощью можно увидеть, и пойдёт речь ниже.

Как всё начиналось?

Сначала немного истории. В 1669 г. датскому учёному Эразму Бартолину привезли из Исландии загадочные прозрачные кристаллы, которые назвали исландским шпатом. Они обладали необычным свойством: если сквозь такие кристаллы смотреть на какой-либо предмет, то изображение раздваивалось. Бартолин описал это явление как «двойное лучепреломление» и послал образцы минерала вместе со своим докладом в Лондонское Королевское общество, считавшееся в то время крупнейшим центром мировой науки. Ответ был ошеломляюще прост: «Этого не может быть, потому что не может быть никогда».

Вся эта история так и осталась бы курьёзом, если бы английский учёный Уильям Николь не сконструировал из этих кристаллов специальную призму, преобразующую обычный свет в поляризованный. Другой английский учёный Генри Клифтон Сорби на основе призмы Николя создал в 1851 г. поляризационный микроскоп, который позволял не только рассматривать предметы с большим увеличением, но и изучать различные оптические свойства кристаллов. Оказалось, что большинство минералов, которые кажутся непрозрачными (амфиболы, пироксены и др.), прозрачны, если из них изготовить тонкую пластинку. Поэтому для изучения пород с помощью поляризационного микроскопа начали делать специальные шлифы, представляющие собой пластинки породы (толщиной, как правило, 0,03 мм), наклеенные на стекло с помощью специальной смолы — канадского бальзама. В результате в середине XIX в. появился ещё один метод исследования минералов — кристаллооптический, что позволило изучать не только крупные кристаллы, но и самые маленькие зёрна различных минералов. Микроскоп позволил точно определять минералы, слагающие горную породу, а в некоторых случаях и их приблизительный химический состав. Под микроскопом можно видеть, как минералы соседствуют и взаимодействуют друг с другом, исследовать разнообразные вростки в зёрнах. Изучение горных пород с помощью микроскопа часто способно пролить свет на то, как они образовались и связаны ли с ними месторождения полезных ископаемых.

Этот метод положил начало науке о горных породах — петрографии.