О свойствах минералов.
Плеохроизм.
Поглощение (абсорбция) световых волн минералами — векторное свойство, т.е. вдоль разных кристаллографичес кич осей очень многие окрашенные кристаллы средних и низших сингоний избирательно абсорбируют световые волны разной длины. Это проявляется в изменении их окраски в зависимости от направления в кристалле, причем меняться может интенсивность основного цветового тона, его оттенок, а иногда и он сам. К оптически изотропным кристаллам кубической сингоний сказанное, разумеется, не относится. А вот многие прозрачные кристаллы с более низкой симметрией кажутся окрашенными поразному (или с разной интенсивностью), если поглядеть на них, например, сверху или сбоку. Такое изменение цвета минералов по разным кристаллографическим осям получило название плеохроизм (от греческих "плеон" — более, "хроа" — краска: многокрасочность). Плеохроизм, конечно, относится к числу кристаллооптических свойств минералов, но поскольку он проявляется в изменении цвета, его рассматривают в едином контексте с окраской минералов. Окраска оптически одноосных кристаллов средних сингоний может меняться в двух направлениях: вдоль и поперек оптической, т.е. главной кристаллографической оси (оси с); эти направления параллельны направлениям колебаний обыкновенного и необыкновенного лучей. Такой вариант плеохроизма называется дихроизмом и описывается условной формулой — схемой абсорбции: N0>Ne или Ne>Ng, т. е. поглощение вдоль оси оптической индикатрисы No в первом случае больше, во втором случае — меньше, чем в направлении, ей перпендикулярном; иными словами, первая схема абсорбции, называемая обратной, означает более сильное поглощение в направлении колебаний обыкновенного луча (аномальный плеохроизм), вторая — прямая схема абсорбции — указывает на более интенсивное поглощение в направлении колебаний необыкновенного луча (нормальный плеохроизм). Прямая схема абсорбции характерна, например, для бериллов, в том числе для изумруда, у которого она может быть замечена невооруженным глазом: кристаллы берилла несколько сильнее поглощают световые колебания вдоль оси с, чем в перпендикулярном направлении. Обратной схемой абсорбции отличается сильный аномальный дихроизм турмалинов, который еще легче увидеть без помощи оптических приборов (конечно, у прозрачных цветных турмалинов, особенно синего, зеленого, фиолетового). Кристаллы турмалина слабо поглощают световые волны вдоль оси с и много сильнее — в перпендикулярном направлении. Схемы абсорбции в вышеприведенном виде достаточно для описания дихроизма в тех случаях, когда он не сопровождается изменением основного цветового тона или его оттенка, а проявляется только в изменении интенсивности (насыщенности) цвета. Так, дихроизм изумруда выражен в некотором изменении насыщенности его зеленого цвета; и у турмалинов он тоже обычно не выходит за рамки основного цветового тона. Если же дихроизм приводит к резкому изменению цветового оттенка или самого цвета, то в схему абсорбции приходится включать словесные характеристики окраски по No и А^. Например, очень сильно плеохроирует красный цирконгиацинт: от красного по длине кристалла до светлокоричневого в поперечном направлении. Ювелиры широко используют дихроизм (его наличие или отсутствие у кристалла) для распознавания внешне очень сходных драгоценных камней, имеющих, однако, разную симметрию. Для выявления дихроизма, даже слабого, применяется специальный несложный оптический прибор дихроскоп, или лупа Хайдингера. Он позволяет, например, легко увидеть дихроизм рубина и тем самым отличить его от очень похожей по цвету, но значительно менее дорогой красной благородной шпинели (впрочем, тот же результат может быть достигнут и еще проще: определением твердости по шкале Мооса).
Поглощение света оптически анизотропными кристаллами описывается специальным эллипсоидом — поверхностью коэффицентов абсорбции. Для одноосных кристаллов она, подобно оптической индикатрисе — поверхности показателей преломления, представляет собой эллипсоид вращения, практически совпадающий с оптической индикатрисой; направления, параллельные направлениям колебаний обыкновенного и необыкновенного лучей, т.е. вдоль оптической оси и перпендикулярно к ней, называются главными абсорбционными осями кристалла, так как в одном из них поглощение света максимально, в другом — минимально (в зависимости от схемы абсорбции — прямой или обратной). В оптически двуосных кристаллах поверхность коэффицентов абсорбции довольно сложна и отличается по форме от трехосного эллипсоида, тем не менее в них имеются три взаимно перпендикулярные главные абсорбционные оси, обычно параллельные осям оптической индикатрисы (и соответственно совпадает их ориентировка относительно кристаллографических осей, которая для оптической индикатрисы кристаллов ромбической, моноклинной и триклинной сингоний была охарактеризована выше, в п.3.3.2.1.2). Этим определяется возможность проявления у двуосных кристаллов плеохроизма в форме трихроизма, т.е. различной окраски в трех взаимноперпендикулярных направлениях. Практически эта возможность реализуется далеко не всегда: у многих минералов с малыми углами оптических осей окраска вдоль Ng и Nm или Nm и Np оказывается одинаковой, т.е. они, подобно одноосным кристаллам, обладают дихроизмом. Очень сильный дихроизм, видимый простым глазом, обнаруживает, например, ромбический минерал кордиерит, у которого даже есть соответствующий синоним — дихроит. Именно на примере этого минерала было впервые открыто и описано Л.Кордье в 1909 году явление плеохроизма. (Кордье назвал тогда минерал дихрритом, но впоследствии его переименовали в кордиерит в честь самого же Кордье). Под микроскопом иногда различается трихроизм кордиерита. Схемы абсорбции двуосных кристаллов имеют вид Np>Nm; Ng=Nm>Np; Ng>Nr=Np; Ng < Nm < Np и т.д. В час тности, у того же кордиерита схема абсорбции N>Nm>Np (Ng — синий, Nm — сероватосиний, Np — бледножелтый). У биотита схема абсорбции Ng=Nm>Np (Ng и Nm — красноватокоричневый до темнобурого, Np — бледножелтый до бесцветного). Обе схемы абсорбции прямые, описывающие нормальный плеохроизм. Обратными схемами абсорбции (Ng< Nm< Np) обладают, например, щелочной пироксен эги рин и щелочной амфибол рибекит,. имеющие в шлифе сильный трихроизм с резким изменением цвета. К сожалению, ни у этих минералов, ни у биотита плеохроизм макроскопически не наблюдается. Зато его иногда бывает нетрудно увидеть у кристаллов эпидота. Этот минерал в шлифе обнаруживает аномальный трихроизм с разными схемами абсорбции (Nm>Ng>Np или Ng< Nm< Np) и с резкими цветовыми вариациями, а макроскопически у него можно заметить дихроизм — от темного зеленоватокоричневого (поперек удлинения кристаллов) до непрозрачного. Ювелирный прозрачный цоизит из Танзании — танзанит — при повороте кристалла (или при взгляде сверху и сбоку) меняет цвет от яркого фиолетовоголубого до розового. Естественно, что у бесцветных и белых минералов плеохроизма нет и быть не может: он присущ только окрашенным минералам, и то не всем. Плеохроизм (его наличие и характер) относится к числу ценных диагностических признаков минералов. Обширный перечень плеохроирующих минералов приведен в книге В.Шумана "Мир камня", Т.2. Драгоценные и поделочные камни. М., 1986, с. 3536.
<1> <2> <3> <4> <5> <6> <7> <8> <9> <10> <11> <12> <13> <14> <15> <16> <17> <18> <19> <20> <21> <22> <23> <24> <25> <26> <27>