WINCHELLOV SISTEM POLUVALJKA ZA OPTlCKO ODREDIVANJE
MINERALA
Ljudevit Barič Sa 2 slike u tekstu
Za odredivanje kamenotvornih (petrogenih) minerala pomoču njihovih optičkih svojstava postoji priličan broj tablica i udžbenika, koji su svakom stručnjaku koji se služi polarizacionim mikroskopom dobro poznati. Od novi jih takvih tabelarnih pregleda spomenimo npr. Trogerove tablice, koje su 1959. godine izašle u trečem izdanju. Uz te tablice izašao je pred dvije godine — 1967 — opsežni opisni dio. U Ceskoj postoje tablice od Dudeka, Fediuka i Palivcove (1962). Od velike su pomoči i krači ili opširniji udžbenici, u kojima su opisana mikrofiziografska svoj-stva, kao npr. onaj od Wahlstroma (1955), Heinricha (1965), K e r r a (1959), Chudobe (1932), Hejtmana i Konte (1959), Rariča i Tajdera (1967) itd.
Treba li medutim odrediti drugi neki prozirni ili providni mineral, tad pomoču spomenutih tablica ili udžbenika nečemo moči doči do cilja. Minerali, koji ne izgraduju stnjene, nisu naime u njima navedeni. U tom slučaju moramo se za odredivanje poslužiti ili kompletnom nekom siste-matskom mineralogijom, što če često biti skopčano sa velikim gubitkom vremena, ili pak tablicama, u kojima su sadržani svi poznati prozirni ili providni minerali. Od njih čemo podsjetiti na tablice, koje je 1921. godine objavio L ar sen ; one su 1934. izašle u drugom izdanju, koje je Larson priredio zajedno sa Bermanom. To je djelo izašlo u ruskom prijevodu u drugom izdanju sa dopunama, koje je priredio Petrov (1965). Spomenuti treba i tablice od A. N. Winchella (1939), u koje su unijeti i neprozirni minerali.
Samo se po sebi razumije, da su kako Larsenove, tako i Win-chellove tablice prilično opsežne. Ruski prijevod prvih iz 1965. godine obuhvata 464 strane, a opseg Winchellovih iznosi 231 stranu. Ta opsežnost smeta ponešto lakom i brzom snalaženju u njima. Radi toga je lako shvatiti nastojanja, da se konstruiraju tablice, kojima bi opseg bio manji, a da uza sve to one mogu poslužiti za mikroskopsko odredivanje svih poznatih prozirnih ili providnih minerala. Pred nedugo vrijeme to je
— mislim — pošlo za rukom H. Winchellu (1965). Pokušat čemo, da ukratko prikažemo zamisli, koje je on unio u konstrukciju svojih tablica.
S obzirom na optička svojstva, koja su pri odredivanju prozirnih ili providnih minerala pomoču polarizacionoga mikroskopa veoma važna. H. Winchell je došao na pomisao, da bi se svi takvi minerali mogli zgodno porazmjestiti u polu val j ak (si. 1) na ovaj način. Duž osi poluvaljka nanese se u odredenom mjerilu meduvrijednosni indeks loma Ny za optički dvoosne odnosno indeks loma ordinarnoga vala za optički jedno-osne minerale ili indeks loma optički jednolomnih minerala na taj način, da porastu indeksa loma odgovara sve veča udaljenost od središta donjega polukruga prema središtu gornjega polukruga, koji predstavljaju bazalne presjeke poluvaljka. Početna najniža vrijednost indeksa loma je 1,300; u kategorij u sa završnom najvišom vrijednosti indeksa loma ulaze svi minerali, kojima je indeks loma veči od 2,500.
Jakost maksimalnoga dvoloma B predočena je vecom ili manjom du-žinom na polumjeru poluvaljka (si. 1). Veličina kuta optičkih osi za optički negativne minerale (tj. oko glavnog vibracionog smjera X) nanosi se od južnoga kraja polumjera poluvaljka u smislu protivno kretanju kazaljke na satu. Slično se veličina kuta optičkih osi za optički pozitivne minerale (tj. oko glavnog vibracionog smjera Z) nanosi od sjevernoga kraja promjera poluvaljka u smislu kretanja kazaljke na satu.
Zamisli li se. da se poluvaljak razreže ravninama paralelnim sa bazom u tanje slojeve, tad če u svakom takvom sloju biti sadržani svi oni minerali, kojima indeks loma koleba izmedu vrijednosti, koja odgovara donjoj bazi sloja i vrijednosti, koja odgovara gornjoj bazi sloja. Winchell je čitav poluvaljak podijelio u 31 sloj. U najdonji sloj uneseni su minerali
5j«v*rni kuj promjtra
Južni prom]
SI. 1. Iz slike se razabire, kako se u poluvaljku nanosi indeks loma Ny, jakost dvoloma B i kut optičkih osi 2 V.
s indeksom loma Ny = 1,300 —1,399, u prvi sloj iznad njega minerali kojima je Ny = 1,400— 1,459, u daljnji viši sloj minerali s indeksom loma Ny = 1,460 — 1,479 itd. Zamislimo li svaki takav tanak sloj stisnut u jednu ravninu, bit če svi minerali, sadržani u njemu, s obzirom na jakost loma, visinu dvoloma, optički karakter i veličinu kuta optičkih osi grafički predočeni u jednom polukrugu, kojih če ukupno biti toliko, koliko ima i slojeva, tj. ukupno 31. U središtu polukruga, tj. na presjeku promjera, koji ima smjer sjever—jug i na to okomitoga polumjera, kojemu je smjer istok—zapad, nalaze se optički jednolomni minerali (vidi si. 2). Optički jednoosni minerali bit če smješteni na okomitom promjeru (smjera sjever—jug) to dalje od središta, što im je maksimalni dvolom B snažnijij optički pozitivni od središta prema gore, optički negativni od središta prema dolje.
Na svakom od koncentričnih krugova, kojima je središte na presjeku vertikalnoga promjera i horizontalnoga polumjera, nalaze se minerali istoga dvoloma. O tom, koliki je kut optičkih osi, ovisi na kojem polumjeru če se dotični mineral nalaziti. Na horizontalnom polumjeru u smjeru zapad—istok nalazit če se minerali, kojima je kut optičkih osa 2 V = 90°.
Svaki polukružni dijagram i njemu pripadni tekst otisnuti su na dvije nutarnje strane jednoga lista. Otvorimo li na bilo kojem mjestu tabele, gledat čemo radi toga istodobno na desnoj strani lista dijagram, a na lijevoj strani lista dijagramu pripadni tekst. Svaki mineral u dijagramu
SI. 2. Dio dijagrarna sa str. 37 iz tabelarnoga djela H. Winchell: Optical properties of minerals, 1965. New York and London. U tom dijagramu su navedeni minerali sa Ny = 1,620 —1,639. Brojem 15 označen je karfolit.
označen je odredenom brojkom. U tekstu na lijevoj strani pod istom brojkom navedeno je ime minerala, kojemu optični karakter, višina dvo-loma i veličina kuta optičkih osi odgovaraju mjestu, na kojemu se on — označen brojkom — u dijagramu nalazi. U tekstu su svi jednolomni minerali — poredani abecednim poretkom — označeni brojkom 1 pred svo-jim imenom odnosno sa lijeve strane imena, koja se brojka prema onomu, sto smo gore spomenuli, u svakom polukrugu od njih 31 mora nalaziti u središtu. Nakon jednolomnih minerala poredani su u tekstu abecednim redom i svi dvolomni minerali, svaki označen brojkom (raz-ličitom od 1), kojom je odredeno njegovo mjesto u tablici. O brojkama iza imena minerala govorit čemo kasnije.
Pokušajmo sada na jednom primjeru demonstrirati primjenu Win-chellovoga tabelarnoga djela iz 1965. godine. Učinit čemo to na jednom mineralu slamnatožute boje, čiji tanki prutiči izgraduju paralelne odnosno subparalelne agregate. Na prvi pogled čovjek bi mogao pomisliti, da se radi o nekom amfibolu. Imerzionom metodom odredio sam u Na-svjetlosti tri glavna indeksa loma Nz = 1,638, Ny = 1,634 i Nx — 1,622 (sve sa granicom tačnosti ± 0,001). Na taj način raspolažemo meduvrijed-nosnim indeksom loma kao prvom optičkom konstantom, koja nas svojom veličinom upučuje na to, da se za odredbu spomenutoga minerala moramo poslužiti polukružnim dijagramom u kojemu su navedeni minerali, za koje Ny ima vrijednosti izmedu 1,620 i 1,639 (Winch ell 1965, pag. 37). Od raznih minerala u našem slučaju dolazi dakle u obzir samo jedan od minerala, koji su poimence navedeni na str. 36 u tekstualnom dijelu, kojim je popračen spomenuti polukružni dijagram. U mikroskopskom izbrusku, čija je debljina iznosila oko 0,075 mm, utvrdena su ova svojstva: a) po-tamnjenje paralelno izduženju, b) paralelno izduženju ide glavni vibracioni smjer 2, zbog čega je optički karakter zone izduženja pozitivan, c) izraziti pleohroizam u smislu X izrazito žut, Y izrazito žut, Z bezbojan, d) mineral je optički negativan, e) mineral je optički dvoosan sa kutom optičkih osi 2 V = —63,2° (sredina iz 8 pojedinačnih odredi vanj a, koja su se vrlo dobro podudarala), /) disperzija kuta optičkih osi oko X jaka r > v. Iz svojstva navedenog pod d) izlazi, da se u našem slučaju radi o jednom mineralu iz donjega kvadranta prije spomenutoga dijagrama (si. 2). Veličina kuta optičkih osi spomenuta pod e) upučuje nas na polumjer, na kojemu je — tako da kažemo — proiciran mineral, koji želimo odrediti Vidimo, da bi u obzir došli samo minerali označeni brojevima 9 i 15. Te brojke odgovaraju, kako se iz tekstualnoga dijela razabire, arfvedsonitu (9) i karfolitu (15). Zagleda li se u koji udžbenik, lako če se razabrati, da arfvedsonit ne dolazi u obzir radi nižega dvoloma, kosoga potamnjenja, drugačije izra-ženoga pleohroizma itd. Izlazi dakle, da se radi o karfolitu. Ime toga minerala otisnuto je u tekstu kurzivom, što ukazuje na to, da se radi o rijetkom mineralu (W i n c h e 11 1965, pag. 6). Imena običnih minerala otisnuta su uspravnim malim slovima sa velikim početnim slovom. Velikim uspravnim slovima označeni su veoma obični minerali.
Primjena Winchellovih tablica zasniva se na optičkim svoj-stvima minerala. Na kojem če dijagramu biti neki mineral, to ovisi — kako je rečeno — o njegovom meduvrijednosnom indeksu loma. Pripadnici
pojedinih velikih izomorfnih skupina (plagioklasi, olivin, granat itd.) su radi toda navedeni na više raznih dijagrama. Za pouzdanu prim jenu Winchellovoga tabelarnoga djela potrebno je što točnije odrediti optička svojstva ispitivanoga minerala. Pretpostavlja se pri torn, da su i dijagrami konstruirani na temelju dosadašnjih što točni jih podataka. Ako se radi o rijetkim mineralima, potreban je u torn pogledu izvjestan oprez, jer za njih postoje često tek rijetki podaci, zbog čega nije uvijek moguče kritički odabrati što pouzdanije vrijednosti. Kao primjer nam može poslužiti opet karfolit, za koji Winchell (1965, pag. 37) u kon-strukcionu osnovu unosi za maksimalni dvolom Nz-Nx vrijednost 0,022. Vrijednost za taj dvolom za karfolit od Vrpskoga u Makedoniji je manja; ona iznosi 0,0161 (sredina iz dva pojedinačna odredivanja 0,0160 i 0,0162, izvršena metodom kompenzatora). Ogledamo li se u literaturi, nači čemo za Nz-Nx i niže vrijednosti 0,019 (Larsen i Berman 1965, pag. 290) i 0,018 (O t to 1936, pag. 119). To se bolje približava vrijednosti 0,0161, kakva je odredena na makedonskom karfolitu. Iz toga primjera se raza-bire, da pri odredivanju treba uzeti u obzir izvjestan okoliš u dijagramu oko one točke, koja odgovara izmjerenim optičkim svojstvima minerala, koji želimo odrediti. Nalazi li se u tom okolišu više raznih minerala, eliminirat čemo one od njih, koji ne predstavljaju ispitivani mineral tako, da se poslužimo nekim udžbenikom ili priručnikom, u kojem su svojstva minerala prikazana opširnije nego u Winchellovom tabelarnom djelu. U slučaju potrebe poslužit čemo se i nekom drugom metodom za odredivanje minerala kao npr. rendgenografskom, diferencijalnotermičkom itd.
Preostaje j oš, da kažemo nešto o brojkama, koje suu Winchellovom djelu navedene iza naziva minerala odnosno sa desne strane njegove. Prva brojka upučuje na stranicu u četvrtom izdanju udžbenika A. N. i H. Winchella (1951) o elementima optičke mineralogije, gdje je dan detaljniji opis minerala. Ukoliko se radi o nekom mineralu, koji je opisan nakon izdanja toga udžbenika, tad se u uglatim zagradama iza naziva minerala citira izvor, u kojemu se nalaze podaci o tom mineralu. Nakon toga se u okruglim zagradama navode medumrežni razmaci »d« za tri ili više najjačih linija u debajegramu i konačno broj kartona, na kojem su sadržani podaci za dotični mineral, kako ih je 1960. godine objavilo Američko društvo za ispitivanje materij ala (American Society for Testing Materials, skračeno ASTM).
Ugodna mi je dužnost, da se najljepše zahvalam autoru djela »Optical properties of minerals, 1965. New York and London« profesoru sveuČilišta Yale u New Havenu (Connecticut, USA) H. Winchellu kao i poduzecu Academic Press, Inc., Ill Fifth Avenue u New Yorku, što su mi odobrili, da za ova j svoj prikaz mogu iz netom spomenutoga djela uzeti sliku 1 F sa str. 4 i dio dijagrama sa str. 37.
LITERATURA
Barič Lj. i Taj der M. 1967, Mikrofiziografija petrogenih minerala. Zagreb.
Chudoba K. 1932, Mikroskopische Charakteristik der gesteinsbildenden Mineralien, Freiburg i. Br.
D u d e k A., F e d i u k F., P a 1 i v c o v £ M. 1962, Petrografickč tabulky. Priručka petrograficke mikroskopie s a tla sem struktur a textur. Praha.
Heinrich E. Wm. 1965, Microscopic identification of minerals. New York, St. Louis, San Francisco, Toronto, London, Sydney.
Hejtman B. a Konta J. 1959, Horninotvorne mineraly. Praha. Kerr P. F. 1959, Optical mineralogy. New York, Toronto, London. Lars en E. S. 1921, The microscopic determination of the nonopaque minerals. Washingiton.
L a r s e n E. S. amd B e r m a n H. 1934, The microscopic determination of the nonopaque minerals. Sec. ed. Washington.
Larsen E., Berman G. 1965, Opredelenie prozračnyh mineralov pod mikroskopom. Vtor. izd. Moskva.
Otto H. 1936, Die Rolle des Mangans in den Mineralien. — Mineralog. u. petrogr. Mitt., neue Folge, 47, 89—140.
Troger W. E. 1959, Optische Bestimmung der gesteinsbildenden Minerale. Teil 1: Bestimmungstabellen. 3. Aufl. Stuttgart.
T r 6 g e r W. E. 1967, Optische Bestimmung der gesteinsbildenden Minerale. Teil 2: Textband. Mit Beitragen von H. U. Bambauer, O. Braitsch, F. Taborsky und H.-D. Trochim. Stuttgart.
Wahlstrom E. E. 1955, Petrographic mineralogy. New York-London. Winchell A. N. 1939, Elements of optical mineralogy. Part III: Determinative tables. Sec. ed., sec. printing. New York-London.
Winchell A. N. and H. 1951, Elements of optical mineralogy. Part. II: Descriptions of minerals. Fourth ed. New York-London.
Winchell H. 1965, Optical properties of minerals. A determinative table. — Academic Press, New York and London.