偏光镜及镜下矿片观察

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1、1.1 晶体折射基本常识,中级晶族三、六方晶系和四方晶系晶体的水平结晶轴a、b相等，因此其水平方向上的光学性质相同。 这类晶体的光性特点是，它具有最大和最小两个主折射率值，分别以符号Ne、No或、表示。 可以用椭球面方程(X+Y)2/No2+Z2/Ne2=1来表示，Ne（）、No（）分别表示坐标系Z和X(或Y)方向上的折射率。 一轴晶光率体是一个以Z轴为旋转轴的旋转椭球体,一轴晶光率体,1.1 晶体折射基本常识,1.1 晶体折射基本常识,二轴晶包括低级晶族的斜方、单斜及三斜三个晶系的矿物。,1.1 晶体折射基本常识,图1-35 二轴正晶(左)二轴负晶(中)及2V角与主折射率的关系(右),1.1

2、 晶体折射基本常识,二轴(正)晶(橄榄石)光率体的构成A.正入射光c轴；B.正入射光a轴；C.正入射光b轴；D. 正入射光光轴；E.光率体,自然界中一切介质的光学性质与晶系的关系,非均质体的矿物包括中级晶族与低级晶族的矿物。 如中级晶族的矿物有三方晶系的冰洲石、水晶、刚玉等; 四方晶系的锆石、金红石、方柱石等; 六方晶系的磷灰石、绿柱石等。 低级晶族的有斜方晶系的橄榄石、金绿宝石、堇青石等; 单斜晶系的普通辉石、透闪石、蛇纹石等; 三斜晶系的斜长石、蔷薇辉石、硅灰石等。,1.2 偏光显微镜的基本构造及岩矿制片,1.2.1 偏光显微镜的基本构造 偏光显微镜除了镜座和调焦 旋钮外，主要是组成光学系

3、统的 部件。一般必包括： 反光镜或灯室 下偏光镜、孔径光栏、聚光镜 载物台 物镜 试板孔、上偏光镜、勃氏镜 目镜,1.2.2 岩矿制片基本步骤,薄片的制作步骤 切片：20153mm左右、 粗磨：用较粗磨料将矿片一面磨平； 细磨：用较细磨料逐级将此面磨光； 粘片：用环氧树脂将磨光面粘在玻片上； 重复上述粗磨、细磨，将矿片的另一面磨 薄、磨光至0.03mm； 盖片：在此磨光面上粘上盖玻片。 光片的制作步骤 前三步骤与薄片相同；注意切片厚度约为10mm 抛光：用抛光膏将磨光面在抛光机上抛光。,1.2.3 中心校正,( 1 ) 将物镜安装在正确的位置上, 准焦后在视域里选择薄片上一点 a , 移动薄片

4、使点a 位于十字丝交点 ( 图 3 - 6A) , 将薄片固定。 ( 2) 旋转物台一周, 若点 a 离开中心, 以另一圆心 o 点作圆周运动 ( 图3 - 6 B) , 则证明中心不正, 需要校正。 ( 3) 旋转物台 180, 使 a 点由十字丝交点移至 a处 ( 图 3 - 6C) 。 ( 4) 扭动物镜上的校正螺丝, 使 a点移至偏心圆圆心 o 点, 初校即算完成( 图 3 - 6D) 。 ( 5) 移动薄片, 将点 a 从 o 点移至十字丝交点旋转物台检查, 若已校好,则点 a 不动 ( 图3 - 6E, 图 3 - 6F) , 否则尚需重复前述操作步骤加以校正。,1.3 不同光学条

5、件下晶体的光学性质,在偏光显微镜的光路中加入不同的附件，将构成不同的光学装置/条件，从而使矿物薄片呈现不同的光学现象。 这些条件是：单偏光 正交偏光 锥光,1.3.1 单偏光下晶体的主要光学性质,矿物在单偏光镜下的主要光性有： 矿物的形态 取决于晶体结构、化学成分、生成环境 解理 与矿物的结晶习性有关的特征 颜色与多色性 颜色：与矿物对白光中各色光的选择性吸收有关。 多色性：还与矿片的双折率有关。 边缘、贝壳线、糙面、突起和闪突起 与矿物自身折射率、双折率及其与树脂折射率之差有关的特征。,A.极完全解理； B.完全解理； C.不完全解理,单偏光镜的装置及其光学特点,自然光经下偏光镜透出时变成偏

6、振光。,矿片光率体切面半径与PP平行时，入射光光的传播特点基本不变。,矿片光率体切面半径与PP斜交，分解成振动方向分别与光率体切面半径平行的两束偏振光。,单偏光下晶体的主要光学性质,(1) 矿物的形态 矿物的形态、大小及晶体的完整程度由其结晶习性、 形成条件及晶出顺序决定、而在矿片中的形态还与切片 方向有关。（见下图） 矿物的解理存在类似的情况。,(1) 矿物的形态,单偏光下晶体的主要光学性质,常见的矿物形态有粒状、短柱状、长柱状、鳞片状、纤维状、长条状、板状、束状、放射状。,(1) 矿物的形态,单偏光下晶体的主要光学性质,矿物形态还与它形成的空间、结晶顺序密切相关, 矿物的自形程度可分为三级

7、: ( 1) 早形成的为自形, 矿物边界全为晶面, 表现为切面边界平直, 所有的切面形态均为多边形 ( 图 4 4A) , 如磷灰石。 ( 2 ) 晚形成的为他形, 矿物边界无完整晶面, 切面形态为不规则的曲线多边形 ( 图4 4C) , 如石英。 ( 3 ) 介于两者之间的为半自形, 矿物边界部分为晶面, 切面形态部分边界平直, 另一部分边界呈不规则状 ( 图 4 4B) , 如角闪石。,(1) 矿物的形态,天然岩石中板、粒状刚玉晶形与解理,云母的晶形和解理（一组解理完全）,单偏光下晶体的主要光学性质,解理缝细而密集, 平直且间距大致相等, 如黑云母解理。 如果缝是弯曲的, 而不是直线, 彼

8、此常不平行, 则称为裂纹, 如石榴子石裂纹。它们是由各种外力作用, 如冷却收缩、构造应力作用等引起的。,(2) 矿物的解理,解理的等级按其完善程度可分为三级： ( 1 ) 极完全解理: 解理缝细、密、长, 贯穿整个晶体。如云母的解理 ( 图 4 5 A) 。 ( 2 ) 完全解理: 解理缝清楚、稀疏, 但不完全连 贯。如辉石、角闪石的柱面解理 ( 图 4 - 5B) 。 ( 3 ) 不完全解理: 解理缝断断续续、不平直, 解理 缝之间间距较宽。如橄榄石、磷灰石的解理 ( 图 4 - 5 C) 。,单偏光下晶体的主要光学性质,解理的可见性： 解理的可见性与解理完整程度不一致，可见性还受两个因素的

9、控制： （1）切片的方向 当切片与解理面垂直时, 解理缝最窄, 代表真实的宽度 ，此时升降镜筒,改变焦点平面位置, 解理缝不发生左或右的移动 。当切片法线与解理面成 夹角时,则解理缝必大于真实宽度，角越大,解理愈不清晰,此时升降镜筒，解理缝向左右移动。当 角增大到一定限度时, 解理缝就看不见了。如角闪石类矿物, 虽具两组解理, 但在矿片中, 有些切面只见一组解理缝, 有些切面上看不到解理缝, 只有垂直 c 轴或近于垂直 c 轴的切面才可见到两组解理缝。又如黑云母, 当切片垂直解理面方向时, 薄片中矿物的解理缝最细最清楚; 当切片平行 解理面时则看不见解理缝 。 （2）矿物折射率与树胶折射率的差

10、值 不同的矿物, 由于折射率值不等, 与树胶 N = 1. 54 差值越大,则解理可见临界角越大,(2) 矿物的解理,(2) 薄片中矿物的颜色、多色性和吸收性,颜色矿物在薄片中呈现的颜色，由是矿物对白光中各 色光波的选择性吸收的结果。 多色性由于光波的振动方向不同，而使非均质体矿片 颜色发生改变的现象； 吸收性由于光波的振动方向不同，而使非均质体矿片 颜色深浅发生改变的现象。 多色性和吸收性是与双折射有关的性质，所以，是通过旋转物 台观测的。如： 电气石：No=深蓝色，Ne=浅紫色； NoNe 角闪石：Ng=深蓝/绿色，Nm=绿色，Np=浅黄绿色； NgNmNp,(2)薄片中矿物的颜色、多色性

11、和吸收性,颜色矿物在薄片中呈现的颜色，由是矿物对白光中各 色光波的选择性吸收的结果。,单偏光下晶体的主要光学性质,(2)薄片中矿物的颜色、多色性和吸收性,化学元素对矿物颜色的影响： 对矿物颜色起影响作用的的元素常见八种： 钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜。 ( 1 ) Ti:呈蓝色, 如蓝宝石、蓝锥矿。 ( 2 ) V:呈绿色, 如绿柱石。 ( 3) Cr3+ : 呈绿色, 有翡翠、祖母绿、铬透辉石; 铬也可呈红色, 如纯氧化铝组成刚玉 ( Al 2 O 3 ) 为无色, 当含有 1% 或稍多一点 Cr 2 O 3 时, 大约为100 个铝中的1 个铝被1 个铬取代, 则呈现红色。 ( 4 )

12、Mn2+: 呈粉红色, 如蔷薇辉石、菱锰石、红帘石。 ( 5 ) Fe2+:呈绿色及浅蓝, 如橄榄石、阳起石、蓝宝石、黑云母、堇青石、绿柱石。 Fe3+ : 呈褐红色, 如玄武角闪石、铁铝榴石、黑云母。 ( 6 ) Co: 呈蓝色, 如蓝色尖晶石。 ( 7 ) Ni2+:呈黄绿色, 如澳玉、绿泥石。 ( 8 ) Cu2+:呈绿色或蓝绿色, 如孔雀石、电气石。 矿物中是否含 OH-也会影响 Fe2+的呈色作用。如黑云母 K(MgFe)3AlSi3O 10(OH )2 ,普通角闪石 ( NaK)Ca2(MgFeAl)5(Si,Al)4O11(OH)2 和普通辉石 Ca(MgFeAl)(Si,Al)

13、2O6含 Fe2+, 但前两者都含有 ( OH)-, 加强了铁的呈色作用, 呈现明显的颜色及多色性, 而普通辉石不含OH-, 则近于无色或浅绿色。,单偏光下晶体的主要光学性质,多色性而非均质矿物对光波的选择吸收和吸收总强度是随方而异的。因此, 在单偏光镜下旋转物台时, 矿物颜色发生变化的现象.,(2)薄片中矿物的颜色、多色性和吸收性,黑电气石平行光轴切面上的多色性,Ne=淡紫色，No=深蓝色。 表示为o e,普通角闪石平行光轴面(ab)及垂直光轴的切面(c)上的多色性,g=暗绿色，m=绿色，p=浅黄绿色。 吸收性大小的关系为gmp,(3) 薄片中矿物的边缘、贝壳线、糙面和突起,边缘：矿物晶粒或

14、颗粒边缘呈现的暗黑色轮廓线,贝壳线：贝克线在两个折射率不同的介质接触处，可以看到比较暗的边缘，称为矿物轮廓在轮廓线附近可以看到一条明亮的细线，当升降镜筒时这条亮线发生移动。 用贝克线的移动规律很容易判断两相邻介质的折射率的高低：提升镜筒，贝克线向折射率高的介质方向移动；下降镜筒，贝克线向折射率低的介质方向移动。 为了看清贝克线，观察时要缩小光圈，将界面移动到视域中心，移开聚光镜。,糙面：矿物表面因而亮度不匀，呈现明暗相间的斑点， 好像粗糙的皮革表面一样，故称为糙面。,贝壳线产生原理,贝克线的移动规律,糙面的成因 A.矿物折射率远大于树胶； B.矿物折射率大于树胶； C.矿物折射率等于树胶； D

15、.矿物折射率小于树胶； E.视锥角。 (据Wahlstrom,1979),矿物的突起,在薄片中仔细观察矿物时，可发现不同矿物颗粒的表面好像高低不平，有的矿物突出一些，有的矿物则低平一些，这种光学现象称为矿物的“突起(Relief)”。,薄片中矿物突起的成因,折射率大于树胶的矿物为正突起，小于树胶的矿物为负突起。,矿物的突起等级,薄片中矿物折射率、突起和糙面的关系(树胶折射率为1.540）,Mineral properties in PPL: relief(突起),Quartz has low relief,Garnet has high relief,闪突起： 转动物台，矿物颗粒的边缘时粗时细

16、、矿物的突起时高时低，旋转物台一周变化四次，这种现象称为“闪突起”。,闪突起是由于光波射入非均质体非OA切片发生双折射而产生一大一小两个折射率，其与下偏光振动方向一致时，与相邻物质产生的折射率差值是不同，因而产生的突起现象也是不同的。 由于闪突起与矿片的双折率有关，所以也是在旋转 物台时观察的。,方解石(左)和白云母(右)的闪突起,1.3.2 正交偏光镜下晶体的主要光性,1.3.2.1 正交偏光镜的装置及光学特点,装置： 在单偏光镜的基础上，将上偏光镜加入物镜与目镜之间的光路中，并使上下偏光振动方向互相垂直： AA PP,光学特点： 从下偏光镜透出的偏振光到达上偏光镜时，由于其振动方向与上偏光振动方向垂直，不能透出上偏光镜。视域呈黑暗。,1.3.2.2 矿片在正交偏光镜下的光学现象,（1）消光现象 矿片在正交偏