1、第十二章,矿物的光学显微镜鉴定,目录,第一节 单偏光镜下晶体的光学性质 第二节 透明矿物在正交偏光镜下的光学性质,第一节 单偏光镜下晶体的光学性质,只使用下偏振光镜观察，不加上偏光镜、聚光镜、勃氏镜。 观察内容晶体形貌：晶形、解理光学性质：多色性、吸收性、边缘、贝克线、糙面、突起等。,返回目录,单偏光下显微组织形貌 观察的基本原理,透光材料，由于相邻晶粒对光的折射率不同，对光的吸收性不同，而表现出衬度差别，显示出不同晶粒的形貌。,1.1 晶 体 的 形 态,根据晶体的发育完好程度将晶体分为三级： 自 形 晶：黑云母、四钛酸钡、磷灰石 半自形晶：角闪石 他 形 晶：石 英,石英它形晶,黑云母自形
2、晶,角闪石半自形晶,结 晶 习 性,1.2 解理和解理角的测定,不同物质，解理的有无、解理的方向和组数、解理的完善程度、解理角的大小都不相同。极完全解理：黑云母 完 全 解理：角闪石 不完全解理：橄榄石,为什么能在显微镜下看见解理？制作薄片时，树胶进入解理缝隙，树胶折射率和矿物的折射率不同，在解理缝处产生了折射和反射，就出现明喑相间的现象。,黑云母的极完全解理,角闪石的完全解理,解理夹角的测定,角闪石的解理夹角,1.3 颜色与多色性,矿物的颜色是由光波透过矿片时经过选择性吸收后而产生的。若矿物对白光中各色光吸收程度相等，即均匀吸收，则矿物为无色透明。 若是对白光中各色光选择性吸收，则光通过矿片
3、后，除去吸收的色光，其余色光互相混合，就构成该矿物的颜色。,电气石的兰色,角闪石的绿色和淡黄色,多 色 性,多色性是指矿片的颜色随振动方向不同而发生改变的现象均质体矿物只有1种颜色，而且颜色深浅无变化非均质体矿物的颜色和颜色深浅是随方向而变化的。颜色的变化与折射率有关,电气石的蓝色 No=深蓝,电气石的浅紫色 Ne=浅紫色,吸收性,颜色的深浅(又称颜色的浓度)，是由矿物对各色光波吸收能力大小决定的，吸收能力大颜色就深，反之就浅。吸收能力除与矿物本身性质有关外，还与薄片的厚度有关吸收性是指矿片的颜色深浅发生变化的现象,黑云母的吸收性,因非均质体的光学性质随方向而变化，对光波的选择性吸收和吸收能力
4、，也随方向而变化。因此在单偏光镜下旋转物台时，许多具有颜色的非均质体矿物的颜色和颜色深浅要发生变化而构成了所谓多色性和吸收性。,多色性、吸收性产生的原因,其本质是不同方向的折射率不同,1.4 一轴晶矿物,一轴晶矿物有2个主要颜色，与主轴Ne和No相当，称二色性矿物。如：一轴晶电气石的多色性为：No深蓝色，Ne浅紫色，并将此称为多色性公式。又因No方向的颜色比Ne方向的颜色深，表示No方向吸收能力较强，即NoNe，称吸收性公式。,电气石的蓝色 No=深蓝,电气石的浅紫色 Ne=浅紫色,1.5 二轴晶矿物,二轴晶矿物有3个主要颜色，分别与光率体的3个主轴Ng、Nm，Np相当，称三色性矿物。如二轴晶
5、角闪石的多色性为Ng深绿色、Nm绿色、Np浅黄绿色。吸收性公式：NgNmNp，称正吸收NpNmNg, 称反吸收,角闪石的绿色和淡黄色,1.6 薄片中矿物的 边缘、贝克线、糙面及突起,薄片中的矿物，由于与树胶的折射率有差别，在单偏光镜下当光通过两者的交界处时要发生折射、反射作用，从而产生一些光学现象，表现为边缘、贝克线、糙面及突起。,1.6.1 矿物的边缘与贝克线,在2种折射率不同的物质接触处可以看到比较黑暗的边缘，称矿物的边缘。在边缘的附近还可看到一条比较明亮的细线，升降镜筒时，亮线发生移动，这条较亮的细线称为贝克线或光带。,边缘和贝克线产生的原因主要是由于相邻两物质折射率值不等，光通过接触界
6、面时，发生折射、反射引起的。,边 缘,该图共介绍4种接触关系，其结果均是光线在接触处均向折射率高的一方折射，这样就使接触界线一边光线相对减少，而形成矿物的边缘，边缘的粗细、黑暗程度与两物质折射率差值大小有关，差值愈大边缘愈粗愈黑。,边 缘,而在接触界线的另一边，光线相对增多而形成贝克线。如果慢慢提升镜筒，即由F1F1上升至F2F2，可见到贝克线向折射率大的一方移动，否则相反。贝克线的灵敏度很高，两物质折射率相差在0.001时，贝克线仍清楚。贝克线常用来测定相邻两物质折射率的相对大小。,石英的边缘和贝克线,1.6.2 矿物的糙面,在单偏光镜下观察矿物表面时，可以看到某些矿物表面比较光滑，某些矿物
7、表面显得较为粗糙而呈麻点状，好像粗糙皮革一样，这种现象称为糙面。,其产生的主要原因是矿物薄片表面具有一些显微状的凹凸不平，覆盖在矿片上的树胶折射率又与矿片的折射率不同。光线通过两者之间的界面，将发生折射，甚至全反射作用，致使矿片表面的光线集散不一，而显得明暗程度不同，给人以粗糙的感觉。一般是两者折射率差值愈大，矿片表面的磨光程度愈差，其糙面愈明显。,1.6.3 矿物的突起,在薄片中，各种不同的矿物表面好像高低不相同，某些矿物显得表面高一些，某些矿物则显得低平一些，这种现象称为突起。矿物的突起现象仅仅是人们视力的一种感觉，在同一薄片中，各个矿物表面实际上是在同一平面上。所以会产生高低的感觉，主要
8、是由于矿物折射率与树胶的折射率不同所引起的。,两者折射率值相差愈大，矿物的边缘愈粗，糙面愈明显，因而使矿物显得突起很高，否则相反。所以矿物的突起高低，实际上是矿物边缘与糙面的综合反映。,树胶的折射率等于1.54，折射率大于树胶的矿物属正突起；折射率小于树胶的矿物属负突起。区别矿物突起的正负必须借助于贝克线。当矿物与树胶接触时，提升镜筒，贝克线向矿物内移动时属于正突起；贝克线向树胶移动属于负突起。,第二节 透明矿物在正交偏光镜下 的光学性质,所谓正交偏光镜，就是除用下偏光镜之外，再推入上偏光镜，而且使上、下偏光镜的振动方向互相垂直。 由于所用入射光波是近于平行光束，因而又可称为平行光下的正交偏光
9、镜。一般以符号“pp代表下偏光镜的振动方向，以符号“AA代表上偏光镜的振动方向。,返回目录,在正交偏光间不放任何矿片时，视域完全黑暗。因为自然光波通过下偏光镜之后，即变成振动方向平行PP的偏光，至上偏光镜时，因与上偏光镜允许透过的振动方向AA垂直，不能透出上偏光镜，故视域黑暗。在正交偏光镜间的载物台上放置矿片，则由于矿物性质及切片方向不同，而显示不同的光学现象。,2.1 消光现象、全消光,正交偏光镜间变黑暗的现象，称为消光现象。 在正交偏光镜间，载物台上放置均质体或非均质体垂直光轴的矿片。由于这两种矿片的光率体切面都是圆切面，光波垂直这两种切面入射时，不发生双折射，也不改变入射光波的振动方向。
10、,所以透过矿片后，振动方向未曾改变的光波不能透出上偏光镜， 矿片呈现为黑暗(消光)。旋转物台360，矿片的消光现象不改变，故称全消光。,在正交偏光镜间，放置非均质体其他方向的切片(除垂直光轴切片以外)。这类矿片光率体切面均为椭圆切面。光波垂直这种切片入射时，必然发生双折射，分解形成2种偏光，其振动方向必分别平行光率体椭圆切面长短半径。,四次消光,Ne,No,当矿片光率体椭圆切面长短半径与上、下偏光镜振动方向(AA、PP)平行时，由下偏光镜透出的振动方向为PP的偏光，进人矿片后，因其振动方向与矿片上光率体椭圆切面半径之一平行，在矿片中沿与PP平行的半径方向振动，不改变原来的振动方向透出矿片，到达
11、上偏光镜之后，仍与上偏光镜允许通过的振动方向AA垂直，不能透过上偏光镜，故使矿片消光。,旋转物台360，矿片上光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向(AA、PP)有4次平行的机会，故这类矿片有4次消光。,消光应用,非均质体除垂直光轴切片以外的任意方向切片，在正交偏光镜间处于消光时的位置称为消光位。当矿片在消光位时，其光率体椭圆半径必定与上、下偏光镜振动方向(AA、PP)平行。偏光显微镜中的上、下偏光镜振动方向一般是已知的(通常以目镜十字丝方向代表)。根据以上原理，可以确定矿片上光率体椭圆半径的方向。,非均质体除垂直光轴以外的任意切面，不在消光位时，则发生干涉现象.,2.2 正交偏光镜间矿片的干涉
12、现象,当非均质体矿片上光率体椭圆半径K1、K2与上、下偏光镜振动方向(AA、PP)斜交时，由下偏光镜透出的振动方向平行PP的偏光，进入矿片后，发生双折射分解 形成振动方向平行K1、K2的2种偏光。,K1、K2的折射率不等(Nk1Nk2)，它们在矿片中的传播速度不同(K1为慢光，K2为快光)。K1、K2在透过矿片的过程中，必然产生光程差，以符号R表示。当Kl、K2透出矿片后，二者在空气中的传播速度相同，因而它们到达上偏光镜之前，光程差保持不变。,正交偏光镜间矿片的干涉现象,K1、K2 两种偏光的振动方向与上偏光镜振动方向斜交，故当K1、K2先后进入上偏光镜时，必然发生再度分解，形成K1、K2和K
13、1”、K2” 4种偏光。,K1”,K2”,K1,K2,其中K1 、K2 的振动方向垂直上偏光镜振动方向AA，不能透出上偏光镜，可以不考虑。K1、K2的振动方向平行上偏光镜的振动方向AA，完全可以透过上偏光镜。透出上偏光镜后的2种偏光具以下特点：,(1) K1、K2由同一偏光束经过2次分解(透过矿片和上偏光镜时)而成，其频率相等。(2) K1、K2 之间有固定的光程差(由K1、K2继承下来的光程差)。(3) K1、K2在同一平面内(平行AA)振动。因此， K1、K2 2种偏光具备了光波干涉的条件，必将发生干涉作用。干涉的结果取决于2种偏光之间的光程差R。,干涉色的形成 A、干涉色现象将石英沿光轴
14、方向由薄到厚磨成楔形，称为石英楔。石英的最大双折射率NgNp0.009，将石英楔由薄到厚慢慢插入偏光镜试板孔，其光程差随石英楔的厚度增加而增加若单色光照明，随石英楔推入，依次出现明暗相间的干涉条带。光程差与明暗关系： R处。A0，黑暗带 R（21）2，A最大，亮带,光程差介于二者之间，亮度居中 暗亮带的宽度取决于波长，红光波长最长，条带间隔最宽。 白光照明，白光中的七种不同波长的光使任何一个光程差都不会相当于各色波长的整数倍。也即不可能使七色同时消光。,干涉色高低的影响因素,矿物性质,矿物的切面方向,矿片厚度,平行光轴或光轴面最大,垂直光轴没有光程差,R=d(Ng-Np) R光程差,d矿片厚度
15、, Ng-Np双折率,干涉色高低取决于光程差,2.3 补色法则与补色器,在正交光下，两个光性非均质体薄片相重叠时，干涉作用取决于光波通过这两个薄片所产生的总光程差。设两个薄片的双折率分别为Ng、Np和Ng、Np，所产生的光程差分别为R和R。,当两个薄片相重叠时，如果其光率体同名轴相平行，即NgNg和NpNp那么产生的总光程差为RR+R，其干涉色比原来两薄片的干涉色都高；,如果异名轴相平行，即NgNp和NpNg,这时产生的总光程差为RRR，其干涉色比其中之一的干涉色低，或者比二者都低，习惯上这两种情况都称为干涉色降低。若两薄片的光程差相等，则RRR0，这种情况称为两晶片程差互相补偿，此时视域黑暗
16、，这种状态称为消光。上述程差叠加和补偿的规律称为补色法则。,2.4 应 用,当两个晶片重叠，如果一个晶片的快慢光方向已知，便可根据补色法则，利用干涉色升降情况，测量出另一晶片的快慢光方向。 补色器就是制备好的快慢光方向已知的晶体薄片，利用它可以测定晶体干涉色级序、消光角、延性符号和光性正负等。,石膏试板,石膏试板是一种具有相当黄光一个波长的程差的晶体薄片，也叫试板，在正交光下可产生一级紫红的干涉色，所以也叫一级红试板。它可使所测晶片升高或降低一个级序。光程差为575nm,云母试板,有相当于黄光1/4波长程差的晶体薄片，也叫1/4试板，在正交光下可产生一级灰白干涉色，可以使所测晶体升高或降低一个
17、色序。光程差只有147nm。,石英楔子,石英楔子是沿石英光率体的N。轴切下的长楔形晶片，薄端干涉色为一级灰白，由薄至厚干涉色逐渐升高，可连续产生一至三级或一至四级干涉色。它可用来观察干涉色级序的变化，测定晶片的干涉色级序和光程差，确定晶片光率体的主轴名称等。薄端0.10.2nm光程差为9001800 ，厚端为0.26nm，光程差为22500。,2.5 正交偏光镜间主要光学性质的测定和观察,非均质体切片上光率体椭圆半径名称的测定在正交偏光镜下测定矿物的光学常数,需要知道切片上光率体椭圆半径名称和方向，其测定方法如下：,将要测的切片移至视域中心，旋转物台使切片处于45位置，插入试板，观察切片干涉色
18、变化。根据补色法则可知切片上光率体椭圆半径与试板上光率体椭圆半径是同名轴平行还是异名轴平行。因试板上光率体椭圆半径的名称和方向是已知的，据此就可确定切片上光率体椭圆半径的名称和方向,石 膏,石英,旋转使晶体消光,旋转45度,同名轴重合 干涉色升高,异名轴重合 干涉色降低,Ne,No,2.6 干涉色级序和双折射测定,测定矿物的干涉色级序时，必须选择同种矿物中干涉色最高的切片，其测定步骤如下： 使选取切片处于45位置，插入石英楔，观察切片干涉色变化，若升高则须旋转90，重新插入观察，若降低则继续慢慢插入，直到矿片出现补偿黑带时停止插入，将物台上的薄片取下，再慢慢抽出石英楔，并同时观察视域中出现红色
19、的次数(n)，该切片的干涉色即为(n+1)级。,当切片的干涉色级序测定以后，就可从色谱表上查出光通过切片后所产生的光程差，一般薄片厚度为003mm，双折射率值就可在色谱表上直接查出；或者根据光程差公式R=d(Ng一Np)求出双折射率。,最高干涉色和最大双折射率,选择同一薄片内同种晶体干涉色级序最高的颗粒置于视域中央，即可测定干涉色的级序。它有边缘法和试板法两种：边缘法确定干涉色级序是根据晶粒边缘干涉色环来确定的，因为薄片中晶粒边缘总是从较薄向内部逐渐增厚而干涉色亦逐渐升高，边缘出现，2次紫红色环，干涉色级序为n+1级。应用时，晶粒边缘干涉色必须从一级灰白色开始，否则就会产生错误。,2.7 消光
20、类型的观察和消光角的测定,如前所述，非均质切片消光时，切片的光率体半径与上、下偏光镜的振动方向即目镜十字丝平行。因此切片消光时，目镜十字丝就代表矿片上光率体椭圆半径方向。,而切片上的解理缝、双晶缝、晶体轮廓与结晶轴有一定的关系。所以根据切片消光时，矿物的解理缝、双晶缝、晶体外形等与目镜十字丝所处的位置关系不同，可将消光分为3种类型：即平行消光、对称消光和斜消光。,2.8 双晶,双晶在单偏光下是看不见的，即使在正交偏光间只有构成双晶的相邻两个体不同时消光时才能被看到。,（一）矿物颗粒大小的测定 显微镜下测定薄片或光片中的颗粒大小，通常使用带刻度的目镜进行 这种目镜有一百个刻度，每小格所代表的长度
21、因物镜的放大倍数不同而异 当知道目镜每小格所代表的长度，视颗粒所占刻度尺的格数乘以每格所代表的长度，即欲测矿物颗粒的实际长度或宽度。,目镜每格所代表的长度借物台测微尺来测量 物台测微尺是镶嵌于玻璃上的长度1或2毫米分为100或200格的显微尺，每小格0.01毫米 应用物台微尺测目镜每小格长度的步骤： 将测微尺置物台上，准焦 转动物台，使微尺与目镜十字丝平行 移动微尺使两0点对齐，仔细观察微尺与目镜刻度的重合点，目镜每刻度的实际长即可计算出来。,95瓷,瓷坯中长石玻璃析出莫来石和残留石英,瓷坯中浑圆状石英残骸和巢状莫来石,瓷坯中鳞片状莫来石,瓷坯中规整分布莫来石的云母假象,瓷坯中网状二次莫来石,瓷坯中网状莫来石和粒状石英,
