續(xù)）晶體礦物的光學(xué)性質(zhì).ppt

第五章 晶體礦物的光學(xué)性質(zhì),第一節(jié) 單偏光鏡下的晶體光學(xué)性質(zhì) 第二節(jié) 正交偏光鏡下的晶體光學(xué)性質(zhì) 第三節(jié) 錐光鏡下的晶體光學(xué)性質(zhì) 第四節(jié) 透明礦物薄片的系統(tǒng)鑒定,第一節(jié) 單偏光系統(tǒng)下晶體的光學(xué)性質(zhì),單偏光系統(tǒng): 在只使用下偏光鏡(起偏鏡)的情況下,觀察和測定礦物的光學(xué)性質(zhì)的系統(tǒng).,單偏光鏡下研究：就是在觀察、測定礦片的光學(xué)性質(zhì)時只使用下偏光鏡，即稱之為單偏光系統(tǒng)。 由光源發(fā)出的自然光波，通過下偏光鏡后，變成振動方向平行下偏光振動方向PP的偏光。,1)當(dāng)載物臺放置均質(zhì)體礦片時，偏光射入該晶體后不改變振動方向 2)當(dāng)載物臺放置非均質(zhì)礦片時，若其光率體橢圓半徑之一與PP方向平行時，由下偏光鏡透出的振動方向平行PP的偏光，進入礦片后沿該半徑方向通過礦片不改變振動方向，此時，礦片的折射率等于光率體橢圓半徑長短； 3)當(dāng)?shù)V片的光率體橢圓半徑與PP斜交時，光波進入晶體后則發(fā)生雙折射，分解形成振動方向分別平行光率體橢圓長短半徑的兩束偏光，其折射率分別等于橢圓的長短半徑。,原 理,單偏光系統(tǒng)光波通過晶體的光路圖,主要研究內(nèi)容,1.礦物的外表特征: 形態(tài),解理等. 2.與礦物吸收性有關(guān)的光學(xué)性質(zhì): (顏色,多色性,吸收性等) 3.與礦物折射率有關(guān)的光學(xué)性質(zhì): 突起, 閃突起, 糙面, 邊緣, 貝克線, 色散線等,第一節(jié) 單偏光系統(tǒng)下晶體的光學(xué)性質(zhì),1.晶體形態(tài)的觀察方法,綜合不同切面特征,正確判斷礦物的單體形態(tài).,同一單體不同切面形態(tài)示意圖,2 薄片中礦物解理的研究,單偏光鏡下觀察解理內(nèi)容,解理的發(fā)育程度(解理等級) 解理方位(與結(jié)晶軸關(guān)系、單形) 解理組數(shù) 解理夾角,礦物晶體在外力作用下嚴(yán)格沿一定結(jié)晶方向破裂，并能裂成光滑平面的性質(zhì)稱為解理。薄片中解理縫被粘薄片的樹膠充填其中，由于礦物折射率與樹膠的差別，光透過時發(fā)生折射、反射作用使解理顯示出來。,A 解理發(fā)育程度： (1).極完全解理：細、密、長（云母） (2).完全解理：解理清晰可見、偶爾不連貫（角閃石，輝石） (3).不完全解理：稀疏，連續(xù)性差，有時欠平直（橄欖石）,二. 解理及解理夾角,5 解理夾角的測定,1）切片方向的選擇,選擇同時垂直兩組解理面的切片. 特征是兩組解理縫最細最清楚, 當(dāng)解理縫平行目鏡十字絲時, 微微升降鏡筒, 兩組解理縫不左右移動.,=60,60,60,不同方向解理夾角變化示意圖,2）. 解理夾角的測定步驟,（1）選擇顆粒,置于視域心. （2）轉(zhuǎn)動物臺使一組解理縫平行目鏡十字絲縱絲 (圖A),讀取此時載物臺刻度盤上的度數(shù)a. （3）再轉(zhuǎn)動物臺，使另一組解理縫平行目鏡十字 絲縱絲，讀取此時載物臺刻度盤上的度數(shù)b (圖B), a與b之差即為所測解理夾角.,圖A,圖B,(一). 顏色: 指在單偏光鏡下,白光透過晶體后所呈現(xiàn)出來的顏色.礦物的顏色是晶體礦物對不同色光選擇性吸收的結(jié)果,是未被晶體吸收的部分色光的混合色（服從互補色原則）.,三. 薄片中礦物的顏色,多色性和吸收性,注意:薄片中的顏色與手標(biāo)本顏色的區(qū)別,與礦物吸收性有關(guān)的光學(xué)性質(zhì),第一節(jié) 單偏光系統(tǒng)下晶體的光學(xué)性質(zhì),二 多色性和吸收性,多色性:在單偏光鏡下,某些非均質(zhì)體礦物的顏色隨物臺轉(zhuǎn)動而發(fā)生變化,這種現(xiàn)象稱為多色性. 吸收性:顏色深淺的變化成為吸收性. 多色性和吸收性同樣是鑒定礦物的重要特征. 成因:非均質(zhì)體礦物非垂直光軸切片,各方向的光學(xué)性質(zhì)不同,對光波的選擇性吸收及吸收總強度也隨方向而變化. 大多數(shù)礦物不具多色性變化是由于這種變化不明顯. 表達方式:(多色性公式 A 和吸收性公式 B ) A: Ne= 淺紫色 No=深藍色; Ng=深綠色 Nm=淺綠色 Np=黃綠色 B: Ne No 或 Ng Nm Np 等. 若折射率大的方向吸收性強,顏色深則為正吸收,反之,為反吸收,影響因素：礦物本身性質(zhì),切片方向,薄片厚度。,非均質(zhì)性礦物的多色性與吸收性，一般都與光率體的主軸密切相關(guān)。一軸晶礦物有兩個主要的顏色，分別平行光率體Ne與No兩個主軸方向。,一軸晶的多色性與吸收性,多色性和吸收性,例：一軸晶負光性電氣石 當(dāng)下偏光振動方向PP與Ne振動方向平行時，呈現(xiàn)淡紫色；此時No 振幅為零。當(dāng)PP與No振動方向平行時，呈現(xiàn)深藍色。當(dāng)PP與礦片的Ne與No兩個主軸斜交時，偏光進入礦片后，發(fā)生雙折射，被分解為振動方向分別平行于Ne和No的兩列偏光，因此呈現(xiàn)的顏色是Ne顏色與No顏色的混合色。 黑電氣石多色性特征表示方式： Ne=淡紫色，No=深藍色。,一軸晶的多色性與吸收性,一軸晶礦物黑電氣石的多色性記錄方式： 多色性公式：No=深藍色，Ne=淺紫色 吸收性公式：NoNe 思考:一軸晶垂直光軸的切面多色性如何？一軸晶有色礦物其多色性最明顯的是哪個切面？,一軸晶的多色性與吸收性,普通角閃石平行光軸面（A，B）和垂直光軸面的（C）切面上多色性,例：普通角閃石多色性表述： Ng=暗綠色，Np=淺黃綠色，Nm= 綠色 Ng Nm Np 正吸收,四. 與礦物折射率有關(guān)的光學(xué)性質(zhì),邊緣,貝克線,糙面,突起,閃突起,表現(xiàn)形式: 在薄片中觀察礦物時,不同礦物的表面有高低不平 的感覺,這種現(xiàn)象稱為突起. 產(chǎn)生原因: 不同礦物的折射率與樹膠的折射率的差值不同, 像點的位置就會高低不一樣. 突起等級分類: 礦物的折射率大于樹膠的折射率時,稱為正突起;礦物的折射率小于樹膠的折射率時,稱為正突起. 六個等級：負高負低正低正中正高正極高,（一）突起,突起等級分類及簡要特征,鈣鋁榴石的正高突起,鉻尖晶石的正高突起,紫蘇輝石正高突起,(二).閃突起,在單偏光鏡下, 旋轉(zhuǎn)物臺, 雙折射率很大的礦片, 突起高低會發(fā)生明顯的變化.這種現(xiàn)象稱閃突起. 例如: 觀察方解石時，轉(zhuǎn)動物臺，方解石顆粒的邊緣時粗時細，礦物的突起時高時低，旋轉(zhuǎn)物臺一周變化四次，這種現(xiàn)象就是方解石的“閃突起”。 原理: 菱形的方解石顆粒，菱形長對角線方向平行下偏光振動方向時，方解石的折射率大于樹膠；菱形短對角線方向平行下偏光振動方向時，方解石的折射率小于樹膠。 非均質(zhì)礦物都有些閃突起現(xiàn)象，雙折射現(xiàn)象愈強的礦物，閃突起愈顯著。白云石，方解石，白云母。,(三).貝克線和邊緣,折射率不同的礦物接觸時,由于光的折射和反射作用,使其接觸處的光線聚散不一.光線集中的一側(cè)產(chǎn)生一條亮線,稱貝克線(光帶);光線缺少的一側(cè)產(chǎn)生一條黑暗的輪廓,稱邊緣. 應(yīng)用:判斷相鄰兩個礦物的折射率大小 (突起高低)(圖示說明),貝克線的移動規(guī)律,貝克線移動的規(guī)律 提升鏡筒，貝克線向介質(zhì)折射率大的一側(cè)移動； 下降鏡筒，貝克線向介質(zhì)折射率小的一側(cè)移動。 用途: 據(jù)貝克線和移動方向可以判斷相鄰二介質(zhì)折射率的相對大小. 注意觀察貝克線需要縮小光圈。,(四).糙面,糙面: 薄片中，某些礦物表面比較光滑，某些礦物表面比較粗糙，像皮革表面一般，稱之為糙面。 形成原因：礦物表面實際上一些顯微狀的凹凸不平，礦物與樹膠的折射率不相同，當(dāng)光線經(jīng)過兩者之間的界面將發(fā)生折射，形成光線的發(fā)散和聚斂，使礦物表面因亮度不同，呈明暗相間的斑點。 糙面的明顯程度取決于礦物折射率與樹膠折射率相差值的大小及礦片表面的磨光程度。二者差值愈大，礦物的糙面愈明顯。,薄片中礦物折射率、突起和糙面的關(guān)系,第二節(jié). 正交偏光系統(tǒng)下 晶體的光學(xué)性質(zhì),1.正交偏光系統(tǒng)的構(gòu)成及光學(xué)特點 2.正交偏光鏡間礦片的消光現(xiàn)象及消光位 3.正交偏光鏡間礦片的干涉現(xiàn)象及干涉色 4.補色法則和補色器 5.正交偏光間主要光學(xué)性質(zhì)的觀測和測定,一.正交偏光系統(tǒng)的構(gòu)成及光學(xué)特點,正交偏光系統(tǒng)光路圖,構(gòu)成： 同時使用上、下兩個偏光鏡且其振動方向互相垂直。,系統(tǒng)的光學(xué)特點： 不放任何礦片時，通過下偏光鏡的光波其振動方向與上偏光鏡的振動方向互相垂直，光波不能通過，視域黑暗。,二.正交偏光鏡間礦片的消光現(xiàn)象及消光位,消光現(xiàn)象: 礦片在正交偏光鏡間呈現(xiàn)黑暗的現(xiàn)象.,(一).全消光: 旋轉(zhuǎn)物臺一周, 均質(zhì)體或非均質(zhì)體垂直光軸切片的消光現(xiàn)象不改變（永久消光).,A,A,上偏光鏡,P,P,下偏光鏡,晶體切片,(二). 四次消光,二.正交偏光鏡間礦片的消光現(xiàn)象及消光位,旋轉(zhuǎn)物臺一周,非均質(zhì)體晶體非垂直光軸切片的光率體橢圓半徑有四次與下偏光鏡平行的機會,故出現(xiàn)四次消光現(xiàn)象. 消光位:非均質(zhì)體非垂直光軸切片在正交偏光鏡間處于消光現(xiàn)象時的位置. 注意:礦片處于消光位時的意義,P,P,下偏光鏡,晶體切片,A,A,上偏光鏡,三. 正交偏光鏡間礦片的干涉現(xiàn)象,非均質(zhì)體晶體非垂直光軸的礦片,其光率體橢圓半徑與上下偏光鏡振動方向斜交時(即礦片不在消光位時),透過晶體分解的兩束光波將發(fā)生干涉作用.,(1)兩束光波的頻率相等. (2)兩束光波具有固定的光程差. (3)兩束光波在同一平面內(nèi)振動.,1. 光波發(fā)生干涉作用的條件,如果兩束光波具備上述條件將發(fā)生干涉作用,光率體橢圓半徑與PP/AA斜交時的光路圖(A)和矢量分解圖(B),A,B,正交偏光鏡間偏光矢量分解平面示意圖(入射光波垂直屏幕),2.正交偏光鏡間光波的干涉作用及控制因素,光源為單色光,2. 正交偏光鏡間光波的干涉作用及控制因素,如果光源為單色光，則當(dāng)光程差等于單色光半波長的偶數(shù)倍時（R=2n /2）,干涉的結(jié)果是互相抵消而變黑暗; 光程差等于單色光半波長的奇數(shù)倍（R=（2n+1）/2）時, 干涉的結(jié)果是互相迭加，使亮度增強. 如果光程差介于二者之間，干涉的結(jié)果介于黑暗與最亮之間. 顯然,光程差對干涉作用的結(jié)果起主導(dǎo)作用.,光程差R=d；其中,d為薄片的厚度， 為礦物的雙折射率,3.干涉色及干涉色色譜表,1）. 干涉色及其成因,如果光源為單色光,隨著光程差（R=d）的逐漸增大,將依次出現(xiàn)明亮相間的干涉條帶.干涉條帶的寬窄取決于單色光的波長.,單色光光源改變光程差的方法是利用石英楔,藍光 450nm,/2,3/2,/2,3/2,5/2,暗 灰,灰 白,淺 黃,橙,紫 紅,藍,藍 綠,綠,黃,橙,紅,藍 綠,綠,黃,橙,紅,粉 紅,淺 綠,干涉色色譜表,2）.干涉色級序及各級序特征,(1).干涉色色序:影響因素光程差R=d 若用白光做光源, 在正交偏光鏡間緩慢推入石英楔,隨著石英楔的慢慢推入,光程差連續(xù)地增大, 視域內(nèi)出現(xiàn)的干涉色由低到高有規(guī)律的變化, 干涉色這種有規(guī)律的變化叫做干涉色色序.,(2)干涉色級序 (四-五個級序):要記住 第一級序：暗灰-灰白-淺黃-亮黃-橙-紫紅 第二級序：藍-藍綠-綠-黃-橙-紅 第三級序：藍綠-綠-黃-橙-紅-粉紅 第四級序：粉紅-淺綠-淺橙,色淺且混雜. 高級白干涉色：與珍珠表面類似的亮白色.,暗 灰,灰 白,淺 黃,橙,紫 紅,藍,藍 綠,綠,黃,橙,紅,藍 綠,綠,黃,橙,紅,粉 紅,淺 綠,干涉色色譜表,第一級序，0560nm,暗灰及藍灰色、灰白色、淺黃色、橙色、紅色。有灰和灰白色,缺藍色和綠色。 第二級序，5601120nm，紫、藍色、藍綠色、綠色、黃色、紫紅色。色澤純且鮮艷 第三級序，11201680nm, 顏色特征與第二級序相似，但顏色的飽和度稍差，紫色和靛色欠明顯，翠綠色尤為鮮亮明快。 第四級序，16802240nm,干涉色更淡，各色序之間明顯混雜，色序界線模糊不清。 第五級,序及更高級序的干涉色，這種大的光程差幾乎接近于所有各色光半波長的偶數(shù)倍，同時又接近其半波長的奇數(shù)倍，產(chǎn)生高級白干涉色。,3）.干涉色色譜表,3）.干涉色色譜表,干涉色的序級，與經(jīng)過礦物晶片到達上偏光的光程差、礦物的雙折射率以及礦物薄片的厚度有關(guān)。 干涉色色譜表表示的就是光程差R、薄片厚度d、雙折射率之間的關(guān)系。 例如，石英的最大雙折射率為0.009，若在薄片中看到的最高干涉色為一級黃白，由干涉色色譜表可以查出薄片的厚度為0.045； 若薄片中最高干涉色為一級灰白，查干涉色色譜表可知薄片厚度為0.03mm。,4.干涉色及干涉色色譜表,4）.異常干涉色 一般說來,同一礦物對不同波長單色光的雙折射率大小是不相等的,即礦物出現(xiàn)雙折射率射散.因此,不同波長單色光通過非均質(zhì)體非垂直光軸切面后的光程差也不同,結(jié)果出現(xiàn)干涉色色譜表上沒有的干涉色,稱為異常干涉色. 例如:綠泥石的普魯士藍異常干涉色.,四.補色法則和補色器,在正交偏光鏡間的450位置,放置兩個互相重迭的非均質(zhì)體礦片(垂直光軸方向切片除外), 光通過這兩個礦片后,它們總的光程差增減的法則.,補色法則示意圖,(1).同名半徑平行,干涉色級序升高; R總=R1+ R2， 故 R總 R1 , R總 R2 干涉色級序升高. (2).異名半徑平行,干涉色級序降低. R總=R1- R2， R總有三種情況: 1) R總 R1, R總 R2: 干涉色級序介于原來兩個礦片之間. R1=R2, R總= 0, 此時視域內(nèi)變黑暗,這種現(xiàn)象稱消色.,補色法則,四.補色法則和補色器,補色器,在兩個礦片中，如果一個礦片的光率體橢圓半徑名稱及光程差為已知，則可根據(jù)補色法則測出另一礦片的光率體橢圓半徑名稱及光程差. 補色器就是已知光率體橢圓半徑名稱及光程差的礦片.,幾種常見的補色器：,1 石膏試板: 光程差約 550(nm)，正交偏光鏡間呈一級紫紅的干涉色. 它可使正交偏光鏡間礦片的干涉色級序升降一個級序.,四.補色法則和補色器,幾種常見的補色器：,2 云母試板: 光程差約147nm，相當(dāng)于黃光的四分之一波長,正交偏光鏡間呈一級灰白的干涉色.它可使正交偏光鏡間礦片的干涉色級序升降一個色序.,3 石英楔: 光程差一般為 0 - 1680(nm),在正交偏光鏡間由薄至厚可以依次產(chǎn)生 1 - 3 級干涉色.若在礦片上由薄至厚緩慢地推入石英楔，同名半徑平行時,礦片干涉色升高；異名半徑平行時，礦片干涉色逐漸降低,當(dāng)推至石英楔與礦片的光程差相等處， 礦片消色而使視域變黑暗,由此可測出礦片的干涉色級序.,四.補色法則和補色器,將欲測礦物切片置于視域中心，轉(zhuǎn)動物臺使其消光，此時礦片的光率體橢圓切面的長、短半徑方向和上、下偏光鏡的振動方向一致。 轉(zhuǎn)物臺450，此時礦片的光率體橢圓切面的長、短半徑方向和目鏡十字絲（代表上、下偏光的振動方向）成450角,此時礦片的干涉色最亮。 從試板孔插入試板，觀察礦片的干涉色變化，如果干涉色降低，異名半徑平行；如果干涉色升高，則為同名半徑平行。 試板上的光率體橢圓半徑名稱和方向是已知的，根據(jù)補色法則可確定出礦片上光率體橢圓半徑的名稱和方向。 注意：根據(jù)礦片干涉色的高低選擇適當(dāng)?shù)脑嚢?,礦片光率體橢圓半徑方向和名稱的測定,應(yīng)用1：,消光位,加入試板干涉色升高 同名平行,P,轉(zhuǎn)物臺45,加入試板干涉色降低 異名平行,P,P,P,P,P,A,光 率 體 橢 圓 半 徑 名 稱 測 定,1.楔形邊目估法 顆粒必須具有楔形邊，且最外邊為一級灰白干涉色，向里逐漸升高，且該顆粒具有最高干涉色。楔形邊紅邊數(shù)量n1為最高干涉色級序。 2.石英楔測定法 （1）選擇干涉色級序最高的切片，置于視域中心，旋轉(zhuǎn)物臺使其消光。 （2）旋轉(zhuǎn)物臺450,使其光率體橢圓切面長、短半徑（Ne和No或Ng和Np）和目鏡十字絲（上、下偏光振動方向） 成45角，此位置干涉色最亮。 （3）從試板孔緩慢推入石英楔，觀察礦片干涉色變化，若干涉色級序逐漸升高，說明同名半徑平行，不能測，只有轉(zhuǎn)物臺90，使它們異名半徑平行。才能測。,最高干涉色級序的測定,應(yīng)用2：,（4）緩慢推入石英楔,礦片干涉色級序逐漸降低,直到礦片消色為止. 然后緩慢拉出石英楔,直到全部拉出為止,注意觀察礦片干涉色的變化, 如果期間出現(xiàn)一次紅帶，則礦片的干涉色為二級, 出現(xiàn)n次紅帶則其干涉色為n+1級. 另一種觀測方法: 當(dāng)?shù)V片消色時, 可以移開礦片 (此時視域內(nèi)呈現(xiàn)原來礦片的干涉色)，然后再緩慢地拉出石英楔,直到全部拉出為止, 注意觀察出現(xiàn)的紅帶數(shù)目，如出現(xiàn)n次紅帶，則其干涉色為n+1級。,最高干涉色級序的測定,2.石英楔測定法,用石英楔測定干涉色級序示意圖,最大雙折射率值測定,根據(jù) R = d, 雙折射率 = R/d， 因此，只要測定出礦物的最高干涉色級序和礦片厚度，即可以求出雙折射率值的大小。 1. 光程差R的測定（就是干涉色級序的測定） 2. 薄片厚度的測定（一般為0.03mm） 3. 代入公式進行計算或查干涉色色譜表即可.,應(yīng)用3：,消光類型及消光角的測定,1. 消光類型的含義: 指礦片處于消光位時,礦片的解理縫, 雙晶縫,或晶體的輪廓(它們與結(jié)晶軸有一定的關(guān)系)等與目鏡十字絲(代表上/下偏光的振動方向)的相互關(guān)系. 2. 消光類型的劃分: (1). 平行消光: 礦片處于消光位時,其解理縫,雙晶縫或晶棱等與目鏡十字絲之一平行. (2). 對稱消光: 礦片處于消光位時, 它的兩組解理縫,兩個晶面跡線或兩組雙晶縫夾角的角平分線與目鏡十字絲平行. (3). 斜消光: 礦片處于消光位時, 其解理縫,雙晶縫或晶棱等與目鏡十字絲斜交.,應(yīng)用4：,平行消光,對稱消光,斜消光,消光類型,各種消光類型示意圖,消光角及其測定方法,1.消光角的表示方法,消光角:一般以結(jié)晶軸與光率體橢圓半徑之間的夾角表示. 對單斜晶系而言,包含Ng,Np軸和a,c結(jié)晶軸的光軸面大多與(010)面平行,因此通?？梢栽?010)面上測定光率體主軸與結(jié)晶軸之間的夾角. 例如,單斜輝石或普通角閃石即在(010)上測定其消光角(cNg). 該切面特點是干涉色最高,2. 角閃石消光角的測定方法,1 選擇合適的定向切面 與光軸面平行的(010)面的特征: 有一組解理 (代表c軸方向);多色性最明顯;干涉色最高;錐光下具閃圖. 2.將礦片置于視域中心, 旋轉(zhuǎn)載物臺至消光位. 3.測定光率體橢圓半徑名稱, 即確定Ng的方向. 4.測定解理縫和Ng的夾角,即cNg.(見下圖示).,Ng縱絲（1）,解理縫縱絲（2）,消光位,a,45,b1,c1,d,c2,定軸名,45,b2,單斜輝石或角閃石消光角的測定步驟示意圖,延性符號及其測定,延性符號含義: 指一向延長的針柱狀礦物的延長方向與其光率體橢圓長短半徑的關(guān)系. 延性符號描述: 如果