普巖晶體光學(xué)火成巖-2014與光性礦物學(xué)ppjt

第三章單偏光系統(tǒng)下晶體的光學(xué)性質(zhì)

單偏光系統(tǒng)指的是只使用下偏光鏡觀察，不使用上偏光、錐光和勃氏鏡。均質(zhì)體光學(xué)主軸平行PP光學(xué)主軸斜交PPNowinsertathinsectionofarockinXPLwest(left)east(right)LightvibratingE-WUnpolarizedlightLightvibratinginmanyplanesandwithmanywavelengthsLightandcolorsreacheye!northsouth?JaneSelverstone,UniversityofNewMexico,2003單偏光下觀察的內(nèi)容包括三個(gè)方面：1、礦物的外表特征，如形態(tài)、解理等。2、與礦物對(duì)透射光波吸收有關(guān)的光學(xué)性質(zhì)，如顏色、多色性、吸收性等。3、與礦物折射率有關(guān)的光學(xué)性質(zhì)，如突起、糙面、邊緣、貝克線、色散效應(yīng)等。3.1礦物的形態(tài)3.1礦物的形態(tài)每一種礦物由于其結(jié)晶習(xí)性不同，構(gòu)成不同的形態(tài)。另外，礦物的形狀、大小、晶體的完整程度等,常常其物質(zhì)成分、形成條件及結(jié)晶順序等相關(guān)。因此，研究礦物的形態(tài)，不但有助于鑒定礦物，而且有助于推斷其形成條件與結(jié)晶歷史。顯微鏡下觀察礦物的形態(tài)要結(jié)合多個(gè)切面，綜合分析。BiotiteschistNmNgNp長(zhǎng)條形：解理清晰六方形：解理不見(jiàn)電氣石：三方晶系，三方柱和六方柱合成的聚形。斷面：三角形-混圓形柱面：長(zhǎng)條形3.1礦物的形態(tài)阿爾泰變質(zhì)帶石英脈中的紅柱石與藍(lán)晶石③斑狀變晶結(jié)構(gòu)、基質(zhì)角巖結(jié)構(gòu)

quartzvein,channeloffluidflow粗大自形晶體生長(zhǎng)于富含揮發(fā)性組分（流體）的脈體中Berylcrystalfrompegmatite,Altaide,XinjiangKazakherdGt-st-Ms-BiSchistAltay,XinjiangChina自形的石榴石和十字石石榴石：菱形十二面體和四角三八面體或者二者的聚形。斷面可以是六邊形天山榴輝巖中的石榴石：自形。由于石榴石結(jié)晶力較強(qiáng)，生長(zhǎng)成自形變斑晶。湖北紅安榴輝巖中的石榴石：半自形、它形，系遭受不同程度改造所致。Figure3-5.a.Compositionallyzonedhornblendephenocrystwithpronouncedcolorvariationvisibleinplane-polarizedlight.Fieldwidth1mm.b.Zonedplagioclasetwinnedonthecarlsbadlaw.Andesite,CraterLake,OR.Fieldwidth0.3mm.?JohnWinterandPrenticeHall.巖漿巖中的自形粗大斑晶是由于其結(jié)晶早于基質(zhì)礦物。Chloritoidschist[Fe,Mg]Al2(SiO5)(OH)2

Monoclinic3.2解理及解理夾角的測(cè)定解理是鑒別礦物的重要特征之一。不同的礦物，其解理方向、完善程度、組數(shù)及解理夾角不同。同時(shí)，解理還往往與晶面、晶軸有一定聯(lián)系，所以解理還可以作為測(cè)定某些光學(xué)常數(shù)的輔助條件的依據(jù)。在磨制薄片時(shí)，由于機(jī)械力的影響，使解理張開(kāi)形成細(xì)縫，加拿大樹(shù)膠充填于其中。由于礦物折射率與加拿大樹(shù)膠不同，光透過(guò)時(shí)發(fā)生折射、反射作用而使這些解理縫顯示出來(lái)。解理的完善程度不同，解理縫表現(xiàn)情況亦不同根據(jù)解理的完善程度，可以劃分為下列三級(jí)：1、極完全解理：解理縫細(xì)、密、長(zhǎng)，往往貫穿整個(gè)晶體，如云母類(lèi)礦物的解理。2、完全解理：解理縫較稀，不完全連貫，如角閃石類(lèi)、輝石類(lèi)礦物的解理3、不完全解理：解理縫斷斷續(xù)續(xù)，有時(shí)僅見(jiàn)解理痕跡，如橄欖石的解理。Whydifferenthornblendecrystalshavedifferentcleavages?

解理縫的可見(jiàn)臨界角

解理縫的寬度、清晰程度，除了與解理的完善程度有關(guān)外，還與切面方向有密切聯(lián)系。當(dāng)解理面與巖石薄片平面的法線一致時(shí)（即解理面垂直薄片平面），解理縫最細(xì)、最清晰（圖38）。此時(shí)，稍微升降物臺(tái)，解理縫不向左右移動(dòng)。當(dāng)解理面與薄片平面的法線成夾角時(shí)，解理縫變寬。此時(shí)稍微升降物臺(tái)，解理縫向左右移動(dòng)。

解理面逐漸傾斜，即角逐漸加大，解理縫逐漸變寬，且越來(lái)越不清晰。當(dāng)角增至一定限度時(shí)，解理縫就看不見(jiàn)了，這個(gè)夾角稱(chēng)為解理縫的可見(jiàn)臨界角。

解理縫的可見(jiàn)臨界角大小與礦物和加拿大樹(shù)膠的折射率差值有關(guān)，差值越大，解理縫可見(jiàn)臨界角也越大。

Β.И.洛多契尼科夫具出一些礦物解理縫可見(jiàn)臨界角的近似值，如：N＝1.70±的礦物（輝石類(lèi)等），約為30。N＝1.65±的礦物（角閃石類(lèi)等），約為25。N＝1.60－1.55±的礦物（云母、斜長(zhǎng)石類(lèi)等），

約為20－10。OlivegabbroOl+Cpx+PlBothplagioclaseandclinopyroxenehaveperfectcleavages,buttheylookcompletelydifferent.Why?解理夾角的測(cè)定1．按上述原則選擇適當(dāng)?shù)那忻?，至于視域中心（圖4－13）。2．使一組解理縫平行目鏡十字絲豎絲，在物臺(tái)上讀數(shù)為a。3．旋轉(zhuǎn)物臺(tái)使另一組解理縫平行豎絲，在物臺(tái)上讀數(shù)為b，兩次讀數(shù)之差即為所測(cè)之夾角。§3.3薄片中礦物的顏色、多色性與吸收性3.3.1礦物的顏色當(dāng)光透過(guò)礦物薄片時(shí)，總是要被吸收一部分。如果礦物對(duì)白光中的各色光波同等程度吸收，透過(guò)礦物后仍為白光，稱(chēng)為無(wú)色礦物。如果礦物對(duì)白光中的各色光波選擇性吸收，則透過(guò)礦片的各色光強(qiáng)度比例將發(fā)生變化，從而使礦片呈現(xiàn)特定的顏色。因此，顯微鏡下，礦物在薄片中呈現(xiàn)的顏色是選擇性吸收的結(jié)果。礦物對(duì)白光中的各種色光選擇吸收后呈現(xiàn)的顏色，遵從一定的規(guī)律，即混合－補(bǔ)色原理薄片中礦物顏色的影響因素：礦物在薄片中呈現(xiàn)的顏色還與礦物的性質(zhì)有密切關(guān)系，特別與某些色素離子有關(guān)。例如含F(xiàn)e2+，常呈淺綠色（鈣鐵輝石）；Fe3+呈淺紅色（玄武角閃石）；含Mn3+呈淺紅色（紅簾石）；含Cr3+，呈亮綠色（鉻透輝石）等等。礦物的顏色還與其所含的OH-1有關(guān)。至于礦物顏色的深淺，則取決于礦物對(duì)各色光波吸收的總強(qiáng)度，吸收的總強(qiáng)度大，顏色就深，反之顏色就淺。吸收的總強(qiáng)度又取決于礦物本身的性質(zhì)和薄片的厚度，對(duì)同一種礦物來(lái)說(shuō)，薄片越厚顏色越深。3.3.2多色性與吸收性非均質(zhì)體礦物的光學(xué)性質(zhì)因方向不同而異，對(duì)光波的選擇吸收及吸收總強(qiáng)度也隨方向而異。因此在單偏光鏡下旋轉(zhuǎn)物臺(tái)時(shí)，許多非均質(zhì)體礦物薄片的顏色及顏色深淺要發(fā)生變化。礦片顏色變化的現(xiàn)象稱(chēng)為多色性；顏色深淺變化的現(xiàn)象稱(chēng)為吸收性。BiotiteasstageisrotatedChangesinabsorption

colorinPPLasrotatestage(commoninbiotite,amphibole…)Pleochroicformula:Example:Tourmaline: Ne=darkgreentobluish No=colorlesstotanCandeterminethisasjustdescribedbyisolatingfirstNoandthenNeE-WandobservingthecolorPleochroism一軸晶礦物有兩個(gè)主要的顏色，分別與Ne、No相當(dāng)。一軸晶多色性與吸收性

垂直光軸的切面，為圓切面，半徑＝No，雙折射率等于零。無(wú)多色性。平行光軸的切面，為橢圓切面，其兩個(gè)半徑為No和Ne。有最大的雙折射率值，為Ne-No。多色性最明顯。斜交光軸的切面，為橢圓切面，兩個(gè)半徑為No和Ne’。雙折射率為：Ne’-No，其大小介于零和最大之間。一軸晶礦物有兩個(gè)主要的顏色，分別與Ne、No相當(dāng)。多色性公式記錄方式為：No=深藍(lán)色，Ne=淺紫色。吸收性公式為：No>Ne。一軸晶多色性與吸收性一軸晶礦物多色性和吸收性公式的近似測(cè)定－以電氣石為例（1）找一渾圓狀或球面三角形的顆粒置于視域中心，切面顏色為深藍(lán)色或藍(lán)紫色，轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)顏色不變（正交光下應(yīng)為全消光）。為一軸晶垂直光軸的切面。結(jié)合其光性方位可知:No=深藍(lán)色或藍(lán)紫色。一軸晶礦物多色性和吸收性公式的近似測(cè)定－以電氣石為例（2）找一個(gè)長(zhǎng)柱狀、多色性非常明顯的顆粒置于視域中心，轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)顏色變化為深藍(lán)色－淺紫色，為一軸晶平行光軸的切面。從（1）可知，Ne＝淺紫色

吸收性公式：No>NeNeNo二軸晶礦物有三個(gè)主折射率值，Ng、Nm、Np。有三個(gè)主要的顏色。在平行光軸的切面上顯示Ng、Np的顏色，其多色性明顯；垂直光軸的切面，只顯示Nm的顏色，不具有多色性，其他切面的多色性明顯程度介于上述兩種切面之間。二軸晶礦物如普通角閃石的多色性公式如下：

Ng＝深綠色，Nm＝綠色，Np＝淺黃綠色吸收性公式為Ng>Nm>Np

為正吸收Np>Nm>Ng，則為反吸收。二軸晶多色性與吸收性3.3.3礦物的多色性和吸收性與那些因素有關(guān)？

1.不同礦物多色性和吸收性不同：非均質(zhì)礦物中，不同礦物的多色性明顯程度是不同的。有些礦物多色性極為明顯，如黑云母，電氣石等；有些礦物多色性不太明顯，如紫蘇輝石、紅柱石等；有些非均質(zhì)體礦物看不出多色性。

2.切面方向不同多色性和吸收性不同：在礦物薄片中多色性的明顯程度除與礦物的本性有關(guān)外，還與切面方向有關(guān)。同一礦物切面方向不同，多色性的明顯程度也不同。在一軸晶平行光軸和二軸晶平行光軸面的切面上多色性最明顯。3.薄片厚度不同多色性和吸收性不同：此外，多色性的明顯程度還與薄片厚度有關(guān)，薄片愈厚，多色性愈明顯。

測(cè)定多色性公式必須在定向切面上進(jìn)行?！?.4薄片中礦物的邊緣、貝克線、糙面和突起

3.4.1礦物的邊緣與貝克線在兩種折射率不同的物質(zhì)接觸處，光從一種物質(zhì)射入另一種物質(zhì)，必然產(chǎn)生折射和/或反射，使接觸界線處光線減少，而呈現(xiàn)出黑暗的邊緣。在巖石薄片中，各種礦物邊緣的粗細(xì)、明暗程度，取決于礦物折射率與樹(shù)膠折射率差值的大小。二者間差值越大，礦物的邊緣越粗，越暗。反之，則邊緣細(xì)而不明顯。

在礦物邊緣附近?？梢砸?jiàn)到一條比較明亮的細(xì)線，升降物臺(tái)，亮線發(fā)生移動(dòng)，這條亮線稱(chēng)為貝克線。貝克線的形成與相鄰兩種物質(zhì)折射率不同有關(guān)，二者折射率相差越大，貝克線越顯著，反之貝克線越微弱。兩物質(zhì)折射率相等，則貝克線消失。升降物臺(tái)時(shí)，貝克線發(fā)生移動(dòng)?；疽?guī)律為：下降物臺(tái)，貝克線向折射率大的方向移動(dòng)，上升物臺(tái)，貝克線向折射率小的方向移動(dòng)。以此可以用來(lái)確定相鄰兩種物質(zhì)的相對(duì)折射率大小。邊緣和貝克線產(chǎn)生的原因N>n下降物臺(tái)，貝克線向折射率大的方向移動(dòng)邊緣和貝克線產(chǎn)生的原因N>n貝克線的靈敏度很高，即使在兩種物質(zhì)的折射率相差只有0.001的情況下，貝克線仍很清楚，若用單色光，靈敏度可達(dá)0.0005。觀察貝克線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：a.兩種物質(zhì)的交界線應(yīng)靠近視域中心；b.適當(dāng)縮小光圈。檔去入射光中傾斜較大的部分光線，并使視域亮度不至過(guò)強(qiáng)。c.交界線處不應(yīng)夾有其他雜質(zhì)。色散效應(yīng)當(dāng)兩種相鄰物質(zhì)的折射率相差極小并用白光照射時(shí)，在接觸面上則發(fā)生色散效應(yīng)。貝克線分解成兩條有色的光帶，橙黃色光帶靠近折射率低的礦物，淺藍(lán)色光帶靠近折射率高的礦物。這種色散效應(yīng)也稱(chēng)為洛多契尼科夫色散效應(yīng)。對(duì)于鑒定鈉長(zhǎng)石與正長(zhǎng)石等折射率相差極小的礦物，這種色散效應(yīng)極為有效。

這種色散效應(yīng)的產(chǎn)生與白光中不同波長(zhǎng)的光波折射率不同有關(guān)，折射率色散3.4.2礦物的糙面在單偏光下觀察不同礦物的表面時(shí)，可以看到某些礦物表面比較光滑，某些礦物表面顯得較為粗糙呈麻點(diǎn)狀，好象粗糙皮革一樣，這種現(xiàn)象稱(chēng)為糙面。

3.4.2礦物的糙面糙面產(chǎn)生的主要原因是：礦物薄片表面常表現(xiàn)為顯微狀的凹凸不平，覆蓋在礦片之上的加拿大樹(shù)膠折射率又與礦片折射率不同。當(dāng)光線通過(guò)二者之間的界面時(shí)，發(fā)生折射，甚至全反射作用，致使礦物表面的光線集散不一，而顯得明暗程度不相同，給人以粗糙的感覺(jué)。顯然，糙面的明顯程度取決于礦物折射率與樹(shù)膠折射差值的大小及礦物表面的光滑程度。一般是二者折射率差值愈大，礦物表面的光滑程度愈差，其糙面愈明顯。

3.4.3礦物的突起薄片中有的礦物表面顯得高，有的顯得低，這種表面似乎高低不平的現(xiàn)象稱(chēng)為礦物的突起。突起的現(xiàn)象只是一種感覺(jué)，它是由于薄片中的礦物與樹(shù)膠之間有不同的折射率差值引起的。差值愈大，突起的現(xiàn)象愈顯著。MineralpropertiesinPPL:reliefReliefisameasureoftherelativedifferenceinrefractiveindex betweenamineralgrainanditssurroundingsReliefisdeterminedvisually,inPPLReliefisusedtoestimatengarnet: n=1.72-1.89quartz: n=1.54-1.55epoxy: n=1.54QuartzhaslowreliefGarnethashighrelief礦物的突起

突起的高低取決于礦物與樹(shù)膠折射率差值的大小。如前所述，礦物的折射率大于樹(shù)膠，為正突起，下降物臺(tái)，貝克線向礦物方向移動(dòng)。若礦物折射率小于樹(shù)膠，為負(fù)突起，下降物臺(tái)，貝克線向樹(shù)膠方向移動(dòng)。在實(shí)際鑒定工作中，此點(diǎn)極為重要。例如，正長(zhǎng)石的Nm=1.530，石英的No=1.544。它們與樹(shù)膠的差值均為0.007。因此在薄片中全顯低突起。但是，利用貝克線的移動(dòng)規(guī)律可知前者為低負(fù)突起，后者為低正突起。表1不同突起等級(jí)對(duì)比表突起級(jí)別折射率糙面及邊緣特征實(shí)例高負(fù)突起低負(fù)突起低正突起中正突起高正突起極高正突起<1.481.48－1.541.54－1.601.60－1.661.66－1.78>1.78糙面及邊緣顯著，下降物臺(tái)，貝克線移向樹(shù)膠表面光滑，邊緣不顯著，下降物臺(tái)，貝克線移向樹(shù)膠。表面光滑，邊緣不顯著，下降物臺(tái)，貝克線移向礦物。表面大致光滑，邊緣清楚糙面顯著，邊緣明顯且較寬糙面顯著，邊緣很寬螢石正長(zhǎng)石、白榴石石英（偏低），白云母（偏高）黑云母、磷灰石、透閃石輝石、橄欖石榍石、石榴石3.4.5閃突起在單偏光鏡下，轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)，礦物突起高低發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象稱(chēng)為閃突起。它是礦物各向異性在突起上的表現(xiàn)。多數(shù)礦物的閃突起不明顯，只有少數(shù)礦物如方解石和白云母等具有明顯的閃突起，可作為鑒定特征。閃突起的明顯程度與切面方向有關(guān)，在平行光軸和平行光軸面的切面上，閃突起最明顯，垂直光軸的切面上不具有閃突起，斜交光軸切面的閃突起明顯程度介于二者之間。Fig.6-12柯石英/石英榴輝巖CoesiteQtzGrt+Gln+Ep+Phn十字石+鐵鋁石榴石+黑云母+白云母+石英+斜長(zhǎng)石橄欖石、斜方輝石、單斜輝石ColourfulophioliteinTurkeyGlaucophaneeclogitefromTurkeyAlternativelayeringofblueschistandeclogitefromTurkey超高壓變質(zhì)巖的時(shí)空分布圖(Liou,2002)A/SOlivinAlmklovdalenperidotiteKelyphiteofamph+sp+/-px大陸地殼深俯沖發(fā)生的必要條件：

1）必須具有大洋巖石圈的俯沖和消亡

2）必須是被動(dòng)大陸邊緣思考題1、普通輝石和普通角閃石均發(fā)育{110}完全解理：（1）比較普通輝石(