课件：锥光镜下晶体的光学性质.ppt

第四节 锥光镜下的晶体光学性质,一、锥光镜的装置及特点,1 锥光镜的装置 在正交偏光的基础上，加上聚光镜。 使用高 倍物镜，通常是40倍以上。 加上勃氏镜或者取去 目镜。 2 锥光镜的特点 1）聚光镜的作用: 使平行偏光变成锥形偏光。 2) 勃氏镜或取去目镜作用: 放大干涉图。 3）高倍物镜作用: 使图象更清晰。,聚光镜的作用,锥形偏光，不论如何倾斜，其振动面总是与下偏光的振动面平行,偏光束,锥光束,锥光镜的作用,P,P,光学特点：,假设垂直光轴入射，形成一个圆切面；,斜切光轴，形成一个椭圆切面,同,W E,垂直光轴的切面,P,P,除方向 外，发生双折射现象,P,P,不同方向入射光线可能形成的光率体切面形态及分布特征,光学特点：,（一）均质体（ISOTROPIC CRYSTALS)矿物 1、特点 -锥光镜下不显干涉图 2、原因 均质体矿物的光学性质个方向一致，光波沿任何方向射入矿片，都不发生双折射，在正交偏光镜下不显干涉图,光学特点：,（二）非均质体(ANISOTROPIC CRYSTALS) 锥形偏光通过矿片后，到达上偏光产生特殊的图形干涉图(interference figures),高倍镜的作用,低倍,中倍,高倍,放大不同的物镜，能接纳的倾斜锥光 范围所显示的干涉图,2、高倍镜 能接纳较大范围的倾斜入射光波，能接纳与矿片发现成600夹角以内的倾斜入射光波，显示的干涉图清晰完整,1.低倍物镜的数值孔径小，工作距离小，一般只能接纳与矿片发现成50以内的倾斜入射光波，显示的图形不完整,勃氏镜（Bertrand lens)的作用,与目镜联合构成一个放大系统，能看到一个放 大的干涉图。,未加勃氏镜,加入勃氏镜,3 观察干涉图应注意的问题： （1）首先使用低倍或者中倍物镜找到所需观察的矿物颗粒，置于视域中心后，换用高倍物镜。 （2）换用高倍物镜后，检查是否已准焦，准焦应注意物镜不要与薄片相碰。 （3）加上载物台下的聚光镜后，要把聚光镜上升到最高位置，但不要与薄片相碰。 （4）检查高倍物镜是否需要校正中心。 （5） 干涉图是消光和干涉效应的总和。,二、一轴晶干涉图,1、 垂直光轴切面的干涉图 图像特点,垂直光轴切面 斜交光轴切面 平行光轴切面,双折射率较大,双折射率较小,干涉图的特征,光轴出露点 （melatope),干涉色色圈,两条消光影构成黑十字,1、有一个黑十字和同心圆干涉色圈组成。 2、黑十字由两个互相垂直的黑带（消光影）组成。 3、两个黑带分别与AA、PP平行，黑带中心窄，边缘较宽。 4、黑十字交点位于视域中心，为光轴出露点。 5、干涉色色圈以黑十字交点为中心，呈同心圆状，其干涉色级序由中心向外逐渐升高，越往外色圈越密。 6、同一矿物，矿片越厚干涉色圈越多；反之，干涉色圈越少。 7、转动载物台3600 ，干涉图不发生变化。,干涉图的特征,（2）干涉图的成因,问题： 1、为什么会出现一个黑十字？ 2、为什么会出现干涉色色圈？ 3、为什么转物台3600干涉图不发生变化？,（2）干涉图的成因,1)、锥光通过矿片时的振动特征,假设平行光轴入射，形成一个圆切面；,斜切光轴，形成一个椭圆切面,同,P,P,不同方向入射光线可能形成的光率体切面形态及分布特征,2)、波向图的形成,Ne方向,切线方向No,一轴晶（+）,P,P,不同方向入射光线可能形成的光率体切面形态及分布特征,2)、波向图的形成,Ne方向,切线方向No,一轴晶（）,3)、黑十字的成因,在正交偏光镜下出现黑十字,Ne,No,不论光性正负放射线方向为Ne,切线方向为No,4)、干涉色圈的成因,光轴出露点,正光性,（3）应用 1、确定轴性和切面方向 根据图像特点,可确定为一轴晶垂直光轴的切面。 2、测定光性符号 Ne=Ng ，NeNo：正光性 Ne=Np ，NeNo：负光性,3、加入试板判断光性正负： 一级灰干涉色加石膏试板，判断与正交偏光的 情况相同。蓝升高，黄降低。 干涉色圈较多时，加云母试板（升降一个色 序）。这时，升高区域的干涉色环向内移动， 降低区域的干涉色环向外移动，并在光轴出路 点附近出露两个黑点。, 石英垂直光轴切面的光性确定（正光性）, 方解石垂直光轴切面的光性确定（负光性）,2、 斜交光轴切面干涉图 图像相当于垂直光轴的一部分，也即斜交光轴 切面的干涉图是由不完整的黑十字和不完整的干涉色 圈组成。这种切面也可用于确定轴性及切面方向， 测定光性符号，但关键是需要确定光轴出露点及对应 的四个象限。其判别方法同垂直光轴切面干涉图。,1) 光轴倾角不大时，光轴出露点仍在视域中心，四个象 限也比较清楚，很容易判别。（见下图）,2) 光轴倾角较大时，光轴出露点已不在视域中心，也没有黑十字存在，只有一根黑带。这种情况下，需要确定光轴出露点位置及象限归属，然后才能判别相应性质。 （见下图）,光轴出露点位置及象限归属的确定方法如下： 以顺时针转动载物台为标准， 黑带向下移动，光轴出露点在右边，黑带上部为二象限，下部为三象限； 黑带向上移动，光轴出露点在左边，黑带上部为一象限，下部为四象限； 黑带向右移动，光轴出露点在上边，黑带左部为三象限，右部为四象限； 黑带向左移动，光轴出露点在下边，黑带左部为二象限，右部为一象限；,3) 光轴倾角很大时，黑带较宽大。转动物台时，黑带呈弯曲状扫过视域，这种切面的干涉图不能确定轴性。 （见下图）,3、平行光轴切面干涉图,图像特点,（1）当光轴方向与上、下偏光镜振动方向之一平行时，为粗大的黑十字，几乎占满整个视域,A,A,P,P,（2）旋转物台，粗大的黑十字从中心分裂，并迅速沿光轴方向退出视域,OA,（3）当光轴方向与上、下偏光镜振动方向AA、PP称450夹角时，视域最亮。,如果双折射率较大，则出现对称的弧形干涉色带。在光轴方向上，干涉色级序由中心向两边逐渐降低；在垂直光轴方向上，干涉色级序由中心向两边逐渐增高。,注意：如果矿物的双折射率较小，则不出现弧形干涉色带，整个视域为一级灰白干涉色。,三、 二轴晶干涉图,1.垂直锐角等分线(Bxa)切面 2.垂直一个光轴的切面 3.斜交切面 4.垂直钝角等分线(Bxo)切面 5.平行光轴切面,1 、垂直锐角等分线(Bxa)切面的干涉图 图像特点 当光轴面与上下偏光镜振动方向之一平行时，干涉图由黑十字和“”干涉色圈组成，干涉色圈的多少，取决于矿物双折率的大小及矿片厚度。 转动载物台，黑十字从中心分裂形成两个弯曲的黑带，当光轴面与上下偏光镜振动方向成45夹角时，两个弯曲的黑带顶点之间距离最远。 转动载物台90时，弯曲黑带又合成黑十字，但其粗细黑带已更换了位置。,二轴晶垂直Bxa 切面的干涉图,双折射率较大,双折射率较小,2 、垂直一个光轴切面的干涉图 图像特点 图像特点相当于垂直锐角等分线(Bxa)切面的干涉图的一半。 当光轴面与上下偏光镜振动方向之一平行时，干涉图由一条直的黑带和卵形干涉色圈组成。 转动载物台，黑带发生弯曲，这是与一轴晶垂直光轴切面干涉图的区别之一。,2019/4/24,37,可编辑,3 斜交切面的干涉图,二轴晶斜交切面干涉图的图像特点取决于斜交切面的类 型，一般有垂直光轴面的斜交光轴切面干涉图和斜交光轴面 的斜交光轴切面干涉图等两种(参见下图)。 无论何种斜交光轴切片干涉图，当旋转载物台，黑臂总要弯曲，黑臂凸出的一侧，总是朝向锐角等分线。插入合适的试板，观察锐角区干涉色的升降和试板方向，来测定光性正负。,垂直光轴面的斜交光轴切面干涉图(箭头指向Bxa出露点)。也可用于确定轴性、切面方向和光性符号。,斜交光轴面的斜交光轴切面干涉图(箭头指向Bxa出露点)。也可用于确定轴性、切面方向和光性符号。,4 垂直Bxo切面的干涉图,当光轴面与上、下偏光镜振动方向之一平行时，为一粗大 的黑十字(下图 A)，黑十字交点为Bxo出露点，光轴出露点在 视域之外。转动载物台，黑十字很快地分裂成两个弯曲黑带(下图 B)，沿光轴面(Ap)方向退出视域。当光轴面与上、下偏光镜振动方向成45o夹角时，弯曲黑带顶点间的距离最远，但顶点仍为光轴出露点(下图 C)。,5、平行光轴面切面的干涉图 当Bxa和Bxo方向分别平行PP和AA时，为一粗大模糊的黑十字，转动载物台，粗大模糊的黑十字分裂退出视域。由于这种方向切面的干涉图与一轴晶相一致，不能用它确定轴性，当轴性已知时，可用于确定切面方向。,油浸法测折射率值 就是将矿物碎屑颗粒浸没于已知折射率值的浸油中，比较二者的折射率值，通过一系列浸油的更换，直至浸油的折射率值与矿物相等为止。这时浸油的折射率值即是矿物的折射率值 （一）、浸油的制备及折射率值测定方法 1、浸油的基本要求、 需要配制两套已知折射率的浸油。相邻浸油的折射率差通常是0.010.003之间。 一套为低N，N1.4001.700，间隔通常为0.003，约100瓶。 一套为高N，N1.7002.100，间隔为0.01，40瓶 浸油的配制方法有三种液体互混、固体溶于液体、固体混熔。,第五节 矿物折射率及颗粒大小的测定,一、油浸法测折射率值,配制低折射率油 主要用液体混合 不同折射率的油按比例混合，混合后的体积不得少于20毫升，否则影响浸油的折射率的准确性 浸油的要求： 1无色或近于无色； 2油不与被研究物起反应； 3各种液体能以任意比例混合； 4挥发性不强； 5无剧毒。,第五节 矿物折射率及颗粒大小的测定,2、浸油配制的计算与配制方法 配制浸油公式： VNV1N1V2N2 VV1V2 式中 V需要配制的浸油的体积，N所需浸油的折射率 V1、V2所需两种原料的体积 N1、N2所需两种原料的折射率 配制低折射率油，只需5、6种原料油即可。如水、甘油、液体石蜡、氯化萘、溴代萘、二碘甲烷。,第五节 矿物折射率及颗粒大小的测定,配制高折射率油，有下几种方法： 1硫溶于二碘甲烷，N1.741.78 2各种碘化物溶于二碘甲烷，N1.741.86 3硫、磷溶于二碘甲烷，N1.742.02 配制折射率大于2的浸油只能用低熔点固体，如硫硒（1.922.92） 浸油的折射率值的测定：配制浸油虽然按比例混合，但必须用仪器校准。测量仪器为阿贝折射仪。,第五节 矿物折射率及颗粒大小的测定,浸油配制的方法主要有三种，如下表：,(二)浸油薄片的制备 1将欲测矿物加工成均匀细粒，直径0.030.05毫米。破碎时不要碾磨，以保持原始状态，防止颗粒沾很多细小粉末 2取少量碎屑（1020）置载玻片中央，用小刀均匀散开 3盖盖玻片，只要四分之一大 4滴管吸油，从边缘滴入，要充满，无气泡，但不宜过多。载玻片不能倾斜 换油：滤纸吸出，用新浸油冲洗二到三遍。再滴油。矿物多且为非定向片时重新制片,第五节 矿物折射率及颗粒大小的测定,(三)测定浸油与矿物的折射率的大小 1贝克线法 用单色光照明，观察贝克线的移动。当矿物边缘和贝克线都消失时，矿物与浸油的折射率相等。 2色散法 白光照明，当折射率差在0,01时，在矿油接触处，出现浅兰、橙黄、两色带这是由折射率色散引起的。 浸油的折射率色散一般比矿物大，油的色散曲线陡，矿物的色散曲线平缓。色光向折射率大的方向偏折。提升镜筒，色光向折射率高的方向移动。,第五节 矿物折射率及颗粒大小的测定,A当矿物与浸油的色散曲线交点位于蓝色光波波长处，即N矿N油， 对于蓝色光波， N矿=N油，蓝色光波不发生折射，在矿物边缘形成浅蓝色色带； 对于橙黄色光波， N矿N油，橙黄色光波发生折射，在矿物边缘稍内形成橙黄色色带。 提升镜筒，橙黄色色带向矿物内移动，而浅蓝色色带基本不动。,B、当矿物与浸油的色散曲线交点位于橙色光波波长处，即N矿 N油。 对于橙色光波，当N矿=N油，橙光不发生折射，在矿物边缘形成橙色色带； 对于蓝色光波，即N矿N油，蓝绿等色光波发生折射，在矿物边缘稍外形成浅蓝色色带。提升镜筒，浅蓝色色带向浸油移动，而橙黄色色带基本不动。,C当矿物与浸油的色散曲线交点位于黄色光波波长处，即N矿= N油。 对于黄色光波，即N矿= N油 ，黄光不发生折射。 对于蓝色光波， N矿N油，蓝绿等色光波向浸油方向发生折射，在矿物边缘稍外形成蓝色色带。提升镜筒，浅蓝色色带向浸油移动，橙色色带向矿物移动，二者的移动速度及色带的宽度近于相等。,（四）、油浸法测定矿物折射率值的程序 (1)均质体矿物折射率值的测定 均质体矿物只有一个折射率值，在碎屑油浸薄片中，利用贝克线或色散条带，比较矿物与浸油折射率的相对大小。通过不断换油，直到矿物与浸油折射率相等，或矿物折射率值介于相邻两种浸油之间为止。 在换油过程 中，根据矿物在浸油中所显示的突起高低、边缘和糙面的明显程度确定换油间距。如果矿物突起高、边缘和糙面明显，在换油时可以间隔几瓶浸油；反之，则必须按浸油折射率的大小顺序依次换油。每次换油后的观察结果，必须仔细记录。,(2)非均质矿物折射率的测定 在碎屑油浸薄片中，选一个干涉色最低的碎屑颗粒，在锥光镜下确定轴性，测定光性符号。 一轴晶矿物主折射率值的测定 一轴晶矿物有 No和Ne两个主折射率值。通常只测定No,其测定方法如下： 1) 测定矿物的No值 选一个OA的切面，其特征是： 正交偏光镜间全消光； 在单偏光镜下不显多色性(如为有色矿物)； 锥光镜下显一轴晶OA切面的干涉图； 其光率体切面为圆切面，半径为No，如果找不到垂直光轴的颗粒,可以用斜交光轴的颗粒代替。,斜交光轴颗粒的光率体切面为椭圆切面，总有一个半径是No； 正光性，No=Np；负光性No=Ng； 如果光性符号已经测定，在正交偏光镜间能确定No的方向。 转动载物台，使NoPP，推出上偏光镜应用贝克线或色带的移动规律，比较矿物No与N油的相对大小。 通过不断更换浸油，即能得到矿物的No值。,2) 测定矿物的Ne值 必须用平行光轴的切面。其特征是： 正交偏光镜间干涉色最高； 锥光镜下显瞬变干涉图； 单偏光镜下多色性明显(如有色矿物)； 光率体椭圆半径为Ne和No； 正光性：Ne=Ng，No=Np，负光性：Ne=Np，No=Ng； 确定光性符号后，在正交偏光镜间确定Ne与No的方向； 转动载物台，使NePP，推出上偏光镜，比较矿物Ne和N油的大小。 转物台90,使NoPP，比较矿物No与N油的相对大小。 通过不断更换浸油，可测出矿物的Ne和No。,二轴晶矿物主折射率的测定 二轴晶矿物有Np、Nm、Ng三个主折射率值。一般只测定Nm值，如有必要时才测定Ng、Np值。 1) 测定矿物的Nm值 选一OA的切面，其特征是： 正交偏光镜间全消光或呈灰黑色； 锥光镜下显二轴晶OA切面的干涉图； 光率体切面为圆切面，其半径为Nm；故测定方法与均质体相同； 若无OA切面，可用Ap的斜交光轴切面颗粒代替。其特征是正交偏光镜间干涉色最低，锥光镜下显二轴晶垂直光轴面的斜交光轴切面干涉图。, 当ApAA或PP时，直黑带通过视域中心而且平分视域，垂直黑带的方向为Nm方向。 转动载物台，使Nm方向PP，取消锥光镜装置，在单偏光镜下，应用贝克线或色带的移动规律比较矿物Nm与N油的相对大小。 通过不断更换浸油，可测出矿物的Nm 。 另：在Bxa或Bxo的切面上，也可测定Nm值，还可测定Ng和Np值。,二、矿物颗粒大小及含量的测定,（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。,第五节 矿物折射率及颗粒大小的测定,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。,第五节 矿物折射率及颗粒大小的测定,用图像分析仪自动测量，显微镜下粒度测量的下限，从理论上讲大约为0.25微米，但是由于技术上的限制，一般能测到1微米，岩石的薄片能测到5微米。,（二）显微镜下矿物百分含量的计算 矿物百分含量是指矿物的体积百分数乘以比重。可得出重量百分比。薄片中的矿物百分含量常以面积百分数表示 1面积法 2直线法 3计点法 4目估法 5自动定量图象分析仪,第五节 矿物折射率及颗粒大小的测定,透明矿物的系统鉴定是指在不同光路系统的偏光显微镜下，按一定程序对矿物进行全面系统的光学性质测定，并加以总结和描述，找出矿物的鉴定特征，以确定矿物的种属名称。通常用于鉴定未知矿物或已知矿物的精确定名。 在鉴定之前，必须先观察矿物手标本的晶形、颜色、光泽、硬度、解理、断口等肉眼鉴定特征，了解矿物的共生组合及野外产状。 经过系统鉴定后，仍不能确定矿物名称时，还需配合其它测试方法做进一步鉴定。,透明矿物的系统鉴定,一、透明矿物系统鉴定的内容,(一)单偏光镜下的观察 晶形：观察矿物晶形的完整程度，结晶习性，集合体形态。根据不同方向切面轮廓，判断矿物的晶形及所属晶系。 解理：观察矿物解理等级。根据不同方向切面上显示的解理缝隙情况，综合判断解理方向及组数。若具两组解理，要测定解理夹角。尽可能确定解理与结晶轴之间的关系。,突起等级：观察矿片边缘、糙面的明显程度，突起高低及贝克线移动方向，色散效应。综合判断突起等级，估计矿物折射率大致范围。观察闪突起现象。 颜色、多色性：观察矿片有无颜色，如有颜色，观察有无多色性，多色性的明显程度，颜色变化情况。在定向切面上测定多色性公式和吸收性公式。 包裹体：包裹体的有无及其排列和分布。 次生变化：矿物有无次生变化、变化程度及变化产物。,(二)正交偏光镜间的观察 最高干涉色级序 观察矿片的最高干涉色级序，有无异常干涉色。在平行光轴(或光轴面)切面上测定干涉色级序。 最大双折率 根据平行光轴(或光轴面)切面上测定的干涉色级序确定光程差，根据已知矿物确定矿片厚度。由光程差和矿片厚度计算双折率或从干涉色色谱表上查双折率。 消光类型 根据不同方向切面的消光情况，确定矿片的消光类型。 消光角 对斜消光矿物，在定向切面上测定消光角。 延性符号 对沿一个方向延伸的矿物，测定与延长方向一致的光率体椭圆半径名称，确定延性符号。 双晶 观察矿物有无双晶，确定双晶类型。,(三)锥光镜下的观察 均质体与非均质体 根据有无干涉图区分均质体与非均质体； 根据干涉图特征确定轴性（一轴晶或二轴晶） 根据干涉图特征确定切面方向； 测定光性符号； 估计或测定光轴角大小； 观察矿物的色散强弱，色散类型及紫光与红光光轴角相对大小。,二、常用的定向切面及其特征,(一)垂直光轴切面 1.切面特点 光率体切面为圆切面 半径=No（一轴晶） 半径=Nm（二轴晶）； 单偏光镜下 如为有色矿物，则不显多色性； 正交偏光镜间 全消光； 锥光镜下 显一轴晶或二轴晶光轴切面的干涉图。 2.切面用途 确定轴性，测定光性符号。如为二轴晶，可以估计2V大小，观察色散现象。 测定No或Nm的颜色，测定主折射率No或Nm的值。,注意：在岩石矿片中，往往不易找到严格垂直光轴的切面。 一轴晶矿物 可用斜交光轴(光轴倾角不大)的切面代替。这种切面的光率体椭圆半径中总有一个半径是No，其多色性较弱，干涉色级序较低，显一轴晶斜交光轴切面干涉图。 二轴晶矿物 可用垂直光轴面的斜交光