三单偏光镜下的晶体光学性质PPT课件.pptVIP

第三章单偏光镜下的晶体光学性质 1 第一节单偏光镜的装置及特点 单偏光镜下的研究 就是只使用下偏光镜来观察 测定矿片的光学性质 由内置光源发射出来的自然光波 通过下偏光镜后 变成振动方向平行下偏光镜振动方向PP的偏光 图34A 载物台上非均质矿片的光率体椭圆长短半径与PP之间有两种几何关系 1 矿片的光率体椭圆长短半径之一与PP平行 图34B 2 矿片的光率体椭圆长短半径与PP斜交 图34C 单偏光镜下观察 测定的内容有 外表特征 形态 解理等 与光波吸收有关 颜色 多色性和吸收 与矿物折射率值大小有关 突起 糙面 边缘 贝克线及色散效应等 2 第二节矿物的形态及解理 一 矿物的形态各种矿物都有各自的结晶习性 构成特有的外表形态 所以研究矿物的形态 不仅有助于鉴定矿物 而且还可帮助推断其形成的地质条件 岩石薄片中所见到的矿物形态 并不是矿物晶体的整个立体形态 而是晶体某一方向切面的轮廊 同一晶体不同方向的切面 其外形轮廓可以截然不同 图35 3 岩石薄片中的矿物都是呈集合体 常见的有以下几种 图37 等粒状 如石英 针状 如金红石 夕线石 板条状 如蓝晶石 柱状 如角闪石 辉石 板状 如重晶石 石膏 纤维状 如石棉 纤维蛇纹石 片状 如云母 绿泥石 放射状 如某些电气石 葡萄石晶体呈放射状排列 球粒状 如某些玉髓晶体呈球粒状 网状 如蛇纹岩中的蛇纹石 文象状 如石英与钾长石呈文象交生体 雏晶状 如某些火山玻璃中出现的各种式样的雏晶 在岩石薄片中 要确定矿物形态 切不可只凭个别矿物颗粒的外形就下结论 必须多观察 仔细地分析 比较 并结合标本上矿物的形态 才能作出切合实际的判断 4 蓝晶石板状晶体 绿泥石纤状集合体 石英粒状集合体 电气石自形晶 5 蛇纹石放射状集合体 红柱石矩形自形晶 硬绿泥石放射状集合体 矽线石毛发状集合体 6 二 解理 许多矿物都具有解理 不同的矿物 其解理方向 完全程度 组数及解理夹角均有差异 所以解理是鉴别矿物的重要特征之一 同时 解理面的方向还往往与晶面 晶轴有一定的联系 故解理还可以作为测定某些光学常数的辅助条件或根据 根据解理的完全程度 可将其划分为以下三级 1 极完全解理 解理缝细 密 长 往往贯穿整个晶体 如云母类矿物的解理 图38A 2 完全解理 解理缝较稀 不完全连贯 如角闪石类 辉石类及长石类矿物的解理 图38B 3 不完全解理 解理缝断断续续 有时仅见解理痕迹 如橄榄石的解理 7 解理缝可见临界角 解理缝的宽度 清楚程度 除与矿物解理的完善程度有关外 还与切片方向密切相关 当解理面与岩石薄片平面的法线一致时 即解理面垂直岩石薄片平面 解理缝最细 最清楚 图39 这时 若使解理缝平行目镜十字丝竖丝 稍微升降镜筒 解理缝不向左右移动 当解理面与薄片平面的法线成a夹角时 图39 解理缝变宽 大于真正的宽度 此时 稍微升降镜筒 则解理缝逐渐变宽 且愈来愈不清楚 当a角增至一定限度时 解理缝就看不见了 这个夹角角称为解理缝可见临界角 其大小与矿物和加拿大树胶的折射率差值有关 差值愈大 解理缝可见临界角也愈大 因而解理缝的可见性还与矿物折射率与加拿大树胶折射率的差值有关 8 B N 洛多契尼科夫的矿物解理缝可见临界角 N 1 70 的矿物 辉石类等 约等于30 N 1 65 的矿物 角闪石类等 约等于25 N 1 60 1 55 的矿物 云母 斜长石类等 约等于20 10 由上可知 不同的矿物 当其折射率值相差较大时 虽具有相同组数的解理 但因其解理可见临界角不同 在薄片中见到解理缝的机会是不同的 如辉石解理常见 而斜长石解理就不常见 同种矿物不同方向的切面 解理缝的可见性 宽度 组数也是不同的 如角闪石虽具两组解理 但在薄片中 有些切面上只见一组解理缝 另一些切面上则看不见解理缝 只有垂直Z轴或近于垂直Z轴的切面才可见到两组解理缝 因此 在镜下观察矿物的解理时 切不可以个别或少数切面判断矿物解理的有无 完善程度 组数 必须多观察一些切面 进行综合判断 此外 薄片中矿物还可能存在一些裂缝 裂缝一般表现为弯曲或不规则的细缝 有时也可以较细密而平直 但其缝与缝之间的距离往往不等 观察时应结合所具有的矿物学 结晶学知识来区别它们 9 三 解理夹角的测定 测定方法 1 按上述原则选择合适的切面 图40中间的切面 2 转动载物台 使一组解理缝平行目镜十字丝纵丝 图41A 在载物台刻度盘上读数为a 3 旋转载物台 使另一组解理缝平行目镜纵丝 图41B 载物台读数为b 两次读数之差 a b 即为所测得的夹角 10 第三节矿物的颜色与多色性 吸收性 显微镜下观察到的矿物颜色是薄片中所呈现的颜色 是透过矿物而未被吸收的部分色光所呈现的颜色 手标本上观察到的颜色则是在反射光方向进行观察 是反射 散射结果所形成的颜色 晶体光学中则主要是研究矿物在薄片中所呈现的颜色 一 矿物的颜色当光透过矿物薄片时 无论矿物如何透明总是要吸收一部分 如果矿物对白光中的各色光波同等吸收 透过矿物后仍为白光 只是强度有所减弱 此时矿物不具颜色 称为无色矿物 如果矿物对白光中的各种色光吸收程度不等 则透出矿片的各种色光强度比例将发生改变 因而矿片呈现出特定的颜色 矿物对白光中各色光波的不等量吸收 称选择吸收 所以 在显微镜下 矿物在薄片中呈现的颜色是矿片对光波选择吸收的结果 11 色光的混合一互补原理 矿片对白光中各种色光选择性吸收后所呈现的颜色 遵循色光的混合 互补原理 如图42所示 红 绿 蓝三种色光称原色光 红光 绿光 蓝光 等比例混合 白光红光 绿光 黄光 红光 蓝光 品红光 绿光 蓝光 青光 以等比例两两混合 若改变这三种原色混合的比例 则可产生其它颜色的光 如红光多于绿光混合成橙光 蓝光多于红光混合成紫光等 当两种色光混合后呈现白色 则称这两种色光为互补色光 红光与青光 绿光与品红光 蓝光与黄光等都是互补色光 因此 薄片中矿物呈现的特定颜色 是透过矿片的色光按上述原则混合的结果 例如矿物对白光中的黄光全部吸收 对其它色光吸收程度相近 矿物就呈现蓝色 12 此外 矿物在薄片中呈现的颜色还与矿物的其它性质有关 特别与所含的某些色素离子有关 矿物颜色的深浅 则取决于矿物对各色光波吸收的总强度 吸收的总强度大 颜色就深 反之颜色就浅 而吸收的总强度又决定于矿物本身的性质和薄片厚度 对同一矿物来说 薄片愈厚颜色愈深 均质体矿物的光学性质各向同性 不同振动方向光波的选择性吸收和吸收总强度相同 所以均质矿物薄片的颜色及颜色深浅 各方向相同 不因光波在晶体中的振动方向不同而发生改变 13 2019 12 31 14 二 多色性与吸收性 多色性非均质体矿物的光学性质各向异性 对光波的选择吸收及吸收总强度也随方向而异 因此 在单偏光镜下旋转载物台时 许多有色非均质体矿物薄片的颜色及颜色深浅要发生变化 由于光波在晶体中的振动方向不同 而使矿片颜色发生改变的现象称为多色性 吸收性颜色深浅发生改变的现象称为吸收性 一轴晶矿物有两个主要的颜色 分别与Ne No相当 以黑色电气石为例说明一轴矿物的多色性现象 图43 15 一轴晶矿物的多色性及记录方式如黑电气石是 多色性公式 No 深蓝色 Ne 浅紫色吸收性公式 No Ne 因No的颜色比Ne深 表示光波沿No方向振动时总吸收强度大 16 二轴晶矿物的多色性 二轴晶矿物有三个主要的颜色 分别与光率体三个主轴Ng Nm Np对应 平行光轴面 AP 切面显示Ng Np的颜色 其多色性最明显 垂直光轴 OA 的切面 只显示Nm的颜色 不具多色性 垂直Bxa的切面显示Nm Np 正光性 或Nm Ng 负光性 的颜色 其多色性明显程度介于前两者之间 显然测定二轴晶矿物的多色性 至少需要两个方向的切面 以普遍角闪石为例 其记录方式如下 多色性公式 Ng 深绿色或深蓝绿色 Nm 绿色 Np 浅黄绿色 吸收性公式 Ng Nm Np 称正吸收 如果与此相反 Np Nm Ng 则称反吸收 17 非均质体矿物中 不同矿物的多色性明显程度往往是不同的 矿片多性的明显程度除与矿物的属性有关外 还与切片方向有关 因此 同一矿物 切片方向不同 多色性的明显程度也不相同 一般是平行光轴 一轴晶 或平行光轴面 二轴晶 切片的多色性最明显 垂直光轴切片不具多色性 其他方向切片的多色性明显程度介于二者之间 此外 多色性的明显程度还与薄片厚度有关 薄片愈厚 多色性愈明显 18 第四节薄片中矿物的边缘 贝克线 糙面及突起 一 矿物的边缘与贝克线1 边缘在两个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 2 贝克线 beckeline 在边缘的附近还可见到一条比较明亮的细线 升降镜筒 亮线发生移动 这条较亮的细线称为贝克线或光带 19 当接触面较陡时 图45C 部分入射光的入射角大于全反射临界角 在接触界面处发生全反射 当N与n垂直接触时 图45D 垂直入射光不发生折射 但略为倾斜的光线发生折射与全反射 光仍在折射率大的物质边缘集中 由F1 F1平面到F2 F2平面相当于镜筒抬升 贝克线向折射率大的物质移动 3 贝克线成因 相邻两物质N和n N n 倾斜接触时 如果N盖于n之上 图45A 无论接触界线的倾斜度如何 光线在接触处均向折射率高的一方折射 如果n盖于N之上 当接触面较缓时 图45B 光波在接触处仍向折射率高的一方折射 N n 20 4 贝克线移动规律 由上可知 无论两个物质的接触关系如何 光线通过接触界面发生折射 全反射作用 使接触界线的一边光线相对减少 而显现出较暗的边缘 其粗细与黑暗程度 取决于两种物质折射率的差值大小 差值愈大边缘愈粗愈黑暗 而在接触界线的另一边 光线相对增多而形成见克线 贝克线的移动规律是 提升镜筒 下降物台 贝克线向折射率大的物质移动 下降镜筒 提升物台 贝克线向折射率小的物质移动 根据贝克线的移动规律 可以确定相邻两物质折射率的相对大小 贝克线的灵敏度较高 两物质折射率相差在0 001时 贝克线仍清楚 如用单色光灵敏度可达0 0005 如此精确度完全可以满足岩石薄片鉴定 观察贝克线时 把物质的接触界线置于视域中心 适当缩小光圈 以挡去倾斜度较大的光线 使视域变得较暗 贝克线将显得更为清楚 21 5 假贝克线和洛多契尼科夫色散效应 当矿物折射率与相邻介质折射率相差很大时 薄片较厚或矿物的解理发育时 在矿片边缘附近有时还可能产生另一条亮线 提升或下降镜筒时 其移动方向与贝克线相反 这条亮线称为假贝克线 falsebeckeline 它是由于两种物质接触面上光的反射或内反射作用形成的 当入射光高度会聚 物镜光孔角很大时 假贝克线特别明显 因此 换用光孔角小的物镜 使入射光近于平行 可使假贝克线消除或减弱 当两种物质折射率相差较小 在白光下观察时 由于折射率色散的影响 在两种折射率相差不大的无色矿物的界线附近 有时贝克线发生了变化 变成有色的细条带 在折射率较低的一边 出现橙黄色细线 在折射率较高的矿物一边出现浅蓝色细线 这种现象称为洛多契尼科夫色散效应 利用色散效应可以直接判断相邻两种矿物折射率的相对大小 在观察色散效应时 适当缩小光圈 可以使色散效应显得更清楚 22 二 矿物的糙面 糙面在单偏光镜下观察各个矿物的表面时 可以看到某些矿物表面较为光滑 某些矿物表面显得较为粗糙而呈麻点状 好象粗糙皮革一样 这种现象称为糙面 糙面产生的主要原因 矿物薄片表面总会有一些显微状的凹凸不平 矿片之上的加拿大树胶折射率又与矿片折射率不相同 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 图46 而显得明暗程度不相同 给人以粗糙的感觉 显然 糙面的明显程度取决于矿物折射率与加拿大树胶折射率差值大小及矿片表面的磨光程度 一般是两者折射率的差值愈大 矿片表面的磨光程度愈差 其糙面愈明显 N n N n N n 23 三 矿物的突起 突起在岩石薄片中 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 图47及图48 矿物的突起现象仅仅是人们视力的一种感觉 在同一岩石薄片中 各个矿物表面实际上是在同一水平面上 突起产生的原因主要是由于矿物折射率与加拿大树胶折射率不同所引起的 矿物折射率与加拿大树胶折射率相差愈大 矿物的边缘愈粗 糙面愈明显 因而使矿物显得突起很高 相反的 两者间折射率差值愈小 矿物的边缘就愈细 糙面不明显 表面光滑 因而使矿物显得突起低 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 24 加拿大树胶的折射率等于1 54 大于加拿大树胶折射率的矿物属正突起 小于加拿大树胶折射率的矿物属负突起 区别矿物突起的正负 必须借助于贝克线或色散效应 当矿物与加拿大树胶接触时 提升镜筒 贝克线向矿物内移动时属于正突起 贝克线向加拿大树胶移动属于负突起 浅蓝色细在矿物一边 橙黄色细线在加拿大树胶一边属于正突起 反之 橙黄色细线在矿物一边 浅蓝色细线在树胶一边属于负突起 根据矿片边缘 糙面的明显程度及突起高低 可以划分为六个等级 如表1 25 四 闪突起 在单偏光镜下 旋转物台