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硅酸盐岩相学第一章 几何结晶学1、晶体定义：晶体是内部质点在三维空间按周期性重复排列的固体。也可以解释为，晶体是具有格子构造的固体。2、空间格子：是晶体内部结构中质点重复规律的几何图形。3、格子构造是真实存在的，空间格子是抽象的。4、相当点必须具备的两个条件：质点种类相同、质点环境相同。5、空间格子的几种要素：结点、行列、面网、平行六面体。6、非晶质体：内部质点在三维空间不做规律排列的物质，即不具备格子构造。晶体的基本性质：（1）自限性 指晶体在适当的条件下可以自发地形成几何多面体的性质。 晶体上的平面为晶面，晶面的交棱为晶棱，晶棱会聚而成角顶。 （2）均一性 指同一晶体的各个不同部分具有相同的性质。因为晶体是具有格子构造的固体，在同一晶体的各个不同部分，质点的分布是一样的，所以决定了晶体的均一性。 （3）各向异性 指晶体的性质因方向不同而有差异的特性。 （4）对称性 指晶体中相等的晶面、晶棱和角顶，以及晶体物理化学性质在不同方向上或位置上做有规律的重复出现。晶体的宏观对称性是由晶体内部格子构造的对称性所决定的。 （5）最小内能 是指在相同的热力学条件下，与同种化学成分的非晶质体、液体、气体相比较，其内能最小。 （6）稳定性 在相同的热力学条件下，具有相同化学成分的晶体和非晶质体相比，晶体是稳定的。布拉维法则：晶体通常被面网密度大的晶面所包围。对称定义：对称是物体上相等的部分有规律地重复晶体对称的特点：（1）由于晶体内部都具有格子构造，而格子构造本身就是对称的，因此可以说，所有的晶体都是对称的。 （2）晶体外形上共有32种对称型。 （3）晶体的对称取决于其内在的本质格子构造，因此，晶体的对称不仅体现在外形上，而且在物理化学性质上也是对称的。晶体的对称要素：对称面（P）、对称轴（L）、对称中心（C）、旋转反伸轴、旋转反映轴。对称型：晶体中全部对称要素的组合。共有32种。在晶体中不可能出现五次对称轴及高于六次的对称轴。晶体分类的依据：有无高次轴和高次轴多少。单形的概念：单形是由对称要素联系起来的一组晶面的总和。单形的分类：单形共有47种。其中，低级晶族的单形有7种，中级晶族的单形有25种，高级晶族的单形有15个。开形和闭形：根据单形的晶面是否可以自相闭合来划分，凡是单形的晶面不能封闭一定空间者称开形，如平行双面、各种柱面类等。凡是其晶面可封闭一定空间者为闭形，如双锥以及等轴晶系的全部单形。聚形：两个或两个以上单形的聚合称为聚形。聚形分析步骤：（1）确定聚形的对称型、晶系。 （2）确定聚形单形数目以及每种单形的晶面数。 （2）确定单形名称。晶体定向：在晶体上选择一个坐标系统。晶轴的选择：选择对称轴或对称面的法线或主要晶棱方向。所选的轴要尽可能垂直或接近于垂直。关于晶轴：（1）晶轴的轴单位，a0、b0、c0（2）晶轴的轴率，a:b:c（3）晶轴的轴角a、B、v。（4）晶体常数，轴率与轴角合称为晶体常数。知道了轴角和轴单位就可以知道晶胞的形状和大小。知道了轴角和轴率，也可以知道晶胞的形状。等轴晶系、四方晶系、斜方晶系都是三轴定向，六方晶系和三方晶系要加一个U轴。结晶符号：晶面符号（用米氏符号表示）、单形符号。晶面符号：表示晶面在空间位置的符号称为晶面符号。米氏符号，是先求出晶面在各晶轴上截距系数的倒数比，之后简化、去掉比号，以小括号括之既得。单形符号：代表单形各晶面在空间位置的符号称为单形符号。（单形符号就是把晶面符号的小括号换成大括号）十四种空间格子：（1）三斜晶系：三斜原始格子；（2） 单斜晶系：单斜原始格子、单斜底心格子；（3） 斜方晶系：斜方原始格子、斜方底心格子、斜方体心格子、斜方面心格子；（4） 三方晶系：三方原始格子；（5） 四方晶系：四方原始格子、四方体心格子；（6） 六方晶系：六方原始格子；（7）等轴晶系：立方原始格子、立方体心格子、立方面心格子。晶胞概念：能够充分反映整个晶体结构特征的最小结构单位。晶体内部的对称要素：（1）平移轴；（2） 滑移面；（3） 螺旋轴。螺旋轴根据旋转方向可分为，左旋、右旋、中性螺旋轴。螺旋轴根据其基转角a，可分为二次、三次、四次和六次螺旋轴。分别为180度、120度、90度、60度。双轨螺旋：在垂直螺旋轴的同一层面上，有两个结点同时旋转和滑移，经过两个晶胞在一周内复原而形成双轨螺旋。左右中性螺旋轴的判定：（1）s小于1|2n为右螺旋轴。 （2）s大于1|2n为左旋螺旋轴。 （3）s=1|2n为中性螺旋轴。空间群：晶体结构中一切对称要素称为空间群。P35表1-8：各晶系对称型的国际符号中三个位所代表的方向已知对称型写国际符号与已知国际符号写对称型：空间群的国际符号：两个部分，符号前面的字母表示布拉维格子类型，后面继以对称型的国际符号。等效点系：在晶体构造中，由一个原始点开始，通过空间群所有对称要素的作用而相互联系起来的一系列点的总和，称为等效点系。已知对称型写国际符号与已知国际符号写对称型。第二章 矿物与岩石矿物的概念：矿物是地壳中的化学元素，经过各种地质作用所形成的，并在一定的条件下相对稳定的胆汁或化合物。是岩石和矿石的组成单位。类质同象代替：矿物晶体形成的过程中，晶体的某种质点的位置，被类似的质点占据，只是稍微改变其晶格常数，而不改变晶体的结构类型。类质同象代替分类：（1） 完全类质同象：组分之间可以任意量的互相代替，以至于完全代替。（2） 不完全类质同象：一种组分替代另一种组分受到量的限制，不能完全代替。（3） 等价类质同象：互相代替的组分电价相等。（4） 异价类质同象：互相代替的组分电价不等。同质多象：同种化学成分的物质在不同的外界条件下，可以生成内部结构、形态与物理性质方面均有差异的矿物，这种现象成为同质异象。矿物中的水：（1）吸附水，100110C，全部放出。 （2）结晶水，100200C，矿物晶格开始破坏和重建，形成新的结构。 （3）沸石水，80400C,水大量逸出，晶格不被破坏。 （4）层间水，110C，层间距缩小。 （5）结构水，6001000C，晶体瓦解。吸附水：存在于矿物的表面或微裂纹间。含量不固定。加热到110C全部放出。结晶水：存在于矿物晶格的水。水分子数与矿物其他成分之间有简单的比例。失水温度比吸附水高，100200C。沸石水：水占据了沸石结构的大的空洞和孔道。含量随温度和湿度变化。失水温度在80400C。层间水：层状硅酸盐结构层之间的中性水分子。水的含量受交换阳离子的种类和环境、温度、湿度的控制。失水温度110C。结构水：以离子形式存在于矿物中的水。在晶体结构中数量固定。在6001000C才能失水。硅酸盐的分类：五个亚类（第一、第二）岛状硅酸盐、环状硅酸盐、链状硅酸盐、层状硅酸盐、架状硅酸盐。 环岛架链层 21534岩石概念：天然产出的由一种或多种矿物组成的固态集合体。岩石分类：岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）、变质岩。第三章 晶体光学基础平面偏光：光波的振动方向是固定的，只有一个振动面。光性均质体：光波在均质体中传播的速度不因光波的振动而发生改变。均质体只有一个折射率。所有非晶和等轴晶系的晶体都是均质体。非均质体：光波在非均质体中传播时，其传播速度随光波振动方向不同而发生改变。非均质体会发生双折射现象。（光轴方向不发生双折射现象）一轴晶：只有一个方向不产生双折射，即只有一根光轴。如四方、三方、六方晶系。二轴晶：有两个方向不产生双折射，有两根光轴。三斜晶系、单斜晶系、斜方晶系的晶体。常光和非常光是对于光射入一轴晶时而言。常光：偏光的振动方向永远垂直光轴，传播速度及折射率值不变。No非常光：偏光的光波振动方向是在光波的传播方向与光轴构成的平面上，其传播速度与折射率值随光波振动方向不同而改变。Ne光率体：是表示光波在晶体中传播时，光波振动方向与相应的折射率值之间关系的一种光性指示体。均质体、一轴晶、二轴晶光率体特征：均质体：球体。一轴晶：椭圆。二轴晶：三轴椭圆。光轴面：包含二光轴的平面。锐角等分线：锐角的平分线。Bxa钝角等分线：钝角平分线。Bxo二轴光率体正负性的判定：Ng-NmNm-Np为正光性。一轴晶光性正负判定：NeNo为正光性。二轴光率体的主要切面：1、 垂直光轴的切面2、 平行光轴的切面3、 垂直Bxa的切面4、 垂直Bxo的切面5、 斜交切面光性方位：光率体主轴与结晶轴之间的关系。第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质偏光显微镜的调节与校正操作1、装卸镜头 、2、调节照明（对光）、3、调节焦距、4、校正中心、5、视域直径的测定、6、目镜十字丝的检查、7、偏光镜的校正第1节 .单偏光镜下晶体的光学性质单偏光下晶体性质有晶体形态，解理和解理角，突起、糙面、贝克线，颜色、多色性、吸收性1.晶体自形程度：自形晶：薄片中晶形完整，一般呈规则的多边形，边棱全为直线。析晶早、结晶能力强、物理化学环境适宜于晶体生长时，便形成自形晶。半自形晶：薄片中晶形比较完整，但比自形晶差，部分晶棱为直线，部分为不规则的曲线。半自晶往往是析晶较晚的晶体。他形晶：薄片中晶形呈不规则的粒状，晶棱均为他形的曲线。他形晶是析晶最晚或温度下降较快时析出的晶体。2.解理：晶体沿着一定方向裂开成光滑平面的性质。裂开的面称为解理面。解理缝：晶体的解理在薄片中是一些平行或交叉的细缝。极完全解理：解理缝呈细密而连续的直线。完全解理：解理缝较粗，一条缝未完全贯穿。不完全解理：解理缝断断续续，勉强能看出一个大致的方向。解理缝的清晰度的影响因素：与矿物解理的完善程度有关外，还与切片方向有密切关系。解理角的测定步骤：1.选择垂直两组解理面的切面.2.使一组接解理缝平行目镜十字丝的竖丝,记下载物台上读数为a.3.旋转载物台，使另一组解理缝平行十字丝，记下载物台上读数b。a与b之差即为所测解理角。3.多色性：由于光波和矿物晶体中的振动方向不同，使矿物颜色发生改变的现象。吸收性：由于光波和矿物晶体中的振动方向不同，使颜色深浅发生改变的现象。非均质体的多色性用多色性公式表示。各主轴的吸收性的强弱用吸收性公式来表示。 一轴晶：电气石的多色性公式为： Ne=浅紫色，No=深蓝色 （多色性公式） NoNe （吸收性公式）二轴晶：黑云母的多色性公式：Ng=深褐色，Nm=深褐色， Np=黄色（多色性公式） Ng Nm Np （吸收性公式）4轮廓：任两个折射率不同的物质接触体，可看到比较黑暗的边缘，称矿物的边缘（或轮廓）.贝克线：在两个折射率不同的介质的接触处产生比较黑暗的边缘，在边缘附近有一条比较明亮的细线，称为贝克线。升降镜筒时，贝壳线发生移动轮廓、贝克线产生的原因：由于相邻两物质的折射率不等，光通过接触面时，发生折射、反射所引起的。贝克线的移动规律：提升镜筒，贝克线向折射率大的介质移动；下降镜筒，贝克线向折射率小的介质移动。糙面：在单偏光镜下观察晶体的表面，有些比较光滑，另一些则有些粗糙的像麻点。突起：在单偏光镜下观察晶体时，有些晶体显得高，另一些晶体显得低，这种现象称为突起。折射率大于树胶的为正突起，折射率小于树胶的为负突起。突起等级：h1.78正极高突起闪突起：在单偏光镜下观察非均质体，旋转载物台时，晶体的突起的高低发生明显的变化，这种现象称为闪突起.第2节 .正交偏光下晶体光学性质正交偏光下有消光和干涉现象消光：晶体在正交偏光镜下呈黑暗的现象称消光现象。全消光：非晶体、等轴晶系的晶体和非均质体晶体垂直光轴的切片均为全消光。四次消光是非均质体的特征。干涉色：白光发生干涉时，产生由紫至红的一系列彩色条纹，这些由干涉作用形成的颜色，称为干涉色。干涉现象： 非均质除垂直光轴以外的切片，在消光位以外的任何位置,其光率体椭圆长、短半径与上、下偏光振动方向（AA、PP）斜交。这样，下偏光进入矿片后，就会发生双折射，分解形成振动方向相互垂直的两种偏光。由于这两种偏光的振动方向与上偏光的振动方向斜交，当它们进入上偏光镜时，就会再度发生双折射而分解形成四种偏光，但只有平行上偏光镜的两种偏光可以透过上偏光镜，并且具备了发生干涉作用的条件，必将发生干涉作用。光程差：光程差是两偏光通过薄片时，速度快的光超过速度慢的光的距离。消色：在正交偏光镜下，两个非晶质体矿物的光率体椭圆切面处在异名轴平行且光程差相等时，干涉色相互抵消而使得镜间变黑暗的现象称为消色现象。干涉色的级序及其特征：干涉色级序是对白光而言的。 随着光程差的连续变化出现的一系列有规律变化的干涉色序，称为干涉色级序。光程差越大的地方干涉色级序越高。 在干涉色级序中，颜色之间连续过渡，没有明显的界限。干涉色越高，界限越不明显。分级 R(nm) 色序 特点 一级 0560黑-灰白-黄-橙-紫红。一级白色（200nm）无蓝、绿色 二级 5601120 蓝-绿-黄-红颜色鲜艳，界限较清楚 三级 11201680 蓝绿-绿-黄-红颜色不鲜艳，界限不清楚 四级 1680 2240灰蓝一浅绿一浅橙-高级白 高级白色 补色法则：两个非均质体任意方向切面（除垂直光轴）的晶体薄片在45位重叠，光通过这两个薄片时光程差的增减引起干涉色升降的规律称为补色法则。石膏试板、云母试板、石英楔的适用情况：(a) 石膏试板 产生560nm的光程差，一级紫红干涉色，升降一个级序。主要适用于鉴定一级黄以下干涉色干涉色。(b) 云母试板 产生147nm的光程差，一级灰白干涉色，为黄色光波长的四分之一，升降一个色序， 云母试板适用于鉴定一、二、三级干涉色，不适于鉴定四级以上干涉色。(c) 石英楔 产生一至四级干涉色，光程差0-2240nm，适用于鉴定一切干涉色石英楔测定干涉色级序的方法：A、选择干涉色最高的切片，置于视域中心，旋转物台使其消光。B、转物台45度，此时干涉色最亮。C、缓慢推入石英楔，若干涉色升高，说明二者同名轴平行，此时转物台90度，使晶体切片与石英楔光率体半径异名平行。D、缓慢推入石英楔，干涉色降低，当推至干涉色消色停止时，取出矿片，慢慢抽出石英楔，观察出现红色干涉色的次数，若为n、则干涉色级序为n。消光类型：平行消光：矿物消光时，解理缝、轮廓线与目镜十字丝平行。对称消光：矿物消光时，目镜十字丝是晶体两组解理缝或两组晶面迹线夹角的平分线。斜消光：矿物消光时，解理缝、晶体轮廓线等与目镜十字丝斜交。延性：许多晶体的形态沿某一方向延长，通常此方向与某个结晶轴平行或近于平行，与该晶轴平行的切面呈延长的形态，称为延性。 长条状矿物的延长方向和光率体椭圆半径之间关系称为延性符号。延性符号是某些长条状矿物的鉴定特征。延性分两种：正延性：延长方向与Ng平行或与Ng的夹角小于45；负延性：延长方向与Np平行或与Np的夹角小于45。双晶的观察：双晶是指两个或两个以上的同种晶体，彼此间按一定的对称关系结合，表现为相邻两单体不同时消光，呈现一明一暗的现象。第3节 .锥光下晶体光学性质干涉图：锥光镜下观察到的应是各个不同方向入射光通过矿片后所产生的消光与干涉效应的总和。它们构成特殊的图形称干涉图。一轴晶垂直光轴的切面的干涉图视域中央：为一较粗的黑十字。中央周围：双折射率较低的晶体，被黑十字划分的四个象限呈灰白色干涉色。双折射率较高的晶体或较厚的晶体切片,黑十字周围分布着等色色圈。一轴晶斜交光轴切面干涉图图像相当于垂直光轴的一部