第六章 光学显微分析.ppt

1、第六章，光学显微镜分析，形态学和显微结构观察技术，1。光学显微镜2，扫描电子显微镜3，透射电子显微镜4，扫描探针显微镜(SPM)，主要内容，偏光显微镜单偏光下晶体的光学性质，十字偏光下晶体的光学性质，锥偏光下晶体的光学性质，6.1偏光显微镜，偏光显微镜是研究透明矿物光学性质的重要仪器。它比普通(生物)显微镜更复杂。主要区别在于偏振显微镜配备了两个偏振器，一个聚光器和一个布氏镜。偏光显微镜有很多种，但它们的基本结构是相似的。6.1偏光显微镜，6.2单偏光器下晶体的光学特性，设备：仅用一个偏光器进行观察和测量。观察到的现象与普通显微镜基本相同，只是晶体的一些特殊性质(如多色性、吸收性等)不同。)可

2、以显示特殊的微观现象。岩石切片，6.2单偏振器下晶体的光学性质，可观察内容：(1)矿物外观特征，如形态和解理；(2)与矿物对光波的吸收有关的光学性质，如颜色、多色性、吸收率等。(3)与矿物折射率相关的光学性质，如突起、粗糙表面、轮廓、贝克线等。6.2单偏振器下晶体的光学特性，1。晶体形式：在薄片中观察到的晶体形式取决于三个因素：晶体的对称类型；晶体形成的物理和化学条件；切片方向。6.2单偏振器下晶体的光学特性6.2.1晶体形态，2 .常见晶体形态：粒状(应时，橄榄石)；针状(莫来石)；柱状(辉石、硅灰石)；板材(硅酸三钙)；纤维(石膏、脱玻石)；薄片(云母)；放射状(透辉石)。球形(硅酸二钙)

3、骨架(磷应时，方形应时)；6.2单偏振器下晶体的光学性质，6.2.1晶体形态，3。晶体的自同构度33，360 (1)自同构晶体：晶体形式是完整的，通常是直边的正多边形。结晶早，结晶能力强，且环境条件适合晶体生长，如C3S晶体；(2)半自形晶体：晶体形态相对完整，比自形晶体差，边缘为直线。这种晶体结晶较晚或在温度迅速下降时沉淀(如C2S晶体)；(3)异形晶体：晶型为不规则颗粒状。这类产品(如C3A和C4AF等。)结晶晚，有许多结晶中心，结晶快。(4)异常晶体：由于结晶过程中粘度和杂质的影响，晶体形成雪花状、树枝状和骨架状(如玻璃石中的磷和应时)。在显微镜下，还可以观察到一些小晶体或其他物质包裹在

4、包裹体中，即大晶体。夹杂物可以是气体、液体、其他晶体或相同的晶体。晶体生长的物理和化学环境可以从包裹体的组成和形貌来分析。6.2单偏振器下晶体的光学性质6.2.1晶体形态，6.2单偏振器下晶体的光学性质6.2.2解理和解理角，1。解理晶体沿某一方向分裂成一个光滑的平面。许多矿物都有解理，但不同的矿物有不同的解理完善度、解理方向和解理群数，这可以作为鉴定矿物的特征之一。2。解理完美(1)极度完美的解理：解理接缝细而密，直透晶体。如云母矿物；(2)完全解理：解理关节清晰但较厚，一致性差。如辉石和角闪石；(3)无完全解理：解理节理厚且断续，有时仅可见解理痕迹，如橄榄石。3。解理裂缝的原因和清晰的原因

5、：当切片中充满树胶并且它们的折射率不相等时，可以看到解理裂缝。清晰度：它与分裂的完整性有关；它与晶体和胶质的折射率差有关；这取决于切片方向。6.2单偏振器下晶体的光学性质、6.2.2解理和解理角、6.2单偏振器下晶体的光学性质、6.2.2解理和解理只有当切片同时垂直于两个解理面时，两个解理面之间才是真正的角度。特征是解理缝薄而清晰，提起镜筒时解理缝不会向两边移动。测量方法：如图所示。6.2单偏振器下晶体的光学性质6.2.2解理和解理角，6.2单偏振器下晶体的光学性质6.2.3矿物颜色、多色性和吸收，1。彩色晶体对白光中七色光波的选择性吸收。如果它同样吸收白光，它是一种无色的矿物；白光吸收不均匀

6、是透射光的颜色；前两种颜色的互补原则：前两种颜色均匀混合成白色；当一个被吸收时，它显示出它的互补色。如果晶体吸收红光，它就会呈现绿色。颜色机制矿物的颜色机制非常复杂，它与矿物的化学成分、晶体结构和杂质包裹体有关。许多变价元素(如过渡金属元素)或镧系离子的内层由于晶体场的分裂而形成不同的能级。当白光通过这些元件的晶体场时，电子吸收白光中的部分单色光并引起跃迁，使得透射光呈现吸收光颜色的补色。6.2单偏振器下晶体的光学性质6.2.3颜色和多色性以及矿物的吸收，Fe2:使矿物呈绿色，如阳起石和蓝宝石；Fe3:使矿物变成棕色或红色，如黑云母；Mn2:使矿物呈淡玫瑰色，如菱锰矿和菱锰矿；Mn3:使矿物呈

7、浅红色或蓝紫色，如锂云母和电气石；Ti3:使矿物呈深棕色，如黑云母；或紫色，如锂辉石和含钛辉石；Cr3:使矿物呈亮绿色，如含铬的普通辉石、珍珠云母、翡翠等。或浅紫色或蓝紫色，如铬铁绿泥石等。6.2单偏振器下晶体的光学性质，6.2.3矿物颜色和多色性与吸收，2 .多色性和吸收，多色性由于光波通过晶体的振动方向不同，晶体颜色发生变化的现象。吸收由于光波通过晶体的振动方向不同，晶体的颜色浓度发生变化的现象。6.2单偏振器下晶体的光学性质6.2.3矿物颜色和多色性与吸收，6.2单偏振器下晶体的光学性质6.2.3矿物颜色和多色性与吸收，描述晶体的多色性和吸收，通常用光学指标轴表示。单轴晶体矿物的多色性和

8、吸收性公式：用光学指标轴表示，如电气石，切成C轴切片，在单偏振器下观察，当使用Ne PP时晶体为浅紫色，当使用NoPP时为深蓝色。多色公式是：否=深蓝色；Ne=浅紫色；吸收公式为NoN(表示在No方向的强吸收)。6.2单偏振器下晶体的光学性质6.2.3矿物颜色、多色性和吸收性，双轴晶体矿物的多色性和吸收性公式：有三种主要的折射率Ng、Nm和Np，相应地有三种主要的颜色。AP部分显示了Ng和Np的颜色，其多色性是明显的。OA部分，仅显示纳米颜色，无多色；Bxa部分显示了Nm和Np(正光)或Nm和Ng(负光)的颜色。测量双轴晶体的多色(三色)至少需要两个方向切片。如角闪石，多色公式：Ng=深绿色，

9、Nm=绿色，Np=浅黄绿色；吸收公式：Ng Nm Np(正吸收)，6.2单偏振器下晶体的光学性质6.2.3颜色和矿物的多色性和吸收，影响多色性的因素与矿物的性质有关(有些矿物有明显的多色性，有些不明显或不明显)；与切片方向有关(如OA切片上没有多色)；这与切片厚度有关(切片越厚，多色性越明显)。6.2单偏振器下晶体的光学特性6.2.3颜色和多色性以及矿物的吸收、6.2单偏振器下晶体的光学特性6.2.4轮廓、贝克线、矿物的粗糙表面和突起、在不同折射率的介质接触时可以看到暗边缘轮廓相邻介质的相对折射率可以用贝克线的移动规律来判断(当两种介质的折射率差为0.001时，也可以看到贝克线)。6.2单偏振

10、器下晶体的光学性质6.2.4轮廓，贝克线，矿物的粗糙表面和突起，2，矿物的粗糙表面：当在单偏振下观察时，可以看出一些矿物的表面是粗糙的，这被称为粗糙表面。原因：晶体表面微观且不均匀，在制作薄片时会覆盖一层胶质。由于胶质和晶体的折射率不同，光线在通过它们之间的界面时会发生折射，使得光线在矿物表面的分布不同，呈现出不同的明暗程度和粗糙感。晶体与周围介质的折射率差越大，抛光程度越差，表面越粗糙。6.2单偏振器下晶体的光学特性6.2.4轮廓、贝克线、粗糙表面和矿物突起3。薄片状突起，不同矿物的表面似乎有不同的高度，有些矿物较高，有些较低，这种现象称为突起(只是视觉上的)。突出原因：突出是人的视觉感受。

11、在同一切片中，每种矿物的表面都在同一水平面上。然而，由于矿物质之间以及矿物质和周围牙龈之间的折射率不同，折射、反射和全反射将发生在它们的结合处。不同程度的折射使接合处的亮度不同程度地变暗，并且视觉上感觉不均匀，也就是说，产生了凸起。6.2单偏振器下晶体的光学特性，6.2.4轮廓，贝克线，粗糙表面和矿物突起。突起有正负之分和高低之差(如图所示)。正负突起：以树胶折射率N=1.54为标准，矿物折射率大于树胶折射率为正突起；矿物的折射率小于树胶的折射率，是负的突起。突起高度：根据矿物质和牙龈的相对折射率，突起分为六个等级：负高、负低、正低、中、正高和正高。利用贝克线的运动规律可以判断正负突起；突起的

12、高度可以根据观察到的突起、边缘和粗糙表面的明显程度来确定。因此，矿物的折射率可以在单偏振器下估算。6.2单偏振器下晶体的光学特性6.2.4单偏振器下晶体的光学特性6.2.4矿物轮廓，贝克线，粗糙表面和突起，4。矿物闪光突起对于双折射大的晶体，在单偏振器下，突起的高度变化明显，这是一种现象。对于同一晶体，闪光突起是否明显取决于切片方向。6.2单偏振器下晶体的光学特性，6.2.4轮廓，贝克线，粗糙表面和矿物突起。装置：上下偏光镜同时使用，振动方向相互垂直(一般与目镜十字准线方向一致)。光学特性：当台上没有放置矿石切片或放置各向同性体和非各向同性体的切片时，视场是暗的；当非各向同性体切片被放置在台上

13、时，由于晶体的不同光学特性和切片方向，将会发生消光和干涉。交叉偏振器晶体的光学特性6.3.1交叉偏振器的器件和光学特性6.3.2交叉偏振器晶体的光学特性6.3.2交叉偏振器1之间的消光现象。全消光现象当各向同性体和非各向同性体的切片放置在交叉偏振器之间时，会出现全消光现象。如图(a)所示，这种切片不改变入射光的性质。穿过下偏振器的聚丙烯方向的偏振光在穿过晶体后仍在聚丙烯方向振动，该方向垂直于上偏振器的振动方向AA，因此它不能穿过上偏振器，使得观看区域变暗。旋转载物台，消光现象保持不变。消光现象晶体在交叉偏振器下显得很暗。2，四种消光现象任何方向的非各向同性体切片被放置在交叉偏振器之间，摘要：交

14、叉偏振器之间完全消光的晶体可以是各向同性体或非各向同性体的OA切片；四次消光的切片必须是非各向同性体。6.3交叉偏振器晶体的光学特性，6.3.2交叉偏振器之间的消光现象，6.3交叉偏振器晶体的光学特性，6.3.3交叉偏振器之间的干涉现象，1。干涉条件和光波频率相同；向同一个方向传播；同平面振动；光程差是恒定的。2.干涉原理揭示了下偏振器在偏振方向上的偏振，其在进入晶体后被分解成K1和K2偏振。特征：不同的折射率(N1N2)，不同的传播速度(V1V2)，不同的穿透晶体表面的时间(K2先于K1)，导致光程差R。在通过晶体片的过程中，较快的光超过较慢的光的距离。在K1和K2偏振到达上偏振器之前，光程

15、差R是一个常数。当进入上偏振器时，它再次分解，即K1和K2 (AA，其可以穿过上偏振器)以及K1和K2(AA，其不能穿过上偏振器)。两个偏振K1和K2具有干涉条件：相同的频率(由相同光束的第二次分解形成)；光程差是固定的；在同一个平面振动，并向同一个方向传播。交叉偏振器6.3.3之间晶体的光学特性交叉偏振器6.3之间的干涉现象交叉偏振器6.3.3之间晶体的光学特性交叉偏振器3之间的干涉现象。干涉结果合成光波的振幅a可以通过两个偏振光在同一平面上的叠加原理得到。A2=ob2s 22 S2 2(r/)ob的入射光波振幅。晶体片的光学指标椭圆半径与上下偏振器的振动方向之间的角度；入射光的单色波长；光

16、程差。6.3交叉偏振器之间晶体的光学性质，6.3.3交叉偏振器之间的干涉现象，从上述公式可以看出，合成光波的振幅取决于和R值。(1)夹角值当=0，sin22=0，A2=0时，对晶体消光的影响(晶体在消光位置消光四次)；当=45且sin22=1时，A2最大，晶体最亮(当晶体粒子从消光位置变为45时，干涉色最亮)。6.3交叉偏振器之间晶体的光学特性6.3.3交叉偏振器之间的干涉现象，(2)当R=0，A2=0时光程差的影响，晶体消光(全消光现象)；当R=2n /2，sin2(R/)=0，A2=0时，两个光波的干涉导致相互抵消，从而产生暗视区。当R=(2n 1)/2，sin2(R/)=1时，A2最大，

17、两个光波相互干涉的结果是相互叠加，亮度增强。当光程差r在2n /2和(2n 1)/2之间并且=0和45时，亮度在全黑和最亮之间。A2=OB2sin22sin2(R/)，6.3交叉偏振器晶体的光学特性，6.3.3交叉偏振器之间的干涉现象，4 .光程差r(单位nm)的计算，如果光在空气中的速度为V0，晶体片的厚度为d，快光和慢光通过厚度为d的片所需的时间为tp和tg，快光和慢光通过晶体片所需的时间为TG。然后，当快光通过薄片并在空气中传播一定距离，慢光刚刚通过薄片时，光程差为：影响光程差的因素有：晶体的双折射；纸张厚度。6.3交叉偏振器晶体间的光学特性6.3.3交叉偏振器之间的干涉现象，6.3交叉偏振器晶体间的光学特性6.3.4干涉颜色和色谱表，1。干涉色及