ppjt-p第三章单偏光系统下晶体光学性质

第三章单偏光系统下晶体的光学性质单偏光系统指的是只使用下偏光镜观察，不使用上偏光、锥光和勃氏镜。均光学主轴平行PP光学主轴斜交PPNow

insert

a

thinsection

of

a

rock

in

XPLwest

(left)east

(right)Light

vibrating

E-WHow

does

this

work??Unpolarized

lightLight

vibrating

inmany

planes

andwith

manywavelengthsLight

andcolorsreach

eye!northsouth©

Jane

Selverstone,

University

of

New

Mexico,

2003单偏光下观察的内容包括三个方面：1、矿物的外表特征，如形态、解理等。2、与矿物对透射光波吸收有关的光学性质，如颜色、多色性、吸收性等。3、与矿物折射率有关的光学性质，如突起、糙面、边缘、贝克线、色散效应等。3.1

矿物的形态3.1矿物的形态每一种矿物由于其结晶习性不同，构成不同的形态。另外，矿物的形状、大小、晶体的完整程度等,常常其物质成分、形成条件及结晶顺序等相关。因此，研究矿物的形态，不但有助于鉴定矿物，而且有助于推断其形成条件与结晶历史。显微镜下观察矿物的形态要结合多个切面，综合分析。Biotite

schistNmNgNp长条形：解理清晰六方形：解理不见柱和六方柱的聚形。电气石： 晶系，断面：三角形-

形柱面：长条形3.1

矿物的形态quartz

vein,

channel

of

fluid

flow粗大自形晶体生长于富含挥发性组分（流体）的脉体中阿尔泰变质带石英脉中的红柱石与蓝晶石Beryl

crystalfrompegmatite,Altaide,XinjiangKazak

herdGt-st-Ms-BiSchistAltay,

XinjiangChina石榴石：菱形十二面体和四角三八面体或者二者的聚形。断面可以是六边形，天山榴辉岩中的石榴石：自形。由于石榴石结晶力较强生长成自形变斑晶。红安榴辉岩中的石榴石：半自形、它形，系不同程度改造所致。Figure

3-5.

a.

Compositionallyzoned

hornblende

phenocryst

withpronounced

color

variation

visiblein

plane-polarized

light.Fieldwidth

1

mm.

b.

Zoned

plagioclasetwinned

on

the

carlsbad

law.Andesite,

Crater

Lake,

OR.

Fieldwidth

0.3

mm.

©

John

Winter

andPrentice

Hall.岩浆岩中的自形粗大斑晶是由于其结晶早于基质矿物。3.2

解理及解理夹角的测定解理是鉴别矿物的重要特征之一。不同的矿物，其解理方向、完善程度、组数及解理夹角不同。同时，解理还往往与晶面、晶轴有一定联系，所以解理还可以作为测定某些光学常数的辅助条件的依据。在磨制薄片时，由于机械力的影响，使解理张开形成细缝，

树胶充填于其中。由于矿物折射率与

树胶不同，光透过时发生折射、反射作用而使这些解理缝显示出来。解理的完善程度不同，解理缝表现情况亦不同根据解理的完善程度，可以划分为下列三级：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。2、完全解理：解理缝较稀，不完全连贯，如角闪石类、辉石类矿物的解理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。Why

different

hornblende

crystals

havedifferent

cleavages?解理缝的可见临界角解理缝的宽度、清晰程度，除了与解理的完善程度有关外，还与切面方向有密切联系。当解理面与岩石薄片平面的法线一致时（即解理面垂直薄片平面），解理缝最细、最清晰（图38）。此时，稍微升降物台，解理缝不向左右移动。当解理面与薄片平面的法线成夹角时，解理缝变宽。此时稍微升降物台，解理缝向左右移动。解理面逐渐倾斜，即角逐渐加大，解理缝逐渐变宽，且越来越不清晰。当角增至一定限度时，解理缝就看不见了，这个夹角称为解理缝的可见临界角。解理缝的可见临界角大小与矿物和

树胶的折射率差值有关，差值越大，解理缝可见临界角也越大。Β.И.

洛多契尼科夫具出一些矿物解理缝可见临界角的近似值，如：N＝1.70±的矿物（辉石类等），约为30。N＝1.65±的矿物（角闪石类等），约为25。N＝1.60－1.55±的矿物（云母、斜长石类等），约为20－10。Olive

gabbroOl

+

Cpx

+

PlBoth

plagioclase

andclinopyroxene

haveperfect

cleavages,

butthey

look

comple

ydifferent.

Why?解理夹角的测定按上述原则选择适当的切面，至于视域中心（图4－13）。使一组解理缝平行目镜

丝竖丝，在物台上读数为a。旋转物台使另一组解理缝平行竖丝，在物台上读数为b，两次读数之差即为所测之夹角。§3.3

薄片中矿物的颜色、多色性与吸收性3.3.1

矿物的颜色当光透过矿物薄片时，总是要被吸收一部分。如果矿物对白光中的各色光波同等程度吸收，透过矿物后仍为白光，称为无色矿物。如果矿物对白光中的各色光波选择性吸收，则透过矿片的各色光强度比例将发生变化，从而使矿片呈现特定的颜色。因此，显微镜下，矿物在薄片中呈现的颜色是选择性吸收的结果。矿物对白光中的各种色光选择吸收后呈现的颜色，遵从一定的规律，即混合－补色原理薄片中矿物颜色的影响因素：矿物在薄片中呈现的颜色还与矿物的性质有密切关系，特别与某些色素离子有关。例如含Fe2+，常呈浅绿色（钙铁辉石）；Fe3+呈浅红色（玄武角闪石）；含Mn3+呈浅红色（红帘石）；含Cr3+，呈亮绿色（铬透辉石）等等。矿物的颜色还与其所含的OH-1有关。至于矿物颜色的深浅，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。吸收的总强度又取决于矿物本身的性质和薄片的厚度，对同一种矿物来说，薄片越厚颜色越深。3.3.2

多色性与吸收性非均矿物的光学性质因方向不同而异，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物台时，许多非均矿物薄片的颜色及颜色深浅要发生变化。矿片颜色变化的现象称为多色性；颜色深浅变化的现象称为吸收性。Biotite

as

stage

is

rotatedChanges

in

absorption

color

in

PPL

as

rotatestage

(common

in

biotite,

amphibole…)Pleochroic

formula:–

Example:

Tourmaline:e=

dark

green

to

bluishNo=

colorless

totanCan

determine

thisas

just

described

byisolating

and

then

Ne

E-W

andobserving

the

colorPleochroism一轴晶多色性与吸收性一轴晶矿物有两个主要的颜色，分别与Ne、No相当。垂直光轴的切面，为圆切面，半径＝No，双折射率等于零。无多色性。平行光轴的切面，为椭圆切面，其两个半径为No和Ne。有最大的双折射率值，为Ne-No。多色性最明显。斜交光轴的切面，为椭圆切面，两个半径为No和Ne’。双折射率为：Ne’-No，其大小介于零和最大之间。一轴晶矿物有两个主要的颜色，分别与Ne、No相当。多色性公式记录方式为：No=深蓝色，Ne=浅紫色。吸收性公式为：No>Ne。一轴晶多色性与吸收性一轴晶矿物多色性和吸收性公式的近似测定－以电气石为例（1）找一

状或球面三角形的颗粒置于视域中心，切面颜色为深蓝色或蓝紫色，转动物台颜色不变（正交光下应为全消光）。为一轴晶垂直光轴的切面。结合其光性方位可知:No

=

深蓝色或蓝紫色。一轴晶矿物多色性和吸收性公式的近似测定－以电气石为例（2）找一个长柱状、多色性非常明显的颗粒置于视域中心，转动物台颜色变化为深蓝色－浅紫色，为一轴晶平行光轴的切面。从（1）可知，Ne

＝浅紫色吸收性公式：No>NeNeNo二轴晶矿物有三个主折射率值，

Ng、Nm、Np。有三个主要的颜色。在平行光轴的切面上显示Ng、Np的颜色，其多色性明显；垂直光轴的切面，只显示Nm的颜色，不具有多色性，其他切面的多色性明显程度介于上述两种切面之间。二轴晶矿物如普通角闪石的多色性公式如下：Ng＝深绿色，Nm＝绿色，

Np＝浅黄绿色吸收性公式为Ng>Nm>Np为正吸收Np>Nm>Ng，则为反吸收。二轴晶多色性与吸收性3.3.3矿物的多色性和吸收性与那些因素有关？不同矿物多色性和吸收性不同：非均质矿物中，不同矿物的多色性明显程度是不同的。有些矿物多色性极为明显，如黑云母，电气石等；有些矿物多色性不太明显，如紫苏辉石、红柱石等；有些非均矿物看不出多色性。切面方向不同多色性和吸收性不同：在矿物薄片中多色性的明显程度除与矿物的本性有关外，还与切面方向有关。同一矿物切面方向不同，多色性的明显程度也不同。在一轴晶平行光轴和二轴晶平行光轴面的切面上多色性最明显。3.薄片厚度不同多色性和吸收性不同：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。测定多色性公式必须在定向切面上进行。§3.4

薄片中矿物的边缘、贝克线、糙面和突起3.4.1

矿物的边缘与贝克线在两种折射率不同的物质接触处，光从一种物质射入另一种物质，必然产生折射和/或反射，使接触界线处光线减少，而呈现出的边缘。在岩石薄片中，各种矿物边缘的粗细、明暗程度，取决于矿物折射率与树胶折射率差值的大小。二者间差值越大，矿物的边缘越粗，越暗。反之，则边缘细而不明显。在矿物边缘附近常可以见到一条比较明亮的细线，升降物台，亮线发生移动，这条亮线称为贝克线。贝克线的形成与相邻两种物质折射率不同有关，二者折射率相差越大，贝克线越显著，反之贝克线越微弱。两物质折射率相等，则贝克线

。升降物台时，贝克线发生移动。基本规律为：下降物台，贝克线向折射率大的方向移动，上升物台，贝克线向折射率小的方向移动。以此可以用来确定相邻两种物质的相对折射率大小。边缘和贝克线产生的原因

N>n下降物台，贝克线向折射率大的方向移动边缘和贝克线产生的原因

N>n贝克线的灵敏度很高，即使在两种物质的折射率相差只有0.001的情况下，贝克线仍很清楚，若用单色光，灵敏度可达0.0005。观察贝克线时应注意以下几点：两种物质的交界线应靠近视域中心；适当缩小光圈。档去入射光中倾斜较大的部分光线，并使视域亮度不至过强。交界线处不应夹有其他杂质。色散效应当两种相邻物质的折射率相差极小并用白光照射时，在接触面上则发生色散效应。贝克线分解成两条有色的光带，橙黄色光带靠近折射率低的矿物，浅蓝色光带靠近折射率高的矿物。这种色散效应也称为洛多契尼科夫色散效应。对于鉴定钠长石与正长石等折射率相差极小的矿物，这种色散效应极为有效。这种色散效应的产生与白光中不同波长的光波折射率不同有关，折射率色散3.4.2

矿物的糙面在单偏光下观察不同矿物的表面时，可以看到某些矿物表面比较光滑，某些矿物表面显得较为粗糙呈麻点状，好象粗糙皮革一样，这种现象称为糙面。3.4.2矿物的糙面糙面产生的主要原因是：矿物薄片表面常表现为显微状的凹凸不平，覆盖在矿片之上的

树胶折射率又与矿片折射率不同。当光线通过二者之间的界面时，发生折射，甚至全反射作用，致使矿物表面的光线集散不一，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树胶折射差值的大小及矿物表面的光滑程度。一般是二者折射率差值愈大，矿物表面的光滑程度愈差，其糙面愈明显。3.4.3

矿物的突起薄片中有的矿物表面显得高，有的显得低，这种表面似乎高低不平的现象称为矿物的突起。突起的现象只是一种感觉，它是由于薄片中的矿物与树胶之间有不同的折射率差值引起的。差值愈大，突起的现象愈显著。Mineral

properties

in

PPL:

reliefRelief

is

a

measureof

the

relative

difference

inrefractiveindexbetween

a

mineralgrain

and

its

surroundingsRelief

is

determined

visually,

in

PPLRelief

is

used

to

estimate

ngarnet:quartz:epoxy:n

=

1.72-1.89n

=1.54-1.55n

=

1.54Quartz

has

low

reliefGarnethas

high

relief矿物的突起突起的高低取决于矿物与树胶折射率差值的大小。

如前所述，矿物的折射率大于树胶，为正突起，下降物台，贝克线向矿物方向移动。若矿物折射率小于树胶，为负突起，下降物台，贝克线向树胶方向移动。在实际鉴定工作中，此点极为重要。例如，正长石的Nm=1.530，石英的No=1.544。它们与树胶的差值均为0.007。因此在薄片中全显低突起。但是，利用贝克线的移动规律可知前者为低负突起，后者为低正突起。表1

不同突起等级对比表突起级别折射率糙面及边缘特征实例高负突起<1.48糙面及边缘显著，下降物台，萤石贝克线移向树胶低负突起1.48－1