工艺矿物学矿物的偏光显微镜鉴定

2矿物的偏光显微镜鉴定前言

自然界中3300多种矿物（不包括人造矿物）。

这些矿物有其自身的化学组成、晶体结构、一定的形态和物理性质。

2.1晶体光学基本性质自然光与偏振光2.1.2光在均质体与非均质体中的传播物质中级晶族非晶质矿物等轴晶系矿物均质体低级晶族非均质体光波在透明矿物中传播特点：光波在透明矿物中传播特点特定频率的光波在均质体中传播基本上不改变入射光波的振动特点和振动方向。特定频率的光波在非均质体中传播时，其传播速度随光波在晶体中的振动方向而发生改变。

光波入射非均质体，除特殊方向外，都要发生双折射，分解形成振动方向不同，传播速度不同、折射率不等的2个偏光，其之差为双折射率。2.1.3

光率体

光波沿非均质体的特殊方向入射时（如沿中级晶族晶体的Z轴方向），不发生双折射，基本不改变入射光波的振动特点和振动方向。这个特殊方向称作光轴。中级晶族晶体只有1个光轴方向，称为一轴晶。低级晶族晶体有2个光轴方向，称为二轴晶。2.1.3

光率体

光率体：表示光波在晶体中传播时，将光波振动方向与该方向折射率指联系起来的一种空间图形。(1)光率体是虚幻的，但却是实实在在存在的。(2)晶体中有无数个光率体。(3)晶体的任何切面都必须通过光率体的中心。一光率体其具体作法是设想自晶体中心起，沿光波振动方向按比例截取相应的折射率值，每一个振动方向都能作出一个线段，把各个线段的端点连接起来便构成一个立体图形，此即为光率体。1均质体的光率体光波在均质体中传播时，向任何方向振动，其传播速度不变，折射率值相等。因此，均质体的光率体是一个圆球体。均质体光率体任何方向的切面都是圆切面，圆切面半径代表均质体的折射率值（N）。

均质体光率体的特点均质体光率体为一个圆球体只有一个折射率值-N双折射率值为零三一轴晶光率体一轴晶光率体是一个以Z晶轴为旋转轴的旋转椭球体，而且有正负之分。这类矿物有最大和最小两个主持射率值，分别以符号Ne和No表示正光性光率体负光性光率体一轴晶光率体的主要切面

一轴晶光率体为以Z轴为轴的旋转椭球体只有一个与Z轴平行的光轴有两个主折射率值，即Ne、NoNe始终平行Z轴，No垂直Z轴正光性Ne＞No，负光性Ne＜No最大双折射率值为Ne-No一轴晶光率体的特点1．正光性光率体正光性光率体---为一个长形旋转椭球体，旋转轴为长轴，光波平行Z轴（光轴）振动时的折射率值总是大于垂直Z轴振动时的折射率，即Ne＞No。凡具这种特点的光率体称为一轴晶正光性光率体，相应的矿物称一轴晶正光性矿物。如石英。2．负光性光率体

负光性光率体---为一个偏形旋转椭球体，其旋转轴为短轴，光波平行Z轴振动时的折射率总是小于垂直Z轴振动时的折射率，即Ne＜No。凡具这种特征的光率体称为一轴晶负光性光率体，相应的矿物称一轴晶负光性矿物。如方解石。3．一轴晶光率体的主要切面①垂直光轴的切面：为圆切面，其半径等于No。光波垂直这种切面入射时（即沿光轴入射），不发生双折射，也不改变入射光波的振动方向，相应的折射率等于No，双折率等于零。一轴晶光率体只有一个这样的圆切面。②平行光轴的切面：为椭圆切面，其长短半径分别为No与Ne（正光性：长半径为Ne，短半径为No；负光性；长半径为No，短半径为Ne）。光波垂直这种切面入射时（即垂直光轴入射），发生双折射分解形成两种偏光。其振动方向必定分别平行椭圆切面的长短半径，相应的折射率必定分别等于椭圆切面的长短半径Ne与No。双折率必等于椭圆切面长短半径Ne与No之差，是一轴晶矿物的最大双折率。这种切面是一轴晶光率体的主切面。四

二轴晶光率体二轴晶矿物晶体的三个结晶轴单位不相等（a≠b≠c），表明它们三度空间方向的不均一性。实验证明，这类矿物都具有大、中、小三个主折射率值，它们分别与互相垂直的三个振动方向相当，通常以符号Ng、Nm、Np代表大、中、小三个方折射率值。当光波沿其它方向振动时，相应的折射率值递变于Ng、Nm、Np之间，一般以符号Ng′和Np′表示，它们与Ng、Np的相对大小关系是：Ng＞Ng′＞Nm＞Np′＞Np。二轴晶光率体是一个三轴不等的椭球体。即三轴椭球体。光学主轴光轴光轴面与光轴角光性二轴晶光率体的主要切面1光学主轴二轴晶光率体（三轴椭球体）中，三个互相垂直的轴代表二轴晶矿物的三个主要光学方向，称光学主轴，简称主轴，即Ng轴、Nm轴和Np轴。其中Ng＞Nm＞Np。

Nm-NpNg-NpNg-Nm包括两个主轴的切面，称主轴面（主动面）。二轴晶光率体有三个互相垂直的主轴面，即NgNp面、NgNm面与NmNp面2光轴二轴晶光率体是一个三轴不等的椭球体，通过Nm轴在光率体的一侧（Ng轴与Np轴之间），可以连续作一系列椭圆切面。这些切面的半径之一始终是Nm轴，另一半径递变于Ng与Np之间。在它们中间总可找到一个半径相当于Nm的圆切面。在光率体的另一侧，同样可截出另一圆切面。光波垂直这两个圆切面入射时，不发生双折射，因而这两个方向是光轴方向，以符号“OA”表示。通过光率体中心，只能截出两个圆切面，即只有两个光轴，故称二轴晶。

包括两个光轴的面称光轴面（与主轴面NgNp面一致），以符号“Ap”表示。通过光率体中心而垂直光轴的方向称光学法线（与主轴Nm轴一致）。两个光轴之间所夹的锐角称光轴角，以符号“2V”表示。3光轴面与光轴角4光性根据Ng、Nm、Np的相对大小确定二轴晶矿物的光性符号。最大双折射率值为Ng-Np当Ng-Nm＞Nm-Np时，为正光性。两个光轴之间的锐角等分线（Bxa）必定是Ng轴,Ng=Bxa或Np=Bxo。二轴晶光率体的特点二轴晶光率体为以三轴不等的椭球体并有两个光轴，其夹角为2V角有三个主折射率值，即Ng、Nm、NpNm值始终不变，并组成一个垂直光轴的圆切面正光性Ng-Nm＞Nm-Np，Ng=Bxa负光性Ng-Nm＜Nm-Np，Np=Bxa最大双折射率值为Ng-Np4二轴晶光率体的主要切面①垂直光轴的切面---圆切面，其半径等于Nm。光波垂直这种切面入射时（即沿光轴入射），不发生双折射，也不改变入射光波的振动方向。其折射率等于Nm，双折率等于零。②平行光轴面的切面---椭圆切面（相当于主轴面NgNp面），其长短半径分别等于Ng与Np。光波垂直这种切面入射（即沿Nm入射）时，发生双折射，分解形成两种偏光。其振动方向分别平行Ng轴与Np轴；折射率分别等于主折射率Ng与Np。双折率等于Ng-Np，是二轴晶矿物的最大双折率。③垂直Bxa的切面---椭圆切面。正光性晶体相当于主轴面NmNp面；负光性晶体相当于主轴面NgNm面。光波垂直这种切面入射时（即沿Bxa方向入射），发生双折射，分解形成两种偏光。其振动方向分别平行Nm轴与Np轴或Nm与Ng轴；折射率分别等于Nm与Np或Nm与Ng轴。双折率等于Nm—Np或Ng—Nm，其大小介于零与最大值之间。④垂直Bxo的切面椭圆切面。正光性晶体相当于主轴面NgNm面，负光性晶体相当于主轴面NmNp面。光波垂直这种切面入射（即沿Bxo方向入射），发生双折射，分解形成两种偏光。其振动方向分别平行Nm与Ng轴或Nm与Np轴；折射率分别等于Ng与Nm或Np与Nm。双折率等于Ng—Nm或Nm—Np，其大小介于零与最大值之间。但无论光性是正或是负，垂直Bxa切面的双折率总是小于垂直Bxo切面的双折率。⑤斜交切面：既不垂直主轴，也不垂直光轴的切面属于斜交切面。这种切面有无数个，它们都是椭圆切面（非主轴面）。第六节光性方位光性方位：光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系。中级晶簇光性方位：

c晶轴与Ne一致。低级晶簇光性方位：斜方晶系：三个主轴与三个结晶轴一致。如黄玉。单斜晶系：b晶轴与光率体三个主轴之一重合，其余斜交。如透闪石。三斜晶系：光率体三个主轴与三个结晶轴斜交。如斜长石。一轴晶（中级晶族）光性方位X二轴晶（低级晶族）光性方位第二章偏光显微镜第一节偏光显微镜的构造第二节偏光显微镜的调节与校正一、装卸镜头二、调节照明三、调节焦距四、校正中心五、视域直径的测定六、目镜十字丝的检查七、偏光镜的校正八、显微镜的维护与保养第三节岩石薄片磨制法简介第一节偏光显微镜的构造

偏光显微镜是研究透明矿物光学性质的重要仪器。它具有两个偏光镜:

下偏光镜(起偏镜)，装在载物台之下；上偏光镜(分析镜)，装在接物镜之上的镜筒中。从上下偏光镜中透出的偏光，其振动面互相垂直。

图2-1偏光显微镜的基本构造示意图1-目镜；2-镜筒；3-勃氏镜；4-上偏光镜；5-物镜夹；6-试板孔；7-物镜；8-薄片夹；9-载物台；10-聚光镜；11-锁光圈；12-下偏光镜；13-反光镜；14-镜座；15-载物台固定螺旋；16-镜臂；17-微动调焦螺旋；18-粗动调焦螺旋

图2-2偏光显微镜及其构成1、镜座：支持显微镜的全部质量2、镜臂：下端连接镜座，上端连接镜筒，镜筒的连接处，装有粗动和微动调焦螺旋，可使镜筒升降。3、反光镜：为具平、凹两面的小圆镜，可任意转动，以便对准光源，把光线反射到显微镜的光学系统中。4、下偏光镜：由偏光片制成，位于光源之上，可把自然光变成振动面固定的偏光，可调节下偏光振动方向。其方向一般以PP表示。5、锁光圈：位于下偏光镜之上，可使锁光圈自由开合，用以控制光线的通过量。6、聚光镜：位于锁光圈和载物台之间，由一组透镜组成，可把由下偏光镜透出的平行偏光束高度会聚成锥形偏光束7、载物台：一个可以水平转动的圆形平台，圆周边缘有360度的刻度。8、镜筒：其上端插目镜，下端装物镜，中间装有勃氏镜、上偏光镜及试板孔9、物镜：每个物镜上注有放大倍率及数值孔径（N.A.)光孔角：通过物镜前透镜最边缘光线与前焦点所构成的夹角θ。数值孔径：nsinθ,θ—光孔角；

n—物镜与物体之间介质的折射率10、上偏光镜，振动方向与下偏光镜振动方向垂直，一般以AA表示。11、勃氏镜：位于目镜和上偏光镜之间，是一个小凸透镜，主要起对图像放大的作用。2.装卸物镜

因显微镜型号不同，物镜的装卸有下列几种情况：

①弹簧夹型，将物镜上的小钉，夹于镜筒下端弹簧夹的凹陷处，即可卡住物镜(图2-4)。

②转盘型，将物镜安装在镜筒下端的物镜旋转盘上。再将需用的物镜转到镜筒下方，转至弹簧卡住为止(图2-5)。转过头或未到应有位置都会使物镜过分偏离目镜中轴而不能校正中心。

③螺丝口型，将选用的物镜安装在镜筒下方的螺丝口上，拧紧为止。第二节偏光显微镜的调节与校正一、装卸镜头1.装目镜

将选用的目镜插入镜筒(图2-3)，并使目镜十字丝位于东西、南北方向。双目镜筒还需调节两个目镜间的距离，使眼睛间距与双筒视域一致。三、调节焦距（准焦）

1.完成装卸镜头及调节照明之后，将欲测矿片置载物台中心，并用载物台上的一对弹簧夹把矿片夹紧。必须使薄片的盖玻璃朝上，否则不能准焦，特别是使用高倍物镜时。

2.从侧面观察，转动粗动调焦螺旋，使镜筒下降或使载物台上升，至镜筒下端的物镜与载物台上的薄片比较靠近为止(图2-7)。

3.从目镜中观察，转动粗动调焦螺旋，使镜筒缓缓上升，或使载物台缓缓下降，至视域内物像基本清楚，再转动微动调焦螺旋，直至视域内物像完全清晰为止。注意：在调焦时，绝不能眼睛看着镜筒内而下降镜筒或上升载物台。二、调节照明（对光）装上目镜及中倍物镜以后，轻轻推出上偏光镜及勃氏镜，打开锁光圈，目视镜筒内，转动反光镜使对准光源，直至视域最明亮为止(图2-6)。注意不能把反光镜直接对准太阳光。四、校正中心1.

测量中倍或低倍物镜的视域直径，可以直接使用有刻度的透明尺测定。测定时将透明尺置载物台中心部位，对准焦点后，观察视域直径的长度值，并做记录。

2.

测量高倍物镜的视域直径，可以使用物台微尺测定。物台微尺是嵌在玻璃片中心的一个小微尺，总长度为1~2mm，其中刻有100~200个小格，每小格为0.01mm。测量时，将物台微尺置载物台中心，对准焦点，观察视域直径相当于物台微尺的多少小格。若为20格，则视域直径为20×0.01=0.2mm。五、视域直径的测定

先将具有直边的矿物颗粒置视域中心，使矿物的直边与目镜十字丝的横丝平行，记录载物台读数；转动载物台90o，观察矿物直边是否与目镜十字丝的纵丝平行。若平行，说明十字丝是正交的；若不平行，说明目镜十字丝不正交，需作专门修理。

六、目镜十字丝的检查

在偏光显微镜的光学系统中，下、上偏光镜的振动方向应当正交，并为东西、南北方向，且分别与目镜十字丝平行。其校正方法如下：

(一)确定及校正下偏光镜的振动方向

1、用中倍物镜准焦后，在岩石薄片中找一个具完全解理缝的黑云母置视域中心。转动载物台，使黑云母的颜色变得最深为止(图2-8)。此时，黑云母解理缝方向代表下偏光镜振动方向（因为光波沿黑云母解理缝方向振动时，吸收最强，颜色最深）。

2、若黑云母解理缝方向与目镜十字丝的横丝（东西方向）平行，则不需要校正。3、若不平行(图2-8)，转动载物台，使黑云母解理缝方向与目镜十字丝的横丝平行，旋转下偏光镜，至黑云母的颜色变得最深为止。此时下偏光镜振动方向位于东西方向(图2-8)。七、偏光镜的校正

图2-7下偏光镜振动方向的校正(二)检查上、下偏光镜振动方向是否正交

使用中倍物镜，调节照明使视域最亮。推入上偏光镜，如果视域黑暗，证明上、下偏光镜振动方向正交。若视域不黑暗，说明上、下偏光镜振动方向不正交。如果下偏光镜振动方向已经校正至东西方向，则需要校正上偏光镜振动方向。转动上偏光镜至视域黑暗为止（相对黑暗）。如果显微镜中的上偏光镜不能转动，则需要作专门修理(三)检查目镜十字丝是否严格与上、下偏光镜振动方向一致

在岩石薄片中选一个具极完全解理缝的黑云母，置视域中心，转动载物台，使黑云母解理缝与目镜十字丝之一平行。推入上偏光镜，若黑云母变黑暗（消光），证明目镜十字丝分别与上、下偏光镜振动方向一致。若黑云母不全黑暗（未达消光位），转动载物台，使黑云母变黑暗（达消光位）。推出上偏光镜，旋转目镜，使十字丝之一与黑云母解理缝平行。此时目镜十字丝与上、下偏光镜振动方向一致。1．搬动或放置显微镜时，必须轻拿轻放，防止震动。从镜箱里取显微镜时，必须一手握镜臂，另一手托住镜座，切勿用手提住微动螺丝以上的任何部分。

2．镜头必须保持清洁，若有灰尘需用擦镜头的专用软纸擦，切不可用手指或其它纸擦，以防损坏镜头。

3．显微镜的任何部件，应严防坠地或跌落，用毕放回原处，严禁乱放或夹在书中带走。

4．尚未学习使用的部分（包括附件）切勿乱动，更不准随便拆卸。

5．薄片置于载物台上，盖玻璃必须朝上，且用弹簧夹紧。

6．操作使用各部件，动作要轻柔，发现难于转动之部件，切忌用力，以防损坏，并要及时报告教师。

7．下降镜筒时，首先要用眼睛从侧面注视，切勿使物镜与薄片相撞而损坏镜头和薄片。

8．注意保持显微镜清洁干燥，切忌晒到太阳或距热源太近，以防损坏光学部件。

八、偏光显微镜的维护与保养9．试板插入试板孔，若孔大不紧，不得松开手；若孔小费力，则应一手握牢镜臂，另一手缓缓插入或抽出试板。

10．放置显微镜，不要靠近桌边；使用时镜臂倾斜不要过大，离开座位时要竖直镜臂。附件盒要放于实验桌面中央较安全方便之处。

11．显微镜用完后：（1）卸去薄片，放入薄片盒。（2）卸去物镜装入物镜盒，再将镜筒下降至最低位，扶直镜筒。（3）将上偏光镜和勃氏镜推入镜筒内，有镜筒盖者，可将目镜卸去，放入目镜盒，并将目镜盖盖在镜筒上；无镜筒盖者则不卸目镜；有罩者置好罩布，再将显微镜及镜头、附件等轻轻放回箱内原位锁好。

12．实验者和显微镜均须固定位置，不得随意串座和搬动显微镜。使用显微镜前需仔细检查，发现缺损问题立即报实验教师核准记录，然后备用。凡属实验之中因不遵守操作规程而出现问题者，均由当次实验者负责。岩石薄片是由薄的矿片、载玻璃片与盖玻璃片组成。1.切片用切片机从岩石标本上切下一小块（定向或不定向）。磨片在磨片机上把该岩块的一面磨平。用加拿大树胶把这一平面粘在载玻璃片中部（其大小为25mm×80mm，厚约1mm）。再磨另一面，磨至厚度0.03mm为止。粘结用加拿大树胶把盖玻璃粘在岩石薄片上（盖玻璃大小为15mm×15mm至20mm×20mm，厚度0.1~0.2mm）。矿片第三节岩石薄片磨制法简介

图2-3装目镜

图2-4装物镜

图2-5装物镜

图2-6调节照明示意图

图2-7调节焦