岩相学基础第二章第一节1.ppt

1、第二章 偏光显微镜下晶体的光学性质,2.1 单偏光镜下晶体的光学性质 2.2 正交偏光镜下晶体的光学性质 2.3 锥光镜下晶体的光学性质,偏光显微镜的构造,偏光显微镜是研究晶体光学性质的主要工具 熟练的掌握偏光显微镜下研究晶体的方法，已成为从事科学技术研究人员的基本功。,（1）机械部分 包括镜座、镜臂、镜筒、裁物台、粗动螺旋和微动螺旋。 （2）成像部分 包括物镜、目镜 （3）照明系统 光源，锁光圈 （4）偏光系统 （5）聚敛系统 （6）附件,研究晶体光学性质的主要工具 偏光显微镜,主要附件： 机械台，物台微尺尺寸、粒度测量 电子分析仪矿物含量等 补色器：石膏试板、云母试板、石英楔 轴名、光性正

2、负、干涉色级序,光学显微镜的三个主要参数： （1）分辨率 所谓分辨率是指能分辨物体细小特征的本领，即用能分开两点(或两平行线)之间的最短距离。,d-分辨率 -用光波长 NA-数值孔径 n-介质折射率 -光孔角半角,物镜：是决定显微镜成像性能的重要因素，其价值约占整个显微镜的1/21/4。,数值孔径是物镜重要参数 NA大分辨率高 NA大焦点深度小,（2）放大倍数 总放大倍数(M0)=物镜放达倍率(M1) 目镜放大倍率(M2) 通常，放大倍数愈高的物镜 NA愈大 500 NA M0 1000 NA 显微镜的放大倍数是显微镜性能之一，但不是最主要的性能。在给定的物镜分辨率的条件下，加大目镜放大率或以

3、加大的投影器不可能提高显微镜的分辨率。目镜放大率的加大在一定程度上使观察者以舒适的感觉而已。但不适当地加大目镜放大率可招致物像模糊，降低显微镜的性能。,（3）焦点深度T 在显微镜的光轴上有一段距离范围内物体被看得清晰。超出这段距离的物体就模糊不清。这段距离位于显微镜焦点的上下很小的范围之内。这段距离的上下限叫焦点深度,n-折射率 K-人眼分辨率 NA-数值孔径 M-放大倍数,（4）清晰度 显微镜的清晰度是物镜及其他光学具组的质量，是镜筒的标准长度、光源的性质、正确使用光拦和正确使用放大率的综合表现。,色差： 根据几何光学的折射定律，可以知道，不同波长的光线中波长短的色光的折射率高于波长的谱线。

4、因此全色光容易造成像差。这种像差叫色差。,利用不同折射率、不同色差的玻璃组合，可以消除色差。,球差： 不正确使用光栏也可造成像差叫球差般来说孔径光栏开得过大时发自物体的任何一点上的光束经过光具组的球面折射后不定在光轴的同一点相交形成球差。 放大倍数不当、物像平面倾斜等也可形成球差 。,2.1 单偏光下晶体的性质,单偏光下我们可以对无机材料薄片进行如下内容观察 ： 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。 还可以进行粒度测定，折光率测定，薄片厚度测定等,研究晶体的形态可以进行矿物鉴定； 推测它们的形成条件、析晶顺序。 各种矿物都具有一定的结晶习性，构成一定的形态。 形态

5、（形状、大小、完整程度)与形成条件、析晶顺序有密切关系。,观察晶体形态的意义,一. 晶体形态,按晶体发育的完好程度，可把晶体形态分为： 自形晶 晶体发育良好，有规则外形。这种晶体析晶早，结晶能力强。 半自形晶 晶体发育较好，部分表现规则几何外形。这种晶体析晶较晚。 它形晶 不具晶体自身应有的几何外形。这种晶体析晶最晚或在温度下降较快时析晶。,晶体形态主要取决于 1 化学成分 2 内部结构 3 形成过程的外部条件与环境 应用： 控制析晶、生长形成微晶玻璃、纳米晶结构,自形 半自形 它形,显微镜下观察的晶体形态还与薄片取向有关，在单偏光镜下只能观察到晶体某一切面的形状，随着切面不同，形状有多种，如

6、图。,如果薄片中颗粒较多，则综合许多颗粒的切面的形状可推出晶体的形态。,奇形晶体：由于析晶时物质的粘度和杂质的影响，形成一些雪花状、树枝状、鳞片状和放射状等奇形晶体。 包裹体：即一个大晶体包裹着一些小晶体，被包裹的可以是气体、液体、其他晶体或同种晶体。从包裹体的成分和形态可以分析出晶体析晶时的物理化学环境，是岩相分析的一个重要依据。,橄榄石中的锆石,各种晶体均有其晶体发育特征：,二、解理及解理角,解理概念： 矿物晶体在一定方向（或晶面）具有能劈裂成较光滑平面的现象。 解理具有方向性，与晶面或晶轴有一定关系。裂开的面称为解理面，一般平行于晶面。 不同的晶质矿物，解理的数目，解理的完善程度和解理的

7、夹角都不同。利用这一特性可以在显微镜下区别不同的矿物质。 解理面一般平行于晶体格架中质点最紧密，联结力最强的面。 因为垂直这种面的联结力较弱，晶粒易于平行此面破裂。相对来说，面与面之间的联结力最弱。解理是反映晶体构造的重要特征之一。且较晶体形态具有更为普遍的意义。,按解理发育程度，把解理分为几类： 极完全解理 解理缝细、直贯。 完全解理 解理缝细，连贯性较差。 不完全解理 解理缝粗、少、不连贯。,解理缝树胶充填在解理缝隙中，由于折射率不同， 而显示出一条条互相平行的细缝。,（4）极不完全解理：实际上等于无解理,极完全解理-云母，石墨，石膏 完全解理-角闪石，长石，辉石 不完全解理-橄榄石,3

8、影响解理观察的因素 解理缝的清晰程度除与解理的完整程度有关外，还受晶体与树胶的折射率差值的控制。差值越大解理缝越清楚。 解理缝的宽度和清晰程度还与切面方向有密切关系。,当切面垂直解理面时，解理缝最窄，代表真实宽度；鉴别方法：升降镜筒时，解理缝不向两边移动。 解理缝与切面法线的夹角越大缝越宽且越不清楚； 鉴别方法：升降镜筒时，解理缝向两边移动。 当切面与解理面平行时，就看不见解理缝。,解理角 : 具有两组或两组以上解理的晶体，异组解理间所夹角度。 解理角的大小与切片方位有关，切片方位同时垂直两组解理面时，测得的是真实解理角 （判断：提升镜筒，解理纹不左右移动）。,如何测定解理角: 选择垂直两组解

9、理面的切面. 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. 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。,1.关于颜色的概念 矿物的颜色是矿物对白光中的七色光选择吸收的结果。 如果矿物对白光中的七色光同等程度吸收，则为无色。 如果矿物对白光中的七色光选择吸收，除去被吸收的色光，其它色光混合起来的颜色即为矿物的颜色。 2. 均质体的颜色 均质体的光学性质为各向同性，故各个方向对白光中七色光的选则吸收也相同，所以均质体只有一种确定的颜色。颜色的深浅称为浓度。,三、颜色和多色性,矿物产生颜色的成因： 某些矿物呈现颜色是对复色光选择吸收的结果，遵守

10、颜色混合-互补原理。,红绿蓝为三原色，以不同强度混合，可得各种颜色，黄靛紫称三原色的三补色。,颜色光学混合第一定律：相对的原色光与补色光相加为白光。 颜色光学混合第二定律：补色光由相邻二原色光相加而成，原色光也可由相邻两补色光相加而成。 颜色 矿物本身显示的特征颜色，是透过矿片的 色光按上述原则混合的结果。,3 非均质体的颜色 颜色吸收性 矿物在颜色深浅上表现的各向异性。 颜色多色性 矿物在颜色色彩上表现的各向异性 非均质体的光学性质各向异性，在偏振光下晶体各个方向上对不同波长的光的选择吸收及吸收总量各不相同，所以表现为不同方向上的颜色不同，颜色的深浅不同。非均质体具有多色性和吸收性。 具体表

11、现为：在单偏光镜下旋转物台时，矿物薄片的颜色及颜色深浅要发生变化。,（1）一轴晶的颜色 一轴晶有两个主要的颜色，分别在Ne方向和No方向上。例如：电气石在Ne方向上为浅紫色，在No方向上深蓝色，在其它方向上的颜色介于浅紫与深蓝之间。 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。 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）,（2）二轴晶的颜色 二轴晶有三个主要颜色，分别在Ng、Nm、Np方 向上。光轴面（Ng、 Np）上，多色性最明显； 垂直光轴的切面无多色性（Nm）； 垂直Bxa的切面上，多色性介于前两者之间（Nm

12、、Np或Nm、Ng）。 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）,角闪石的多色性公式： Ng=深绿色，Nm=绿色， Np=黄绿色（多色性公式） Ng Nm Np （吸收性公式）,（3）影响多色性的因素 薄片越厚多色性越明显； 切面方向不同则多色性不同。 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,四 糙面、贝克线、突起,1 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。,贝克线产生的原因如下： 相邻

13、两介质倾斜接触，折射率大的介质盖于折射率小的介质之上。无论接触面的倾斜程度如何，平行光射到界面上时，光线由光疏介质进入光密介质，折射线折向折射率较大的一方而使这一方光线增多亮度加强。 利用贝克线移动规律，可以判断相邻介质折光率相对大小。,相邻两介质倾斜接触，折射率小的介质盖于折射率大的介质之上。当接触面较缓时，平行光射到界面上由光密介质进入光疏介质，折射线远离法线而折向折射率较大的一方使这一方的光线增多亮度加强。 相邻两介质倾斜接触，折射率小的介质盖于折射率大的介质之上。当接触面较陡时，平行光射到界面上发生全反射而使光线折向折射率较大的一方使这一方的光线增多亮度加强。,贝克线的移动规律 提升镜

14、筒时，贝克线向折射率大的一方移动；下降镜筒时，贝克线向折射率低的方向移动。,观察贝克线时，应适当缩小光圈，降低视域的亮度，贝克线 才能清楚。,Nn,Nn,贝克线的应用 比较相邻介质折射率的大小 油浸法测定折射率值,(一)制备油浸薄片 (1)将欲测矿物打碎过筛，使颗粒粒径为0.03-0.05mm。 (2)取少量矿物(约10、20颗)碎屑置于载破片中央，使其均匀散开。 (3)在矿粉上加盖玻片，要放平，不宜过大，一般只需普通盖玻片的14即可。 (4)用滴管吸浸油少许(12滴)在盖玻璃边缘滴下，依靠毛细管作用，浸油慢慢浸满盖破片和载玻片之间空隙，并注意使气泡全部排除。,(二)折射率对比 将欲测矿物与浸

15、油交线移于视域中心，适当缩小光圈，即可见贝克线。 视矿物与浸油折射率的大小，可选择换油间隔。 依次换油，当二者折射率值相差很小时，其突起低，边缘细。 若二者折射率相差0.015-0.010时，开始出现色带，至二者相差0.005时，则出现橙、黄和蓝色色带。提升镜筒时，根据色带的移动规律可确定矿物碎屑折射率。,在己磨制好的薄片试样上总有些细微的凸凹不平，但这些不平的情况一般肉眼很难观察。在制备薄片中要粘胶，使试片表面上覆盖有树胶。由于树胶与晶片折射率不同，在显微镜下，试片的凸凹不平会清楚地呈现出来，给入一种粗糙的感觉，这种现象叫糙面,2 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

16、粗糙。,糙面产生的原因是：有些晶体的表面有一些显微的凹凸不平，平行光在这样的表面上发生折射和反射时使光线聚集或发散而使得晶体表面的明暗程度不同，给视觉以粗糙的感觉。,不同晶体，即便薄片试样的光滑程度一样，但是使人感觉到的粗糙程度却不同，有的糙面看起来显著，有的看起来比较平滑。这种粗糙度与晶体试片和树胶之间的折射率差别有关，差别越大粗糙度越大。 若试片的折射率大于树胶的折射率，则试片上凸出处为明亮色，低凹处为灰暗色。若试片的折射率小于树胶的折射率，则试片上原来凸出处为灰暗色，低凹处为明亮。,3 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。 突起与糙面不同糙面是晶片表面原有的高低不平，突起则是一种假象。同样，突起与晶体和树胶的折射率之差有关。折射率之差越大突起越显著。 折射率大于树胶的为正突起，折射率小于树胶的为负突起。 在观察时区分突起需借助贝克线： 提升镜筒时，贝克线向晶体移动则为正突起，向树胶移动则为负突起。,根据晶体折射率的高低突起又细分为六个等级,闪突起 在单偏光