单偏光镜下的晶体光学性质.ppt

第三章第三章 单偏光镜下的晶体光学性质单偏光镜下的晶体光学性质一、一、单偏光镜的装置及特点单偏光镜的装置及特点二、二、单偏光镜下观察的内容单偏光镜下观察的内容 (一)矿物的形态、解理 (二)矿物的颜色、多色性和吸收性 (三)薄片中矿物的边缘、贝克线、糙面和突起一、单偏光镜的装置装置及特点 单偏光镜的装置是指只使用下只使用下偏光镜偏光镜。利用这装置可以研究矿物的外表特征、矿物对光波吸收强弱的性质、以及与矿物折射率相对大小有光的光学性质。图3-1 单偏光镜的简单装置示意图 单偏光镜的特点，可以分以下四单偏光镜的特点，可以分以下四种情况种情况：1、自然光波，通过下偏光镜之后，变成振动方向平行下偏光镜振动方向pp的偏光(图3-2 A)图3-2A一、单偏光镜的装置装置及特点2、如果载物台上放置均质体或非均质体垂直光轴的矿片时，这类矿片的光率体切面为圆切面，由下偏光镜透出的振动方向平行pp的偏光，进入矿片后，沿任一圆半径方向振动通过矿片，不改变原来的振动方向(图3-2B)，此时N(矿片)=R(圆切面)。图3-2B一、单偏光镜的装置及特点3、如果载物台上放置非均质体除垂直光轴以外的其它方向切面时，其光率体切面为椭圆切面。当矿片上的光率体椭圆切面长短半径之一与PP平行时，由下偏光镜透出的振动方向进入矿片后，不改变原来振动方向(图3-2C)，此时N(矿片)=R(椭圆切面)图3-2C一、单偏光镜的装置及特点4、当矿片上的光率体椭圆切面半径与pp斜交时(图3-2D)，由下偏光镜透出的振动方向平行pp的偏光，进入矿片后，发生双折射，分解形成两种偏光，其振动方向分别平行矿片上的光率体椭圆切面的长短半径的方向，折射率值等于椭圆长短半径。图3-2D一、单偏光镜的装置及特点二、单偏光下观察的内容：(一)矿物的外表特征，如形态、解理等。(二)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。(三)与矿物折射率有关的光学性质，如边缘、贝 克线、糙面、突起等。1.1 矿物的形态 矿物晶体的形态，取决于它的晶体结构和生成条件。每种矿物都是按其结晶习性生长，并形成固有的形态，因而形态(图3-3)就成为鉴定矿物的一种特征。图3-3 矿物的形态1.1 矿物的形态 薄片中矿物的形态并不是完整的，也不是立体的，而是某一方向的切面。同种矿物切面往往不止一个，将不同方向切面的形状综合起来可以判断矿物的立体形态。图3-3 Bi光性方位图a、立体图；b、(001)切面，c、(001)矿物形态还与它形成的空间、结晶顺序有关系。早形成的为早形成的为自形自形，矿物边界全为晶面，切面呈边界平直的多边形。晚形成的为他形他形，矿物边界无完整晶面，切面形态为不规则的粒状；介于两者之间为半自形半自形，矿物边界部分为晶面，切面形态部分边界平直，另一部分边界呈不规则状。图3-3 矿物晶体与切片方位的关系1.1 矿物的形态1.2 矿物的解理 解理是指矿物晶体在外力作用下，沿一定方向裂成光滑平面的性质。解理在薄片中表现为一些相互平行的细缝，称解理缝。不同的矿物，其解理方向、完善程度、组数及解理夹角不同。解理是鉴别矿物的重要特征之一。根据解理的完善程度，划分为下列三级：001Ms1)极完全解理 解理缝细、密、长，往往贯穿整个晶体，如云母矿物的解理。图3-4 白云母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。CpxAm图3-4 角闪石和单斜辉石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。Ol图3-5 橄榄石1.3 解理夹角的测定 两组解理的夹角称解理夹角。矿物的解理夹角是一定的，测定它有助于鉴定矿物，如Am。由于矿片切面方向不同，其夹角相差悬殊。凡是切面方位不是垂直两组解理的，所切夹角不是大于大于大于大于就是小于小于小于小于解理夹角。图3-6 解理夹角大小与切 面方位的关系 测定两组解理夹角时，必须选择同时垂直两组解理面的切面。这种切面的特征是这种切面的特征是：两组解理缝最细最清楚，当其解理缝平行目镜十字丝竖丝时，稍微升降镜筒，解理缝不向左右移动。测定方法为：1)按上述原则选择合适的切面2)转动载物台，使一组解理缝平行目镜十字丝竖丝，在载物台刻度盘上读数为a1.3 解理夹角的测定3)旋转载物台，使另一组解理缝平行目镜竖丝，载物台读数为b。两次读数之差（a与b之差）即为所测得的夹角。图3-7 解理夹角的测定1.3 解理夹角的测定2.1 矿物的颜色 薄片中矿物的颜色比手标本上的淡，这是因为薄片比手标本薄得多。前者是在透射光下所呈现的颜色，后者是在反射光、散射光下所呈现的颜色。薄片中矿物的颜色是很重要而且是最直观的鉴定特征。薄片和手标本的颜色对比：薄片(单偏)手标本薄片和手标本的颜色对比：薄片(单偏)手标本Ol2.1 矿物的颜色 如果矿物对白光中各单色光全部透过，则透过矿片后仍为白光，只是强度有所减弱，矿片显无色透明，如石英、长石等。若若全部吸收全部吸收，则矿物为黑色；若均匀吸收均匀吸收，则矿物呈灰色；若不等量吸收不等量吸收，称选择性吸收，选择性吸收是矿物透过某些光波，呈现特定颜色。因此，矿物在薄片中呈现的颜色是选择性吸收的结果。2.1 矿物的颜色 矿物对白光中的各单色光选择吸收后呈现的颜色，遵遵循循各各单色光的混合补色原理单色光的混合补色原理 红，绿，蓝三种单色光称原色光，三种原色光按不同比例混合，可得到白光中的其它主要单色光，如橙、黄、青、紫等单色光。图3-7 三元色光互补原理示意图矿物颜色的影响因数 薄片中矿物呈现的颜色，是透出矿片的单色光按混合互混合互补原理混合形成补原理混合形成的颜色。薄片中矿物所显示的颜色深浅，取决于矿物对各色光波吸收的总强度。吸收总强度大，颜色深；反吸收总强度大，颜色深；反之则浅之则浅。矿片厚度大小对光波有一定的影响，当矿片厚度一定时，矿片颜色的深浅就反映该矿物对光波吸收的性质反映该矿物对光波吸收的性质。矿物颜色的影响因数 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。如含Fe2+，呈浅绿色及蓝色(橄榄石、蓝宝石、阳起石)；Fe3+呈褐红色(玄武角闪石、铁铝榴石)；含Mn3+呈浅红色(红帘石)；含Cr3+，呈亮绿色(铬透辉石)等。矿物中是否含OH-1也会影响Fe2+离子的呈色作用。如黑云母、角闪石和普通辉石都含有Fe2+，但前二者含有OH-1，呈现明显的颜色及多色性，而普通辉石不含，则近于无色或浅绿色。2.2 矿物的多色性及吸收性 均质体矿物的光学性质各方向一致，对白光的选择吸收和吸收总强度，不因光波在晶体中的振动方向不同而发生改变不因光波在晶体中的振动方向不同而发生改变。因为均质体矿片的颜色及颜色深浅，不因光波在晶体中的振动方向不同而发生改变，所以均质体矿物都不具有多色性。有多色性的矿物都为非均质体有多色性的矿物都为非均质体有多色性的矿物都为非均质体有多色性的矿物都为非均质体2.2 矿物的多色性及吸收性 非均质体矿物对光波的选择吸收和吸收总强度是随方向而异。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。MsBi图3-8 黑云母多色性和吸收性现象2.3 矿物的边缘 岩石薄片中，在两种折射率不同的物质接触处，可以看到一条比较黑暗的界限，称矿物的边缘，其明显程度，取决于相邻两物质折光率的差别。ZrnQPlKQ1Q2图3-9 矿物边缘及其明显程度现象2.4 矿物的贝克线 矿物边缘附近常见到一条比较明亮的细线，升降物台，亮线发生移动，这条亮线称贝克线或亮带。图3-10 矿物的贝克线现象贝克线产生的原因 设两种物质的折射率分别为N和n，且Nn,根据二者接触关系，可分以下4种情况：1、当相邻两物质的接触界面倾斜时，如果N的物质盖在n的物质上，无论接触界面的倾斜度如何，光线在接触界面上均向均向N的物质方的物质方向折射向折射。贝克线产生的原因 2、如果n 的物质盖在N的物质上，当接触界面倾斜较缓倾斜较缓时，光线在接触界面上仍向向N的物质方向折射的物质方向折射。3、如果n 的物质盖在N的物质上，当接触界面倾斜较陡倾斜较陡时，有部分入射光的入射角大于全反射临界角，在接触面发生全反射。4、当两种物质的接触界面直立时，垂直矿片的入射光 不发生双折射，但略微倾斜的光线发生折射和全反射，光线仍在折射率大的物质边缘集中。可以看出，无论两种物质接触如何，光线通过两种物质的接触界面发生折射和全反射作用发生折射和全反射作用，总是使接触面的一边，光线相对减光线相对减光线相对减光线相对减少，而形成较暗的边缘少，而形成较暗的边缘少，而形成较暗的边缘少，而形成较暗的边缘；其粗细和黑暗程度，取决于两种物质折射率差值大小，差值越大，边缘越粗越黑暗。在接触面的另一边，光线相对增多，而形成比较明亮的贝克线光线相对增多，而形成比较明亮的贝克线光线相对增多，而形成比较明亮的贝克线光线相对增多，而形成比较明亮的贝克线。贝克线移动的基本规律1)下降物台，贝克线向折射率大的方向移动2)上升物台，贝克线向折射率小的方向移动图3-10 矿物的贝克线现象nNnN图3-10 矿物贝克线移动的基本规律3.3 矿物的糙面 在单偏光下观察不同矿物的表面时，可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，这种现象称为糙面。图3-4 矿物的糙面现象ZrnQPlK 矿物薄片表面常表现为显微状的凹凸不平，覆盖在矿片之上的加拿大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，致致致致使使使使矿矿矿矿物物物物表表表表面面面面的的的的光光光光线线线线集集集集散散散散不不不不一一一一，而而而而显显显显得得得得明明明明暗暗暗暗程程程程度度度度不不不不相相相相同同同同，给人以粗糙的感觉。矿物的糙面原因 因此，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。矿物的糙面原因 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。突起的高低取决于取决于矿物与树胶(矿物)折射率差值的大小。3.4 矿物的突起 突起等级的分类突起级别突起级别折射率折射率糙面及边缘特征糙面及边缘特征实例实例高负突起1.78糙面显著，边缘很宽榍石、石榴石萤石：糙面及边缘显著，下降物台，贝克线移向树胶。石英、白云母：表面光滑，边缘不显著，下降物台，贝克 线移向矿物。萤石、树胶、石英、白云母QMsQMs 在单偏光镜下，转动物台，矿物突起高低发生显著变化的现象称称为为闪闪突突起起。它是矿物各向异性在突起上的表现。多数矿物的闪突起不明显，只有少数矿物如方方解解石石和和白白云云母母等具有明显的闪突起，可作为鉴定特征。闪突起的明显程度与切面方向有关，在平行光轴和平行光轴面的切面上，闪突起最明显，垂直光轴的切面上不具有闪突起，斜交光轴切面的闪突起明显程度介于二者之间。矿物的闪突起QMs3.4 矿物的闪突起