晶体光学与光性矿物学实习指导材料

晶体光学与光性矿物学

实习指导

一偏光显微镜的使用及矿物颗粒大小、含量的测定

（一）偏光显微镜的使用与调节

1 熟悉偏光显微镜的构造、装置、使用和维护保养方法

2 调节照明（对光）

（1）装上低倍或中倍物镜，打开锁光圈，轻轻推出上偏光镜、勃氏镜及聚光镜

（2）转动反光镜至视域最亮为止。如果总是对不亮，可以轻轻抽出目镜或推入勃氏镜，然后转动反光镜至视域内看到光源为止。此时加上目镜或推出勃氏镜，视域必然最亮。

3 调节焦距（准焦）

（1）将一薄片置于载物台上（注意必须使盖玻璃朝上），用弹簧夹夹住。

（2）从侧旁看物镜镜头，转动粗动螺丝，使镜筒下降，至物镜到最低位置（注意切勿压碎薄片）。

（3）从目镜中观察，同时转动粗动螺丝，使镜筒上升，当视域中刚刚出现物象时，改用微动螺丝，使物象清晰为止。

（4）换用高倍物镜，用同法调节焦距。

在调节焦距时，绝不能眼睛看着目镜下降镜筒，因为这样很容易压碎薄片并损坏物镜。在调节高倍物镜焦躁时，尤应注意。因为高倍物镜的焦躁很短，镜

头几乎与薄片接触，若薄片盖玻璃朝下时，不但无法准焦，而且常有压碎薄片，割伤镜头的事故发生。

4 校正中心

在校正中心前，必须检查接物镜位置是否正确，如物镜没有安装在正确位置上，中心不但不能校正，而且往往容易损坏物镜和校正螺丝。校正中心时，如发现螺丝旋转费力，或失效时，应立即报告，请求指导，切勿强力扭动。校正中心的方法，参阅教材的有关部分。

5 视域直径测量

（1）测量中、低倍物镜的视域直径

将带刻度的透明三角板置载物台上，准焦后，观察视域直径为几毫米，分别记录数值，待日后查用。

（2）高倍物镜视域直径的测量：

此时应借助物台测微尺。物台测微尺长1毫米，刻有100小格的显微尺（嵌在玻璃片上），每小格相当于0.01毫米。

测量时将物台测微尺置载物台上，准焦后，观察视域直径等于微尺的几小格。若为20格，则直径等于20×0.01＝0.2毫米。记录所测结果，备日后查用。

（二）矿物颗粒大小及含量的测量

1 确定目镜微尺格值（每格代表的长度）

a 将物台微尺置物台上，准焦；

b 转动物台微尺与目镜微尺平行，并移动物台微尺与目镜微尺零点对齐。

C 找出二尺刻线重合处，数此段各自的刻度数。

d 应用物台微尺格数/目镜微尺格数×0.01毫米（物台微尺每一小格长度）即可求出目镜每一小格所代表的长度。

2 测量矿物颗粒大小

a 将欲测矿物置视域中心，转动物台使长轴方向与目镜微尺平行；

b 数目镜微尺格数；

c 以格数乘目镜微尺格值即为长度；

d 欲测宽，转物台90度，仍以前法进行。

3 用目测法测量矿物的含量

参考教材中所列的一套“岩石薄片中矿物百分含量图案”作比较。在比较时必须注意矿物颗粒大小不同，颗粒数目差别很大。矿物形状不同，暗色矿物和浅色矿物的估计都有一定差异。

二颜色和多色性的观察，解理及解理夹角的测量

1 确定下偏光镜的振动方向

观察许多光学现象，必须知道下偏光镜的振动方向。为此，在进行单偏光镜下的晶体光性研究之前，必须确定下偏光镜振动方向，并使之固定，不要轻易改变。

（1）在一薄片中选择一个具清晰解理的黑云母，置视域中心。

（2）旋转物台使黑云母解理缝与东西十字丝平行。此时如果云母颜色最深，则东西十字丝方向即为下偏光镜振动方向。否则，则需转动下偏光镜，至黑云母颜色最深为止。

2 颜色、多色性及吸收性的观察

（1）使薄片中黑云母分别置视域中心，旋转物台使黑云母解理缝、电气石延长方向平行下偏光镜振动方向，观察颜色并注意颜色浓度。

（2）再旋转物台90度使解理缝或延长方向与下偏光镜振动方向垂直，观察颜色，并注意深浅变化。

（3）使黑云母解理或电气石延长方向与下偏光镜振动方向斜交，观察矿物颜色及其浓度，此时颜色及颜色浓度介于上述两种情况之间。

（4）将不具解理的黑云母，近于三角形的电气石切面置视域中心，旋转物台，观察颜色、浓度的变化。

（5）使角闪石具一组解理，两组解理的切片，分别置视域中心，旋转物台，观察颜色浓度的变化。

3 解理的观察及解理夹角的测量

（1）观察薄片中云母、普通角闪石、斜长石、磷灰石的解理完善程度，并观察角闪石、黑云母在不同方向切面中解理的可见性、组数。

（2）测角闪石、透辉石的解理夹角。

A 选择合适的切片，即两组解理缝细密而清晰，升降镜筒时解理缝不左右移动。

B 使一组解理与十字丝之一平行，记下载物台刻度，记作A。。

C 旋转物台，使另一组解理与同一十字丝平行。再记下载物台的刻度，如b。两次读数之差（a。－b。）即为所测夹角。

三突起等级及折光率高低的比较

1 矿物边缘、糙面及突起等级的观察

A 观察石英、云母、石榴石、透辉石、及萤石中矿物的边缘轮廓特征、糙面，确定突起等级和突起正负。

B 观察白云石的闪突起。

2 用贝克线、色散效应法比较矿物折光率的高低

A 用贝克线法确定透辉石、石英的突起正负、相对高低，并确定突起等级。

B 确定萤石的突起正负。

C 观察石英、钾长石的色散效应，折光率相对高低和突起正负，并用贝克线法加以验证。

注意：（1）色散效应只适用于无色透明矿物或介质，且当两者折光率相差很小的情况。

（2）观察色散效应时，必须选择二介质接触无杂质处。

（3）将所观察两矿物接触部位置视域中心，并适当缩小光圈即可

四单偏光镜下晶体光学性质的系统观察

进一步熟悉掌握单偏光镜下观察的主要内容：晶形、解理及解理夹角的测量、颜色及多色性、吸收性、突起、糙面边缘、贝克线及色散效应。逐个观察橄榄石、辉石、黑云母、斜长石，系统记录它们在单偏光镜下的光性特征，并绘图表示之。

五消光、干涉、干涉色的观察及干涉色级序和干涉色升降判断

1 正交偏光镜下观察的准备

(1) 检查上、下偏光镜振动方向是否垂直。

A 装上中倍或低倍物镜，调节照明使视域最亮。

B 推入上偏光镜，观察视域中黑暗程度如何。如果不够黑暗，说明上、下偏光镜振动方向不正交，需转动上、下偏光镜至视域最暗为止（注意下偏光镜已调整至与东西十字丝平行，不宜再动。上偏光镜偏光片可转动调节，并使二者正交）。

(2)检查目镜十字丝是否与上、下偏光镜振动方向一致

由于已使下偏光镜振动方向与东西十字丝平行，并使上、下偏光镜振动方向正交，南北十字丝应与上偏光镜振动方向平行，否则十字丝不正交，应予维修。

A 在薄片中找一个具有清晰解理的黑云母，置视域中心。旋转物台使解理缝与南北十字丝平行（黑云母解理缝平行东西十字丝时吸收性最强，不易观察）此时最亮。

B 推入上偏光镜，如果黑云母变至最暗，说明上、下偏光镜振动方向已正交。

C 推入上偏光镜后，如果黑云母未达到最暗，说明十字丝与上下偏光镜振动方向不平行，此时应旋转物台使黑云母最暗，然后再转动目镜使十字丝与黑云母解理平行。

2 消光与干涉现象的观察

A 观察萤石或石榴石的全消光现象。

B 观察非均质矿物任意方向切片（除垂直光轴外）的四次消光、四次明亮现象。

将非均质矿物任意方向切片置视域中心，推入上偏光镜，旋转物台360度，有四次黑暗，四次明亮现象。但每次黑暗并非骤然变暗，而是由亮逐渐变暗直到消光，此时即为消光位。由消光位转45度时最亮，所见干涉色最鲜艳和最亮。

3 准确消光位的确定

非均质矿物的任意方向的切片，消光时的位置是消光位。此时无光通过上偏光镜而视线呈现黑暗。如何准确确定是否达到消光位至关重要，其方法如下：

A 置矿物切片于视域中心。

B 旋转物台使之消光，即达最暗位置。

C 插入石膏板，如果矿片呈现石膏一级红干涉色，即达消光位，否则要稍转物台，至矿片是一级红方可。

4 干涉色的观察

(1)分别观察云母试板（R＝1/4λ）、石膏试板（R＝1λ）的干涉色。

(2)观察石英楔的干涉色级序。

A 装好正交偏光镜。

B 从试板孔缓缓插入石英楔（从薄到厚），从镜中可以看到视域中一至三级干涉色连续出现。其次序与干涉色色谱表的相同，有的甚至可看到四级干涉色。观察时注意多级干涉色的特征。

(3)观察白云石的高级白干涉色。

高级白干涉色往往是混合的灰白色，并带珍珠色彩，但要确定为高级白干涉色应作如下操作。

A 置白云石于视域中心，推入上偏光镜。

B 旋转物台使其消光，再转物台45度观察干涉色特征。

C 插入云母板或石膏板，干涉色无明显变化，此即为高级白，否则为一级白。

(4)观察绿泥石，绿帘石的异常干涉色。

5 判断干涉色级序

(1)直观法和色圈法

根据各级的特征，多次观察对比，积累经验，可以直接观察、判断干涉色的级序。一级以上干涉色的矿片，其边缘往往可见到细圈干涉色色圈，红圈圈数加1，即为矿片本身的干涉色级序。

用直观法判断石英和白云石的最高干涉色；用色圈法判断橄榄石的最高干涉色。

(2)借助试板判断干涉色级序

1)用石膏板和云母板判断，其步骤如下：

A 将该切片转至消光位。

B 由消光位转物台45度，至干涉色最亮。

C 插入试板观察干涉色变化。

D 向相反方向转物台90度（即由消光位转45度），观察干涉色特征。如用石膏板时出现黄或灰，用云母板时出现橙红或灰白，则该黄为一级黄。

2)用石英楔判断干涉色级序

A 在薄片中选干涉色最高的切片置视域中心，旋转物台使之消光，再转物台45度，观察切片的干涉色。

B 从试板孔缓缓插入石英楔，如果干涉色逐渐降低，直到矿物切片呈现黑暗或出现黑带为止（如果干涉色逐渐升高，旋转物台90度，再插入石英楔）。

C 缓缓抽出石英楔，干涉色由低逐渐升高，注意有几次红色出现，红色数加1即为该片干涉色级序。

6 判断干涉色级序升降

干涉色的升高与降低，是以色谱表的顺序为标准确定的，干涉色向色谱表右方移动是升高，向左方移动是降低。

(1)借助石膏板判断干涉色升降

石膏板R＝575毫米，呈一级红干涉色，通常用于判断一级干涉色的升降，它升降一个级序。

A 将石英切片置视域中心，旋转物台使之消光，再转45度，呈一级灰白干涉色。

B 插入石膏板，观察干涉色的变化（注意此时判断干涉色升降应以石膏板的干涉色为准）。若由一级红变为二级兰，则干涉色升高；若由一级红变为一级灰白或一级黄（对矿物来说升高了），则干涉色降低。

(2)借助云母板判断透辉石干涉色的升降。

云母板R＝147毫微米，呈一级灰白干涉色，使用它可使干涉色升降一个色序，其使用方法与石膏板相同，通常用于一级以上干涉色升降的判断。

(3)借助石英楔判断透辉石干涉色的升降。

A 将具较高干涉色的透辉石切片（有干涉色圈者）置视域中心。旋转物台使之消光，再转45度观察干涉色。

B 向试板孔缓缓插入石英楔，观察干涉色的连续变化。

C 按色谱表顺序确定干涉色升降。

D 一般应根据干涉色圈的移动情况来判断，当插入石英楔时，色圈向外移动是升高，向内移动是降低。

六双折率的测量和光率体轴名的测定

1 双折射率的测量

1)测薄片厚度

由公式R＝d（N

1－N

2

）知双折射率（N

1

－N

2

）＝R∕d，可见由薄片厚度（d）

和光程差（R）即可求出双折射率。

岩石薄片应磨制0.027mm厚，但一般达不到要求。为精确测量双折射率应首先测量薄片厚度，方法是：

A 在薄片中找已知矿物具最高干涉色的切片，得N

1－N

2

；

B 确定干涉色级序，得光程差；

C 由公式N

1－N

2

＝R∕d，得d。

已知石英的最大双折射差Ne－No＝0.009，根据薄片中石英的最高干涉色求出薄片的厚度。

2)测双折射率

双折射率是非均质矿物的重要光学常数。但只有最大双折射率才具鉴定意义。所以测矿物双折率必须在平行光轴（一轴晶）和平行光轴面（二轴晶）切面上进行。定向切面应通过锥光观察寻找，一般只需找具最高干涉色切面即可。

A 用石英楔测橄榄石的双折射率。

B 找最高干涉色切面，确定其干涉色级序；

C 假定薄片厚度为0.027mm；

D 查干涉色色谱表，得双折射率。

2 光率体轴位置和名称的确定

用试板确定透辉石不同方向切面（具一组解理的切片和具两组解理的切片）光率体轴位置和名称。

(1)将选定切片置视域中心，转物台使之消光，此时十字丝方向即为光率体轴的位置。

(2)由消光位转45度（顺时针、逆时针方向均可）。

(3)插入试板，观察干涉色升降。由光程差迭加原理，判断光率体轴名称。

七消光类型、消光角及延长符号的测定

1 观察磷灰石、角闪石、电气石、白云母不同方向切面的消光类型。

2 测量磷灰石、电气石、白云母的延长符号。

A 将欲测矿物切片置视域中央，转动物台使之消光。

B 由消光位转物台45度，呈最亮干涉色。

C 插入试板，根据干涉色升降确定光率体轴名称。即得延长符号。

3 测普通角闪石、透辉石的消光角，确定其延长符号。

A 选最高干涉色切面，置视域中心。

B 转物台使解理平行南北十字丝，记下物台读数。

C 转物台使之消光，并达准确消光位，记下物台读数。

D 两次读数之差即为夹角。

E 由消光位转物台45度，至最亮干涉色；然后插入试板，根据干涉色升降确定光率体轴名称。

F 写出消光角（注意表示消光角必须有三要素，一是矿物结晶学方向，如结晶轴，双晶面，解理缝等；二是光率体轴名称；三是二者之间夹角）。

八一轴晶干涉图及光性测定

1 锥光镜下观察的操作程序：

A 用中倍或低倍物镜在薄片中找好欲研究的矿物切片，移到视域中心（如为单矿物定向切片可省略此步）

B 把聚光镜升到最高位置。

C 换用高倍物镜，并小心准焦（注意：要特别小心，切勿压碎薄片，割伤镜头！）。

D 认真地校正中心。

E 推入上偏光镜及勃氏镜，即可看到干涉图。

注意：

A 射入反光镜的光线，如中途有障碍物，则在视域中有黑影出现，影响干涉图的观察，必须转动反光镜，把障碍物排除。

B 锥光镜下观察时，视域中只能有一个颗粒。颗粒因互相影响而混淆了欲研究的干涉图，此时可缩小镜筒内锁光圏（有的偏光镜无此装置）。若中心未校好也可将欲研究矿物颗粒转出视域，达不到研究的目的，故应认真校正中心。

2 观察金云母的干涉图特征，并测定光性正负。

3 在薄片中找白云石垂直光轴干涉图，观察干涉图特征，测定光性正负。

4 观察绿柱石平行光轴干涉图。

九二轴晶干涉图及光性测定

1 观察白云母垂直锐角等分线干涉图特征并测定光性正负

2 找透辉石或硬石膏垂直光轴，垂直锐角等分线切片，鉴定光性正负，并测2V角大小

3 观察石膏平行光轴面的干涉图

4 观察光轴角色散