巖相學(xué)基礎(chǔ)第二章第二節(jié)

巖相學(xué)基礎(chǔ)第二章第二節(jié)第一頁，共四十四頁，2022年，8月28日west(left)east(right)south(front)north(back)Black!!(“extinct”)第二頁，共四十四頁，2022年，8月28日2.正交偏光下晶體的主要光學(xué)性質(zhì)（1）消光現(xiàn)象（2）干涉現(xiàn)象（3）干涉色、干涉色級(jí)序（4）消光類型、消光角的測(cè)定、（5）非均質(zhì)體上軸名的測(cè)定（6）雙折射率測(cè)定（7）延性符號(hào)的測(cè)定（8）雙晶觀察第三頁，共四十四頁，2022年，8月28日3.消光現(xiàn)象消光現(xiàn)象：正交偏光鏡間，放置礦片后，呈黑暗的現(xiàn)象稱消光現(xiàn)象。（1）全消光在正交偏光鏡間放置均質(zhì)體礦物的任意切片和非均質(zhì)體垂直光軸的切片，在旋轉(zhuǎn)物臺(tái)360過程中，消光現(xiàn)象不變，稱之為全消光。第四頁，共四十四頁，2022年，8月28日（2）四次消光正交偏光鏡間放置非均質(zhì)體其它方向的切片，旋轉(zhuǎn)物臺(tái)360的過程中，則出現(xiàn)四次消光現(xiàn)象，稱之為四次消光。消光位：礦片產(chǎn)生四次消光的位置，稱為消光位?？纱_定晶體切片橢圓半徑位置第五頁，共四十四頁，2022年，8月28日全消光非均質(zhì)體垂直光軸的切片均質(zhì)體非晶質(zhì)體：如玻璃等。立方晶系：如石榴石、尖晶石。一軸晶：如石英。二軸晶：如橄欖石。非均質(zhì)體正交偏光下晶質(zhì)體非均質(zhì)體其它方向的切片四次明暗交替第六頁，共四十四頁，2022年，8月28日4正交偏光鏡下，光的干涉（1）原理來自光源的光透出下偏光鏡后成為沿PP方向的偏光；它射入晶體薄片后，因雙折射而分解為沿Ng’和Np’的兩個(gè)光波，并在經(jīng)過薄片的過程中產(chǎn)生一個(gè)光程差；Ng’和Np’在透出薄片后到達(dá)上偏光鏡前光程差保持不變；Ng’和Np’進(jìn)入上偏光鏡發(fā)生分解；透出上偏光鏡的光波發(fā)生干涉。第七頁，共四十四頁，2022年，8月28日

透出上偏光鏡的光波滿足干涉條件：傳播方向相同振動(dòng)頻率相同在同一振動(dòng)面上有固定的相差第八頁，共四十四頁，2022年，8月28日

（2）現(xiàn)象總結(jié)①全消光對(duì)于均質(zhì)體的切面或非質(zhì)體垂直光軸的切面，光垂直入射時(shí)不發(fā)生雙折射，即

Ng’-Np’=0,則

A+≡0。旋轉(zhuǎn)物臺(tái)360，視域始終保持全黑。稱這種現(xiàn)象為全消光。第九頁，共四十四頁，2022年，8月28日②單色光入射時(shí)的干涉抵消當(dāng)光程差為入射波長的整數(shù)倍或半波長的偶數(shù)倍時(shí)，則則A+≡0。這時(shí)視域全黑。這是發(fā)生干涉的光大小相等、方向相反而抵消的結(jié)果，如圖（a)。③單色光入射時(shí)的干涉加強(qiáng)當(dāng)光程差為半波長的奇數(shù)倍時(shí)，則，A+達(dá)到最大值。這時(shí)視域最亮。這是發(fā)生干涉的光大小等、方向相同而加強(qiáng)的結(jié)果，如圖（b)。（a)（b)第十頁，共四十四頁，2022年，8月28日④四次消光和四次干涉加強(qiáng)當(dāng)晶體切面內(nèi)的光波振動(dòng)方向與上、下偏光鏡的振動(dòng)方向平行時(shí)，視域全黑。稱這種現(xiàn)象為消光。轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)360，消光出現(xiàn)四次，即當(dāng)α=0、90、180、270時(shí)，sin2α=0,A+=0。當(dāng)晶體切面內(nèi)的光波振動(dòng)方向與上、下偏光鏡的振動(dòng)方向成45時(shí)，視域最亮。稱這種現(xiàn)象為干涉加強(qiáng)。轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)360，視域最亮的位置出現(xiàn)四次，即當(dāng)α=45

、135

、225

、315時(shí)，sin2α=1，四次干涉加強(qiáng)。⑤在最通常情況下，干涉亮度介于全黑與最亮之間。第十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日二干涉色1單色光的干涉亮度和條帶寬度由光程差公式R=d(Ng’-Np’)可知：光程差R隨著晶體的雙折射率和薄片厚度變化；對(duì)于確定的晶體的確定的切面，雙折射率是確定的，光程差只隨薄片厚度變化。當(dāng)R=2nλ/2時(shí)，光互相抵消，視域呈現(xiàn)黑帶；當(dāng)R=(2n+1)λ/2時(shí)，光加強(qiáng)呈現(xiàn)單色光的亮帶（最亮）；當(dāng)R介于前兩者之間時(shí)，明亮程度介于全黑與最亮之間。明暗相間的條帶間的距離是由入射光的波長決定的。紅光的波長長，條帶間的距離大；紫光的波長短，條帶間的距離小。如圖是石英楔的明暗相間的條帶。

第十二頁，共四十四頁，2022年，8月28日正交偏光下石英楔子的干涉情況第十三頁，共四十四頁，2022年，8月28日

2白光的干涉色

干涉色產(chǎn)生的原因：白光由七種色光組成，任何一個(gè)光程差既不可能是所有色光半波長的偶數(shù)倍，也不可能是所有色光的半波長的奇數(shù)倍。一定的光程差只可能相當(dāng)于或接近于一部分色光的半波長的偶數(shù)倍，使這部分光消失或減弱；同時(shí)又相當(dāng)于或接近另一部分色光的半波長的奇數(shù)倍，使這部分光加強(qiáng)。所有未消失的各色光混合起來構(gòu)成了與該光程差相應(yīng)的特殊混合色，稱為白光的干涉色。白光的干涉色是由光程差決定的，α角只影響干涉色的亮度。白光的干涉色不是礦物的顏色。第十四頁，共四十四頁，2022年，8月28日第十五頁，共四十四頁，2022年，8月28日白光的干涉色第十六頁，共四十四頁，2022年，8月28日正交偏光系統(tǒng)下不同波長的單色光透過石英楔子產(chǎn)生干涉所構(gòu)成的明暗條帶第十七頁，共四十四頁，2022年，8月28日3干涉色級(jí)序及其特征干涉色級(jí)序是對(duì)白光而言的。隨著光程差的連續(xù)變化出現(xiàn)的一系列有規(guī)律變化的干涉色序，稱為干涉色級(jí)序。光程差越大的地方干涉色級(jí)序越高。在干涉色級(jí)序中，顏色之間連續(xù)過渡，沒有明顯的界限。干涉色越高，界限越不明顯。第十八頁，共四十四頁，2022年，8月28日通常將干涉色級(jí)序劃分為四級(jí)分級(jí)R(nm)色序特點(diǎn)一級(jí)0～560黑-灰白-黃-橙-紫紅。一級(jí)白色（200nm）無藍(lán)、綠色二級(jí)560～1120藍(lán)-綠-黃-紅顏色鮮艷，界限較清楚三級(jí)1120～1680藍(lán)綠-綠-黃-紅顏色不鮮艷，界限不清楚四級(jí)1680～2240灰藍(lán)一淺綠一淺橙-高級(jí)白

高級(jí)白色第十九頁，共四十四頁，2022年，8月28日干涉色級(jí)序的高低最終取決于晶體的雙折射率和薄片厚度。在薄片厚度一定的情況下，不同晶體的不同切面或同一晶體的不同切面的干涉色不同。鑒定晶體時(shí)，測(cè)定最高干涉色才有意義：一軸晶選平行光軸的切面。二軸晶選平行光軸面的切面。第二十頁，共四十四頁，2022年，8月28日4干涉色色譜表干涉色色譜表根據(jù)R=d(Ng’-Np’)制成。

已知R、d、(Ng’-Np’)三者中的兩者，可以求得第三者。第二十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日三補(bǔ)色法則和補(bǔ)色器1補(bǔ)色法則兩個(gè)非均質(zhì)體任意方向切面（除垂直光軸）的晶體薄片在45°位重疊，光通過這兩個(gè)薄片時(shí)光程差的增減引起干涉色升降的規(guī)律稱為補(bǔ)色法則。設(shè)兩薄片的光率體橢圓半徑分別為Ng’和Np’、Ng’’和Np’’，光程差分別為R1和R2，光通過兩薄片的總光程差為R。當(dāng)兩薄片的同名軸平行時(shí)，即Ng’∥Ng’’、

Np’∥Np’’，光通過兩薄片，R=R1+R2，干涉色色序升高。當(dāng)兩薄片的異名軸平行時(shí)，即Ng’∥Np’’、

Np’∥Ng’’，光通過兩薄片，R=R2-R1，干涉色色序降低。第二十二頁，共四十四頁，2022年，8月28日2補(bǔ)色器補(bǔ)色器就是已知光率體橢圓半徑軸名的晶體切片。第二十三頁，共四十四頁，2022年，8月28日第二十四頁，共四十四頁，2022年，8月28日貝瑞克補(bǔ)色器沿垂直光軸方向的方解石切片晶片可隨旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)-厚度和雙折射率隨之改變連續(xù)可調(diào)補(bǔ)色器-呈現(xiàn)1-4級(jí)干涉色價(jià)格昂貴，但可精確調(diào)整光程差第二十五頁，共四十四頁，2022年，8月28日

常用的補(bǔ)色器有以下幾種：補(bǔ)色器

光程差（nm）

干涉色

適用范圍

補(bǔ)色特點(diǎn)

石膏試板

560

一級(jí)紫紅

晶體的光程差小于試板的光程差

試板的干涉色變化

云母試板147一級(jí)灰白一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)干涉色的晶體晶體的干涉色跳躍一個(gè)色序石英楔

0～2240連續(xù)變化晶體的干涉色較高第二十六頁，共四十四頁，2022年，8月28日(a)石膏試板產(chǎn)生560nm的光程差，一級(jí)紫紅干涉色，升降一個(gè)級(jí)序。主要適用于鑒定一級(jí)黃以下干涉色干涉色。不適合鑒定干涉色高的晶體

第二十七頁，共四十四頁，2022年，8月28日(b)云母試板產(chǎn)生147nm的光程差，一級(jí)灰白干涉色，為黃色光波長的四分之一，升降一個(gè)色序，云母試板適用于鑒定一、二、三級(jí)干涉色，不適于鑒定四級(jí)以上干涉色。(c)石英楔產(chǎn)生一至四級(jí)干涉色，光程差0-2240nm，適用于鑒定一切干涉色第二十八頁，共四十四頁，2022年，8月28日四補(bǔ)色法則和補(bǔ)色器的應(yīng)用

1測(cè)定非均質(zhì)體切面上光率體的軸名。方法和步驟如下：①將要測(cè)定的晶體薄片放在視域中心，旋轉(zhuǎn)物臺(tái)至消光位，此時(shí)晶體切片上光率體的兩軸分別與上下偏光鏡的振動(dòng)方向即目鏡十字絲的方向一致,如圖a。②再旋轉(zhuǎn)物臺(tái)45°，此時(shí)晶體最亮，晶體切面上光率體兩軸與上下偏光鏡成45°角，如圖b。（a)（b)第二十九頁，共四十四頁，2022年，8月28日③插入適當(dāng)?shù)脑嚢澹鶕?jù)干涉色的升降判斷軸名。例如：晶體的干涉色為一級(jí)白色，則選用石膏試板。插入試板，如干涉色變?yōu)辄S色，色序降低說明晶體與試板是異名軸平行，如圖c。插入試板，如干涉色變?yōu)槎?jí)黃綠色，色序升高說明晶體與試板是同名軸平行，如圖d。（c)（d)第三十頁，共四十四頁，2022年，8月28日2測(cè)定干涉色級(jí)序方法有以下幾種：邊緣色帶法許多晶體碎屑的邊緣成楔形，其厚度自邊緣向中部逐漸增大，干涉色自邊緣向中部逐漸升高形成等色環(huán)。如圖，如色環(huán)中出現(xiàn)n個(gè)紅色圈，則晶體中部的干涉色就為n+1級(jí)。例如：某晶體碎屑的主要干涉色為藍(lán)色，在邊緣可見到兩個(gè)紅色圈，則晶體的干涉色為三級(jí)藍(lán)色。這種方法適用于邊緣比較整齊，厚度增加比較均勻，邊緣色帶從一級(jí)灰白開始的晶體。第三十一頁，共四十四頁，2022年，8月28日石英楔測(cè)定干涉色級(jí)序首先將要測(cè)定的晶體薄片放在視域中心，旋轉(zhuǎn)物臺(tái)至消光位，此時(shí)晶體切片上光率體的兩軸分別與上下偏光鏡的振動(dòng)方向即目鏡十字絲的方向一致,再旋轉(zhuǎn)物臺(tái)45°，此時(shí)晶體最亮，晶體切面上光率體兩軸與上下偏光鏡成45°角。緩慢插入石英楔，觀察晶體干涉色的變化情況。如果隨著石英楔的插入，晶體的干涉色逐漸升高，必須旋轉(zhuǎn)物臺(tái)90°，使兩者異名軸平行。再插入石英楔，則干涉色逐漸降低，直至出現(xiàn)黑帶。在此位置時(shí)，晶體的光程差恰好全部被石英楔的光程差補(bǔ)償，即R1=R2。將薄片拿掉，石英楔的干涉色就是晶體的干涉色；抽出石英楔，計(jì)算抽出時(shí)紅帶的數(shù)目，紅帶數(shù)目加一，就是晶體的干涉色的級(jí)數(shù)。例如：完全補(bǔ)償時(shí)，石英楔的干涉色為綠色，抽出時(shí)紅帶數(shù)為二，則晶體的干涉色為三級(jí)綠。

第三十二頁，共四十四頁，2022年，8月28日3測(cè)定雙折射率是指測(cè)定最大雙折射率，所以應(yīng)在干涉色最高的切面上進(jìn)行。首先通過測(cè)定最高干涉色求得光程差R；然后估計(jì)薄片厚度d；最后根據(jù)光程差公式

R=d(Ng’-Np’)計(jì)算出雙折射率。由于該法求得的光程差在20nm～40nm之間變化，計(jì)算出的雙折射率也有一些誤差。

第三十三頁，共四十四頁，2022年，8月28日4測(cè)定消光角（1)消光的類型根據(jù)晶體消光時(shí)解理縫、雙晶縫、晶棱與光率體主軸的關(guān)系（表現(xiàn)為與目鏡十字絲的關(guān)系）將消光劃分為以下三種類型：①平行消光，②對(duì)稱消光，③斜消光，如圖：礦物的消光類別取決于光性方位和切片方向。不同晶系的礦物所具有的消光類型，大致有一定的規(guī)律。第三十四頁，共四十四頁，2022年，8月28日①平行消光：礦物消光時(shí)，解理縫、輪廓線與目鏡十字絲平行。②對(duì)稱消光：礦物消光時(shí)，目鏡十字絲是晶體兩組解理縫或兩組晶面跡線夾角的平分線。③斜消光：礦物消光時(shí)，解理縫、晶體輪廓線等與目鏡十字絲斜交。（a)（b)（c)第三十五頁，共四十四頁，2022年，8月28日

各種晶體的消光類型如表：晶體光性方位消光類型三方、四方、六方晶系c軸與光率體主軸（光軸）平行平行消光、對(duì)稱消光斜方晶系三個(gè)結(jié)晶軸分別與三個(gè)光率體主軸平行平行消光、對(duì)稱消光、斜消光單斜晶系B軸與三個(gè)光率體主軸之一平行a、c軸分別與另兩個(gè)光率體主軸斜交斜消光三斜晶系三個(gè)結(jié)晶軸與三個(gè)光率體主軸斜交斜消光第三十六頁，共四十四頁，2022年，8月28日(2)消光角消光角實(shí)質(zhì)上是解理縫、雙晶縫、晶棱與切面上光率體主軸的夾角。消光角隨切面方位變化，所以測(cè)定消光角是指測(cè)定最大消光角，應(yīng)在定向切面上進(jìn)行。各種晶體通常選擇的定向切面如表。晶體定向切面三方、四方、六方、斜方晶系斜消光切面不多見，一般不測(cè)消光角單斜晶系光軸面三斜晶系特殊的斜消光切面第三十七頁，共四十四頁，2022年，8月28日測(cè)定消光角的步驟：①選擇合適的定向切面；②將欲測(cè)的晶體置于視域中心，使其解理縫、雙晶縫、晶棱與目鏡十字絲平行，記下物臺(tái)的刻度；③旋轉(zhuǎn)物臺(tái)使晶體處于消光位，此時(shí)十字絲表示光率體橢圓主軸的方向，再記下物臺(tái)的刻度，兩個(gè)刻度之差即為消光角。（a)（b)第三十八頁，共四十四頁，2022年，8月28日延性分兩種：正延性：延長方向與Ng平行或與Ng的夾角小于45°；負(fù)延性：延長方向與Np平行或與Np的夾角小于45°。

5測(cè)定延性符號(hào)許多晶體的形態(tài)沿某一方向延長，通常此方向與某個(gè)結(jié)晶軸平行或近于平行，與該晶軸平行的切面呈延長的形態(tài)，稱為延性。

長條狀礦物的延長方向和光率體橢圓半徑之間關(guān)系稱為延性符號(hào)。延性符號(hào)是某些長條狀礦物的鑒定特征。（b)第三十九頁，共四十四頁，2022年，8月28日測(cè)定延性的方法如下：①將欲測(cè)的晶體置于視域中心；②在單偏光下使切面的長邊平行于十字絲縱絲；③推入上偏光鏡，如果切面消光，說明