岩相学实验指导书

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1、无机材料岩相基础实验指导书学 院 名 称 化学与材料工程学院课 程 名 称 无机材料岩相基础开课实验室 材料工程实验室编 写 人 编 写 日 期 2012年4月16日实验一 矿物的形态及物理性质一、实验目的1结合理论知识认识矿物的形态和物理性质。2了解几种常见的与硅酸盐工艺有关的矿物。3掌握矿物的鉴定方法。二、实验原理1矿物的形态矿物的外部形态，是由矿物的化学成分与内部结构决定的，同时受生长环境的制约。不同的矿物其晶体形态各异，在相同条件下形成的同一矿物其形态一般相同。所以矿物的形态可作为鉴定矿物的依据之一。矿物的形态包括矿物单体形态、规则连生体形态和矿物集合体形态。（1）矿物单体形态（结晶习

2、性） 一向延伸型：柱状：石英、绿柱石、电气石等。针状：金红石、电气石等。 二向延伸型：板状：重晶石、石膏等。片状：云母等。 三向延伸型：粒状：黄铁矿、石榴子石等。（2）矿物集合体形态 有规则的集合体（矿物规则连生体）常见为双晶：简单双晶，如正长石。聚片双晶，如斜长石。穿插双晶，如萤石。 无规则的集合体形态柱状集合体：由柱状、针状的矿物单体聚集而成。如石英晶簇、石棉纤维状集合体。片状集合体：由板状或片状的矿物单体聚集而成，如重晶石的板状集合体。粒状集合体：由等轴状的颗粒单体聚集而成。如橄榄石、磁铁矿、石榴子石等矿物的集合体。其它类型集合体：一些隐晶质矿物还呈现特殊的集合体形态。如黄铁矿的结核状集

3、合体；赤铁矿的鲕状集合体；孔雀石的葡萄状集合体等。2矿物的物理性质矿物的物理性质是由矿物的化学组成及内部结构所决定的，是认识、鉴定、利用矿物的重要依据。（1）颜色矿物的颜色是由于矿物对白光中不同波长的光波选择性吸收的结果，根据矿物颜色的成因。将颜色分为自色、他色和假色。 自色：矿物本身所固有的颜色表1 常见矿物的颜色矿物名称辰砂（粉末）磁铁矿孔雀石方铅矿雌黄兰铜矿褐铁矿黄铜矿颜 色红色黑色绿色铅黑色柠檬黄色兰色褐色黄铜黄色 他色：由外来杂质引入的颜色。如紫水晶，烟水晶，墨水晶。 假色：由某些物理原因（如矿物表面入射光受到矿物解理面或光滑面的反射、干涉等作用）引起的颜色。如方解石表面的晕色，云母

4、的表面。（2）条痕矿物在白色无釉瓷板上刻划时，留在瓷板上的矿物粉未所呈现的颜色称为条痕。条痕可消除假色。减弱他色，更接近于矿物本身的颜色。透明矿物一般条痕为灰白色，无特征条痕色。不透明的矿物通常有特征条痕色。金属矿物大部分都有自已的条痕颜色。因此，条痕对透明矿物没有实际鉴定意义，但对于金属矿物来说，是鉴定金属矿物的一个重要方面。几种矿物的特征条痕见表2。表2 常见矿物的特征条痕色矿物名称黄铁矿褐铁矿赤铁矿磁铁矿条痕颜色黑 色褐黄色樱红色黑 色（3）光泽 矿物表面对入射光的反射能力不同。在矿物的表面呈现不同的光泽。矿物表面的反射能力与矿物的折射率有关。因此，根据矿物折射率的大小，将光泽分为以下几

5、级：a. 玻璃光泽：表面象玻璃一样反光，R10%，如萤石、石英、刚玉。b. 金刚光泽：象金刚石一样的光辉，R =10%19%，如金刚石、锆英石、闪锌矿。c. 半金属光泽：象久经使用的金属制品那样反光，R =19%25%，如磁铁矿、赤铁矿。d. 金属光泽：象崭新金属制品那样呈现的光辉，R25%，如方铅矿、黄铜矿。 以上光泽均指晶面或解理面的光泽，如果不是光滑平面，或为集合体，则矿物的光泽可用下面几种表示方法：a. 油脂光泽：具有玻璃光泽的矿物断口上均可见到，如石英的断口。b. 土状光泽：疏松土状集合体，如高岭石、具有很多细孔，使表面暗淡无光，似土状块。c. 腊状光泽：如腊烛表面呈现的光泽，如蛋白

6、石，滑石，叶蜡石。d. 丝绢光泽：如石棉，纤维石膏。e. 珍珠光泽：如云母，片状石膏（4）解理解理是指矿物在外力作用下，通常沿一定的结晶学方向破裂成光滑平面的性质。破裂成的光滑平面称为解理面。解理可能出现的方向数目称为解理组数。常用晶面符号来表示。按解理的发育程度，解理可分为： 极完全解理：解理面大而光滑，能裂成极薄的片状，如云母。 完全解理：解理面光滑，如方解石。 中等解理：碎块中可见较小的解理面，如莹石、角闪石。 不完全解理：碎块中不易见到解理面，如橄榄石。中等解理和不完全解理有时难以区分，可统称为不完全解理。（5）硬度硬度是指矿物抵抗外力的机械作用的强度。在矿物岩石中，常以十种普通矿物互

7、相刻划进行比较，称为摩氏硬度。见表3。表3 摩氏硬度计矿物序列表硬度等级代表矿物硬度等级代表矿物1滑 石6正长石2石 膏7石 英3方解石8黄 玉4萤 石9刚 玉5磷灰石10金刚石在实验时，有时因条件所限，可用指甲（22.5)小刀（5.56）来简单的划分硬度。指甲能刻动为软的，指甲刻不动，小刀能刻动为中等的，小刀刻不动为硬的。（6）比重 矿物与4时同体积水的质量比称为比重。在矿物鉴定时，一般将比重分为三级： 轻级：比重2.5，如石膏(2.3)。 中级：比重=2.54，如方解石、石英。 重级： 比重4，如重晶石。（7）透明度指矿物透光能力的大小。透明度是一相对概念。它与矿物的厚度有关，一般按在偏光

8、显微镜下厚度为0.03毫米的矿物的透明程度来划分。非金属矿物一般为透明或半透明，金属矿物一般为不透明。绝对不透明的矿物是没有的，一般在实验室中透明度可按以下简易方法作为分类参考。 透明：隔着1cm厚的矿物，可见其后边物体清晰的轮廓。如水晶，冰石，石膏等。 半透明：隔着1cm厚的矿物，仅能见到其后边物体轮廓的阴影。 不透明：隔着1cm厚的矿物，完全看不到它后边的物体。3硅酸盐工业常见矿物方解石：三方晶系；萤石：等轴晶系；石英：三方晶系；滑石：单斜晶系；黑云母：单斜晶系；正长石：单斜晶系；重晶石：斜方晶系；石膏：单斜晶系；红柱石：斜方晶系。三、实验步骤1实验室备有一些常见矿物，从中选出几个有代表性

9、的矿物。2观察所选矿物的形态、对照矿物的物理性质标本确定所选矿物的物理性质。3记录实验结果，填写实验报告。四、实验结果与分析表4 实验数据记录表矿物名称形态颜色光泽解理硬度比重透明度化学式晶系其它五、注意事项1观察标本时要轻拿轻放，避免损坏一些易碎材料。2实验结束后，要将标本放回原处。3遵守实验守则，严禁动用其它与本实验无关的设备及物品。4实验过程中要注意保持环境卫生，实验后要做到工完场清。六、思考题1如何鉴定矿物的解理等级？2在鉴定矿物的相对硬度时如何区分条痕与划痕？实验二 偏光显微镜的认识、调节和校正一、实验目的1熟悉偏光显微镜的构造及各部件的用途。2掌握偏光显微镜的调节和使用方法。二、实

10、验原理1偏光显微镜的构造偏光显微镜的型号很多，但其主要构成部件大同小异，下面以实验室现有型偏光显微镜为例，对照实物做逐一介绍。镜座：支持显微镜全部重力的基座，其外形一般为马蹄形或圆台形。镜臂：连接镜筒与镜座的弓形臂，可向后自由倾斜。但倾斜角度不宜过大，以防显微镜向后翻倒。反光镜：一个具有平、凹两面的的小圆镜。可以任意转动，以便对准光源，把光反射到显微镜的光路中去。一般进行中、低倍观察时，用平面反光镜；若进行高倍观察，应使用凹面反光镜使光线少许聚敛，增加视域亮度。下偏光镜：位于反光镜之上，从反光镜反射来的自然光，通过下偏光镜后即成为振动方向固定的偏光。下偏光镜可以转动，以便调节其振动方向。锁光圈

11、：在下偏光镜之上，可自由开合，用以控制进入视域的光量。聚光镜：在锁光圈之上，可以把下偏光镜透出的偏光聚敛成锥形偏光。用以观察晶体的干涉图。聚光镜可自由推进或拉出光路系统。载物台：一个可以转动的圆形平台。边缘有0360的刻度，并附有游标尺，可以读出旋转的角度。有固定螺丝可以固定物台。物台上有一对弹簧夹，用来夹持矿物薄片。镜筒：联结在镜臂上的一个长形圆筒。转动镜臂上的粗动螺丝或微动螺丝可使镜筒上升和下降，用以调节焦距。镜筒上端装有目镜，下端装有物镜，中间有试板孔、上偏光镜和勃式镜。物镜：决定显微镜成像性能的重要构件。每台显微镜上至少有三个不同放大倍数的物镜，物镜上均刻有放大倍数、数值孔径（NA）等

12、。一般显微镜通常备有低倍（4），中倍（10、25）和高倍（40、63）等物镜。目镜：一般有5、10两个目镜，目镜中带有十字丝或分度尺，并附有测微尺和网格尺作定量分析用。显微镜总的放大倍数为目镜放大倍数与物镜放大倍数之积。上偏光镜：其构造和作用与下偏光镜相同。但使用时上偏光的振动方向应与下偏光的振动方向垂直。上偏光镜可以自由推入或拉出。勃式镜：位于上偏光镜与目镜之间，用于观察干涉图。根据需要可推入或拉出。除了以上一些主要部件外，显微镜还附有物台微尺和测定薄片矿物光率体椭圆半径名称及光程差的补色器、石膏试板、云母试板和石英楔等。2偏光显微镜的使用和调节（1）偏光显微镜使用注意事项 从木箱中取出显微

13、镜时，必须先取出镜头盒，再取出显微镜，且必须稳拿轻放。镜头盒放在显微镜的前方。 工作环境应清洁、干燥、光亮和有良好的通风条件，严禁工作台上堆放书包等杂物。 使用和调节时，要细心缓慢进行，切勿用力过猛。 擦拭镜头时用擦镜纸。 如有故障，立即报告教师。使用完毕后应清点零件，恢复原样，放回木箱。（2）偏光显微镜使用前的调节 安装镜头a.装目镜：将选用的目镜插入镜筒上端，目镜上的齿头应嵌入镜筒上端切口内，使十字丝固定在东西-南北方向。b.装物镜：因显微镜的类型不同，物镜的安装有如下几种情况： 弹簧夹型：将物镜上的小钉夹于弹簧夹的凹陷处；或将弹簧拉杆尖头对准物镜上的凹缺口即可将物镜卡牢。螺丝扣型：将选用

14、的物镜装在镜筒下的螺丝扣上，拧紧为止。 调节照明（对光）装上物镜和目镜后，推出上偏光镜和勃式镜，打开锁光圈，转动反光镜对准光源，直至视域最亮为止。对光时注意不要把反光镜正对太阳光，不要把窗或窗外树枝映入视域。光线的强弱可通过锁光圈调节。 调节焦距（准焦）调节焦距主要是为了使物象清晰可见，其步骤如下。a.将欲观察的薄片至于物台上，使盖玻片朝上，薄片中的矿物正对物镜，并将薄片用夹子压紧在载物台上。b.从侧面看着镜头，旋转粗动螺丝，将镜筒下降到最低位置（高倍物镜要下降到几乎与薄片接触为止）。c.从目镜中观察，拧动粗动螺丝使镜筒缓缓上升，直至视域中物象清楚为止。如果物象不够清楚，可转动微动螺丝使之更清

15、晰。d.应当注意，物镜与薄片之间的工作距离因放大倍数的不同而不同，低倍物镜工作距离长，高倍物镜工作距离短，所以调节高倍物镜的焦距时切忌只看镜筒里面而下降镜筒，这样最容易压碎薄片而使镜头损坏。 校正中心偏光显微镜镜筒的轴应与载物台的旋转轴相一致，这样，视域中心的被测矿物才不至于在旋转物台后离开原来位置，甚至跑出视域之外，给鉴定工作带来不便。因此，偏光显微镜在使用前应进行中心校正，使镜筒轴与载物台转轴相重合。校正中心的具体步骤如下：图2 偏光显微镜校正中心步骤示意图a. 准焦后，在薄片中任选一小黑点a置于十字丝交点，如图 (a)。旋转物台360，若在旋转物台过程中小黑点在十字丝交点始终不动，则表明

16、镜筒轴与物台转轴重合，中心已校正好。若在物台旋转过程中小黑点离开十字丝交点或跑出视域之外，则表明中心不正。这时小黑点会围绕偏心o做圆周运动，如图 (b)。b. 若偏心不大，转动物台小黑点在视域内旋转出现时，这时应将小黑点a由十字丝中心旋转180至图（c）中的a处。c. 双手捏住中心校正螺丝手柄分别套在物镜上的中心校正螺丝上，并同时注意观察视域内的小黑点a当转动时的移动方向。利用中心校正螺丝的转动，将小黑点由A沿图（d）中的a a连线方向位移至偏心o处。d. 移动薄片，将小黑点由o移至十字丝交点（或重新找一小黑点放在十字丝交点），如图（e）。旋转物台并观察小黑点是否已在十字丝交点不转动，如图（f

17、）。如旋转物台时小黑点已在十字丝交点不动，表明中心已校正好；若旋转物台时，小黑点仍离开十字丝交点旋转，则仍需按上述步骤继续调整，直至旋转物台时，小黑点在十字丝交点不动，中心才算校正完好。e. 若偏心很大，旋转物台时，小黑点由十字丝交点旋出视域之外，这时需根据小黑点移动情况估计偏心圆中心点的方位。调整偏心圆中心点在视域内，再按上述步骤校正即可。 偏光镜校正确定下偏光镜的振动方向。偏光显微镜有上、下两个偏光镜，一般上偏光镜的振动方向已固定，下偏光镜的振动方向可调。偏光显微镜使用前，下偏光镜的振动方向，可用典型的有色矿物黑云母来确定，具体步骤如下：a. 将上偏光镜推出光路。在薄片中找一解理清楚的黑云

18、母移至视域中心。旋转物台，使黑云母颜色达最深，此时黑云母解理缝的方向即为下偏光镜的振动方向（此振动方向不一定与上偏光镜振动方向正交）。b. 上、下偏光镜振动方向正交的判断与调整。取下矿物薄片，将上偏光镜推进光路，如果视域最黑（最暗），说明上、下偏光镜振动方向正交。若视域不黑（不暗），说明上、下偏光镜振动方向未正交。这时需转动下偏光镜调整。转动下偏光镜时，先用左手将偏光镜托住，再用右手将下偏光镜固定螺丝稍微放松，下偏光镜即可转动。转动下偏光镜，使视域达最暗，上、下偏光镜正交。这时应将下偏光镜固定螺丝旋紧以防下偏光镜脱落。正常使用的偏光显微镜，上、下偏光的振动方向应正交，并且应平行于目镜的十字丝。

19、通常按下列步骤可一次将偏光镜校正好。c. 调整目镜十字丝位于东西南北方向上。将上偏光镜推出光路，放上薄片，使薄片中黑云母的解理缝平行于某一十字丝方向。转动下偏光镜，使黑云母颜色达最深，此时与目镜十字丝平行的黑云母解理缝方向就是下偏光的振动方向，目镜十字丝之一已平行下偏光的振动方向。将上偏光镜推入光路，检查上下偏光镜的振动方向是否正交。若取下薄片时视域最暗，说明上下偏光镜振动方向已正交。若视域明亮，说明上下偏光镜振动方向不正交，这时应重新放上薄片，将黑云母解理缝平行于另一十字丝，转动下偏光镜，使黑云母颜色达最深，这时下偏光的振动方向必定与上偏光振动方向正交。四、实验步骤将偏光显微镜按上述实验步骤

20、调整校正好，并检查是否符合使用要求。五、思考题1偏光显微镜在使用前为什么必须校正中心？在校正中心时，转动校正螺丝，为什么只能使小黑点移至偏心圆中心，而不能移至十字丝交点？2当上、下偏光镜振动方向平行时，偏光显微镜光路中有什么现象？当上下偏光镜振动方向正交时，偏光显微镜光路中有什么现象？实验三 单偏光镜下的晶体光学性质检测一、实验目的1掌握单偏光镜的使用特点。2观察晶体在单偏光镜下的光性特征。3掌握晶体在单偏镜下观察晶体的方法。二、晶体在单偏光镜下的光性特征1晶体形态及显微结构晶体的形状、大小及结晶完整程度不仅与晶体的组成、结构有关，而且与其形成条件、析晶顺序有密切关系。所以，研究晶体的形态既可

21、帮助鉴定矿物，又可推测它们的形成条件。 在偏光显微镜下观察到的晶体，其形态上是晶体的某一切面。根据晶体的结晶习性，切片中的晶体常以某些固定的形状出现，如水泥熟料中的C3S晶体常以不等边的六角形或长方形出现，-C2S晶体常以圆形出现，-C2S晶体常以长条形出现等。这些由于结晶习性所形成的固定形态常常是鉴定矿物的重要依据。根据晶体边棱的规则程度，晶体形态可分为边棱规则完整的自形晶、部分边棱规则完整的半自形晶、无规则形状的他形晶及一些特殊形态的晶体。通常呈针状、柱状、条状、板状、粒状、纤维状、放射状、叶片状、树枝状、包裹状、花环状、气孔状等。这些不同形态的晶体聚合在一起，就组成了各种各样的显微结构，

22、如等粒状结构、斑状结构、玻璃状结构及气孔状结构等。根据晶体的形态及所表现的各种显微结构，就可推知晶体的形成工艺和判断产品的质量，使显微结构分析服务于生产。2颜色和多色性薄片中矿物的颜色，是矿物对白光中七色光波选择吸收的结果。如果矿物对白光中七色光同等程度的吸收，矿物呈无色透明。若矿物对七色光中某些色光吸收多，对另一些色光吸收少或不吸收，则光通过薄片后，未吸收掉的光相互混合形成矿物的颜色。颜色随光波在晶体中的振动方向变化而变化，称多色性。薄片中晶体的颜色和多色性用光率体轴名表示。一轴晶矿物光率体有两个主轴，对应有两种主要颜色，用Ne 、No表示。这两种主要颜色可在平行于光轴的切面上观察。二轴晶矿

23、物光率体有三个主轴，对应有三种主要颜色，用Ng、Nm、Np表示。观察这三种主要颜色至少要找两个切面，一个平行于光轴面的切面观察Ng、Np代表的主色，另一个垂直于光轴的切面观察Nm代表的主色。3轮廓、贝克线、糙面与突起 轮廓是矿物的边界。贝克线是矿物轮廓边缘附近出现的一条细亮线。升降镜筒时，贝克线会移动，其移动规律是：提升镜筒时，贝克线向折射率大的矿物移动；下降镜筒时，贝克线向折射率小的矿物移动。糙面是由于薄片矿物表面具有一此显微状的凹凸不平，致使光波通过时集散不一，明暗不均而使矿物表面呈现粗糙感。突起是由于物质的折射率与树胶的折射率不同而呈现的矿物高低不同。以树胶的折射率1.54为标准，突起分

24、为六个等级，各个等级所表现的折射率变化范围是：表5 突起等级划分表突起等级折射率值突起等级折射率值突起等级折射率值负突起1.78利用贝克线的移动规律可以判断矿物突起的正负：提升镜筒贝克线向矿物移动时，为正突起矿物；提升镜筒贝克线向树胶移动时，为负突起矿物。晶体的突起高低、轮廓、糙面、贝克线的明显程度，都反应了晶体折射率与树胶折射率的差值；差值愈大，突起越高，轮廓、糙面越明显，贝克线也愈清晰。突起的高低随晶体方位不同而发生明显变化称为闪突起。双折射率大的矿物平行于光轴或平行于光轴面的切面上个有明显的闪突起，可作为矿物的鉴定特征。4解理及解理角晶体在外力的机械作用下沿着一定方向裂开成一系列光滑平面

25、的性质称为解理，在薄片矿物中表现为一些平行的（一组解理）或交叉的（二组解理）细缝。根据解理发育的完善程度，解理分为：（1）极完全解理：解理缝呈细密而连续的直线。（2）完全解理：解理缝粗疏，一条缝未完全贯穿整个晶体。（3）不完全解理：解理缝稀少且断断续续，有时只见痕迹。解理缝的粗细及清晰程度，除与矿物性质有关外，还与切片方位有关。当切面与解理面垂直时，表现的是矿物的真实解理状况。因此，垂直于解理面的切面的解理特征或同时垂直于两组解理面的切面的解理角是鉴定矿物的依据。综上所述，单偏光镜下可以观察到晶体的形状、大小、颜色及多色性、糙面程度、突起高低、解理状况等。如在花岗岩薄片中，石英为粒状他形晶体，

26、无色透明，低正突起，表面光滑、无解理。长石为板片状、条柱或柱状晶体，无色透明；钠长石、钾长石为低负突起。钙长石为低正突起，一般表面光滑，但由于风化可使表面出现点点皱皱；001、010二组解理完全，还有其它方向的不完全解理。黑云母多为片状晶体，颜色可从深褐色变化到浅黄色或浅灰色；低正突起到中正突起；001极完全解理。角闪石多为深绿色变化到浅绿色或浅黄绿色的晶体，沿C轴长柱或短柱状、针状或纤维状；中正突起，解理纹较粗，010呈完全解理；在垂直于X轴的切面上可见两组解理夹角56。三、实验步骤偏光显微镜调节好后，把上偏光镜、勃氏镜、锥光镜都推出光路，在载物台上放好矿物薄片，准焦后即可进行单偏光镜下的观

27、察。1在薄片中找出有色矿物橄榄石、角闪石和无色矿物石英、长石，仔细观察和记录它们的晶体形态、轮廓和表面状况。2旋转载物台，仔细寻找角闪石多色性变化最显著的切面和无多色性变化的切面。多色性变化最显著的切面为平行于光轴面的切面，观察并记录该切面颜色最深和颜色最浅时的颜色，这两种颜色即代表Ng、Np主色；无多色性变化的切面为垂直于光轴的切面，它的颜色即代表Nm主色。3在矿物的边缘仔细寻找贝克线，并利用贝克线的移动规律确定上述四种矿物的突起正负。寻找贝克线时，应适当关小锁光圈使视域稍暗，并应在轮廓十分清楚的矿物的边缘上寻找一条亮细线。观察贝克线移动时，应注意采用微动螺旋提升镜筒，快速旋转微动螺旋并使旋

28、动的幅度不超过微动螺旋的1/4圈，这样就可清楚判别贝克线的移动方向。4在视域内仔细寻找上述四种矿物解理最清楚的切面，确定它们的解理类型。找出正长石具有二组解理的切面，测定其解理角，并判断其是否为真解理角。解理角的测定步骤如下：（1）校正好偏光显微镜的中心。（2）把具有二级解理的切面移置视域中心，称微提升或下降镜筒，解理的位置不发生位移，表明解理面基本与矿物切片平面垂直。（3）使解理角的顶点与十字丝中心重合，解理角的一边与十字丝之一平行，记下物台读数。（4）旋转物台，使角的另一边与同一十字丝重合，再记下物台读数。两次读数之差即为解理角的大小。可多测几个同方向的角，取其平均值作为解理角。五、实验结

29、果与分析将单偏光镜下观察的结果记录在下表中。表6 单偏光镜下观察的结果矿物名称晶体形态颜色多色性表面状况提升镜筒贝克线移动方向突起解理状况解理角六、思考题1研究晶体形态具有哪些实际意义？为什么不能根据一个切面中的形态来判断晶体的实际形态？2薄片中矿物的解理缝是怎样产生的？为什么有解理的矿物有时在薄片中见不到解理？3已知正长石两组解理的夹角为90，为什么在薄片中测出的解理夹角不一定是上述角度？4矿物的多色性在什么方向的切面上最明显？要确定一轴晶、二轴晶矿物的多色性公式，需要选择什么方向的切面？实验四 正交偏光镜下的晶体光学性质检测一、实验目的1掌握正交偏光镜的装置特点。2观察矿物在正交偏光镜下的

30、光性特征。3熟悉正交偏光镜下研究晶体的方法。4学习补色原理及其应用。二、正交偏光镜下晶体的光性特征1消光现象矿物在正交偏光镜下呈现黑暗的现象，称为消光现象。消光现象有两种情况：（1）全消光：当光波通过的是矿物光率体圆切面，由于光波可沿圆切面的任意方向振动，因此，来自下偏光镜的光波通过矿物的光率体圆切面后与上偏光振动方向垂直而不能透出上偏光镜，使得矿物光率体圆切面方向变成黑暗。旋转物台360，这种矿物黑暗的现象始终存在，称之为全消光。均质体矿物如非晶体、等轴晶系的晶体和非均质体矿物垂直于光轴的切面均有全消光现象。（2）四次消光：当光波通过的是矿物光率体椭圆切面，且当椭圆切面的长、短半径方向与上、

31、下偏光镜的振动方向一致时，来自下偏光的光波沿长或短半径方向透过矿物而与上偏光垂直，不能透出上偏光镜，使矿物的椭圆切面变成黑暗。旋转物台360，这种矿物黑暗现象只有在椭圆切面的长短半径方向与上下偏光方向一致的四个位置存在，故称四次消光。非均质体矿物如中级晶族晶体、低级晶族晶体的非圆切面都存在着四次消光的特征。非均质体矿物的椭圆切面在正交偏光镜下处于消光时的位置，称消光位。矿物光率体切面处于消光位就意味着该椭圆切面的长、短半径与上、下偏光镜的振动方向平行。根据晶体处于消光位时，解理缝、双晶缝或边棱与目镜十字丝的关系，可将非均质体矿物的消光类型分为下述三种：平行消光：晶体处于消光位时，解理缝、双晶缝

32、或边棱与目镜十字丝之一平行。对称消光：在具有两组解理的切面上，当晶体处于消光位时，目镜十字丝平分两组解理的夹角。斜消光：晶体处于消光位时，解理缝、双晶缝或边棱与目镜十字丝斜交。三方、四方、六方晶系晶体的切面以平行消光和对称消光为特征。斜方晶系晶体切面以平行消光和对称消光为主要特征，同时也可见斜消光切面。单斜晶系切面以斜消光为主，特殊方位的切面方可见平行和对称消光。三斜晶系的切面均为斜消光。2干涉现象非均质体椭圆切面的长、短半径方向与上、下偏光镜的振动方向斜交时，来自下偏光镜的偏光通过矿物时分解成两束偏光，这两束偏光透过上偏光镜时再度分解，并在上偏光的振动方向发生干涉。当使用白色光光源时，矿物在

33、正交镜下呈现各种各样的色彩，称之为干涉色。干涉色的种类，只与透过矿物的两束偏光的光程差有关。当光程差为零时，干涉色为黑色，光程差逐渐增加，干涉色有规律地顺着下列次序变化：钢灰、蓝灰、灰白、白、黄白、亮黄、橙黄、红、紫、紫蓝、蓝、蓝绿、绿、黄绿、橙黄、鲜红、淡紫、灰蓝、翠绿、淡黄、淡红、淡蓝、淡绿.高级白。这种有规律变化的干涉色序，如图9-3所示，通常把它分为下列几级：第一级：光程差为0560nm，基本干涉色由低到高为黑、灰、白、黄、橙、红。一级干涉色的特征是有黑、灰、白，无蓝和绿，一级黄为亮黄，一级红为红带紫。第二级：光程差为5601120nm，基本干涉色变化为紫、蓝、绿、黄、橙、红。二级干涉

34、色的特征是二级蓝深，二级黄带橙，二级红为鲜红。第三级：光程差为11201168nm，基本干涉色变化为紫、蓝、绿、黄、橙、红。三级干涉色的特征是除绿色很鲜艳翠绿外，其余色调均较二级干涉色淡。四级干涉色序变化同二、三级，但色调很淡、色序较窄。五级以上的干涉色由于色调更淡、色序更窄而不可分辨以致混合成高级白色。高级白色是高双折射率晶体的特征。图3 正交镜下干涉色色谱表3双晶现象双晶是正交偏光镜下所观察到的特有现象，它表现为相邻单体不同时消光。如仅有两个单体组成的简单双晶，在正交镜下旋转物台时可见消光黑暗与不消光明亮交替出现。又如双晶缝相互平行的聚片双晶，旋转物台时，奇数与偶数两组双晶单体轮换消光，明

35、暗频频交替出现。正交偏光镜下还可见到交叉、格状、轮式等特殊双晶。在正交偏光镜下除了可以观察到消光、干涉和双晶现象之外，还可以研究两种矿物薄片在45位置重叠在一起时，总的干涉色级序的升降。当两矿片在正交镜间45位置重叠时，其光率体椭圆半径同名轴平行，色序升高；异名轴平行，色序降低。在实验中，可以利用已知轴名的补色器与矿物重叠，根据它们重叠时色序的升降来测定矿物的干涉色级序、光率体切面的轴名和矿物的延性符号等。常用的补色器有石膏试板，它的干涉色为一级红；云母试板，它的干涉色为一级灰；石英楔子，它的干涉色由黑开始，从低到高逐渐变化。三、实验步骤偏光显微镜调整校正好后，检查锁光圈应开到最大位置，锥光镜

36、和勃式镜都应置于光路之外。将要观察的矿物薄片准好焦，再把上偏光镜加入到光路中，便可进行正交偏光镜下的观察和测试。1干涉色级序的测定。将石膏试板、云母试板分别插入试板孔内，仔细观察它们的干涉色。将石英楔缓慢的插入试板孔内，仔细观察和辨认干涉色序变化及各级干涉色的特点。按矿物干涉色级序的测定步骤测定橄榄石矿片的干涉色级序。干涉色级序的测定除了利用补色原理外，还应根据消色现象来确定。所谓消色是指补色器与矿物切面异名轴平行时，即石英楔子与矿物晶体切面异名轴平行的情况下，当通过矿物切面的光程差与通过石英楔子的光程差相等，二者总光程差为零（R总=R矿物-R石英楔=0）时，矿物的干涉色与石英楔的干涉色相互抵

37、消而使该部位呈现一条暗带。所以只要找到这条消色的暗带，暗带所在的位置就是石英楔光程差与矿物光程差相等处，这个位置矿物的干涉色与石英楔的干涉色必定相同。因此，当把矿物薄片从载物台上拿掉后，呈现暗带位置石英楔的干涉色就是矿物的干涉色，若退出石英楔时红带出现的次数为n，则干涉色级序为n+1。测定矿物干涉色级序的步骤如下：（1）将矿物薄片置于正交偏光镜下载物台上，将要观测的矿物切面置于视域中心，并由消光位转至45位，观察并记住矿物切面的干涉色。（2）插入石膏试板或云母试板，观察色序升降，判断补色器与矿物切面是否异名轴平行。若色序升高为同名轴平行，则旋转物台90，使其色序下降、异名轴平行，并退出补色器。

38、（3）缓慢插入石英楔子，观察色序下降顺序，找出暗带消色位置。（4）撤去矿物薄片，观察石英楔上暗带消色位置的干涉色，并与（1）中看到的矿物切面的干涉色比较。若二者干涉色完全一样，证明所找暗带消色位置是正确的；若二者干涉色不相同，说明暗带消色位置判断错误，应重新找出暗带消色位置，直至撤去矿物薄片后石英楔上暗带消色位置的干涉色与矿物切面的干涉色相同为止，这时石英楔上暗带消色位置的干涉色级序与矿物切面的干涉色级序相同。（5）缓慢退出石英楔子，观察退出石英楔时视域中红色带出现的次数n，便可定出矿物切面的干涉色级序为n+1级。2仔细观察萤石、橄榄石、角闪石、石英和长石各种薄片的消光现象，注意全消光切面与四

39、次消光切面有何特征。观察四次消光时，注意它们有哪些消光类型。3仔细寻找并观察花岗岩薄片中角闪石等的简单双晶以及斜长石的聚片双晶。4按矿物延性符号的测定方法步骤测定长石（在花岗岩薄片中找）的延性符号。延性符号是延长型矿物的鉴定特征。晶体的延长方向与Ng方向平行或夹角小于45，为正延性。晶体的延长方向与Np方向平行或夹角小于45，为负延性。要知矿物的延性正负，只要知道矿物光率体切面的轴名，可见矿物延性符号的测定归根结底是矿物光率体椭圆切面轴名的测定。矿物延性符号测定的基本步骤如下：（1）把矿物薄片置于载物台上，找出长形晶体切片移至视域中心。（2）将长形切片由消光位转至45。转动物台时尽量使矿物的长

40、边方向与试板孔方位一致，观察并记住矿物的干涉色。（3）插入适当的补色器，观察色序升降，并确定矿物光率体椭圆切片的轴名。（4）比较矿物切片的延长方向是平行于Ng还是平行于Np或与其夹角小于45，确定矿物的延性符号。5注意事项（1）补色器的插入特别是石英楔的插入需要缓慢平稳，石英楔插在试板孔内时切忌提升镜筒，以免损坏石英楔。（2）利用补色器判断色序升降时，应注意选用补色器。一级黄以下的干涉色选用石膏试板，一级黄以上的干涉色选用云母试板，若有干涉色环应选用石英楔。（3）不同的补色器，判断色序升降的标准不相同。使用石膏试板时，以一级红作为判断标准，补色器与矿物重叠后干涉色序高于一级红色时，色序升高，低

41、于一级红色时，色序下降。使用云母试板时，以矿物本身的干涉色作为判断标准，补色器与矿物重叠后的干涉色高于矿物的干涉色时，色序升高，低于矿物的干涉时，色序下降。如果利用石英楔子观察干涉色环的移动来判断色序升降，则当缓慢插入石英楔时，干涉色环若由外向中心移动，表明色序升高，干涉色环若由中心向外移动，表明色序下降。四、实验结果与分析将观察结果记录到表7中。表7 正交偏光镜下晶体特性记录表矿物名称干涉色（或级序）延性符号双晶类型消光现象或类型萤 石橄榄石角闪石石 英长 石五、思考题1非均质矿物任何方向的切面（垂直于光轴的切面除处）在正交偏光镜下为什么产生四次消光和四次明亮？2为什么在薄片中见到同一矿物的

42、干涉色有多种？什么样的干涉色可以作为鉴定矿物的依据？3如何利用正交镜下的消光与干涉现象区分均质体与非均质体？实验五 锥光镜下晶体光性的测定一、实验目的1掌握锥光镜观察实验装备的特点。2学会识别各种干涉图。3掌握矿物光性正负的测定方法。二、矿物干涉图的特征1一轴晶矿物干涉图的特征（1）垂直于光轴切面的干涉图垂直于光轴的切面在单偏光镜下无多色性，在正交镜下全消光。在锥光镜下干涉图的特点：矿物双折射率高时，在视域中有一清楚的平行于十字丝的黑十字，周围有干涉色环，干涉色环越外越密，干涉色越外越高，转动物台，黑十字不分裂，如图所示。矿物双折射率低时，黑十字较粗，无色环，四个象限一级灰白，转动物台时，黑十

43、字不分裂，如图9-4所示。图9-4 一轴晶垂直于光轴切面干涉图（2）斜交光轴切面的干涉图斜交光轴切面的干涉图，当斜切面法线方向与光轴之间夹角较小时，视域内有一个偏心的黑十字，即黑十字不与十字丝重合，但视域内可见黑十字的中心，四个象限的干涉色视矿物双折射率的高低可有或无色环，转动物台黑十字作圆周运动，如图9-5所示。斜切面法线方向与光轴夹角大时，视域只可见一条黑臂，或有或无色环，转动物台，黑臂作平行移动，如图9-6所示。图9-5 一轴晶斜交光轴切面干涉图（斜交角度较小）图9-6 一轴晶斜交光轴切面干涉图（斜交角度较大）（3）平行光轴切面的干涉图平行光轴的切面在单偏光镜下多色性最显著，在正交镜下干

44、涉色最高。在锥光镜下的干涉图如图所示，当光轴平行于上下偏光的振动方向时，一个粗大的黑十字几乎满布整个视域，但少许转动物台512，黑十字即迅速跑出视域之外。如图9-7所示。图9-7 一轴晶平行光轴切面干涉图2二轴晶矿物干涉图的特征（1）垂直与锐角等分线Bxa切面的干涉图当光轴面与上、下偏光镜振动方向平行时，干涉图为一黑十字或加“”字形干涉色环组成，如图所示，两个黑臂粗细不一，沿光轴面方向黑带细些，光轴出露点在细臂上细颈OA处，粗黑臂方向为Nm方向即垂直于光轴面的方向。转动物台45，黑臂分裂成一对双曲线，双曲线的顶点为光轴出露点OA，双曲线凸向Bxa区，Bxa区的光轴面方向为Bxo方向，如图9-8

45、所示。图9-8 二轴晶垂直Bxa切面干涉图（2）垂直于一个光轴的切面的干涉图二轴晶垂直于一个光轴的切面的干涉图相当于垂直Bxa切面的干涉图的一半，且光轴出露点位于视域中心。当光轴面平行于下偏光镜或上偏光镜的振动方向时或当光轴面位于45或135位置时，干涉图分别如图9-9所示。图9-9 二轴晶垂直一个光轴切面干涉图（3）斜交光轴切面的干涉图二轴晶斜交光轴切面的干涉图较为复杂多见。一种为垂直于光轴面，斜交光轴的切面，其干涉图类似于二轴晶垂直于一个光轴的切面的干涉图，但光轴出露点不在视域中心。当光轴面与下偏光镜的振动方向平行时及光轴面与下偏光镜振动方向成45位置时，若斜交光轴的角度较小，干涉图如下图

46、上组图所示，若斜交角度较大，干涉图如图9-10所示。另一种为斜交光轴面及斜交光轴的切面的干涉图，当斜交角度较小时，光轴出露点在视域内，0位置与45位置的干涉图与上图类似，但偏心较大。图9-10 二轴晶斜交光轴切面干涉图（4）平行光轴面切面的干涉图二轴晶平行光轴面切面的干涉图与一轴晶平行光轴的切面的干涉图相同，为瞬变干涉图。三、实验步骤1一轴晶矿物光性正负的测定方法和步骤：（1）将偏光显微镜装上高倍物镜。实验中常用40的物镜。（2）在单偏光镜和正交镜下寻找要测定光性的矿物的垂直于光轴的切面或斜交光轴的切面，将其置于视域中心。（3）加入勃式镜和锥光镜，观察上述切面的干涉图，并判断它是属于何种切面。

47、（4）确定上述切面干涉图的光轴出露点。垂直于光轴切面和斜交光轴角度较小的切面的干涉图的光轴出露点是不难确定的。当斜交角度较大时切面干涉图的光轴出露点的确定方法为： 一条黑臂若有粗有细，则细端指向光轴出露点。 干涉图上若有色环，则色环凹向光轴出露点。 若既无色环，又不能分清黑臂粗细，可顺时针转动物台，黑臂平行移动时顺端指向光轴出露点，如图9-6所示。（5）插入适当的补色器，确定各象限的色序升降并判断矿物的光性正负。 若插入补色器后，一、三象限色序升高，二、四象限色序下降，则Ne=Ng，正光性。反之则为负光性。如图9-11中左图所示。 若干涉图有色环，插入石英楔，当缓慢推进石英楔时，一、三象限色环

48、由外向中心移动，二、四象限色环由中心向外移动，则Ne=Ng，为正光性。反之为负光性。如图9-11中右图所示。图9-11利用一轴晶垂直光轴切面干涉图测定光性正负2二轴晶矿物光性正负的测定方法和步骤：（1）在锥光镜下找垂直于Bxa切面的干涉图或垂直于一个光轴切面的干涉图或垂直于光轴面切面的干涉图，旋转物台使其光轴面处于45位置，这时锐角区光轴面方向代表Bxo方向，钝角区光轴面方向代表Bxa方向。（2）插入适当的补色器，观察锐角区、钝角区色序的升降变化，确定光性正负。 若锐角区色序升高，钝角区色序下降，则Bxa=Ng，Bxo=Np，属正光性。反之则为负光性。如下图左图所示。 若干涉图有“ ”形色环，

49、则应插入石英楔，级慢插入石英楔时，锐角区色环由外向中心移动，钝角区色环由中心向外移动，Bxa=Ng，Bxo=Np，为正光性。反之为负光性。如图9-12右图所示。 图9-12 利用二轴晶垂直Bxa切面干涉图测定光性正负四、实验结果与分析将观察结果记录在表9-7中。表9-7 锥光镜下晶体光学特性矿物名称干涉图切 面第二、四象限锐角区光性正负色 序色 环色 序色 环五、思考题1一轴晶垂直于光轴切面的干涉图，为什么插入石膏试板后黑十字变成红十字？2请分别对照图9-11和图9-12说明测定光性正负的原因。实验六 晶体对称要素分析一、目的要求通过对理想晶体模型的分析，理解和巩固晶体对称的概念，了解晶体对称

50、的特点。学会在晶体上找寻对称要素，确定对称型、晶族和晶系，同时掌握对称要素的投影方法。二、实验内容1、学会寻找对称面、对称中心、对称轴和旋转反伸轴（1）、对称面（P）对称面是把晶体平分为互为镜像的两个相等部分的假想平面。在晶体中可以不存在对称面，也可以存在一个或多个对称面，最多可达9个。对称面的描述方法为3P、9P等。对称面在晶体中可能存在的位置：垂直并平分晶面；垂直晶棱并通过它的中心；包含晶棱并平分晶面夹角。寻找对称面的方法和步骤是：把模型固定在一个位置不要转动，以视线从各个不同的方向去观察。首先寻找直立的对称面，然后再找水平方向的对称面，最后再找倾斜方向的对称面，以免重复或漏掉。（2）、对

51、称轴（Ln）对称轴是通过晶体中心的一根假想直线，晶体围绕此直线旋转一定角度后，相同的晶面、晶棱、角顶能重复出现。在一个晶体中，除了L1以外，可以没有、也可以有一种或多种对称轴，而每一种对称轴也可以有一个或多个。表示为3L4、4L3、6L2等。对称轴在晶体中可能出露的位置：通过晶面的中心；通过晶棱的中点；通过角顶。寻找对称轴的方法和步骤是：用两手指拿住轴的两端，使晶体旋转360，看相同的晶面、晶棱、角顶重复出现几次即为几（n）次对称轴。（3）、对称中心（C）对称中心是晶体内部的一假想点，通过该点作任意直线，则在此直线上距对称中心等距离的两端，必定可以找到对应点。晶体中可以有，也可以没有对称中心，

52、若有只能有一个，而且必位于晶体几何中心。晶体中如果存在对称中心，则所有晶面必然两两反向平行而且相等。寻找对称中心的方法：将晶体模型上的每一个晶面依次贴置于桌面上，逐一检查是否各自都有一个同形等大但方向相反的平行晶面存在，如果有，则晶体有对称中心，否则没有对称中心。（4）、旋转反伸轴（Lni）旋转反伸轴是一根假想的直线，当晶体围绕此直线旋转一定角度后，再对此直线上的一个点进行反伸，才能使晶体上的相等部分重复。除L4i外，其余各种旋转反伸轴都可以用其它简单的对称要素或它们的组合来代替，其间关系如下：L1iC；L2iP；L3iL3C；L4i；L6iL3P。在晶体分类中，一般常用的旋转反伸轴为L4i和

53、L6i。表示方法和对称轴类似。2、对晶体模型确定其所属晶类（对称型）、晶系和晶族将一个晶体中找到的全部对称要素组合在一起，并按一定顺序书写就构成了该晶体的对称型，然后将其与教材中的32中对称型核对，直到完全无误为止。对称型确定后，再根据晶体对称特点，确定该晶体所属的晶族和晶系。三、实验报告格式及具体实验内容1、实验一：低、中级晶族晶体的对称由指导老师确定低、中级晶族的10个晶体模型，按照表1的记录格式完成作业和实验报告。表1. 低、中级晶族晶体的对称模型号码对称型晶系晶族2、实验二：高级晶族晶体的对称由指导老师确定低、中级晶族的10个晶体模型，按照表2的记录格式完成作业和实验报告。表2. 高级

54、晶族晶体的对称模型号码对称型晶系晶族四、思考题1、什么是晶体的对称？晶体的主要对称要素有哪些？2、晶族、晶系划分的依据是什么？3、晶体对称的特点是什么？实验七 单形分析一、目的要求了解47种单形在各晶族、晶系种的分布；了解单形的划分方法；牢固掌握常见的18种单形，要求看到单形模型时能准确说出它的名称，当提到其名称时就能反映出形状及其各个晶面的相对位置；二、实验内容和步骤1、首先对照47种单形图形，结合实际模型逐一观察和记忆名称，最好有次序地一个晶族一个晶族的看，并加以归纳，以便于记忆。2、要熟悉常见的18种单形，需从单形的整个形状特点、晶面形状、晶面数目、晶面分布特点及其与对称要素的关系（结合

55、单形命名的依据）来掌握。并要时刻把单形与其所属的晶族、晶系联系起来。3、观察模型时，要按照教材图上的方向摆正，注意各晶面的相对空间位置，晶面数目，晶面与主要对称要素的关系，横断面的形状等特点进行观察，并逐一记忆。对于某些相似的单形要注意找出它们各自的特点，以便区别记忆。例如斜方双锥、四方双锥、八面体，皆由八个三角形的晶面组成。四方双锥的面为等腰三角形、横断面为正方形，八面体的面为等边三角形，互相垂直的三个中断面皆为正方形，而斜方双锥的面为任意三角形，中断面为菱形等等。三、实验报告格式及具体实验内容由实验指导老师确定包括各个晶族的8个单形模型，按照表3的记录格式完成作业和实验报告。模型号码单形名称对称型晶族晶系晶面形状及数目晶面分布特点四、思考题1、各晶系有哪些常见单形？2、如何认识单形？3、如何区别下列单形？菱形十二面体与五角十二面体； 八面体、四方双锥、斜方双锥；六方双锥与复三方偏三角面体； 四方柱与斜方柱；菱面体与三方双锥； 斜方四面体、四方四面体、四面体；复三方柱与六方柱。