Question

矿物光学性质的观察与测定

Answer 1

一、非均质体矿片上光率体轴名和方位的确定

非均质矿片的许多光学性质，都需要在定向切片上测定，而光率体轴名及方位的测定是选择定向切片的基础。在正交偏光系统下，矿片上光率体轴名及方位的测定方法步骤如下：

a.将欲测矿片置视域中心，旋转物台至消光位，此时矿片光率体椭圆的长短半径必分别平行上下偏光（即目镜十字丝的方位）振动方向。

b.旋转物台45°，矿片的椭圆半径的方向必与上下偏光振动方向呈45°角，干涉后两偏光合振幅最大，矿片最明亮。

c.从试板孔插入补色器，观察干涉色升降情况，根据光程差补偿原理，如果矿片的干涉色升高，表明试板的光率体椭圆半径与矿片光率体椭圆半径是同名轴重叠；反之，如矿片干涉色降低，表明试板与矿片光率体椭圆半径是异名轴相叠。试板的光率体轴名是已知的，据此可以确定矿片光率体的轴名及方向。

二、干涉色级序的确定

1.边缘色带法

在正交偏光系统下，观察矿物颗粒边缘的红色条带数目（n），再加上1，就是该矿物颗粒干涉色的级别（n＋1级）。

用边缘色带法确定干涉色级别是非常简便而有效的，但在实际操作中需注意以下情况：

a.尽量在矿物边缘部位寻找红带分明的斜坡进行鉴定。

b.有时在颗粒边缘应该出现红带的部位，出现了深蓝的色带，反映出较窄的红带被较深蓝带所掩盖，出现这种状况时对红色条带数目判别要慎重。

2.石英楔法

在正交偏光系统下，将视域中心的矿物切面转至45°位置（干涉色最明亮）；然后在试板孔中，慢慢插入石英楔，观察矿物干涉色的变化：

a.如果干涉色呈升高趋势（蓝→绿→黄→红→蓝…），则旋转载物台90°，重新插入石英楔。

b.如果干涉色逐渐降低（红→黄→绿→蓝→红…），则不断插入石英楔，直至出现黑带。在第二个过程中，注意观察通过的红色条带数目（n），再加上1，就是该矿物颗粒干涉色的级别（n＋1）。

三、矿物双折率的确定

测定矿物的双折率，必须在平行光轴（一轴晶）或平行光轴面（二轴晶）的切面上进行。这两种切片的特征是在正交偏光系统下干涉色最高，在锥光系统下显示平行光轴或平行光轴面的干涉图。

根据光程差公式R＝d（N₁－N₂），测出薄片厚度及光程差后，即能确定双折率值。

1.光程差的测定方法

利用石英楔测定干涉色级序（方法同上），在干涉色色谱表上求出相应的光程差。

2.薄片厚度的测定方法

薄片厚度可利用已知矿物测定，最常用的已知矿物有长石和石英。

在薄片中选一个已知矿物平行光轴的切面，根据干涉色级序测定其光程差，利用所测的光程差及最大双折率即可求出薄片厚度d＝R/（N₁—N₂）。

3.根据所求得的薄片厚度及光程差求双折率

a.根据所测定的薄片厚度及光程差，在干涉色色谱表上查表，可读出双折率。

b.根据光程差公式R＝d（N₁—N₂）计算求得双折率。

四、矿物的消光类型与消光角

1.矿物的消光类型

在正交偏光系统下，非均质矿物切片消光时，光率体椭圆切面的长、短半径与上、下偏光镜振动方向（即目镜十字丝）平行。此时，解理缝、双晶缝或晶体外形（如长条形晶形的延长方向等）与目镜十字丝构成一定的几何关系，称为消光类型。在正交偏光系统下，非均质矿物的消光类型有平行消光、斜消光和对称消光三种类型（倪志耀，2011）。

（1）平行消光

矿物切片平行消光时，其解理缝、双晶缝或晶体延长方向与目镜纵丝或横丝平行。平行消光主要见于一轴晶矿物和二轴晶斜方晶系矿物中。

（2）斜消光

矿物切片消光时，其解理缝、双晶缝或晶体延长方向与目镜十字丝斜交。斜消光主要见于二轴晶单斜晶系和三斜晶系矿物中。

（3）对称消光

矿物切片对称消光时，目镜十字丝平分两组解理缝的夹角。对称消光主要见于一轴晶矿物中。

2.矿物的消光角

在正交偏光系统下，当矿物切片表现为斜消光时，光率体主轴与解理缝、双晶缝或晶体延长方向之间的夹角，称为消光角。一般以结晶轴或晶面符号与光率体主轴之间的夹角来表示消光角。不同的矿物具有不同的消光角，因此，准确地测定消光角对于矿物鉴定是非常重要的。消光角的测定包括两个方面的内容：

（1）矿物切面方位的选择

在单斜晶系和三斜晶系矿物中，具有斜消光的切面有无数个，但只有同时包含一个光率体主轴和一个结晶轴的切面，其消光角才是真正的消光角。

（2）消光角具体的测量方法

消光角一般是以结晶轴或晶面符号与光率体椭圆半径之间的夹角表示，如角闪石在（010）切面上的消光角，表示为：Ng∧Z＝30°。消光角的具体测定步骤如下：

a.根据上述原则，在正交偏光系统下，选择合适的定向切面。

b.将选定的矿片置于视域中心，并使解理缝或双晶缝与目镜十字丝的纵丝平行，记下载物台刻度数a。

c.旋转载物台使矿片达消光位，此时矿片上光率体椭圆半径与目镜十字丝一致，记录物台的刻度数b。两次读数的差值即该矿片中矿物的消光角大小。

d.从消光位再转物台45°，使矿片上光率体椭圆半径与目镜十字丝呈45°夹角，插入试板，根据矿片干涉色级序的升降变化，确定所测光率体椭圆半径的名称。如果所用切面是平行光轴面的切面，则其长、短半径分别为Ng、Np；如果所用切面不是平行主轴面的，则长半径为Ng′，短半径为Np′。

e.根据解理、双晶的性质，判断其所代表的结晶方向。例如单斜辉石、单斜角闪石的解理面平行（110），解理缝可代表Z轴的方向。

如普通辉石平行（010）面上测得Ng与Z轴之间的夹角为48°时，其消光角的记录方式可写成Ng∧Z＝48°（倪志耀，2011）。

五、晶体的延性符号

一些晶体在形态上具有沿某一方向延伸的特征，这些延长方向通常与某一结晶轴平行，如果矿物切片平行这种方向，在薄片中看起来颗粒就是长形的。有些晶体具有两向延伸的特性，呈板状或片状，当切片方向与板面或片面垂直或近于垂直时，这类颗粒看起来也是延长形的。

晶体的延性是指薄片中长形晶体延长方向与该切面上光率体椭圆长短半径之间的关系（陈芸菁，1987），分为正延性与负延性两种。那些延长方向与光率体椭圆较长半径（Ng或Ng′）平行或斜交角度小于45°的晶体称正延性，而延长方向与较短的半径（Np或Np′）平行或斜交角度小于45°的晶体称负延性，延性也是矿物的重要鉴定特征之一。

测定矿物晶体延性符号的步骤如下：

a.在正交偏光系统下，选择好欲测定矿片的长形颗粒，置于视域中心，旋转物台使矿片消光；并确定消光类型。

b.如果矿片平行消光，将物台从消光位转45°使矿片最明亮，插入试板，观察干涉色升降情况，确定晶体延长方向的光率体轴名，便可确定矿片的延性符号。

c.如果矿片为斜消光，则按消光角测定方法，测定与延长方向夹角小于45°的椭圆半径名称，即可确定矿片的延性符号。

六、矿物的双晶

双晶是指同种矿物两个以上的单体，按一定规律彼此连生在一起的现象（陈芸菁，1987）。在正交偏光系统下，如果矿物相邻两单体光率体主轴之间彼此是不平行的（可见双晶），则两单体不同时消光或两单体表现出不同的干涉色，双晶结合面与薄片的交线称为双晶缝。

根据双晶连生的特征，可将双晶分为简单双晶和复杂双晶。

1.简单双晶

简单双晶只有两个单体互相连生，在正交偏光系统下，一个单体消光时，另一个单体明亮（当双晶结合面垂直切片方向时例外），旋转物台，两单体消光与明亮现象交互出现，如钾长石的卡式双晶、辉石及角闪石的简单双晶等。

2.复杂双晶

复杂双晶是指由三个以上的单体互相连生组成双晶。

（1）联合双晶

联合双晶是指双晶结合面彼此以一定角度相交，形成的三连晶、四连晶、六连晶等复杂双晶。如堇青石六连晶，当双晶以偶数出现时，对顶的单体同时消光。

（2）聚片双晶

聚片双晶是指众多的单体的双晶结合面彼此平行，在正交偏光下奇数的单体干涉色及消光位表现一致、偶数单体干涉色及消光位表现一致的复杂双晶。如斜长石的聚片双晶（图4－6）。

（3）复合双晶

复合双晶是指两种以上不同双晶律的双晶类型同时存在时的复杂双晶。如斜长石中，有时同时存在卡式双晶及钠长石双晶，称卡钠复合双晶；有时同时存在钠长石双晶（结合面为010）与肖钠长石双晶（双晶轴为b轴）构成的复合双晶。在微斜长石中钠长石双晶与肖钠长石双晶构成均匀而密集的格子状双晶，称为格子双晶（图4－7）。

图4－6 斜长石的聚片状双晶

图4－7 微斜长石的格子状双晶