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学会砂岩薄片鉴定技术并不难(五)

 锥光镜下的观察

       矿物晶体的轴性(一轴晶还是二轴晶)、光性符号(正光性还是负光性)、光轴角(二轴晶2V)、晶体切面方位,是其重要的光学性质,这些在单偏光和正交偏光下都无法鉴定,只有依靠锥光镜来测定。

       在下偏光镜之上、载物台之下,加上一个聚光镜,使透出下偏光镜的平行偏光变成锥形偏光,换上高倍物镜(最好是60倍以上目镜),推入勃氏镜或去掉目镜(去掉目镜干涉图更清楚,但不能照相),上偏光镜继续保留,这样构成一个完整的锥光系统。射入矿片的锥光束,除中央一条光波垂直入射外,其余光波都是倾斜射入,而且越往外倾斜角度越大,不同方向的入射光同时通过矿片,到达上偏光镜后发生的消光和干涉应不相同,在镜下呈现特殊的干涉图根据这种干涉图可以测出矿物的一些有用的光学性质

       1、一轴晶矿物的干涉图

       一轴晶矿物的任何切面都会产生某一种干涉图,可以分为垂直光轴、斜交光轴、平行光轴三种类型。其中以垂直或接近垂直光轴的切面的干涉图易于观察

       垂直光轴的切面,在正交偏光下无论怎么旋转物台都呈黑色或接近黑色,在锥光镜下,其干涉图由一个黑十字与同心圆干涉色色圈组成,黑十字的臂与上下偏光振动方向平行,插入试板,根据四个扇面(象限)中干涉色的升降变化,就能确定Ne(Ne')与No的相对大小,从而确定矿物的光性符号。

 


     这是一张一轴晶垂直光轴切面中光率体椭圆切面半径的分布及光性正负的测定示意图,(A)表示正光性矿物的椭圆切面长半径呈放射状分布;(B)表示负光性矿物的椭圆切面短半径呈放射状分布;(C)表示从二、四象限插入试板时,二、四象限干涉色降低,而一、三象限干涉色升高,为正光性注意:试板的伸长方向总是与试板内光率体的短轴半径平行的);(D)从二、四象限插入试板时,二、四象限干涉色升高,而一、三象限干涉色降低,为负光性(自赵敬松等《矿物岩石薄片研究基础》)

 

       也就是说,当被测试矿物内部椭圆切面的长半径与试板内光率体的短半径相叠置时,矿物的干涉色就会降低;而当被测试矿物内部椭圆的短半径与试板内光率体的短半径相叠置时,矿物的干涉色便会升高。在锥光系统下应用干涉图测定矿物光性正负就是使用这个原理来进行的。被测矿物切面内部光率体分布特征是未知的,而试板内部光率体分布特征是已知的,用矿物锥光下的干涉图测光性就是用已知的光率体(试板)去测定未知的光率体特征(被测矿物)

 


    一轴晶矿物光性符号测定示意图,一轴晶垂直光轴的切面,在锥光下出现一个正交的黑十字臂

(据王德滋等《光性矿物学》)

 

        一种情况:若干涉图不出现任何等色曲线,则可用石膏试板来测定光性的正负。测定的过程是:沿二、四象限插入石膏试板,若被检测的矿物为正光性矿物时,二、四象限干涉色降低,就会出现黄色亮点;若被检测矿物为负光性矿物时,二、四象限干涉色则升高,出现蓝色亮点;

      另一种情况:如果干涉图中出现等色曲线,则可用云母试板或石英楔子测定光性正负。测定过程:沿二、四象限插入云母试板,注意观察补偿黑点的位置,如黑点在二四象限,则被测矿物为正光性;若黑点在一三象限,则被测矿物为负光性;插入石英楔子的时候,二、四象限的等色曲线向内移动(即干涉色降低了)则为正光性,向外移动(即干涉色升高了)则为负光性。

        如何在众多个矿物切面中寻找可以用来测定光性的切面呢?在正交偏光下干涉色接近黑色的切面,一般便是接近与光轴垂直的切面,这样的切面在锥光下即可看到光轴干涉图

       此外,有些切面可能不一定正好与光轴垂直,在斜交光轴的切面中,黑十字的中心不在视域中心,可能会稍微偏离一点,此时看到的黑十字臂的交点常会发生偏离甚至跑到视域之外,即旋转物台,黑十字及干涉图围绕视域中心旋转,当黑十字偏离中心过多,视域中只见到黑十字的一条臂(与二轴晶的黑臂相比,不会发生弯曲),但是黑十字的中心仍然可以通过观察臂的移动推断。知道了黑十字中心的位置,根据四个象限里试板插入以后干涉色的升降,就可以同样测出矿物的光性符号。

 


      一轴晶斜交光轴切面的偏心干涉图及旋转物台时黑臂移动特征
(自赵敬松等《矿物岩石薄片研究基础》)



     一轴晶斜交光轴切面光性符号的测定(自赵敬松等《矿物岩石薄片研究基础》)
 

       平行光轴的切面,当光轴与上下偏光振动方向之一平行时,视域中为一粗大而模糊的黑十字,几乎充满整个视域,只有四个象限边缘稍有明亮,稍稍转动物台,黑十字从中心分裂为一对双曲线,并快速退出视域,黑十字退出的方向即为光轴的方向。因为视域中的干涉与消光现象变化迅速,故称这种干涉图为“闪图”。光轴即为Ne方向,插入试板即可测出光性符号。光轴在45°位置时。视域最亮丽,四个象限的干涉色分为两套双曲线形干涉色条带,在沿光轴方向的两象限中,干涉色由视域中心向外递次降低,在垂直光轴的两现象中,干涉色由视域中心向外递次升高,矿物的双折射率愈高,双曲线的色环愈密集。

 


   一轴晶平行光轴切面干涉色(自赵敬松等《矿物岩石薄片研究基础》)

       

        根据一轴晶干涉图的特点,亦可以反过来判断其轴性和切面方向。

       2、二轴晶矿物的干涉图

       二轴晶矿物的干涉图比一轴晶要复杂得多,可有五种类型的干涉图,即垂直锐角等分线(Bxa)切面、垂直一个光轴切面、斜交光轴(与锐角等分线也斜交)、垂直钝角等分线切面、平行光轴面切面的干涉图。其中,以垂直锐角等分线(Bxa)切面干涉图最有代表性,垂直一个光轴的干涉图对于测定矿物光性也很简捷,而以斜交光轴同时斜交锐角等分线的干涉图最为常见,下面只介绍这三种类型的干涉图,以及如何运用它们测定二轴晶矿物的光性符号。

 

       (1)垂直锐角等分线(Bxa)的切面,处于消光位时(光轴面与上下偏光振动方向之一平行),干涉图由一个黑十字及8字形干涉色色圈组成,黑十字位于视阈中心,8字形干涉色色圈以两个光轴出露点为中心,其干涉色级序向外逐渐升高。转动物台,黑十字从中心分成两个弯曲的黑带,当转动物台45°时,两个弯曲黑带顶点之间的距离最远,它们代表两个光轴的出露点,其距离与光轴角大小成正比。在弯曲黑带顶点内外,与光轴面迹线一致的光率体椭圆切面的长短半径正好相反,此时插入试板,如果两个弯曲黑带顶点之间干涉色升高,而弯曲黑带凹方干涉色降低,则为正光性矿物;如果情况相反,则为负光性矿物。

 


     二轴晶垂直锐角平分线(Bxa)切面干涉图上光轴面迹线与光率体椭圆半径的关系
(自赵敬松等《矿物岩石薄片研究基础》)

 


      在二轴晶的锐角等分线干涉图上测定光性符号(据王德滋等《光性矿物学》)

       其实,在二轴晶中,垂直锐角平分线(Bxa)∥Ng正光性;垂直锐角平分线(Bxa)∥Np为负光性只要确定了Bxa究竟是Ng还是Np就解决了二轴晶光性的正负问题。记住照片6中图14-4中二轴晶垂直锐角平分线(Bxa)切面干涉图上光轴面迹线与光率体椭圆半径的关系,就能熟练地掌握二轴晶光性正负的测定。

       测定二轴晶矿物光性正负时,最好选干涉色最高的切面,使光轴面与上、下偏光镜振动方向成45o角,此时干涉图为双曲线状黑臂,视域中心为Bxa出露点,而弯曲黑臂顶点为二光轴的出露点;光轴出露点的连线为轴面迹线,垂直光轴面迹线的方向为Nm(如照片7中的图1-5所示)。通常称Bxa出露点的中心区域为Bxa区(又称锐角区),双曲臂以外的二区域为Bxo区(又称钝角区)。光轴面迹线也被双曲线黑臂分为三段,一段在锐角区,二段在钝角区。在Bxa区和Bxo区的光率体椭圆切面长短半径的位置与矿物的光性正负密切相关,或者说二者间有严格的对应关系。正光性时,Bxa与Ng光学主轴重合,因此在Bxa区内的光轴面迹线方向与矿物的Np平行,在Bxo区内光轴面迹线方向与矿物的Ng平行,而Pm始终与光轴面迹线垂直。负光性时情况刚好与此相反,即Bxa与Ng光学主轴重合,因此在Bxa区内的光轴面迹线方向与矿物的Ng平行,在Bxo区内光轴面迹线方向与矿物的Np平行,而Nm始终与光轴面迹线垂直。

       (2)垂直一个光轴(⊥OA)切面的干涉图:相当于垂直锐角等分线干涉图的一半,当光轴面与上下偏光振动方向成45°夹角时,插入试板,根据弯曲黑带凹凸方向干涉色升高和降低的情况,按照垂直锐角等分线切面同样的方法,可以测定其光性符号。



      在二轴晶垂直一个光轴干涉图上测定光性符号(据王德滋等《光性矿物学》)

 

       (3) 斜交光轴和锐角等分线的切面:最为常见,其干涉图相当于垂直锐角等分线干涉图的一部分,按照切面与光轴面垂直还是斜交可以有两种类型,当光轴面与上下偏光振动方向之一平行时,前者其黑带在视阈中心,后者黑带偏在视阈一侧,转动物台45°,插入试板,根据黑带凹凸两边干涉色升降的情况,按照垂直锐角等分线同样的方法,即可测定其光性符号。

      二轴晶近于垂直锐角等分线和近于垂直一根光轴切面的干涉图(自赵敬松等《矿物岩石薄片研究基础》)



10      二轴晶斜交光轴切面干涉图(自赵敬松等《矿物岩石薄片研究基础》)

 


11      二轴晶平行一个主轴切面的干涉图(自赵敬松等《矿物岩石薄片研究基础》)



12      二轴晶斜交光轴切面干涉图(自赵敬松等《矿物岩石薄片研究基础》)

         

         根据干涉图的特点就可以反过来判断矿物的轴性和切面方向。二轴晶平行光轴面的切面的干涉图与一轴晶平行光轴切面的干涉图相似,这种切面不能判断轴性。一般也不用这种切面测光性符号。

 

               3、二轴晶矿物光轴角的估算

       二轴晶矿物的光轴角2V是一个重要的光学常数,利用其垂直一个光轴的切面的干涉图可以粗约地估算出其光轴角。在光轴面与上下偏光振动方向成45°夹角时,可以根据黑带的弯曲程度估量光轴角的大小注意这只适用于平均折射率为1.60的矿物,要较为精确地测定光轴角,需要用垂直锐角等分线的切面进行(马拉尔法、托比法、逸出角法)。


13     根据光轴干涉图上消光影的弯曲度估计光轴角大小(据王德滋等《光性矿物学》)

 

      对在锥光镜下的观察内容,很难用通俗易懂的语言来介绍。很多搞了多年岩矿鉴定的人也未必都能熟练掌握。尤其是砂岩薄片中,矿物的碎屑都很小,所以,有时很难找到可以用来测定光性的切面。但只有学会在锥光下确定晶体的轴性,能确定矿物的光性正负,矿物光轴角大小,今后遇到新矿物就不会太为难了。

      其实,有一些很简单的方法可以轻松分辨锥光下的干涉图是一轴晶还是二轴晶的:即旋转机载物台黑十字臂始终不分开的是一轴晶的干涉图;而旋转载物台黑十字臂时而分开,时而合并的则是二轴晶的干涉图。

      此外,记住二轴晶干涉图的应用!那就是记住下面这张二轴晶垂直锐角平分线(Bxa)切面干涉图上光轴面迹线与光率体椭圆半径的关系图!若被检测的矿物是二轴晶正光性时,沿二、四象限插入试板,Bxo区的干涉色肯定会降低;若被检测矿物是二轴晶负光性矿物时,沿二、四象限插入试板,Bxo区的干涉色肯定会升高!


14   这张图上,记住:是二轴晶正光性矿物垂直锐角等分线切面Bxo区内椭球体的分布特征

                                       ----椭球体的长轴对着弯臂开口的方向

                                 右边是二轴晶负光性矿物垂直锐角等分线切面Bxo区内椭球体的分布特征

                                      ----椭球体的短轴对着弯臂开口的方向

      这样,当你从二、四象限插入试板的时候,主要观察Bxo区干涉色的升降情况,就能确定被检测矿物的光性正负了:

      若被检测矿物为二轴晶正光性矿物时,Bxo区的干涉色便会由于两个不同展布特征的椭球体的叠置而降低;若被检测矿物为二轴晶负光性时,Bxo区的干涉色便会由于两个相同展布特征椭球体的叠置而升高。
 

15     这是一组二轴晶负光性矿物(长石)垂直锐角等分线切面在锥光下的干涉图

       我们一起仔细观察:

       第一,左边是未插入试板时的干涉图,两个黑色弯臂略有分离,应该是二轴晶矿物;

       第二,我们观察左边干涉图的Bxo区,右图是插入石膏试板后出现的情况,插入石膏试板后,Bxo区干涉色变为蓝色,表明Bxo区的干涉色升高了,表明该矿物为二轴晶负光性矿物;

       第三,从干涉图的黑臂弯曲程度判断,矿物的光轴角(2V夹角)大约45°左右。

 

 (持续未完)

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