3-4 正交偏光镜下的晶体光性特征

据汪相,2009
干涉色级序及其划分
（1）随光程差增大，显示不同干涉色。以紫红 (560 nm等间距重复出现)为界， 将干涉色划分为四个级序(Gradation Sequence) 。各级序内部色调的一次变化， 称为一个色序（Colour Sequence）。 （2）当光程差很大时，出现各色光波混杂的干涉现象，称高级白干涉色 （High-order white）—具珍珠晕彩的黄白色，如方解石。
薄片中的矿物使光的振动方向发生了改变 发生双折射，产生干涉、消光等现象
plagolΒιβλιοθήκη vinePPLXPL
矿物—产生奇妙光 学现象的魔术师!!
不同的魔术师，本领也不一样！
现在，旋转载物台
大多数矿物颜色和亮度发生变化， 旋转 360°， o 四明四暗 - 刚好 转90 交替变化一次
非均质体矿物
均质体矿物
普通角 闪石
镁橄榄石
铁橄 榄石
碳酸盐 矿物
4.矿物最高干涉色和最大双折射率的测定
如何测定矿物最高干涉色和最大双折射率
？
据汪相,2009
寻找//OA或//OAP的切面，它们具有：
最高的干涉色（正交） 最明显的多色性（单偏） 最强的闪突起（单偏） 其他特征（解理、干涉图）
5、矿物多色性、吸收性公式测定
（1）PPL 经薄片和上偏光镜的 两次分解, 产生了1π的位相差
PPL
+
（2） A1和A2在经过薄片时因 波速不同，产生的位相差= （R/λ）×2 π
PP
PPL通过薄片产生的位相差
*光程差R=d(N1-N2)
总位相差
Δθ=R/λ×2 π+ π
R=2n×λ/2 (半波长偶数倍) ， Δθ=(2n+1)π；干涉抵消
暗 灰 紫 蓝绿黄橙 蓝 黄 橙 灰 白 红 绿
紫 蓝 绿 黄 红 绿
橙
紫 红
浅 绿
浅 橙
2.干涉色级序的观察和测定
(1)楔形边法：利用薄片边缘的干涉色色圈，判断矿物的干涉
级序
据紫红色色圈 出现的次数(n)， 就可确定薄片 表面的干涉色 级别（n+1）
楔形边
（2）石英楔法：
正交镜下，推入石英楔（异名半径平行）使薄片消色； 在抽出石英楔的同时，观察矿物干涉色变化，如出现n 次紫红色，则干涉色为n+1级。
A2
A
（1） α ＝0 °或90°，光率体椭圆 半径分别与PP、AA一致，没有光透出 AA，薄片黑暗（消光）。 （2） 0 <α<90 °，A11 = A21。干 涉减弱，合振幅为零; 干涉加强，振 幅加倍。
A11 = A21 = A0 sin αcos α
A
A11
A1
P （3）α＝45 °时， A11、A21均最大， 干涉加强时，合振幅最强，薄片最亮。
P P
图中PP方向实际为东-西向
在单偏光系统基础上，加入上偏光镜：
W N S E
全黑!! (“消光”)
现在，会发生什么事?
到底是谁设计了这玩意??? 有什么用？？？
别急，我们再放上一样东西：
W N
自然光
S E
E-W振动的光 透过矿物后，光的 振动方向发生了改 变
眼睛观察到了 光和颜色!
这到底是怎么回事??

海绿石集合体，不消光（集合消光）
三、补色法则及补色器(试板)
1.补色法则（Compensation Principle）：两非均质体斜交OA切面，
在正交镜下45°位重叠：若其光率体椭圆同名半径平行，干涉色 升高；若异名半径平行，干涉色相对于R 较大者干涉色降低。
R=R1+R2
R=|R1-R2|
试板孔
石英楔 消色：斜交OA矿片与石英楔在正交镜下45度位重叠。
若异名半径平行，且光程差相等，则使薄片干涉色 消失而呈现黑色。
（3）试板法：通过矿物加试板后干涉色升降变化来
确定干涉色级序。
几级绿？
几级绿？
石膏试板，R=550nm
3.双折率 (Birefrengence) 的测定
确定干涉色级序后，查色谱表确定△N 。 或通过R计算△N ： 公式R = d *△N ，d =0.03 mm 正长石 石英 钙长石
光程差R 暗 灰 灰 白 紫 蓝 黄橙 红 蓝绿绿黄橙 紫 蓝 绿 黄 红 绿 橙 紫 红 浅 绿 浅 橙
第一级序
第二级序
第三级序
第四级序
方解石的高级白干涉色
石英的一级白干涉色
4) 影响干涉色级序高低的因素
光程差（R=d ×△N ）是决定干涉色级序的根本因素 同种矿物切面， △N 取决于切片方向： △N max（∥OAP） → 0（⊥OA）。只有最高干涉色（ △N max ）才有鉴定矿 物的意义。
二、正交偏光镜下（XPL）薄片的干涉现象
1.光波的干涉：两相干波在空间中相遇，在某些位置振动始终加 强，在某些位置振动始终减弱甚至完全抵消，从而出现亮度的明 暗变化或者出现色彩的现象。
两相干波必须具
备三个条件
频率相同
振动方向相同
位相差恒定
2. XPL下光波通过矿片的干涉现象
A1 A0
Np
选择切面：
一轴晶：平行OA切面 二轴晶：垂直OA切面，//OAP切面
Ng
测定切面光率体椭圆半径名称和 方位 观察多色性和吸收性，写出公式
Ng
Np
角闪石//OAP切面：
Ng=深绿; Np=浅黄绿 Ng>Np
6. 消光角、消光角公式测定
消光角(Extinction angle) : 矿物消光时，结晶学方向与光 率体椭圆半径的夹角。
d：标准厚度为0.03mm，鉴定薄片时要注意薄片是否切 制成了标准厚度（如何判断？）。
5)干涉色色谱表
表示干涉色级序（光程差）、双折率与薄片厚度之间关系 的图表。当知道任意两项时，可查第三项。
据汪相,2009
第一级序
第二级序
第三级序
第四级序
4、异常干涉色
Abnormal interference colors
A
P P
石膏试板
A
A Ng
P Np
A A
4.据解理代表的结 晶学方向，正确表 P 达消光角。
A
1.选择符合条件切面， 2. 转至消光位，记 使解理平行十字丝纵丝， 读数X2，消光角 记录物台读数X1 =X1-X2
3. 继续转物台45度 （相对于消光位）， 用试板确定轴名
7.延性符号（Sign of Elongation）及测定
正延性：长条状矿物切面 中矿物延长方向与光率体长 半径平行或夹角<45度
负延性：长条状矿物切面
中矿物的延长方向与光率体
短半径平行或夹角>45度
★延性符号 测定方法
8.双晶 (Twining) 的观察
A21
A
A11
A1 A2 薄片
（2） A1、A2到达AA，分别再次分解， 以A11和A21分量通过AA （3） A11和A21在同一平面AA内振动， 频率相同，可产生干涉。
1) 位相差
干涉增强还是减弱? 取决于两 偏光A11和A21的位相差(Δθ)。
矿物
快光 (N2小)
R
d
慢光 (N1大)
Δθ=R/λ×2 π+ π
具较强双折率色散的矿物，各色光△N 不等，通过薄片后光程差亦不同，呈 现出色谱表上没有的干涉色。
绿泥石、黝帘石： △N紫> △N红 ， 呈“柏林蓝” 异常干涉色 符山石、绿泥石：△N红> △N紫，呈 “锈褐色”异常干涉色 另：有些矿物干涉色被矿物本身颜色掩 盖，难见应有干涉色
正常干涉色
异常干涉色
同名半径平行，R增 加，干涉色级序升高
异名半径平行，R减小， 干涉色级序降低
2.常用补色器（Compensator, Accessory plate）
石膏试板：R=550 nm，可使干涉色增高/降低一个级序 云母试板：R=147 nm，可使干涉色增高/降低一个色序 石英楔：R=0-1680 nm，可使干涉色连续增高/连续降低。
试板短边//光率体椭圆长半径
加入石膏试板，有何变化？
四、正交偏光镜下薄片的消光现象
1. 消光 Extinction：正交偏光镜下透明矿物薄片呈
现黑暗的现象。
消光的几种情况
（1）全消光：旋转物台360°，薄片始终黑暗。 不发生双折射，不形成干涉。
均质体任意切面 非均质体⊥OA 切面 （2）四明四暗消光：非均质体非⊥OA 切面， 当光率体椭圆半径//PP，AA时消光
据双晶单体数目分简单双晶复合双晶如聚片轮式格子双晶等正交镜下钾长石的卡氏双晶卡斯巴双晶calsbadtwin斜长石的钠长石律双晶albitetwins聚片双晶两组方位不同的单体相间聚片而成双晶结合面
第3-4讲. 正交偏光镜(XPL)下透明 矿物的晶体光学特征
重点内容
干涉色 Interference color
R=2n ×λ/2
R=（2n+1）×λ/2 (半波长奇数 倍) ，Δθ=2nπ；干涉增强
R=（2n+1）×λ/2
2) 决定干涉结果和强度的因素
A. 光程差R 决定干涉结果（加强/减弱）
A11
A
A1
R 取决于d、△N、切面方向。
P
A21
α
A22 A12
A0
α
B. 矿物光率体椭圆半径与PP，AA的相对 方位决定干涉强度（干涉色亮度）。
产生异常干涉色的原因
据汪相,2009


正常干涉色：无（弱）双折射率色散→不同波长的光R不同 异常干涉色：双折射率色散→不同波长的光R不同
异常干涉色
据常丽华等，2006
异常干涉色
据常丽华等，2006
异常干涉色
据常丽华等，2006
自身颜色较深（强选择性吸收），掩盖干涉色
异常干涉色
据常丽华等，2006
* 旋转物台，干涉色明亮程度发生变化 (0 °位消光—45 °位最亮)。
α
A21
A22 A12
A0
α
P
A2
A
3)干涉色
若用单色光作光源，在PP 、AA间推入石英楔，会出 现交替性的颜色明暗变化。为什么？
据汪相,2009
R=d * △N =0.009d
单色光干涉
同一光程差下，有的单色光干涉增强，有的减弱，而显示未 被干涉抵消色光的混合色。称为干涉色（色谱表）。
A11 = A1 cosα= A0 sinα. cosα
A21 = A2 sin α= A0 cosα . sinα
P
β
α
A2
P
A11
A
A1
单偏光
P
A21
α
A22 A12 A2
A0
A1 = A0 sinα A2 = A0 cosα
A21和A11正好抵消？
α
P
正交
A
光波通过矿片产生干涉的原因
当非均质体矿物切面光率体椭圆半径方 向与PP, AA斜交时： （1）下偏光经过薄片时分解为A1、A2 两束偏光（一慢一快）
P 石膏试板
转物台90度，验 证
试板：短半径平行于长边方向
P
45° A
P
A
A 石膏试板
P
P
Ⅰ级白干涉色薄片插入石膏试板后变为Ⅰ级橙黄，同名/异名半径平行？
试板适用范围

Ⅱ级黄以下用石膏试板 (R=1 λ) Ⅱ级黄—Ⅲ级用云母试板 (R=λ/4) Ⅲ级以上用石英楔 (R=0-1680 nm)
消光角公式：以消光时矿物结晶学方向（晶面纹、解理纹、
双晶纹）与PP, AA（代表Ne，No方向）夹角(消光角) 表示。
据汪相,2009
消光角与切面方向的关系
据汪相,2009
例如，对于普通角闪石，图中解理纹//结晶轴c轴
// (010)切面：Ng∧c=?
// (100)切面： Ng∧c=0
•消光角公式测定步骤（选择切面：如角闪石∥(010)）
中级晶族消光类型：大多数切面平行消光，有时对称消
光，只有同时斜切三个结晶轴且交角不等的切面才可能出现斜消光
低级晶族消光类型 斜方晶系： 类似中级晶族矿物
单斜晶系：不同切面有不同消光类型（以普通角闪石为例）
c Ng’ Ng c Np’ Np Nm b a ∥(100) ∥(010)
Nm b
a ⊥c
消光 Extinction
光率体椭圆半径和名称测定 多色性公式和吸收性公式的测定 消光类型及消光角的测定
复习1： 光性方位
光率体主轴与结晶轴之间的关系称为光性方位。
复习2： 单偏光系统
一、正交偏光镜(XPL) 装置及其特点
A A
同时使用上、下偏光镜
上、下偏光振动方向相互垂直
2、消光位 Extinction Position
定义：非均质体矿物非垂直OA切面，在正交偏光镜下消光时 所处的方向。
非消光位
消光位
3.消光类型及消光角
（1）消光类型 Types of extinction ：消光位时，
解理、双晶缝、晶体轮廓与目镜十字丝(PP/AA)的关 系。分3类：
平行消光：消光时，解理缝、双晶缝、晶 体轮廓与PP，AA平行 对称消光：消光时， PP，AA //两组解 理或两个晶面迹线的角平分线 斜消光：消光时，解理缝、双晶缝、晶体 轮廓与目镜十字丝斜交
三斜晶系 绝大多数切面为斜消光
五、正交偏光镜下矿物光学性质的测定
1.非均质体矿片光率体椭圆半径方向和名称测定
P A P
消光位：两半径 分别与PP/AA平 行
P A
45° A Np’
P
Ng’
A
P
90°
A
P
转45度，干涉色 最亮，两半径与 PP 45度斜交
P
插入试板，判断干 涉色升(同名平行)降 （异名平行)，确定 半径长短