晶体光学与岩石学第一章绪 论
第一章晶体光学基础
§5 光率体
一、均质体的光率体
光在均质体中传播时，无论振动方向如何，折 光率值相等。 图形特点：均质体光率体是以折光率值为半径的圆 球体（包括：等轴晶系矿物和玻璃质）。 均质体的光 率体的切面
Bxa“//”Ng，Ng=Bxa，Bxo一定“//”Np，即 Bxo= Np。相应的矿物叫二轴晶正光性矿物。
2.二轴晶负光性光率体（-）： 当Ng-Nm＜Nm-Np时，为负光性光率体。
Bxa=Np，Bxo=Ng。 相 应 的 矿 物 叫 二 轴 晶 负 光 性 矿物。
二 轴 晶 光 率 体
三、二轴晶光率体
微观结构不同，折光率值是透明鉴定矿物最可 靠的常数之一。
三、全反射及其临界角
1.全反射临界角 当光从光密介质射入光疏介
质，折射光线沿界面传播时相应 的入射角叫全反射临界角。
2、产生全反射的必要条件 ①从光疏介质射入光密介质。 ②入射角≥全反射临界角。
3、阿贝折光仪的制成原理 如果玻璃块上方介质为n，反射
1 nm=10 Å =10-3μ（微米） =10-6mm（毫米）
§2 自然光和偏光
根据光波的振动特点，把光可分为自然 光和偏光。 自然光：是指直接由光源发出的光，自然 光的光波振动方向在垂直于光波传播方向 的平面内，作任何方向的等振幅的振动。 偏光：自然光经过反射、折射、双折射或 选择性吸收等作用后，可以转变为只在一 个固定方向上振动的光波，称为偏振光或 偏光。
Vi/ Vγ= Sinⅰ/ Sinγ=N ……..…..③
当两种介质一定时，N值永远是一个常数， 我们把N称为折射介质对入射介质的相对折射 率，当入射介质是真空时，称N为绝对折射率 ，简称折射率或折光率。我们把③式为折射定 律。
《晶体光学与光性矿物学》教程讲义教案0目录
《晶体光学与光性矿物学》教程讲义教案第一至五章第一章：晶体光学基础1.1 引言介绍晶体光学与光性矿物学的重要性概述教程的目标和内容1.2 晶体的基本概念定义晶体及其特点晶体的分类和空间点阵1.3 晶体的光学性质介绍晶体光学性质的基本原理晶体的折射率、双折射和偏振1.4 晶体的衍射和干涉解释衍射和干涉现象衍射和干涉在晶体光学中的应用第二章：光性矿物学基本概念2.1 引言介绍光性矿物学的研究对象和方法概述光性矿物学的发展历程2.2 矿物的基本概念定义矿物及其特征矿物的分类和命名2.3 矿物的光学性质介绍矿物的光学性质及其测定方法矿物的折射率、双折射和偏振2.4 光性矿物学的研究方法介绍光性矿物学研究的基本方法光学显微镜和X射线衍射等技术第三章：矿物的结晶习性3.1 引言介绍矿物结晶习性的重要性概述本章内容3.2 矿物的晶体结构介绍矿物的晶体结构及其类型晶体的空间点阵和晶胞参数3.3 矿物的结晶习性解释矿物的结晶习性及其影响因素晶体的生长和晶体习性的变化3.4 矿物的形态和分类介绍矿物的形态及其分类方法晶体的形状和晶体习性的关系第四章：矿物的光学性质4.1 引言概述矿物光学性质的重要性介绍本章内容4.2 矿物的折射率和双折射解释矿物的折射率及其测定方法矿物的双折射和偏振现象4.3 矿物的颜色和条痕介绍矿物的颜色和条痕的形成原因颜色和条痕在矿物鉴定中的应用4.4 矿物的光泽和硬度解释矿物的光泽及其形成原因矿物的硬度及其测定方法第五章：光性矿物学的实验技术5.1 引言介绍光性矿物学实验技术的重要性概述本章内容5.2 光学显微镜的使用介绍光学显微镜的结构及其操作方法显微镜在光性矿物学中的应用5.3 X射线衍射技术解释X射线衍射技术的原理及其应用X射线衍射在矿物学中的应用5.4 其他实验技术介绍其他光性矿物学实验技术例如：红外光谱、拉曼光谱等第六章：矿物的物理性质6.1 引言概述矿物物理性质的重要性介绍本章内容6.2 矿物的密度和相对密度解释矿物的密度和相对密度的概念测定矿物密度和相对密度的方法6.3 矿物的热性质介绍矿物的热性质及其测定方法矿物的熔点、热膨胀和导热性6.4 矿物的电性质解释矿物的电性质及其影响因素矿物的电阻率和导电性第七章：矿物的化学成分7.1 引言介绍矿物化学成分的重要性概述本章内容7.2 矿物的元素组成解释矿物元素组成的基本概念矿物的化学元素和化合物的鉴定7.3 矿物的离子替代和同质多象解释离子替代和同质多象的概念离子替代和同质多象在矿物形成中的应用7.4 矿物的化学反应介绍矿物化学反应的基本原理矿物的化学反应和化学测试方法第八章：矿物的成因和分类8.1 引言概述矿物成因和分类的重要性介绍本章内容8.2 矿物的成因分类解释矿物成因分类的基本概念火成岩、沉积岩和变质岩中的矿物8.3 矿物的地质分布介绍矿物的地质分布特征矿物的分布规律和成矿条件8.4 矿物的经济价值和应用解释矿物经济价值的概念矿物的开采、利用和保护第九章：光学矿物学的实验操作9.1 引言介绍光学矿物学实验操作的重要性概述本章内容9.2 光性矿物学实验的操作步骤详细介绍光性矿物学实验的操作步骤实验操作的注意事项和技巧9.4 实验结果的分析和讨论介绍实验结果分析和讨论的方法分析实验结果和探讨实验中发现的问题第十章：矿物鉴定的综合应用10.1 引言概述矿物鉴定综合应用的重要性介绍本章内容10.2 矿物鉴定的方法和技巧介绍矿物鉴定的方法和技巧光学显微镜、X射线衍射等技术在矿物鉴定中的应用10.3 矿物鉴定的实例分析分析矿物鉴定的实际案例讨论矿物鉴定过程中的难点和解决方法10.4 矿物鉴定的综合应用解释矿物鉴定在实际应用中的重要性矿物鉴定在地质勘探、矿产开发等领域的应用前景第十一章：光学矿物学实验：岩石薄片的制备与观察11.1 引言介绍岩石薄片制备与观察在光性矿物学中的重要性概述本章内容11.2 岩石薄片的制备方法详细介绍岩石薄片的制备步骤和技术要点包括样品的选择、切割、磨光和抛光等过程11.3 光学显微镜的使用与操作解释光学显微镜的结构和功能操作显微镜进行岩石薄片观察的步骤和技巧11.4 岩石薄片的观察与描述介绍岩石薄片观察的方法和注意事项描述岩石薄片中的矿物组成、结构和构造特征第十二章：光性矿物学实验：X射线衍射分析12.1 引言介绍X射线衍射分析在光性矿物学中的重要性概述本章内容12.2 X射线衍射原理解释X射线衍射的原理和现象X射线衍射在矿物学中的应用12.3 X射线衍射仪的使用与操作详细介绍X射线衍射仪的结构和功能操作X射线衍射仪进行矿物分析的步骤和技巧12.4 X射线衍射分析的应用介绍X射线衍射分析在矿物学中的应用实例讨论X射线衍射分析在矿物鉴定和成因研究中的应用第十三章：光性矿物学实验：红外光谱分析13.1 引言介绍红外光谱分析在光性矿物学中的重要性概述本章内容13.2 红外光谱原理解释红外光谱的原理和现象红外光谱在矿物学中的应用13.3 红外光谱仪的使用与操作详细介绍红外光谱仪的结构和功能操作红外光谱仪进行矿物分析的步骤和技巧13.4 红外光谱分析的应用介绍红外光谱分析在矿物学中的应用实例讨论红外光谱分析在矿物鉴定和成因研究中的应用第十四章：光性矿物学实验：拉曼光谱分析14.1 引言介绍拉曼光谱分析在光性矿物学中的重要性概述本章内容14.2 拉曼光谱原理解释拉曼光谱的原理和现象拉曼光谱在矿物学中的应用14.3 拉曼光谱仪的使用与操作详细介绍拉曼光谱仪的结构和功能操作拉曼光谱仪进行矿物分析的步骤和技巧14.4 拉曼光谱分析的应用介绍拉曼光谱分析在矿物学中的应用实例讨论拉曼光谱分析在矿物鉴定和成因研究中的应用第十五章：总结与展望15.1 总结回顾整个教程的内容和重点知识点强调光性矿物学在地质学和矿物学中的重要性15.2 展望讨论光性矿物学的发展趋势和未来挑战探索光性矿物学在新领域的应用前景重点和难点解析本文档为您提供了一部关于晶体光学与光性矿物学的教程讲义教案，涵盖了从晶体光学基础、光性矿物学基本概念、矿物的结晶习性、矿物的光学性质、矿物的物理性质、矿物的化学成分、矿物的成因和分类、光学矿物学的实验技术、矿物的经济价值和应用，到光学矿物学实验操作以及矿物鉴定的综合应用等十五个章节的内容。
1第一讲 绪论及岩浆作用
今天，全球岩浆作用主要出现在有限的地质环境 中，每种环境的岩浆作用都有其特定的成分和岩石组 合特征。
新生代全球岩浆作用速率（km3/Yr) 位置 火山岩 侵入岩 3 18 洋脊 0.4-0.6 2.5-8.0 汇聚大陆边缘 0.03-0.1 01-1.5 大陆板内区 0.3-0.4 1.5-2,0 大洋板内区 3.7-4.1 22.1-29.5 全球
YOSHIYUKI TATSUMI AND ROBERT J . STERN，Oceanography Vol. 19, No. 4, Dec. 2006
26
四、火成岩与资源环境
1、金属成矿作用 2、火成岩与油气藏 3、非金属矿产和宝玉石 4、火山地质灾害
27
28
（引自周新民）
五、现代火山
指示活动构造 提供新鲜的研究样品 一种地质灾害 环境影响
水热活动等不断，具有潜在喷发危险。
38
我国火山监测台网分布图
39
第二讲 岩浆与岩浆作用 2.1 岩浆（magma）
岩浆是由已存在的地幔或地壳岩
石经熔融或部分熔融形成的，它可以全
部由液相的熔体组成，也可以含有部分
固态物质和挥发分。
岩浆与熔体
岩浆: 熔体 + 晶体 + 气体. • 熔体: 硅酸盐成分为主，温度 800-1300 оС, 压力 103 -10-1 MPa, 粘度 102 -1012 Pa•s, 密度2.2 g/cm3 （流纹岩）－2.8 g/cm3 （玄武岩）. • 晶体: 大小 10-7-10-1 m, 数量密度可达 1017 m-3,
2
学习材料
1、岩石学，马昌前 桑隆康主编，地质出版社，2012 2、岩石学实验指导书，桑隆康等，中国地质大学出版社，2005 3、造岩矿物学 4、晶体光学与光性矿物学 5、D.S.巴尔克著，黄福生等译，1992，火成岩，地质出版社 6、海因德曼著，邱家骧等译，1990，火成岩与变质岩岩石学， 中国地质大学出版社 7、A. R. McBirney, 2007, Igneous Petrology, Third Edition, Jones and Bartlett 8. H. Blatt, R.J. Tracy, B.E. Owens, 2006, Petrology: Igneous, Sedimentary, and Metamorphic, Third edition, W.H.Freeman and Company 9. Hibbard, M.J., 1995, Petrography to Petrogenesis 9、有关岩石学的期刊杂志（JP, CMP, Lithos, CG）
《矿物岩石学》课程笔记
《矿物岩石学》课程笔记第一章：绪论第一节概念一、矿物岩石学的定义矿物岩石学是地球科学的一个重要分支，它涉及对地球物质的研究，特别是对构成地壳的矿物和岩石的组成、结构、性质、成因以及它们在地质历史中的演化过程的研究。
二、矿物的基本概念1. 矿物的定义：矿物是自然界中具有一定化学成分和晶体结构的均匀固体。
2. 矿物的特征：包括颜色、硬度、光泽、解理、比重等。
三、岩石的基本概念1. 岩石的定义：岩石是由一种或多种矿物组成的自然集合体。
2. 岩石的分类：根据成因，岩石可分为三大类——岩浆岩、沉积岩和变质岩。
第二节矿物岩石学的研究方法一、宏观研究方法1. 地质调查：通过野外实地考察，收集岩石和矿物的露头信息，进行地质填图和剖面测量。
2. 遥感技术：利用卫星或航空摄影获取地球表面的图像，分析岩石和矿物的分布特征。
3. 地球物理勘探：通过重力、磁法、电法等方法探测地下岩石和矿物的分布情况。
二、微观研究方法1. 显微镜观察：使用光学显微镜和电子显微镜观察矿物的形态、结构等特征。
2. X射线衍射分析：通过X射线衍射技术确定矿物的晶体结构。
3. 化学分析：采用原子吸收光谱、电感耦合等离子体质谱等方法分析矿物的化学成分。
4. 同位素分析：利用质谱仪等设备测定矿物的同位素组成，以研究矿物的来源和形成时代。
第三节矿物岩石学的发展简史一、古代矿物岩石学1. 古希腊和古罗马时期：人们对矿物和岩石有了初步的认识，如泰勒斯的水成论和普林尼的《自然史》。
2. 我国古代：古籍如《山海经》和《本草纲目》记载了丰富的矿物岩石知识。
二、近代矿物岩石学1. 17世纪：显微镜的发明使矿物学进入微观领域，矿物学家开始研究矿物的内部结构。
2. 18世纪：矿物分类学得到发展，如德国矿物学家亚伯拉罕·维尔纳提出的矿物分类体系。
3. 19世纪：地质学三大理论的建立，为矿物岩石学的发展提供了理论基础。
三、现代矿物岩石学1. 20世纪：矿物岩石学各分支学科的形成，如矿物物理学、岩石学、地球化学等。
#矿物学与结晶岩石学绪论
4.岩石学概念：
是以天然岩石为研究对象，以岩石的的物质成分、 结构、构造、野外产状、共生组合、分布规律以及岩 石成因、与成矿的关系等为研究内容的一门独立学科。 基础岩石学包括岩类学 (petrography) 和岩理学 (petrogenesis)两部分。 岩类学：或称描述岩石学，主要研究岩石的物质 成分、结构、构造、分类、命名以及产状与分布； 岩理学：主要探讨岩石的形成条件和形成过程等 岩石成因方面的问题。
绪论
一、矿物及矿物学
2.矿物的属性（特性）：
化学属性:矿物是地壳中化学元素的赋存形式，与月球矿物、 矿物是地壳中自然元素经由各种地质作用形成和 宇宙矿物、陨石矿物相区别；具有相对稳定的化学成分。 发展着的、在一定环境条件下相对稳定的单质和化合 地质属性:地质作用（宇宙作用）产物，有别于人造矿物。 物，是相对具有一定的化学成分、稳定的内部结构、 结晶学属性 :绝大多数是固体（少数为液体和气体），是具有 确定的外部形态、固定的物理性质和化学性质，能相 一定内部结构的结晶质（极少数是胶体和玻璃质）； 互区别的自然物质，是组成岩石、矿石及地壳的基本 物理学属性 :具有特定的物理性质，例如颜色、光泽、透明度、 地质单元。 硬度、磁性、导电性等，有一定的形成条件和稳定条件，当 环境条件改变时矿物将发生变化并形成新矿物，即矿物是物 质运动一定阶段的产物。
教 参考书
材
《矿物岩石学》唐洪明等主编，2004）
1）《结晶学及矿物学》，潘兆橹主编，1993，地质出版社； 2）《基础结晶学与矿物学》，罗谷风主编，1998，南京大学出版 社 ； 3）《矿物学简明教程》，戈定夷等编，1988，地质出版社； 4）《系统矿物学》，王濮等主编，1984，地质出版社； 5）《岩浆岩石学》，邱家骧主编，1998，地质出版社； 6）《岩石学》，路凤香等主编， 2001，地质出版社； 7）《变质岩石学》，贺同兴等编著， 1987，地质出版社；
晶体光学第一章
前言《晶体光学》主要是研究可见光（其波长范围大致为390-770 mμ，由紫、青、兰、绿、黄、橙、红等颜色组成）通过透明晶体所产生的一些光学现象及其规律的一门科学。
不同的晶体，其光学性质不同，因此，晶体光学是研究鉴定透明矿物的重要方法。
因岩石基本上是由透明矿物所组成的，故晶体光学鉴定法是鉴定岩石最基本的和最广泛应用的方法，《晶体光学》是《岩石学》课程的一个组成部分。
第一章晶体光学基础第一节光的性质1、光是一种电磁波。
光既有粒子性，又有波动性。
2、光波是一种横波，光波的振动方向垂直传播方向。
3、1 mm(毫米) =106mμ(毫微米)3 、折射率的几个问题：⑴ N称为折射介质对入射介质的相对折射率。
如果入射介质为真空或空气，则称N为绝对折射率，简称为折射率。
⑵ N与光波在介质中的传播速度成反比，即介质中光的传播速度愈大，折射率愈小。
⑶介质的折射率N与介质的密度有关。
对于硅酸盐矿物来说，与其晶体结构有关，岛状构造的橄榄石→单链构造的辉石→层状构造的云母，N递减。
第三节自然光与偏光1、自然光在垂直光波传播方向的平面内，各个方向都有等振幅的光振动。
如太阳光、灯光等。
2、偏振光在垂直光波传播方向的某一固定方向上振动的光波。
偏振光振动方向与传播方向所构成的平面称为振动面。
第四节光在均质体和非均质体中的传播特点1 光性均质体（光学性质各个方向都相同，高级晶族晶体、非晶质体属于光性均质体）⑴光波在均质体中传播时，无论在任何方向上振动，其传播速度与折射率值不变。
⑵光波入射均质体发生单折射现象，不发生双折射也不改变入射光的振动性质。
入射光为自然光，折射光仍为自然光。
入射光为单偏光，折射光仍为单偏光。
2 光性非均质体（光学性质随方向而异，中级和低级晶族晶体属于光性非均质体）⑴光波在非均质体中传播时，其传播速度和折射率值随振动方向的不同而发生改变，即有无数个折射率值。
⑵光波入射非均质体，除特殊方向以外，会改变其振动特点，分解成为振动方向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两条偏振光，这种现象就称为双折射。
结晶学与岩相学知识点
硅酸盐岩相学第一章几何结晶学1、晶体定义：晶体是内部质点在三维空间按周期性重复排列的固体。
也可以解释为，晶体是具有格子构造的固体。
2、空间格子：是晶体内部结构中质点重复规律的几何图形。
3、格子构造是真实存在的，空间格子是抽象的。
4、相当点必须具备的两个条件：质点种类相同、质点环境相同。
5、空间格子的几种要素：结点、行列、面网、平行六面体。
6、非晶质体：内部质点在三维空间不做规律排列的物质，即不具备格子构造。
7、非晶质体是各项同性的。
8、晶体的基本性质是指一切晶体所共有的性质，是由晶体的格子构造所决定的。
9、晶体的基本性质：（1）自限性指晶体在适当的条件下可以自发地形成几何多面体的性质。
晶体上的平面为晶面，晶面的交棱为晶棱，晶棱会聚而成角顶。
（2）均一性指同一晶体的各个不同部分具有相同的性质。
因为晶体是具有格子构造的固体，在同一晶体的各个不同部分，质点的分布是一样的，所以决定了晶体的均一性。
（3）各向异性指晶体的性质因方向不同而有差异的特性。
（4）对称性指晶体中相等的晶面、晶棱和角顶，以及晶体物理化学性质在不同方向上或位置上做有规律的重复出现。
晶体的宏观对称性是由晶体内部格子构造的对称性所决定的。
（5）最小内能是指在相同的热力学条件下，与同种化学成分的非晶质体、液体、气体相比较，其内能最小。
（6）稳定性在相同的热力学条件下，具有相同化学成分的晶体和非晶质体相比，晶体是稳定的。
10、布拉维法则：晶体通常被面网密度大的晶面所包围。
11、晶体对称的特点：（1）由于晶体内部都具有格子构造，而格子构造本身就是对称的，因此可以说，所有的晶体都是对称的。
（2）晶体外形上共有32种对称型。
（3）晶体的对称取决于其内在的本质——格子构造，因此，晶体的对称不仅体现在外形上，而且在物理化学性质上也是对称的。
12、晶体的对称要素：对称面（P）、对称轴（L）、对称中心（C）、旋转反伸轴、旋转反映轴。
13、对称型：晶体中全部对称要素的组合。
岩相学基础第一章1
课程内容：1.晶体光学基础 2.显微镜下晶体的一般性质
绪论
课程概述
• 岩相学是一种材料研究方法—光学显微分析 • 主要研究内容 • 岩相学分析的特点和主要的应用 • 新的进展
岩相学的由来
微观结构分析要解决的问题：
工艺-显微结构-性能 间的关系
10000
dielectric constant
则
2 n2 − sin2 i cosβ = 2 n2
sin i sin β = n2
将已知的棱镜折射角ϕ 及棱镜材料折射率 n2、测得的临界角 i 的正弦值 ，即可算 的正弦值sini， 得待测液体的折射率n 得待测液体的折射率 1。将此计算结果在 分划板上制成折射率标尺， 分划板上制成折射率标尺，在测量时即可 直接 从分划板上读出测得的折射率值。 从分划板上读出测得的折射率值
光纤探针
由于光子具有一些特殊的性质。如：没有质量、电中性、 波长比较长(与电子相比较)、容易改变偏振特性。 近场光学在纳米尺度观察上具有其他扫描探针显微镜所 不能取代的作用，如STM，原子力显微镜(AFM)
原子力显微镜 近场光学显微镜 高密度磁盘的磁道观察
图像分析系统
光学显微镜已从定性观察向 定量分析和智能化方向过渡， 传统的显微图象处理主要依 靠光学，照相、电视等模拟 方法进行处理，近年来， 由 于计算机和计算技术的发展， “图象分析显微镜”得到发 展 ， 它是由显微镜、摄象 系统、显示系统、电控装置 和计算机组成。既能自动识 别图象，又能进行快速分析， 只需通过软件更新就能不断 扩展功能。
惠更斯目镜剖面图
光学显微镜分类：
——几何光学显微镜
生物显微镜、倒置显微镜、金相显微镜、暗视野显 微镜等。
造岩矿物学-晶体光学与造岩矿物学
常见造岩物质中的均质体
• 石榴石 • 白榴石 • 萤石 • 尖晶石 • 火山玻璃 • 蛋白石 • 石盐
二、光性非均质体(各向异性介质)
1.定义：光波射入时，其传播速度随振动方 向不同而发生变化，因而其折射率值也因振 动方向不同而改变，这样的物体称为光性非 均质体，简称非均质体。
非均质体的折射率不只是一个，而是两个或 三个。
若i = , r=90
NB sin =NA sin 90 = NA
所以：
sin ＝ NA ／NB
N 若A为空气， A =1.0003
sin ＝ 1 ／NB
i = , r=90 i> , 全反射
则任何一个已经N的物质,均可以求出
例如：宝石加工， 金刚石 ＝24°20’
P7－10 自己阅读
入射光
晶体光学研究：
偏光显微镜－岩石矿物薄片－观察偏光下的特征
摄影方面：
过滤杂光－滤光片，只让某一方向的光通过——————就是偏光化作用 过滤杂色－滤色片，只让 某种颜色光通过，如蓝色，大海和天空
第三节 光的反射与折射
一、光的直线传播
光在同一种物质中传播的路线是呈直线 的，称为光的直线传播定律(如阳光照进 房里、夜间手电筒的亮光传播)
光性均质体 光性非均质体
• 均质体包括等轴晶系矿物(如尖晶石、石榴石、萤石 等)和非晶质体(如火山玻璃、树胶等)，它们的光学 性质在各方向相同，称为光性均质体。
• 非均质体包括中级晶族和低级晶族的矿物(如石英、 橄榄石、辉石、角闪石、长石等)，其光学性质随方 向而变化，称为光性非均质体。
一、光性均质体(各向同性介质)
波传播方向的平面内作全方向、等振幅振动的光。
截面为圆，半径为振幅
《岩石学(含晶体光学)》课程教学大纲
《岩石学(含晶体光学)》课程教学大纲《岩石学(含晶体光学)》课程教学大纲课程编号：2712321适用专业：地质学与资源勘查工程专业计划学时：160学时计划学分：8.0学分一、本课程的性质和任务岩石是组成地球的主要物质之一，是地球发展过程中地质作用的产物，是最基本的地质体，是整个地球，甚至宇宙间星体发展演化的记录者。
因此，对它们的研究不但可以有助于了解地球发展演化的历史，矿产资源的形成，而且对整个宇宙奥秘的认识也是有重要意义的。
《岩石学》是地质学的一个组成部分，是重要的专业基础课之一，被称为地质学的三大支柱性课程之一，它是研究地球的物质组成及其变化规律的学科。
通常分为《晶体光学及光性矿物》、《岩浆岩石学》、《沉积岩石学》和《变质岩石学》四部分。
《岩石学》是在学完《地球科学概论》、《物理学》、《普通化学》、《结晶学及矿物学》和《物理化学》等课程之后讲授的，它又是后继专业课程学习的基础。
《岩石学》要全面的研究组成地球，特别是地壳和上地慢的岩石，不但要研究组成岩石的化学成分、矿物成分、结构和构造，而且还要研究岩石的成因、变化规律、分布状况以及实用意义，以便于指导矿产资源勘察、勘探和开发地下水资源、工程规划设计。
《岩石学》是一门理论性和实践性都较强的繁琐部分必须予以精减，对岩石理论及岩体（岩层）的地质特征及其规律性应有所加强，对一些最新理论和学说可做适当介绍，以利于学生深入学习，开阔视野。
由于多种边缘科学的相互渗透，研究领域的不断扩大，以及岩石学的快速发展，使个人对庞大的知识体系的掌握变得困难起来，需要教师不断提高综合与概括的能力。
岩石学教学的实践性很强，在注重课堂教学环节的同时，应加强对学生的实验指导和辅导，实践证明，只有这样才能巩固学生的基本知识，提高学生的基本技能。
在教学过程中，应注意加强实践性环节。
如加强岩石手标本及薄片的鉴定，注意岩石结构、构造及其他特征的观察。
还应重视形象化教学和电化教学，以增强学生的理解。
普通岩石学课件
2、传播特点，基本不改 变入射光波的振动特点和 振动方向。（单折射） 自然光→自然光、 偏光→同一振动方向偏光 3.均质体矿物，等轴晶系 和非晶质物质：尖晶石、 萤石、石榴石、火山玻璃、 树胶。
二、光在非均质体中的传播特点
1、非均质体概念： 光学性质随方向而异。特定频率的光波在非均质体 中传播时，其传播速度随光波在晶体中的振动方向不 同而发生变化，即其折射率值随振动方向不同而发生 变化。（折射率值有许多个）
一、中级晶族晶体的光性方位：
光轴与晶体的高次对称轴一致； 如石英、轴晶光率体对称要素为 3L2 3PC。相当于斜方晶系对称。 1、斜方晶系 （ 3L23PC ）: 三主轴对应于三结晶轴，（如镁橄榄石）。 但什么主轴对应什么结晶轴则因不同矿物而不同。 2、单斜晶系 （ L2PC ）: y（二次对称轴）与三主轴之一重合，其余二 主轴与结晶轴斜交（在同一平面内），哪个主轴与y轴重合，斜交主轴与结 晶轴之间的夹角大小，与具体矿物有关。 3、三斜晶系: 对称中心与光率体中心重合，三主轴与结晶轴斜交，斜交 角度视矿物不同而异。
普 通 岩 石 学
主 讲：高 洁 Email：gaojiecug@
第一篇
晶 体 光 学
第一章 晶体光学基础
第一节 光的波动性
第二节 光的折射和全反射
第三节 自然光和偏振光 第四节 光在均质体和非均质体中的传播特点 第五节 光率体 第六节 光性方位
第一章 晶体光学基础
第一节 光的波动性
第三节
自然光和偏振光
一、自然光：垂直光波传播方向的平面内，各个方向上都有
等振幅的光振动，各方向横振动合成混合波。
二、偏振光：只在垂直传播方向某一固定方向上振动的光波。
三、偏光的获取：自然光经反射、折射、双折射、过滤等。
第一章 绪论
第一章绪论晶体学创建：300多年发展历程：晶体形态学---晶体结构几何学---晶体化学---准晶体学---对称新理论---现代晶体化学。
学科特点：伴随数学、物理学、化学、材料科学、地质学及现代测试分析技术和方法而成长和发展的。
1. 晶体形态学晶体科学诞生：17世纪中叶，丹麦学者斯丹诺(Steno N,1638-1686 年 )奠定了基石,1669年他对系列晶体观察之后,提出了晶体的面角守恒定律,从而奠定了几何结晶学的基础。
1688年,加格利耳米尼斯(Guglielmini,1655-1710年)把面角守恒定律推广到多种盐类晶体上。
1749年，俄国学者罗蒙诺索夫(1711-1756年)创立了物质结构的微分子学说,从理论上阐明了面角守恒定律的实质。
1772年,法国学者罗姆·得利(Del′ele R,1736-1790年)测量了 500种矿物晶体的形态,写出了晶体形态的重要著作,肯定了面角守恒定律的普遍性。
从此,人们了解到晶体晶面的相对位置是每一种晶体的固有特征,而晶面的大小在很大程度上取决于晶体生长期间的物理化学条件。
1784年,法国科学家阿羽伊(Hauy R J ,1743-1822 年 )发表了晶体结构的新见解：晶体均由无数具有多面体形状的分子平行堆砌而成；1801年发表著名的整数定律,从而解释了晶体外形与其内部结构的关系。
他认为晶体是对称的,晶体的对称性不但为晶体外形所固有,同时也表现在晶体的物理性质上。
1809年,德国矿物学家魏斯 (Weiss C S,1780-1856年)：根据对晶体的面角测量数据进行晶体投影和理想形态的绘制等,确定了晶体形态的对称定律,只可能有1、2、3、4和6次旋转对称轴,而不可能有5次和高于6次的旋转对称轴存在。
他于1813年提出将晶体分为6大晶系,为晶体对称分类奠定了基础。
1830年,德国矿物学家赫塞尔(Hessel J F C, 1796-1872年)推导出晶体形态可能具有的全部对称组合:32种对称型(点群)。
第一章晶体光学基础.
23
二、一轴晶光率体
中级晶族矿物晶体的水平晶轴单位相等，其水平方向上的光 学性质相同。根据测定，这类矿物有最大和最小两个主折射率值， 即Ne和No表示。
当光波振动方向
●∥Z轴时，折射率值为Ne； ●⊥Z轴时，折射率值为No； ●斜交Z轴时，折射率值介于Ne >Ne’> No。 Ne’值大小随光波振动方向与Z轴的夹角角大小而变化。
与r = 90°相应的入射角称全反射临界角（如 图3全反射临界角为30°）。设上方介质的折射率 值为n，玻璃块的折射率为N（N > n），以φ角代 表全反射临界角，则：
sin φ/sin 90°= n / N
n = N. sin φ
由上可知，如果某介质的N值为已知值时，则 可根据全反射临界角计算出另一的介质n值。
是：在垂直光波传播方向的平面内，各个方向上都有等振幅的光 振动（图4A）。
偏振光 只在垂直传播方向的某一固定方向上振动的光波，称
平面偏振光，简称偏振光或偏光（图4B）。偏光振动方向与传播 方向所构成的平面称振动面。
13
§3 光的折射及全反射
一、光的折射及折射率
当光波从一种介质传到另一 种介质时，在两种介质的分界面 上将发生反射及折射现象。
测定折射率的阿贝折射仪就是利用全反射原理 设计制成的。
n（N>n） N
入射线 16
§4 光波在均质体和非均质体中的传播特点
1、晶体的分类 根据透明物质的光学性质，可划分为两大类： 均质体 等轴晶系矿物和非晶质物质的光学性质各方向相 同，称为光性均质体，简称均质体，如石榴石、萤石、火山玻 璃、加拿大树胶等都是均质体。 非均质体 中级晶族和低级晶族矿物的对称程度低于等轴 晶系矿物，其光学性质随方向而异，称为光性非均质体，简称 非均质体，如石英、长石、橄榄石等。绝大多数造岩矿物属于 非均质体，是我们研究的重点。
《晶体光学与岩石学》实验教学大纲
《晶体光学与岩石学》实验教学大纲(勘查技术与工程专业，选修，总计72学时，其中实验42学时)第一篇晶体光学教学大纲(总计30学时，其中实验20学时)一、教学思想晶体光学主要是研究可见光通过透明晶体所产生的一些光学现象及其规律的学科。
本大纲按照“加强基础、强化应用、激励创新、体现特色”的教学指导思想，阐明在偏光显微镜下研究鉴定透明矿物的基本方法和原理，熟悉一些常见造岩矿物的光学性质，学会使用“岩性矿物学”等工具书，为学习岩石学打下坚实的基础。
二、学时分配与授课方式根据晶体光学教学大纲和教学计划的要求，本课程授课安排30学时，其中讲课10学时，实习课20学时。
具体进度依次安排如下：本课程采用多媒体教学方式完成教学内容。
三、考试方式本课程考试方式为闭卷考试。
实习一偏光显微镜的使用及矿物颗粒大小、含量的测定一、预习内容：偏光显微镜的结构、使用方法及矿物含量的测定方法二、目的要求：1、熟悉偏光显微镜、学会偏光显微镜的一般调节与校正。
2、掌握矿物颗粒大小及含量的测定方法。
三、实习内容：1、偏光显微镜的使用与调节2、矿物颗粒大小及含量的测量3、用目测法测量矿物的含量四、课外作业：1、反复练习对光、准焦及校正中心。
2、进一步熟悉偏光显微镜的构造。
3、练习在薄片中目估矿物的百分含量，测定矿物颗粒的大小。
实习二颜色和多色性的观察，解理及解理夹角的测量一、预习内容：矿物颜色和多色性的原理解理夹角的测量方法。
二、目的要求：1、观察颜色和多色性2、熟悉解理等级，学会解理夹角的测量方法。
三、实习内容：1、确定下偏光镜的振动方向2、颜色、多色性及吸收性的观察3、解理的观察及解理夹角的测量四、课外作业1、黑云母、电气石、普通角闪石各有几个主色？从实习中总结出各矿物的颜色及颜色浓度。
2、写出云母、角闪石、斜长石、磷灰石解理完善程度、组数。
3、根据实测写出角闪石、透辉石的解理夹角。
五、思考题1、角闪石具两组完全解理，为什么在岩石切片中有时见一组解理？有时见两组解理？有时却不见解理？2、测量解理夹角时，为什么要选用定向切面？这种切面有何特征？在镜下如何找寻？实习三突起等级及折光率高低的比较一、预习内容矿物切片的边缘特征。
结晶学第一二章
面心正交F
体心正交I
31
（4）单斜晶系，点阵常数：a≠b≠c, α=γ=90°≠β
简单单斜P
底心单斜C
c b
a
单斜：B=P, F=I=A=C
c b
a
32
（4）单斜晶系，点阵常数：a≠b≠c, α=γ=90°≠β
无 底心单斜B（=简单单斜P）
33
（4）单斜晶系，点阵常数：a≠b≠c, α=γ=90°≠1
3. 晶体结构可以有无限多种
简单三方R 无 体心三方=简三方 无 面心三方=简三方
无 底心三方 因为它破坏了三 方晶系的特征对 称元素——3次 轴的对称性。
37
（7）六方晶系，点阵常数：a=b≠c, α=β=90°, γ =120 °
简单六方P
无 体心六方，面心六方，底心六方 因为加心后破坏6重对称性。
38
第一节 晶体点阵理论 1.3点阵和晶体结构的关系
27
（1）立方晶系，点阵常数：a=b=c, α=β=γ=90°
无 底心立方A（或B，或C）
因为它不存在立方晶系的特征对称元素——4个3次轴。 或说，因为在一个面上有心，必然破坏4个3次轴的对称性。
28
（2）四方晶系，点阵常数：a=b≠c, α=β=γ=90°
简单四方P
体心四方I
无 底心四方C（=简四方P）
直的2重对称轴
a≠b≠c α=β=γ=90°
单斜晶系 2重对称轴或对称面
a≠b≠c α=γ=90°≠β
三斜晶系
无
a≠b≠c a≠b≠c≠90°
空间点阵型式 简单正交 C心正交 体心正交 面心正交 简单单斜 C心单斜
简单单斜
26
（1）立方晶系，点阵常数：a=b=c, α=β=γ=90°
第一章：晶体光学基础理论
●低级晶族矿物的光性方位
斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系
A: 斜方晶系矿物的光性方位 B：单斜晶系矿物的光性方位 C：三斜晶系矿物的光性方位
第四节 色散
在物理学中，色散失指白光（复色光）通过透明物质 后分解为单色光而形成红、橙、黄、绿、蓝、青、紫 连续光谱的现象。 ●白光是由多种色光组成。 ●透明物质对不同波长光波的折射率是不同的。 ●折射率的色散 ●双折射率的色散 ●光率体色散
一轴晶
负光性
垂直光轴切面 No
平行光轴切面 Ne
偏光显微镜技术
任意切面
椭圆：Ne’—No
正光性： Ne’＞No
负光性： Ne’＜No
偏光显微镜技术
二轴晶光率体 —三轴椭球体
偏光显微镜技术
二轴晶光率体的形态：三轴椭球体 斜方晶系 单斜晶系 三斜晶系 Ng>Nm>Np
偏光显微镜技术
二轴晶光率体的要素
偏光显微镜技术
折射率色散
透明物质的折射率随入
射光波波长不同而发生
改变的现象称为 折射率色散
一轴晶体折射率色散曲线 —色散线 单偏光镜下可以见到折射 率色散—洛多奇尼科夫色
散效应。
偏光显微镜技术
双折射率色散
非均质体矿物，其光学性质随方向 不同而异，其中折射率色散也随方
向不同而异。因此，非均质体矿物
偏光显微镜技术
二轴晶光率体的切面类型
A. 垂直OA的切面 B. 平行OAP的切面 C. 垂直Bxa的切面（＋）
D.垂直Bxa的切面（－）
E. 垂直Bxo的切面（＋） F. 垂直Bxo的切面（－） G.任意斜交切面 H.垂直OAP的斜交切面
第三节 光性方位
光性方位是指光率体在晶体中的
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
学时)，3学分
引用教材：
高等教育出版社：《晶体光学与岩石学》 刘林玉主编
晶体光学部分重要参考书：
1、晶体光学（第二版），李德惠主编，地质 出版社，2006；
2、晶体光学，汪相主编，南京大学出版社， 2003；
3、晶体光学原理，陈芸菁主编，地质出版 社，1987；
地球的层圈构造: 分异后的地球具有层圈构造。根据地球物理资料，地球可 划分为3个一级的层圈：地核、地幔和地壳，其中地核占地球 总体积（1.083×1021m3）的16.2％，地幔占83.2％，地壳 占0.6％。在3个圈层之间分布有明显的地震波速突变的不连 续界面(或带)，三个层圈化学成分有显著差异，因而上述不连 续界面主要是由化学成分差异造成的。
第一篇 第一章 绪 论
本章重点： 1、晶体光学的基本概念及研究内容 2、岩石学的主要研究内容及三大岩类的区别
一、什么是晶体光学？应用范围？
晶体光学（Optical Crystallography）主要是研究可见光通过透 明晶体所产生的一些光学现象及其规律的一门科学。不同的晶体其光 学性质不相同，晶体光学是研究鉴定透明矿物的重要方法（刘林玉， 2006）。
自然界的岩石可以划分为 三大类：岩浆岩、沉积岩和 变质岩。
岩浆岩（igneous rocks）是由地幔或地壳的岩石经熔融或 部分熔融（partial melting）形成岩浆（magma）冷却固结 的产物。岩浆可以是由全部为液相的熔融物质组成，称为溶 体（melt）；也可以含有挥发分及部分固体物质
晶体光学实质上是结晶学的一部分，它主要研究光通过晶体或自 晶体表面反射所发生的一些现象例如折射、反射、辐射和干涉等，总 结出这些现象的规律，并进一步运用这些规律来分析结晶物质（季寿 元，王德滋，1961） 。
晶体光学是研究透射光下晶体的光学性质的一门科学（汪相，
2003） 。
晶体光学是研究透明矿物光学性质的一门独立科学（陈芸菁，
4、晶体光学，季寿元，王德滋主编，人民教 育出版社，1961。
重要参考书（沉积岩部分）：
1、沉积岩石学，朱筱敏主编，石油工业出 版社，2008
2、沉积岩石学(第二版)，上、下册，冯增 昭主编，石油工业出版社，1986；
3、沉积岩石学，曾允孚，夏文杰主编，地 质出版社，1986 ；
4、沉积构造与环境解释，沉积构造与环境 解释编著组编著，科学出版社，1984。
对于大学生来说，首先要掌握岩相学的内容，然后 再对教科书中岩理学的内容作出理解。千万不能丢掉 或轻视岩相学基础去空谈岩理学理论。
除外地核和极少量赋存于地壳或上地幔中的溶/流体外， 地球主要是由固态物质组成的。在陆地，表层沉积岩的体积分 数约占66％，其余的岩浆岩和变质岩大约各占一半。在大洋 下面，沉积物和沉积岩形成薄层状覆盖在下部的岩浆岩和变质 岩之上，后两种岩石组成了大洋地壳的主体。
岩石中的砾石、化石 或晶体受到了破坏 碎屑或晶体颗粒拉长 ，岩石具定向构造 可以分布于火成岩体 与围岩的接触带 岩石的面理方向与区 域构造线方向一致 大范围的变质岩分布 区岩石的变质程度有 逐渐改变的现象
基础岩石学包括了岩相学（Petrology）和岩理学 （Petrogenesis）两部分，岩相学是以研究岩石分类和 描述岩石特征为主，立足于详细的野外及室内的观察 与测试，如对岩石的颜色、结构构造、矿物成分和野 外产状以及它们的化学成分作出研究，可以对各类岩 石作出进一步的分类和命名。岩理学则是将岩相学的 知识与实验研究和理论分析结合，并通过归纳和演绎 对有关各类岩石的成因、形成演化及构造背景进行研 究。在归纳和演绎的过程中要与相邻学科相互印证以 期获得符合实际情况的结论。
5、Microfacies of Carbonate Rocks, Erik Flugel, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2004；
6、Sedimentary Rocks(Third Edition), F. J. Petti-john, Harper & Row, Publishers, New York 1975；
沉积岩（sedimentary rocks）形成于地表的条件，常常呈 层状，是由：1、化学及生物化学溶液及胶体的沉淀作用；2、 先存的岩石经剥蚀及机械破碎形成岩石碎屑、矿物碎屑或生 物碎屑再经过水、风或冰川的搬运作用，最后发生的机械沉 积作用；3、上述两种作用（总称为沉积作用）综合形成的
变质岩（metamorphic rocks）是由岩浆岩和沉积岩经过 变质作用形成的。它们的矿物成分及结构构造都因为温度和 压力的改变以及应力的作用而发生变化，但它们并未经过熔 融的过程，主要是在固体状态下发生的。变质岩形成的温、 压条件介于地表的沉积作用和岩石的熔融作用之间
晶体光学与岩石学
第一篇 绪 论 第二篇 晶体光学 第三篇 沉积岩石学 第四篇 岩浆岩与变质岩石学
课程名称：《晶体光学与岩石学》 (Optical Crystallography and Lithol大二年 级本科生
课程类型：专业基础课 重点难点：晶体光学基本原理及应用；
1987）。 晶体光学方法是鉴定矿物特别是透明造岩矿物的最有效方法，现在
晶体光学的应用范围已扩展到人工合成材料（如玻璃、陶瓷）、医学、 药学、盐类、化肥、铸石及建筑材料等生产和科研部门。
二、岩石学（lithology）的基本概念，三大 岩类的区别？
岩石（rock）是由矿物 或类似矿物（mineraloids） 的物质（如有机质、玻璃、 非晶质等）组成的固体集合 体。多数岩石是由不同矿物 组成的，人工合成的矿物集 合体（如陶瓷等）不叫岩 石，称作工业岩石。
岩浆岩
三大类岩石野外特征对比简表
野外特征
沉积岩
变质岩
形成火山及各类熔岩 流形成岩脉、岩墙、 岩株及岩基等形态并 切割围岩 对围岩有热的影响， 致使其重结晶，发生 反应及颜色改变 在与围岩接触处有细 粒的淬火边 岩石中无化石出现 多数火成岩无定向构 造，矿物颗粒成相互 交织排列
呈层状产出，并经历 分选作用 可以出现波痕、交错 层、泥裂等构造 岩层在横向上延续范 围很大 沉积岩地质体的形态 可能与河流、三角洲 、沙坝的范围相近 沉积岩的固结程度有 差别，有些甚至是未 固结的沉积物