工业矿物与岩石

0工业矿物与岩石实验指导书白志民编写中国地质大学(北京)二〇〇四年1目录实习一偏光显微镜的结构与使用....................................1实习二单偏光镜下解理、多色性、突起等级的观察.....................3实习三正交偏光镜下晶体光学性质观察...............................5实习四锥光镜下晶体光学性质观察...................................9实习五透明矿物的系统鉴定........................................10附录典型工业矿物的鉴定特征......................................131实习一偏光显微镜的结构与使用一、准备工作复习《晶体光学》教材第二章的偏光显微镜的结构、调节与校正。二、目的与要求1．了解偏光显微镜的结构、装置、使用和保养方法。2．学会偏光显微镜的一般调节和校正方法。三、内容与方法（一）装卸镜头1．装目镜：将选用的目镜插入镜筒，并使目镜十字丝位于东西，南北方向。双目镜筒还需调节两个目镜间的距离，使眼睛间距与双筒视域一致。2．装卸物镜：因显微镜型号不同，物镜的装卸有下列两种情况：(1)转盘型：将物镜安装在镜筒下端的物镜旋转盘上。再将需用的物镜转到镜筒正下方(光学系统中)，转至弹簧卡住为止。转过头或未到应有位置都会使物镜过分偏离目镜中轴而不能校正中心。(2)螺丝口型：将选用的物镜安装在镜筒下方的螺丝口上，拧紧为止。（二）调节照明(对光)打开电源开关，调节旋钮，使视域亮度增大，至适合的亮度为止。（三）调节焦距(准焦)调节焦距是为了使薄片中的物像清晰可见，其调节步骤如下：1．完成装卸镜头及调节照明之后，将欲测薄片置于载物台中心，并用载物台上的一对弹簧夹把薄片夹紧。必须使薄片的盖玻璃朝上，否则不能准焦，特别是使用高倍物镜时。2．从侧面观察，转动粗动调焦螺旋，使镜筒下降或使载物台上升，至镜筒下端的物镜与载物台上的薄片比较靠近为止。若使用高倍物镜时，必须使物镜几乎与薄片接触为止。3．从目镜中观察，转动粗动调焦螺旋，使镜筒缓缓上升，或使载物台缓缓下降，至视域内物像基本清楚，再转动微动调焦螺旋，直至视城内物像完全清晰为止。准焦以后，物镜前端与薄片平面之间的距离称工作距离。工作距离的长短与物镜的放大倍率有关。一般说来，物镜的放大倍率愈小，工作距离愈长，物镜的放大倍率愈大，工作距离愈短。在调节焦距时，绝不能眼睛看着镜筒内而下降镜筒或上升载物台。因为这样很容易使物镜与薄片相碰，不仅压碎薄片而且易损坏物镜。使用高倍物镜时，尤应注意。因为高倍物镜的工作距离很短，准焦后物镜几乎与薄片平面接触。如果薄片上的盖玻璃朝下放置时，不仅根本不能准焦，而且最容易压碎薄片及损坏物镜。初学者最好先使用低倍或中倍物镜准焦后，再换用高倍物镜准焦。2（四）校正中心在偏光显微镜的光学系统中，载物台的旋转轴，物镜中轴及目镜中轴应当严格在一条直线上。此时，转动载物台，视域中心(即目镜十字丝交点的物像不动，其余物像绕视域中心作圆周运动。如果它们不在一条直线上，当转动载物台时，视域中心的物像将离开原来的位置，连同其它部分的物像绕另一中心旋转。这个中心(O点)代表载物台的旋转轴出露点位置。在这种情况下，不仅可能把视城内的某些物像转出视域之外，妨碍观察，而且影响某些光学数据的测定精度。特别是使用高倍物镜时，根本无法观察。因此，必须进行校正，使目镜中轴，物镜中轴与载物台旋转轴一致。这就是校正中心。在偏光显微镜的光学系统中，目镜中轴是固定的，有些显微镜的载物台也是固定的，只能校正物镜中轴，有些显微镜的载物台也能校正。校正物镜中轴是借助于安装在物镜上或物镜旋转盘上的两个定心校正螺丝进行校正。校正载物台旋转轴是用安装在载物台上的两个定心螺丝进行校正。在校正中心之前，必须首先检查物镜是否安装在正确的位置上。如果物镜没有安装在正确位置上，不仅不能校正好中心，而且容易损坏定心校正螺丝。在校正中心时，如果发现定心校正螺丝扭动困难或扭不动时，切勿强行扭动，应立即检查原因，或与实验室管理人员或指导老师联系。校正中心的具体步骤如下：1．将物镜安装在正确位置上。准焦后，在薄片中选一质点a。移动薄片，使质点a位于视域中心的十字丝交点处。2．将薄片固定，旋转载物台，若目镜中轴，物镜中轴与载物台旋转轴不一致时，则质点a围绕另一中心作圆周运动，其圆心O点为载物台旋转轴出露点．3．旋转载物台1800，使质点a由十字丝交点移至a′处。4．扭动物镜上的定心校正螺丝，使质点由a′处移至偏心圆的圆心O点。5．移动薄片，使质点由O点移至十字丝交点(图3E)。旋转载物台，如果该质点不动(图3F)，则中心已经校正好．如果该质点仍离开十字丝交点绕较小偏心圆移动，则必须按上述方法重复校正，直至完全校正好为止。6．如果中心偏离很大时，转动载物台，质点a由十字丝交点移至视域之外。根据质点移动情况，估计偏心圆圆心O点在视域外的位置及偏心圆半径长短。然后将质点转回十字丝交点。扭动物镜上的定心校正螺丝，使质点由十字交点，向偏心圆圆心O点相反方向移动大约相当于偏心圆半径的距离。再移动薄片，使质点回移至十字丝交点处。转动载物台，该质点可能在视域内呈小圆圈移动。此时可按上述中心偏离较小的方法进行校正。如果中心仍偏离较大，质点仍移出视域之外。再按偏心大的方法校正。经过3—4次校正之后，中心仍然偏离较大，则应当检查原因或报告指导老师。（五）视域直径的测定1．测量中倍或低倍物镜的视域直径，可以直接使用有刻度的透明尺测定。测定时，将透明尺置载物台中心部位，对准焦点后，观察视域直径的长度值，记录该数值备以后查用。32．测量高倍物镜的视域直径，可以使用物台微尺测定。物台微尺是嵌在玻璃片中心的一个小微尺。微尺的总长度1~2mm，其中刻有100~200个小格，每小格等于0.0lmm。测量时将物台微尺置载物台中心，对准焦点，观察视域直径相当于物台微尺的多少小格。若为20格，则视域直径等于20*0.01=0.2mm．（六）目镜十字丝的检查测定某些光学性质时，目镜十字丝是否正交较为重要。检查时，先将具有直边的矿物颗粒置视域中心，使矿物的直边与目镜十字丝横丝平行，记录载物台读数，转动载物台90°，观察矿物直边是否与目镜十字丝纵丝平行。如果平行，说明十字丝是正交的，如果不平行，说明目镜十字丝不正交，需作专门修理。四、思考题1．偏光显微镜与生物显微镜和实体显微镜有哪些不同点？2．在校正中心时，扭动定心校正螺丝时质点移动的恰当位置在何处？实习二单偏光镜下解理、多色性、突起等级的观察一、预习内容《晶体光学》教材第三章的解理类型、颜色、多色性，边缘与贝克线的形成机理。二、实习要求1．学会解理夹角的测定方法；2．学会利用会云母确定下偏光镜的振动方向；3．观察突起等级，认识不同等级突起的特征；4．学会利用贝克线移动规律确定相邻物质折射率的大小。5．学会偏光显微镜的一般调节和校正方法。三、实习内容与方法（一）解理夹角的测定当矿物具有两组解理时，则需要测定其夹角。晶体中解理面之间的夹角本来是固定的，但由于切面方向不同，薄片上解理缝之间的夹角大小有差异，如图6中1、2、3夹角的大小不同。只有同时垂直两组解理面的切面上，才是两组解理面真正的夹角。因此，测定两组解理的夹角时，必须选择同时垂直两组解理面的切面。这种切面的特征是：两组解理缝最细最清楚，当解理缝平行目镜十字丝纵丝时，微微升降镜筒，改变焦点平面，解理缝不左右移动。测定方法：1）按上述原则选择符合要求的切面，置视域中心。42）转动载物台，使一组解理缝平行目镜十字丝纵丝(图7A)，在载物台刻度盘上读数为a。3）转动载物台，使另一组解理缝平行目镜十字丝纵丝(图7B)，载物台上读数为b。两次读数a与b之差，即为所测的解理缝夹角。两次读数a与b之差，即为所测的解理缝夹角。（二）黑云母的极完全解理、多色性及利用黑云母测定下偏光镜的振动方向1．观察黑云母的极完全解理，极明显的多色性现象。利用黑云母测定下偏光镜的振动方向。在岩石薄片中，找一个具极完全解理而多色性最明显的黑云母，置视域中心，转动载物台至黑云母颜色最深的位置。此时黑云母解理缝方向为下偏光镜振动方向(因为已知光波沿黑云母解理缝方向振动时，吸收最强)。使目镜十字丝之一与解理缝平行(十字丝必须是东西、南北方向)，则此时十字丝横丝方向代表下偏光镜振动方向PP。2．观察普通角闪石的完全解理，不同方向切面上解理缝的表现情况，测定其解理夹角，观察普通角闪石明显的多色性现象，不同方向切面的多色性表现情况。在岩石薄片中找一个同时垂直两组解理面的切面，观察解理等级，并测定两组解理的夹角，观察多色性的明显程度及颜色变化情况。找一个具有一组清晰解理缝的切面，观察解理等级，多色性明显程度及其颜色变化情况。找一个不具解理缝的切面，观察多色性的明显程度。（三）比较石英、萤石的边缘、糙面及突起高低。（四）观察方解石和白云母的闪突起现象。四、思考题1．角闪石具有两组解理，为什么有时在薄片中见不到解理？2．为什么在黑云母的六方形断面上看不见解理，而且多色性不明显？3．矿物的多色性在什么方向切面上最明显？4．岩石薄片中，矿物的突起高低取决于什么因素？实习三正交偏光镜下晶体光学性质观察一、预习内容正交偏光镜的检查与校正方法；干涉色及其级序；消光类型。二、实习要求1．学会正交偏光镜的检查与校正方法；2．学会使用石膏试板，云母试板；53．学会应用楔形边法判断矿物干涉色方法；4．学会测定消光角及延性符号的方法。三、实习内容偏光镜的校正在偏光显微镜的光学系统中，上、下偏光镜振动方向应当正交，而且是南北、东西方向，并分别与目镜十字平行。其校正方法如下：1．确定及校正下偏光镜的振动方向使用中倍物镜准焦后，在岩石薄片中找一个具极完全解理缝的黑云母置视域中心。转动载物台，使黑云母的颜色变得最深为止。此时，黑云母解理缝方向代表下偏光镜振动方向(因为光波沿黑云母解理缝方向振动时，吸收最强，颜色最深)。如果黑云母解理缝方向与目镜十字丝的横丝(东西方向)平行，则下偏光镜位置正确，不需要校正。如果不平行，转动载物台，使黑云母解理缝方向与目镜十字丝的横丝平行(图8)，旋转下偏光镜，至黑云母的颜色变得最深为止。此时下偏光镜振动方向位于东西方向。2．检查上、下偏光镜振动方向是否正交使用中倍物镜，调节照明使视域最亮。推入上偏光镜，如果视域黑暗，证明上，下偏光镜振动方向正交。若视域不黑暗，说明上，下偏光镜振动方向不正交。如果下偏光镜振动方向已经校正至东西方向，则需要校正上偏光镜振动方向。转动上偏光镜至视域黑暗为止(相对黑暗)。如果显微镜中的上偏光镜不能转动，则需要作专门修理。经过上述校正之后，目镜十字丝应当严格与上、下偏光镜振动方向一致。但有些显微镜的目镜没有定位螺丝，使用过程中或更换目镜时，可能使目镜十字丝位置改变，因此，需要校正目镜十字丝的位置。3．检查目镜十字丝是否严格与上，下偏光镜振动方向一致（1）在岩石薄片中选一个具极完全解理缝的黑云母，置视域中心，转动载物台，使黑云母解理缝与目镜十字丝之一平行。（2）推入上偏光镜，如果黑云母变黑暗(消光)、证明目镜十字丝分别与上、下偏光镜振动方向一致。如果黑云母不全黑暗(未达消光位)，转动载物台，使黑云母变黑暗(达消光位)．推出上偏光镜，旋转目镜，使十字丝之一与黑云母解理缝平行。此时目镜十字丝与上下偏光镜振动方向一致。（一）非均质体薄片上光率体椭圆半径方向及名称的测定偏光显微镜下研究矿物的许多光学性质，都需要在正交偏光镜间测定薄片上光率体椭圆半径的方向和名称。测定方法如下：1．将欲测薄片置视域中心，转动载物台使矿物消光(消光位)(图9A)，此时矿物光率体椭圆半径方向必定平行上、下偏光镜振动方向AA，PP(即目镜十字丝方向)。62．再转动载物台45°，薄片干涉色最亮，此时矿物光率体椭圆半径与目镜十字丝成45°夹角(图9B)。3．从试板孔(45°位置)插入试板，观察干涉色级序的升降变化。如果干涉色级序降低(图9C)，