矿物工艺性能的鉴定—偏光显微镜鉴定（一）

    一、透明矿物在单偏光镜下的光学性质
    只用一个偏光镜就是单偏光镜。在单偏光镜下可观察到矿物晶体的形态、解理、颜色和多色性；研究矿物的突起、糙面和贝克线等。
    1.矿物晶体的形态
    每种矿物都有一定的结晶习性，从而构成一定的形态。如石榴石常呈菱形十二面体、云母呈假六方片状、角闪石呈柱状等。这种特定的形态可以帮助我们鉴定矿物。同时矿物的形态和结晶程度往往与形成条件有关，所以研究矿物的形态也能帮助我们了解矿物的成因。
    薄片中所见到的矿物形态，并不是矿物晶体的立体形态，而只是矿物某一切面的形态。同一晶体不同方向的切面，其形状和大小可以截然不同。如下图1是一个立方体的晶体，由于切面方向不同，切面的形状可以是正方形、三角形、六边形、长方形以及其他形状。所以镜下研究矿物的形态，不能只根据个别切面的外形下结论，必须全面观察，仔细分析比较，最好结合手标本一起观察，才能作出准确的结论。

图1  矿物晶体形态与切面方向的关系

图2  结晶程度和解理[next]

    一般在镜下根据晶面的发育程度，可确定晶体的结晶程度。大致可分为3类：
   （1）自形晶  晶形完整，晶体由发育完整的晶面包围。薄片中的自形晶呈规律的多边形，晶体与薄片的交线全为直线（图2a）自形晶代表结晶早或结晶能力强的矿物晶体，如角闪石。
   （2）半自形晶：晶形较完整。晶体由部分发育完整的晶面和发育不完整的晶面包围，在薄片中呈不规则的多边形。晶体与薄片的交线部分为直线，部分为不规则曲线（图2b），半自形晶的结晶时间往往比自形晶晚，如黑云母。
   （3）他形晶  晶形不完整，晶体全由发育不完整的晶面组成。在薄片中呈不规则圆粒状。晶体与薄片的交线全为不规则的曲线，（图2c）如石英晶体。他形晶的结晶时间较晚，受空间限制不可能发育成完整晶形。
    2.解理及其夹角的测定
    解理在矿物部分已介绍过。许多矿物都具有解理，但不同矿物解理的方向、完善程度、组数及解理夹角不同，所以解理是鉴定矿物的重要依据。
    在磨制薄片时，由于机械力的作用沿解理面的方向形成细缝。在粘矿片的过程中，细缝又被树胶充填。由于矿物的折射率与树胶的折射率不同，光通过时发生折射作用，而使这些细缝显示出来，所以矿物的解理在薄片中表现为一些平行的细缝，称为解理缝。根据解理的完善程度不同，解理缝的表现情况也不同，一般可分为3级：
   （1）极完全解理  解理缝细密而直长，贯穿整个矿物晶粒，如黑云母（图2b）。
   （2）完全解理  解理缝较稀、粗，且不完全连贯，如角闪石（图2a）。
   （3）不完全解理  解理缝断断续续，有时只能看出解理的大致方向，如橄榄石的解理。解理缝的清晰程度，除了与解理的完善程度有关外，还受矿物与树胶的折射率的相对大小控制，两者相差愈大，解理缝愈清楚；反之解理缝就不清楚。所以有些矿物虽有解理，但由于折射率与树胶相近而在薄片中看不到解理或解理缝不明显，如长石类矿物就是如此。
    解理缝的宽度除了与解理的性质有关外，还与切面方向有关。当切片垂直解理面时，解理缝最窄，并代表解理的真实宽度，此时提升镜筒，解理缝不向两边移动，如图3。当切片方向与解理面斜交时，则解理缝必然大于真实宽度，如图3。这时提升镜筒。解理缝要向两边移动。当切片方向与解理面的夹角（a）逐渐增大，则解理缝逐渐变宽，而且越来越模糊。当a角增大到一定程度解理缝就看不见了，这个夹角称为解理缝的可见临界角。另外切片方向与解理面平行时也看不到解理缝。所以有解理的矿物，在薄片中不一定都能看到解理缝，主要受切面方向的控制。

图3  解理缝宽度与切片方向的关系[next]

    解理夹角的测定：有些矿物具有2组解理，如角闪石和辉石。具2组解理的矿物，其解理夹角是一定的，所以测定其夹角也可帮助我们鉴定矿物。解理夹角在矿物晶体中是一定的，但在切片中由于切片方向不同，其解理角大小有一定差别。只有同时垂直于2组解理面的切面才能反映出2组解理的真正夹角。所以测定解理夹角时，必须选择垂直于$组解理面的切面，这种切面的特点是： 2组解理缝清楚，提升镜筒时，解理缝不向两边移动。
    测定解理夹角的步骤如下：
   （1）按上述原则选择垂直于2组解理面的切面。
   （2）转动载物台，使一组解理缝平行十字丝竖丝如图4a所示，记下载物台读数。
   （3）旋转物台，使另一组解理缝平行目镜竖丝，如图4b，记下物台读数b，两次读数之差即为解理夹角。

图4

    3. 颜色和多色性、吸收性
    矿物的颜色是由光波透过矿片时经过选择性吸收后而产生的。若矿物对白光中各色光吸收程度相等，即均匀吸收，则矿物为无色透明。若是对白光中各色光是选择性吸收，则光通过矿片后，除去吸收的色光，其余色光互相混合，就构成该矿物的颜色。
    颜色的深浅（又称颜色的浓度），是由矿物对各色光波吸收能力大小决定的，吸收能力大颜色就深，反之就浅。吸收能力除与矿物本身性质有关外，还与薄片的厚度有关。
    均质体矿物只有1种颜色，而且颜色深浅无变化。非均质体矿物的颜色和颜色深浅是随方向而变化的。因非均质体的光学性质随方向而变化，对光波的选择性吸收和吸收能力，也随方向而变化。因此在单偏光镜下旋转物台时，许多具有颜色的非均质体矿物的颜色和颜色深浅要发生变化而构成了所谓多色性和吸收性。
    多色性是指矿片的颜色随振动方向不同而发生改变的现象。
    吸收性是指矿片的颜色深浅发生变化的现象。
    非均质体矿物的选择性吸收与矿物本身的光学性质有密切关系，一般可用光率体主轴来表示。
    例如：一轴晶矿物有2个主要颜色，与主轴Ne和No相当，称二色性矿物。如：一轴晶电气石的多色性为：No=深蓝色，Ne=浅紫色，并将此称为多色性公式。又因NO方向的颜色比NE方向的颜色深，表示NO方向吸收能力较强，即NO>Ne，称吸收性公式。
    二轴晶矿物有3个主要颜色，分别与光率体的3个主轴Ng、Nm、Np相当，称三色性矿物。如二轴晶角闪石的多色性为Ng=深绿色、Nm=绿色、Np=浅黄绿色。吸收性公式:Ng>Nm>Np，称正吸收；如果与此相反Np>Nm>Ng则称反吸收。
    在观察矿物的多色性及吸收性时要多选一些颗粒，尤其是应选一些定向切面，如垂直光轴的、平行No、Ne的切面或是平行Ng、Np的切面。
    4.薄片中矿物的边缘、贝克线、糙面及突起
    薄片中的矿物，由于与树胶的折射率有差别，在单偏光镜下，当光通过两者的交界处时要发生折射、反射作用，从而产生一些光学现象，表现为边缘、贝克线、糙面及突起。
   （1）矿物的边缘与贝克线  在2种折射率不同的物质接触处，可以看到比较黑暗的! 边缘，称矿物的边缘。在边缘的附近还可看到一条比较明亮的细线，升降镜筒时，亮线发生移动，这条较亮的细线称为贝克线或光带。
    边缘和贝克线产生的原因主要是由于相邻两物质折射率值不等，光通过接触界面时，发生折射、反射引起的（图5）。在图5中，N>n、F₁F₁、F₂F₂、F₃F₃为焦点平面及升降顺序，该图共介绍4种接触关系，其结果均是光线在接触处均向折射率高的一方折射，这样就使接触界线一边光线相对减少，而形成矿物的边缘，边缘的粗细、黑暗程度与两物质折射率差值大小有关，差值愈大边缘愈粗愈黑。而在接触界线的另一边，光线相对增多而形成贝克线。如果慢慢提升镜筒，即由F1F1上升至F₂F₂，可见到贝克线向折射率大的一方移动，否则相反。贝克线的灵敏度很高，两物质折射率相差在0.001时，贝克线仍清楚。因此贝克线常用来测定相邻两物质折射率的相对大小。

图5

   （2）矿物的糙面在单偏光镜下观察矿物表面时，可以看到某些矿物表面比较光滑，某些矿物表面显得较为粗糙而呈麻点状，好像粗糙皮革一样，这种现象称为糙面。其产生的主要原因是矿物薄片表面具有一些显微状的凹凸不平，覆盖在矿片上的树胶折射率又与矿片的折射率不同。光线通过两者之间的界面，将发生折射，甚至全反射作用，致使矿片表面的光线集散不一，而显得明暗程度不同，给人以粗糙的感觉。一般是两者折射率差值愈大，矿片表面的磨光程度愈差，其糙面愈明显。
   （3）矿物的突起在薄片中，各种不同的矿物表面好像高低不相同，某些矿物显得表面高一些，某些矿物则显得低平一些，这种现象称为突起（图6）。矿物的突起现象仅仅是人们视力的一种感觉，在同一薄片中，各个矿物表面实际上是在同一平面上。所以会产生高低的感觉，主要是由于矿物折射率与树胶的折射率不同所引起的。两者折射率值相差愈大，矿物的边缘愈粗，糙面愈明显，因而使矿物显得突起很高，否则相反。所以矿物的突起高低，实际上是矿物边缘与糙面的综合反映。树胶的折射率等于1.54，折射率大于树胶的矿物属正突起；折射率小于树胶的矿物属负突起。区别矿物突起的正负必须借助于贝克线。当矿物与树胶接触时，提升镜筒，贝克线向矿物内移动时属于正突起；贝克线向树胶移动属于负突起。

图6

    根据矿片边缘、糙面的明显程度及突起高低，突起等级可以划分为6个等级，见下表。

    由此可以看出，矿物的边缘、糙面明显程度以及由此而表现出的突起高低，都是反映矿物折射率与树胶折射率的差值大小。差值愈大，矿物的边界与糙面愈明显，则突起愈高。