在轴性和切面方向已经确定的情况下,一轴晶和二轴晶干涉图可用于测定矿物的光性符号。
(一)一轴晶光性符号的测定
1.垂直光轴切面的干涉图
一轴晶矿物的光性符号是根据矿物主折射率值(Ne 与 No)的相对大小来确定的。当 Ne > No(即Ne = Ng)时,为正光性; 当 Ne < No(即 Ne = Np)时,为负光性。因此,只要确定了 Ne(或 Ne')与No 的相对大小,就能确定一轴晶矿物的光性符号。
在一轴晶垂直光轴切面的干涉图中,黑十字以外的四个象限内,放射线方向代表 Ne'的方向,而同心圆的切线方向则代表 No 的方向(图 5 - 33)。因此,在知道了 Ne'与 No 在干涉图中的分布方向之后,根据干涉图中黑十字以外四个象限内干涉色级序的升降变化(加入试板前后),再结合补色法则就能确定 Ne'与 No 的相对大小,也就可以确定一轴晶矿物的光性符号。如图 5 -34 所示,其试板的短边方向为 Ng,而长边方向则为Np。在加入试板之后,如果干涉图中黑十字以外的一、三象限内干涉色级序升高,表明此二象限内的光率体椭圆半径(Ne'、No)与试板上的同名半径平行(Ne' = Ng,即Ne' > No); 如果二、四 象 限 内 的 干 涉色 级 序 降 低,表 明 此 二 象 限 内 光率 体 椭 圆半径(Ne'、No)与 试 板 上 的 异 名 半径平行(Ne' = Ng,即 Ne' > No),故 属正 光 性(图5 - 34A)。对于负光性矿物来说,干涉图中黑十字以外的四个象限内的干涉色级序的升降变化与正光性矿物刚好相反(图 5 -34B)。另外,如果试板上的 Ng 与 Np 方向更换,或者插入试板的方向发生改变,则干涉图中黑十字以外的四个象限内的干涉色级序升降变化,与上述情况刚好相反。因此,在实际工作中,切不可死记,必须弄清原理。
图5-33 一轴晶垂直光轴切面干涉图中 Ne'与 No 的分布
图5-34 一轴晶垂直光轴切面干涉图光性符号的测定
在测定光性符号时,使用什么样的试板较为合适,可根据具体情况来定。通常是干涉图中的干涉色圈较少或只具一级灰干涉色时,使用石膏试板较为合适。在干涉图中的干涉色圈较多时,则使用云母试板或石英楔较为合适。操作熟练后,使用任何试板都是一样的。
当干涉图中黑十字以外的四个象限内仅见一级灰干涉色时,如果加入石膏试板(图5 - 35 及图版Ⅱ - 2),黑十字变为一级紫红; 在黑十字以外的四个象限内,干涉色级序升高的两个象限内的干涉色由一级灰变为二级蓝(图 5 -35A 及图版Ⅱ -2 的一、三象限,图 5 -35B 中的二、四象限),而干涉色降低的两个象限内的干涉色则由一级灰变为一级橙黄(图 5 -35A 及图版Ⅱ -2 中的二、四象限,图 5 -35B 中的一、三象限)。如果使用云母试板,在加入云母试板后,黑十字变为一级灰,干涉色级序升高的两个象限内,干涉色由一级灰变为一级橙黄; 干涉色级序降低的两个象限内,干涉色则由一级灰变为一级灰黑(黑色)。
图5-35 一轴晶垂直光轴切面干涉图的干涉色级序升降变化(加石膏试板)(黑十字以外四个象限仅见一级灰干涉色)
图5-36 一轴晶垂直光轴切面干涉图的干涉色级序升降变化(加云母试板)(黑十字以外四个象限内干涉色圈较多)
当干涉图中的干涉色圈较多时,加入云母试板后(图 5 - 36 及图版Ⅱ - 5),黑十字变为一级灰白。在干涉色级序升高的两个象限内,靠近黑十字交点处,原为一级灰的位置上,干涉色级序升高由一级灰变为一级黄,表现为黄色色圈向内移动占据原灰色色圈的位置; 原为一级黄的干涉色圈,干涉色级序升高变为一级红,表现为红色色圈向内移动占据原黄色色圈位置; 原为一级红的干涉色圈,干涉色级序升高变为二级蓝,表现为蓝色色圈向内移动占据原红色色圈的位置。因此,每一个干涉色圈都会升高一个色序,从而显示出整个干涉色圈向内移动(图5 -36A 中的一、三象限,图5 -36B 及图版Ⅱ -5 中的二、四象限)。在干涉色级序降低的两个象限内,靠近黑十字交点,原为一级灰的位置,干涉色级序降低为黑色,因而在靠近黑十字交点处出现对称的两个黑点; 原为一级黄的干涉色圈、干涉色级序降低变为一级灰,表现为灰色色圈向外移动占据原黄色色圈的位置; 原为一级红的干涉色圈,干涉色级序降低变为一级黄,表现为黄色色圈向外移动占据原红色色圈位置。因此,每一个干涉色圈都会降低一个色序,从而显示出整个干涉色圈向外移动(图 5 - 36A 中二、四象限,图 5 - 36B 及图版Ⅱ - 5 中一、三象限)。
当干涉图中的干涉色圈多而密时,在加入云母试板后,干涉色圈的移动情况可能看得不太清楚,此时可使用石英楔或贝瑞克补色器来加以判断。随着石英楔的逐渐插入或逐渐转动贝瑞克补色器,在干涉色级序升高的两个象限内的干涉色圈就会连续向内移动,而在干涉色级序降低的两个象限内的干涉色圈则会连续向外移动。
对于干涉色圈较多的干涉图来说,也可以使用石膏试板。在加入石膏试板后,黑十字变为一级紫红。在干涉色级序升高的两个象限内,靠近黑十字交点处,原为一级灰的位置,干涉色级序升高变为二级蓝(有时出现对称的两个蓝点),其他干涉色圈的颜色不变。在干涉色级序降低的两个象限内,靠近黑十字交点处,原为一级灰的位置,干涉色级序降低为一级橙黄(有时出现对称的两个黄点)。除第一个红色圈变为黑色圈外,其他干涉色圈的颜色不变(图版Ⅱ -4)。
2.斜交光轴切面的干涉图
对于光轴倾角不大的斜交光轴切面来说,黑十字交点(光轴出露点)仍位于视域之内,其测定光性符号的方法与垂直光轴切面干涉图测定光性符号的方法基本相同。
对于光轴倾角较大的斜交光轴切面来说,黑十字交点(光轴出露点)往往位于视域之外。此时,首先得根据黑带的移动情况(转动物台过程中)来确定黑十字交点(光轴出露点)在视域外的位置。当视域内只见一条横的黑带(水平方向分布)时,顺时针转动物台,如果黑带向下移动,黑十字交点就在视域外的右方(图 5 - 37A); 如果黑带向上移动,黑十字交点则在视域外的左方(图 5 - 37C)。当视域内只见一条竖的黑带(直立方向分布)时,顺时针转动物台,如果黑带向左移动(图 5 - 37B),黑十字交点就在视域外的下方; 如果黑带向右移动(图 5 - 37D),黑十字交点则在视域外的上方。如果视域内看不见黑带,转动物台,视域内将会出现一条横的或竖的黑带,就可按上述方法确定黑十字交点在视域外的位置。
在确定黑十字交点在视域外的位置之后,就能明确黑带上、下(或左、右)视域属于黑十字以外的哪一个象限,进而可按垂直光轴切面干涉图测定光性符号的方法来测定其光性符号。如图 5 -38 所示,黑带上部视域干涉色级序升高,应为正光性(图 5 -38A);反之,就为负光性(图5 -38B)。当黑十字以外的四个象限内仅见一级灰干涉色时,在加入石膏试板后,其干涉色的变化情况如图 5 - 39A 所示; 如果干涉图中的干涉色圈较多,那么在加入云母试板后,干涉色的变化情况则如图 5 -39B 所示。
3.平行光轴切面的干涉图
当矿片的轴性已知时,一轴晶平行光轴切面也可用于测定光性符号。
图5-37 一轴晶斜交光轴切面干涉图中黑带的移动规律(顺时针转动物台)(光轴倾角较大)
图5-38 一轴晶斜交光轴切面干涉图光性符号的测定
在转动物台过程中,黑十字分裂并退出视域的方向即为其光轴的方向。当光轴方向与上、下偏光镜的振动方向成 45°夹角,视域最亮。在一轴晶平行光轴切面的干涉图中,平行光轴方向为 Ne,垂直光轴方向为 No。因此,通过观察整个视域内干涉色的升降变化(加入试板前后),并根据补色法则就可明确 Ne 与 No 的相对大小,进而可以确定其光性符号。如图 5 -40 所示,在加入试板后,如果整个视域内干涉色级序降低,异名半径平行(Ne = Ng),即 Ne > No,为正光性(图 5 - 40A)。如果整个视域内干涉色升高,同名半径平行(Ne = Np),即 Ne < No,为负光性(图 5 - 40B)。另外,如果光轴方向已经明确,那么取消锥光装置,只在正交偏光镜下也能测定其光性符号。具体方法就是在光轴已经转至 45°位置的基础上,加入试板并观察矿片干涉色级序的升降变化,根据 Ne 与 No 的相对大小确定其光性符号。
图5-39 一轴晶斜交光轴切面干涉图的干涉色级序升降变化
图5-40 一轴晶平行光轴切面干涉图光性符号的测定
(二)二轴晶光性符号的测定
1.垂直 Bxa(2V 小于 80°时)切面的干涉图
二轴晶矿物的光性符号是根据 Bxa 是 Ng 还是 Np 来确定的。当 Bxa 为 Ng(或 Bxo 为Np)时,为正光性; 反之,当 Bxa 为 Np(或 Bxo 为 Ng)时,则为负光性。因此,测定二轴晶矿物的光性符号,实际上就是确定 Bxa 是等于 Ng 还是等于 Np。
二轴晶垂直 Bxa 切面光性符号的测定,最好使用光轴面迹线与 PP、AA 成 45°夹角时的干涉图。这种干涉图具有对称的两个弯曲黑带(图 5 -15 及图版Ⅲ -1、Ⅲ -4),视域中心为 Bxa 出露点,而两个弯曲黑带的顶点则为光轴出露点,两个光轴出露点的连线为光轴面与矿片平面相交的迹线(光轴面迹线)。通过 Bxa 出露点,垂直光轴面迹线的方向为Nm 方向。在光轴面迹线上,两个弯曲黑带顶点(光轴出露点)两侧的光率体椭圆长短半径的分布方位,因光性不同而不同(图 5 -41)。
图5-41 二轴晶垂直 Bxa 切面干涉图中光轴面迹线上光率体椭圆长短半径的分布方位(左上为平面图,右下为剖面图)
在垂直 Bxa 的切面中,Bxa 方向是垂直矿片平面的。因此,在所有锥形偏光束中,只有中央一条光波是沿 Bxa 方向射入的,其他方向的光波都是斜交 Bxa 方向射入。对于正光性晶体来说,沿 Bxa 方向射入的光波也即沿主轴 Ng 方向射入(如图 5 -41A 中的光轴面剖面图所示),垂直此入射光波的光率体椭圆切面就是 NmNp 主轴面(长、短半径分别为Nm 和 Np)(如图 5 - 41A 中的平面图所示,视域中心 Bxa 出露点上的椭圆切面就是该主轴面)。在光轴面迹线上,Bxa 出露点与两个光轴出露点之间,与斜交 Bxa 的入射光波相垂直的光率体椭圆切面(也就是光轴面迹线上,Bxa 出露点与两个弯曲黑带顶点之间的光率体椭圆切面)的长短半径分别为 Nm 和 Np'(如图5 -41A 中平面图所示)。因此,在两个弯曲黑带顶点之间,与光轴面迹线一致的是 Bxo 的投影方向(正光性,Bxo 为 Np 或Np')。当光波沿光轴方向射入时(如图 5 - 41A 中剖面图所示),垂直入射光波的光率体椭圆切面为圆切面,其半径等于 Nm(即图 5 -41A 平面图中两个弯曲黑带顶点上的圆切面)。在光轴与 Bxo 之间,垂直入射光波的光率体椭圆切面(也就是光轴面迹线上,两个弯曲黑带顶点凹方一侧的椭圆切面)的长短半径分别为 Ng'和 Nm(如图 5 - 41A 中平面图所示)。此时,椭圆切面的长短半径方位已更换。因此,在两个弯曲黑带顶点的凹方一侧,与光轴面迹线一致的方向,相当于 Bxa 的投影方向(正光性,Bxa 为 Ng 或 Ng')。
对于负光性晶体来说,与沿 Bxa 入射光波相垂直的光率体椭圆切面长短半径分别为Ng 和 Nm。当光波斜交 Bxa 射入时,在光轴面迹线上,Bxa 与两个光轴之间,垂直此入射光波的光率体椭圆切面长短半径分别为 Ng'和 Nm。因此,在两个弯曲黑带顶点之间,与光轴面迹线相一致的方向相当于 Bxo 的投影方向(负光性,Bxo 为 Ng 或 Ng')。此外,垂直沿光轴入射光波的光率体椭圆切面同样为圆切面,其半径等于 Nm。在光轴与 Bxo 之间,垂直入射光波的光率体椭圆切面的长短半径分别为 Nm 和 Np'。此时,椭圆切面长短半径方位同样已经更换。因此,在两个弯曲黑带顶点的凹方一侧,与光轴面迹线一致的方向相当于 Bxa 的投影方向(负光性,Bxa 为 Np 或 Np')(图 5 -41B)。
图5-42 Bxa、Bxo 及 Nm 在二轴晶垂直 Bxa切面干涉图中的投影方向
综上所述,对于二轴晶垂直 Bxa 切面的干涉图来说,无论其光性是正还是负,在光轴面迹线上,两个弯曲黑带顶点两侧(凸方和凹方)的光率体椭圆切面长短半径的方位刚好相反。在两个弯曲黑带顶点之间(凸方),与光轴面迹线一致的是 Bxo的投影方向; 而在两个弯曲黑带顶点的另一侧(凹方),与光轴面迹线一致的则是Bxa 的投影方向(图 5 - 42)。在垂直光轴面迹线的方向,弯曲黑带顶点的两侧均为Nm 方向。因此,根据干涉图中 Bxa、Bxo及 Nm 的分布方位以及弯曲黑带顶点两侧(即凸方和凹方)干涉色级序的升降变化(加入试板前后),就能确定 Bxa 是 Ng 还是 Np,进而测定二轴晶的光性符号。
对于双折率小或较薄的矿片来说,其干涉图中弯曲黑带以外的部位往往仅见一级灰干涉色。如果加入石膏试板,弯曲黑带变为一级红。两个弯曲黑带顶点之间,干涉色由一级灰变为二级蓝,干涉色级序升高,Bxo 为 Np(同名半径平行); 两个弯曲黑带各自的凹方一侧,干涉色由一级灰变为一级黄,干涉色级序降低,Bxa 为 Ng(异名半径平行),为正光性(图 5 -43A)。如果干涉色级序的升降变化与图 5 -43A 刚好相反,也就是说,两个弯曲黑带顶点之间的干涉色由一级灰变为一级黄,干涉色级序降低,Bxo 为 Ng(异名半径平行); 两个弯曲黑带各自的凹方一侧,干涉色由一级灰变为二级蓝,干涉色级序升高,Bxa 为 Np(同名半径平行),则为负光性(图 5 -44B)。
图5-43 二轴晶垂直 Bxa 切面干涉图光性符号的测定(弯曲黑带以外仅见一级灰干涉色)
对于干涉色圈较多(双折率大或较厚的矿片)的干涉图来说,加入云母试板后,弯曲黑带变为一级灰白。两个弯曲黑带顶点之间,干涉色圈向内移动,干涉色级序升高,Bxo 为 Np(同名半径平行); 而两个弯曲黑带各自的凹方一侧,在靠近弯曲黑带顶点处,原为一级灰的位置上出现了两个小黑团,干涉色圈向外移动,干涉色级序降低,Bxa 为Ng(异名半径平行)。因此,该矿物为正光性(图 5 - 44A)。如果干涉色圈的移动情况与图 5 -44A 相反,那么其干涉色级序的升降变化也就刚好相反,也就是说 Bxa 为 Np(或Bxo 为 Ng),应为负光性(图 5 - 44B)。
图5-44 二轴晶垂直 Bxa 切面干涉图光性符号的测定(弯曲黑带以外的干涉色圈较多)
在干涉色圈较多的干涉图中,如果加入石膏试板,其干涉色级序的升降变化如下: 在干涉色级序降低的部位,原为一级灰的位置变为一级黄,而第一个红色色圈则变为黑色色圈,其余的干涉色圈的颜色基本不变; 而在干涉色级序升高的部位,原为一级灰的位置变为二级蓝,其余的干涉色圈的颜色基本不变(图版Ⅲ - 5)。因此,对于干涉色圈较多的干涉图来说,石膏试板也可用于测定其光性符号。
当晶体的 2V 较大时,垂直 Bxa 切面干涉图与垂直 Bxo 切面干涉图不易区分,不宜用于测定光性符号。
2.垂直一个光轴切面的干涉图
在垂直一个光轴切面的干涉图中,当光轴面与上、下偏光镜的振动方向成 45°夹角时,干涉图中弯曲黑带顶点是凸向 Bxa 出露点的(图 5 -22B、D)。因此,只要找出 Bxa出露点以及另一个弯曲黑带在视域外的方位之后,就可按垂直 Bxa 切面干涉图测定光性符号的方法测定其光性符号(图 5 -45、图 5 -46 及图版Ⅳ -2)。如图 5 -45A 所示,在加入石膏试板之后,弯曲黑带变为一级红。弯曲黑带的凸方一侧,干涉色由一级灰变为二级蓝(级序升高,同名半径平行),而弯曲黑带的凹方一侧,干涉色则由一级灰变为一级黄(级序降低,异名半径平行)。因此,Bxa 为 Ng(或 Bxo 为 Np),矿物的光性符号为正(正光性)。如果在加入石膏试板之后,弯曲黑带两侧干涉色级序的升降变化与图 5 - 45A相反,即弯曲黑带的凸方一侧干涉色级序降低,而弯曲黑带的凹方一侧干涉色级序升高(图 5 - 45B),那么 Bxa 就为 Np(或 Bxo 为 Ng),矿物的光性符号为负(负光性)。
对于干涉色圈较多的干涉图来说,在加入云母试板之后,弯曲黑带变为一级灰白(图 5 - 46)。如果弯曲黑带凸方一侧的干涉色圈向内移动(或凹方一侧的干涉色圈向外移动),Bxa 就是 Ng(或 Bxo 为 Np),矿物为正光性(图 5 -46A)。反之,如果弯曲黑带凸方一侧的干涉色圈向外移动(或凹方一侧的干涉色圈向内移动),Bxa 就是 Np(或 Bxo 为Ng),矿物为负光性(图 5 - 46B)。
图5-45 二轴晶垂直一个光轴切面干涉图光性符号的测定(弯曲黑带以外仅见一级灰干涉色)
图5-46 二轴晶垂直一个光轴切面干涉图光性符号的测定(弯曲黑带以外的干涉色圈较多)
3.斜交光轴切面的干涉图
斜交光轴切面的干涉图,可视为垂直 Bxa 切面干涉图的一部分。对于此种干涉图,首先根据黑带在物台转动过程中的弯曲移动情况,确定弯曲黑带顶点的凸方以及 Bxa 出露点的方位(在斜交角度不大的情况下,斜交 Bxa 切面干涉图中的 Bxa 出露点通常位于视域之内,其他斜交光轴切面干涉图中的 Bxa 出露点则往往位于视域之外,如图 5 -23 ~ 图 5 -25所示),然后即可按垂直 Bxa 切面干涉图测定光性符号的方法测定其光性符号。
斜交 Bxa 切面干涉图中光性符号的测定如图 5 -47A 所示。在加入试板之后,如果不完整的两个弯曲黑带顶点(如果斜交角度较大,视域内可能见不到弯曲黑带的顶点,仅可见两个不完整的弯曲黑带)之间干涉色级序降低,那么就是异名半径平行,即 Bxo 为Np(也就是 Bxa 为 Ng),为正光性; 对于垂直光轴面的斜交光轴切面干涉图来说,其 Bxa出露点虽然不在视域之内,但弯曲黑带顶点有可能在视域之内(光轴倾角不大的情况下)。如果加入试板之后,弯曲黑带凹方一侧的干涉色级序升高,表明其是同名半径平行,即 Bxa 为 Ng(也就是 Bxo 为 Np),矿物的光性符号为正(正光性)(图 5 - 47B);至于斜交光轴面的斜交光轴切面干涉图,其光性符号的测定要看黑带的弯曲情况。在明确黑带的弯曲特征后,测定方法同垂直光轴面的斜交光轴切面干涉图。如图 5 - 47C 所示,弯曲黑带凸方一侧的干涉色级序降低,表明其是异名半径平行,即 Bxo 为 Np(也就是Bxa 为 Np),为正光性。
图5-47 二轴晶斜交光轴切面干涉图光性符号的测定(以正光性为例)
在实际鉴定工作中,斜交光轴切面最常见,必须熟练掌握弯曲黑带的移动变化规律。
4.垂直 Bxo 切面的干涉图
对于垂直 Bxo 切面的干涉图来说,当光轴面与上、下偏光镜的振动方向成 45°夹角时,视域中心为 Bxo 出露点(图5 -26C)。在两个弯曲黑带顶点之间,与光轴面迹线一致的方向是 Bxa 的投影方向,垂直光轴面迹线的方向就是 Nm 方向(图 5 -48)。这样,根据视域内干涉色在加入试板前后的升降变化,即可确定其光性符号。如图 5 -48 所示,在加入试板之后,如果整个视域内干涉色级序降低,异名半径平行(即 Bxa = Ng),为正光性(图 5 -48A); 如果整个视域内干涉色升高,同名半径平行(即 Bxa = Np),为负光性(图 5 - 48B)。当然,在实际鉴定工作中,一般不用这种切面来测定矿物的光性符号。
图5-48 二轴晶垂直 Bxo 切面干涉图光性符号的测定
另外,在这种切面的干涉图中,Bxa 与 Bxo 的投影方向与垂直 Bxa 切面干涉图中 Bxa与 Bxo 的位置恰好互换。因此,在加入试板后,其干涉色级序的升降变化与垂直 Bxa 切面干涉图中干涉色级序的升降变化刚好相反。
5.平行光轴面切面的干涉图
在轴性已知的情况下,平行光轴面切面的干涉图也可以用于测定光性符号。由于黑带退出视域的方向或 45°位置时干涉色级序较低的方向就是 Bxa 方向(图 5 -28B),因此在找出 Bxa 在干涉图中的分布方位之后,根据视域内干涉色在加入试板前后的升降变化,即可确定其光性符号。如图 5 - 49 所示,在加入试板之后,如果整个视域内干涉色级序升高,同名半径平行(即 Bxa = Ng),为正光性(图 5 -49A); 如果整个视域内干涉色级序降低,异名半径平行(即 Bxa = Np),为负光性(图 5 -49B)。另外,取消锥光装置,并使 Bxa 方向在 45°位置,通过观察矿片干涉色在加入试板前后的升降变化,也可确定其光性符号。当然,在实际鉴定工作中,这种切面一般也不用于测定矿物的光性符号。
图5-49 二轴晶平行光轴面切面干涉图光性符号的测定
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