地質顯微鏡是地質學,特別是??巖石學??和??礦物學??研究中的核心工具。它不同于普通的生物顯微鏡,其核心功能在于利用偏振光來觀察巖石和礦物薄片的微觀光學性質。
一、核心特點:為什么是“偏光”顯微鏡?
地質顯微鏡最根本的特點是配備了??偏振光裝置??。
•下偏光鏡(起偏鏡)??:位于光源上方,將普通自然光轉變為在單一平面上振動的偏振光。
•上偏光鏡(分析鏡)??:位于物鏡與目鏡之間,可以推入或推出光路。
當只有下偏光鏡工作時,稱為??單偏光??觀察。當上下偏光鏡同時工作(且振動方向互相垂直)時,稱為??正交偏光??觀察。這兩種模式是觀察礦物不同光學性質的基礎。
二、主要組成部分
一臺典型的地質顯微鏡包括以下關鍵部件:
1.光源??:通常位于顯微鏡底座。
2.下偏光鏡(起偏鏡)??:如上所述。
3.聚光鏡??:匯聚光線。
4.載物臺??:一個可以??360°精確旋轉??的圓臺,并帶有刻度尺(用于測量消光角)。載物臺中心裝有??物臺夾??,用于固定薄片。
5.物鏡??:有多組不同放大倍數的物鏡(如4x, 10x, 20x, 40x)。
6.伯特蘭鏡(勃氏鏡)??:位于目鏡和上偏光鏡之間,是一個可加入光路的小透鏡,用于觀察??干涉圖??(錐光觀察),以確定礦物的軸性和光性正負。
7.上偏光鏡(分析鏡)??:如上所述。
8.目鏡??:通常為10倍放大,常帶十字絲或微尺。
三、觀察的核心載體:巖石薄片
巖石或礦物樣品必須被磨制成厚度僅為??0.03毫米??的薄片,并粘在載玻片上。這么做的目的是:
•使大多數礦物變得透明,便于光線透過。
•這是一個標準厚度,使得礦物的許多重要光學性質(如干涉色)具有可比性。
四、在地質學中的主要用途和應用
地質學家通過地質顯微鏡可以鑒定礦物、研究巖石結構、推斷巖石的形成歷史和環境。
1.礦物鑒定??:這是最基本也是最重要的用途。在單偏光和正交偏光下,可以通過以下性質綜合鑒定礦物:
•單偏光下觀察??:
•形態??:礦物的晶體習性(如粒狀、板狀、針狀)。
•解理??:解理縫的發育程度和組數。
•顏色??和??多色性??:礦物在單偏光下呈現的顏色,以及旋轉載物臺時顏色是否發生變化(多色性)。
•突起??和??糙面??:由于礦物與樹膠的折射率不同,其邊緣的明顯程度和表面粗糙感。
•正交偏光下觀察??:
•消光現象??:非均質體礦物在正交偏光下旋轉載物臺時會出現四次變暗(消光)的現象。
•干涉色??:這是鑒定礦物的最關鍵指標之一。不同礦物會產生特定級別的干涉色(如一級灰白、二級藍色等),通過??石英楔??可以精確測定。
•延性符號??和??消光角??:對于針狀、長條狀礦物,測量其消光角是鑒定輝石、角閃石等礦物的關鍵手段。
2.研究巖石結構??:
•觀察礦物的粒度、形狀和相互關系。
•判斷巖石是結晶的(巖漿巖、變質巖)還是碎屑的(沉積巖)。
•了解礦物的生成順序和巖石的形成過程。
3.推斷地質歷史??:
•通過礦物的應變特征(波狀消光、變形紋等)分析巖石經歷的構造應力。
•通過礦物的蝕變和交代現象,了解流體的活動和成礦作用。
五、操作基本流程
1.將巖石薄片置于載物臺上,用物臺夾固定。
2.使用低倍物鏡(如4x或10x)對焦,在??單偏光??下整體觀察薄片,了解礦物組成和結構。
3.推出上偏光鏡,切換到??正交偏光??模式,觀察礦物的干涉色、消光等特性。
4.旋轉載物臺,進行各項測量(如消光角)。
5.需要時,插入伯特蘭鏡,進行??錐光觀察??,查看干涉圖以確定礦物的光學對稱性。
