[发明专利]一种测量一轴晶矿物双折射率的装置及方法

说明书

本发明涉及一种测量一轴晶矿物双折射率的装置和方法，其中，所述装置包括偏光单元和干涉单元，其中，所述偏光单元包括：偏光显微镜和设置于所述偏光显微镜的放置一轴晶矿物薄片的载物台下方的起偏器，所述干涉单元包括：设置于所述偏光显微镜上方的分束器、设置于所述分束器一侧的激光器、设置于所述分束器另一侧的反射镜、设置于分束器上方的线阵CCD图像传感器、与所述线阵CCD图像传感器相电接的装载有干涉条纹技术软件的计算机以及设置于所述起偏器下方且能在上下方向上移动的平面反射镜。本发明的装置测量精度较高，在偏光显微镜下直接测得岩石薄片中一轴晶矿物的双折射率，可提高疑难矿物和少见矿物的鉴定效率。

技术领域

本发明涉及地质学和石油地质研究领域，特别涉及一种测量一轴晶矿物双折射率的装置及方法。

背景技术

自然界中的透明矿物有均质体和非均质体之分，其差别就在于是否产生双折射现象。双折射率是鉴定非均质矿物重要的光学常数，也是矿物各向异性的重要参数表现。在均质矿物中，光在各个方向均以相等的速度进行传播，而在非均质矿物中，光会产生双折射现象，分解成振动方向相互垂直、传播速度不同、折射率不同的两束光。地学研究中通常将岩石或矿物磨制成厚度约0.03mm的薄片，在偏光显微镜下观察其光学性质，若能准确测定非均质矿物的双折射率，便能为正确鉴别矿物及岩石命名提供重要的依据。

矿物的双折射率等于最大折射率与最小折射率之差，根据晶体光学理论，射入一轴晶矿物的光，有一组其振动方向垂直于光轴，传播速度不发生改变，称为常光(O光，也可称为寻常光)，对应的折射率为No，另一组光平行于入射方向和光轴所组成的平面振动，其折射率及速度取决于它们振动或传播的方向，称为非常光(e光)，在主截面内且平行于光轴方向振动的光线折射率，根据晶体是正光性还是负光性，可以是最大或最小折射率，表示为Ne。

多年来，对岩石薄片中非均质矿物双折射率的测量都缺乏有效的装置和设备，主要根据矿物在正交偏光下表现出的干涉色来估算。在正交偏光状态下，由于白光通过矿物时产生双折射，两偏振光波之间产生一定的光程差，因而会相互干涉，使非均质矿物产生干涉色。该方法建立在矿物干涉色与双折射率的相关性基础之上，矿物的干涉色是由白光干涉而成，光程差起主导作用，即一定的光程差对应一种干涉色，而光程差又与薄片厚度、双折射率有关，其公式为：

R＝d·(N1-N2)

式中：R-光程差；d-薄片厚度(标准为0.03mm)(N1-N2)-双折射率；

因此如果厚度相同，双折射率越大，则干涉色的级序越高；对同一种矿物，如果切取不同厚度，则厚度越大干涉色越高。

该方法由法国地质学家Auguste Michel-Lévy于1888年发明，且必须参照其制作的干涉色级序与双折射率关系表(Michel-Levy Birefringence Chart)来执行，这张图表反映了光程差及干涉色级序、薄片厚度和双折射率之间的关系，是双折射率的估算中最重要的依据。具体的操作步骤是：先在显微镜下寻找同一个矿物的若干个切面，利用石英楔或贝氏补偿器测出其最高干涉色(包括级序和颜色)，再利用干涉色级序与双折射率关系表，从纵轴(表示薄片厚度处)画一横线与测出的最高干涉色带相交，然后再在交点处沿着斜线即得出矿物的双折射率。

长期以来，这是对岩石薄片中非均质矿物双折射率进行估算的唯一方法，其不足之处是操作繁琐，效率低下，精度不高，而且人眼对颜色的识别差异会造成结果的较大误差。但双折射率是矿物鉴定中重要的光学参数，尤其现阶段随着油气勘探范围扩大，不再受限于传统的沉积岩，而变质岩、岩浆岩的鉴定中又面临越来越多疑难少见矿物的鉴定，因此，如何快速、准确、定量测量岩石薄片中非均质透明矿物的双折射率显得至关重要。

发明内容

为解决现有技术的缺点，本发明提出了一种测量一轴晶矿物双折射率的装置及方法，具体地，该装置及方法均用于岩石薄片中一轴晶矿物双折射率的测量。本发明该装置测量精度较高，在偏光显微镜下直接测得岩石薄片中一轴晶矿物的双折射率，可提高疑难矿物和少见矿物的鉴定效率。