《晶體光學及光性礦物學》課程教學大綱

1、晶體光學及光性礦物學教學大綱課程名稱：晶體光學及光性礦物學課程英文名稱：Crystal Optics and Optical Mineralogy課程編碼：1301XK004 課程類別/性質：專業(yè)課程/選修學分：2 總學時/理論/實驗（上機）：32/18/14開課單位：地球科學學院適用專業(yè)：地質學先修課程：普通地質學、結晶學與礦物學等晶體光學及光性礦物學是地質學專業(yè)的專業(yè)必修課，主要包括晶體光學和光性礦物學兩部分內容，其中晶體光學部分主要學習透明礦物晶體礦物內容。透明礦物晶體光學是研究可見光，尤其是可見偏光通過透明礦物晶體所產生的折射、雙折射、偏振、干涉、吸收、色散和旋光等一系列光學現象的基礎

2、學科。光性礦物學是運用晶體光學的原理與方法對透明礦物進行研究的基礎學科。課程內容包括：晶體光學基礎、偏光顯微鏡、單偏光鏡下晶體光學性質、正交偏光鏡下晶體光學性質、錐偏光鏡下晶體光學性質、光性礦物學。本課程是一門綜合性相對較強的基礎學科，必須全面應用普通地質學、物理學、結晶學與礦物學等學科知識來闡述晶體光學及光性礦物學的基本概念與基本理論、常見造巖礦物在不同偏光鏡下的光學性質及其主要鑒定特征。要求學生在學習完該課程后，掌握使用偏光顯微鏡觀察鑒定礦物的基本理論和方法；學會利用偏光顯微鏡對常見礦物種屬、成分與結構的鑒定；能夠根據顯微鏡下光學特征對礦物與巖石成因進行初步分析；培養(yǎng)學生探索未知、追求真理

3、、勇攀科學高峰的責任感與使命感，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當；保證學生達成專業(yè)的相應畢業(yè)要求。通過本課程學習，使學生掌握晶體光學、光學礦物學的基本理論與知識，熟悉偏光顯微鏡使用方法以及常見礦物在單偏光、正交偏光和錐偏光鏡下的晶體光學特征，學會正確使用偏光顯微鏡鑒定出常見造巖礦物的類型，樹立探索未知、追求真理、勇攀高峰、科技報國的責任感與使命感。為后續(xù)專業(yè)課程的學習及從事基礎地質調查、礦產勘查、油氣勘探、工程地質、寶石鑒定、礦物材料研發(fā)、環(huán)境調查評價等領域工作打下堅實基礎。1、價值目標：培養(yǎng)學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感與使命感，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。2、知

4、識和能力目標：本課程要求學生學習該課程后具備以下知識與能力：（1）掌握晶體光學及光性礦物學的基本概念與基本理論（畢業(yè)要求2.1）；（2）掌握偏光顯微鏡的使用方法以及常見礦物在單偏光、正交偏光和錐偏光鏡下的晶體光學特征（畢業(yè)要求2.1）；（3）學會正確使用偏光顯微鏡鑒定出常見造巖礦物的類型（畢業(yè)要求2.1）。課程教學包括課堂教學、課堂研討、課堂及課后習題三部分，包括5章的理論教學、7個實驗內容。課內理論教學18學時、實驗12學時（詳見本大綱第四部分）。課堂理論教學內容、要求及學時分配如下：支撐畢業(yè)要求指標點理解掌握分析與應用緒 論第一節(jié)概述2.1第二節(jié)光學的基本知識第三節(jié)光率體第四節(jié)光性方位第五

5、節(jié)色散第一章：單偏光鏡下晶體光學性質第一節(jié) 單偏光鏡的裝置及光學特點介紹我國巖石學學科奠基人池際尚院士甘為人梯、愛國奉獻事跡。42.1第二節(jié) 形態(tài)與解理第三節(jié) 顏色、多色性與吸收性第四節(jié) 邊緣、貝克線、糙面與突起第二章：正交偏光鏡下晶體光學性質第一節(jié) 正交偏光鏡的裝置及光學特點介紹我國科研儀器與國外儀器之間的主要差距以及面臨卡脖子困境。42.1第二節(jié) 消光與消光位第三節(jié) 干涉現象第四節(jié)干涉色與干涉色譜表第五節(jié) 補色法則及補色器第六節(jié) 主要光學性質的觀測第三章：錐偏光鏡下晶體光學性質第一節(jié) 錐偏光的裝置及光學特點32.1第二節(jié) 一軸晶干涉圖（垂直O(jiān)A切面）第三節(jié)一軸晶干涉圖（平行OA、斜交OA切

6、面）第四節(jié)二軸晶干涉圖第五章 光性礦物學第一節(jié)光性礦物的概念與主要任務介紹國內外學者在Science和Nature期刊上發(fā)表的礦物學研究成果，例如，基于金剛石等礦物研究首次揭示深部地幔中有水的存在。42.1第二節(jié) 造巖礦物的鏡下鑒定與描述第三節(jié) 常見造巖礦物的光學性質（橄欖石-輝石、角閃石-黑云母族）第四節(jié) 常見造巖礦物的光學性質（長石族、石英族以及方解石族等）介紹我國嫦娥登月計劃以及月球巖石中的礦物類型及其鑒定特征。實驗內容為課內設置的一個實踐教學環(huán)節(jié)，由7個實驗組成。實驗項目與類型序號實驗項目實驗類型學時支撐畢業(yè)要求指標點演示驗證綜合設計1實驗一偏光顯微鏡的構造及操作22.12實驗二單偏光

7、鏡下晶體光學性質觀察22.13實驗三干涉色級序觀察及雙折射率測定22.14實驗四消光類型及雙晶類型觀察，消光角、延性符號等的測定22.15實驗五一軸晶干涉圖像的觀察22.16實驗六橄欖石、輝石、角閃石、黑云母的系統(tǒng)鑒定22.17實驗七石英、長石、白云母、方解石的系統(tǒng)鑒定22.1實驗一偏光顯微鏡的構造及操作 2學時（1）目的要求熟悉偏光顯微鏡的構造，了解其使用方法。掌握偏光顯微鏡鏡頭的裝卸、調節(jié)照明、準焦和校正中心等基本操作技能和方法。（2）方法原理偏光顯微鏡的原理及構造。（3）主要實驗儀器及材料偏光顯微鏡（每人一臺），石英閃長巖巖石薄片（每人一片）。（4）掌握要點調整焦距和校正中心。（5）實驗

8、內容了解偏光顯微鏡的構造；正確地將石英閃長巖巖石薄片裝置在載物臺上，根據正確的操作方法調整焦距，在偏光顯微鏡下觀察到薄片；校正中心，要求視域中心和薄片旋轉中心合一；更換目鏡和物鏡，調整焦距并校正中心，在不同觀察倍數下觀察薄片。實驗二單偏光鏡下晶體光學性質觀察 2學時（1）目的要求通過顯微鏡下觀察，理解透明礦物邊緣、貝克線，顏色、多色性、吸收性，突起及閃實起、糙面，解理的概念并能正確地觀察這些現象。（2）方法原理單偏光鏡下晶體光學性質的觀察與測定。（3）主要實驗儀器及材料偏光顯微鏡（每人一臺），石英閃長巖巖石薄片、純橄巖巖石薄片、大理巖（每人一片）。（4）掌握要點利用折射率和光率體的概念理解邊緣

9、、貝克線，顏色、多色性、吸收性，突起及閃實起、糙面，解理的概念。（5）實驗內容安裝物鏡和目鏡，調整焦距并校正中心；觀察邊緣和貝克線，比較相鄰礦物折射率的相對大?。挥^察黑云母、角閃石的顏色、多色性、吸收性；觀察突起、閃突起和糙面；觀察黑云母、角閃石、橄欖石的解理并測定角閃石的解理夾角。實驗三干涉色級序觀察及雙折射率測定2學時（1）目的要求建立干涉色和干涉色級序的感觀概念，學會在偏光顯微鏡下測定礦物片的厚度并測定礦物的雙折射率。（2）方法原理正交偏光鏡下晶體光學性質的觀察與測定。（3）主要實驗儀器及材料偏光顯微鏡（每人一臺），石英閃長巖巖石薄片。（4）掌握要點掌握不同級序干涉色的特征；掌握測定雙折

10、射率的方法。（5）實驗內容安裝物鏡和目鏡，調整焦距并校正中心，插入上偏光鏡；觀察石膏試板的一級紅干涉色和云母試板的一級灰干涉色；觀察石英楔的干涉色級序，識認各級干涉色的特征；驗證補色法則；根據石英的干涉色測定礦物片厚度；測定同一薄片中任一礦物的雙折射率。實驗四消光類型及雙晶類型觀察，消光角、延性符號的測定 2學時（1）目的要求認識不同的消光類型，觀察常見雙晶類型，測定斜消光類型的消光角，測定平行消光礦物的延性符號。（2）方法原理正交偏光鏡下晶體光學性質的觀察與測定。（3）主要實驗儀器及材料偏光顯微鏡（每人一臺），石英閃長巖巖石薄片。（4）掌握要點認識不同的消光類型并測定斜消光類型礦物的消光角；

11、根據補色法則確定礦物的延性符號。（5）實驗內容安裝物鏡和目鏡，調整焦距并校正中心，插入上偏光鏡；觀察具有一組極完全解理的云母切面的平行消光，具有二組完全解理的角閃石切面的對稱消光，具有一組完全解理的角閃石切面的斜消光；測定具有一組完全解理的角閃石切面的消光角；測定具有一組極完全解理的云母切面的延性符號；觀察正長石的簡單雙晶、微斜長石的格子雙晶和斜長石及方解石的聚片雙晶。實驗五一軸晶干涉圖像的觀察 2學時（1）目的要求認識一軸晶不同切面的干涉圖像特征并測定一軸晶的光性符號。（2）方法原理錐光鏡下晶體光學性質的觀察與測定。（3）主要實驗儀器及材料偏光顯微鏡（每人一臺），石英OA和OA及斜交OA切面

12、的薄片各一片。（4）掌握要點認識一軸晶不同切面的干涉圖像特征；根據補色法則測定一軸晶的光性符號。（5）實驗內容安裝物鏡和目鏡，調整焦距并校正中心；安裝錐光系統(tǒng)；觀察石英OA切面干涉圖；測定測定石英的光性符號；觀察石英OA切面的干涉圖。實驗六橄欖石、輝石、角閃石、黑云母的系統(tǒng)鑒定 2學時（1）目的要求掌握透明礦物的系統(tǒng)鑒定方法，認識橄欖石、輝石、角閃石、黑云母的光性特征，掌握橄欖石、輝石、角閃石、黑云母的鑒定特征。（2）方法原理透明礦物在偏光顯微鏡下光學性質的系統(tǒng)觀察與測定。（3）主要實驗儀器及材料偏光顯微鏡（每人一臺），花崗巖、石英閃長巖、輝長巖、橄欖巖薄片各一片。（4）掌握要點熟悉透明礦物的

13、系統(tǒng)鑒定程序，掌握橄欖石、輝石、角閃石、黑云母的鑒定特征。（5）實驗內容安裝物鏡和目鏡，調整焦距并校正中心；觀察橄欖石、輝石、角閃石、黑云母單偏光鏡下的特征；觀察橄欖石、輝石、角閃石、黑云母正交偏光鏡下的特征；觀察橄欖石、輝石、角閃石、黑云母錐光鏡下的干涉圖并確定光性符號；根據偏光顯微鏡下的觀察內容編寫鑒定報告。實驗七石英、長石、白云母、方解石的系統(tǒng)鑒定 2學時（1）目的要求掌握透明礦物的系統(tǒng)鑒定方法，認識石英、長石、白云母、方解石的光性特征，掌握石英、長石、白云母、方解石的鑒定特征。（2）方法原理透明礦物在偏光顯微鏡下光學性質的系統(tǒng)觀察與測定。（3）主要實驗儀器及材料偏光顯微鏡（每人一臺），

14、石英閃長巖、花崗巖、輝長巖、白云母石英片巖、大理巖薄片各一片。（4）掌握要點熟悉透明礦物的系統(tǒng)鑒定程序，掌握石英、長石、白云母、方解石的鑒定特征。（5）實驗內容安裝物鏡和目鏡，調整焦距并校正中心；觀察石英、長石、白云母、方解石單偏光鏡下的特征；觀察石英、長石、白云母、方解石正交偏光鏡下的特征；觀察石英、長石、白云母、方解石錐光鏡下的干涉圖并確定光性符號；根據偏光顯微鏡下的觀察內容編寫鑒定報告。根據課程特點，章節(jié)主要的教學方式方法為理論講授、翻轉課堂、小組/課堂討論、課堂提問、課前/后自學、課后實踐等。根據課程建設條件，建議課程采用的教學形態(tài)：線上線下混合教學模式。課程考核包括課內實訓、期末考試兩個部分。課內實訓成績：40%，包括實驗7次（畢業(yè)要求2.1）、提問及考勤3次（畢業(yè)要求2.1）、課后作業(yè)或者讀書報告1次（畢業(yè)要求2.1）。期末考試成績：60%，采取閉卷考試方式，內容涵蓋本課程的基本概念、基本理論和基本方法。考試題型包括名詞解釋、判斷、填空、簡答題、綜合題等題型。其中，晶體光學基礎知識（15分）（畢業(yè)要求2.1）、單偏光鏡下晶體光學性質（20分）（畢業(yè)要求2.