在显微镜下检查岩石

对许多人来说，岩石就是岩石。如果你买过房子，你就会知道房产中介会提到台面是“花岗岩”，你可能会想，为什么每栋房子里的花岗岩看起来都那么不一样。事实证明（让房地产市场上的地质学家感到懊恼的是），那些台面可能既不是花岗岩，也不是同一种岩石。这是因为岩石由不同的矿物组成，岩石的名称（大部分）来自于它们所含的矿物。

现在，很多时候，一旦你受过识别矿物的训练，你就可以利用这些技能给岩石起一个正确的名称。台面有石英、斜长石、钾长石和黑云母？那很可能是花岗岩。在另一栋房子里，它全是方解石……那就是大理石。

切片岩石

然而，研究这些岩石如何形成的人至少会更进一步，那就是在显微镜下观察岩石。但这并不是你家里那种“把所有东西都放大”的显微镜。我们不会仅仅将样本以其从地下取出的相同形式进行观察。相反，地质学家制作我们所说的“薄片”……顾名思义：非常薄的岩石切片，通常粘在玻璃载玻片上。

有多薄？嗯，大多数薄片上的岩石切片都被切割和抛光到30微米。这比大多数人的头发丝还要薄。我们为什么费心把薄片做得那么薄呢？因为一旦你把岩石切得那么薄，光线就可以穿过岩石的大部分物质。是的，透明的岩石。

如果这还不够酷，我们用来观察这些薄片的显微镜利用一种非常特殊的光，称为“偏振光”。这听起来可能很熟悉，因为好的太阳镜是偏振的，所以它们只允许在一个平面上振动的光线进入你的眼睛，从而减少阳光对你相对脆弱的眼睛的照射。在偏光显微镜中，光线首先被偏振，然后将薄片放置在该光束中，然后该光线通过第二个偏振器。

如果你放置第二个偏振器，使其与第一个偏振器成直角，偏振光就会发生奇怪的事情。光线消失了。好吧，它与其说是消失不如说是被阻挡了。光线在同一个方向上振动，碰到一个只允许以直角振动的光线通过的滤光片，所以就像一头牛试图穿过栅栏一样，什么也过不去。那么，当光线“双偏振”时，你为什么还能在显微镜中看到东西呢？

弯曲光线

那是因为矿物是晶体，而晶体可以折射光线。这意味着光线将被分成两束“光线”，它们以与起始光线不同的角度振动。所以，你把一块充满矿物（也就是一块岩石）的薄片夹在第一个偏振器和第二个偏振器之间，矿物会折射光线。那束折射光线碰到第二个偏振器，并重新组合，因为一部分光线被允许通过。光线的折射和重新组合取决于矿物的晶体结构和矿物的取向。

每种矿物类型都具有特定的晶体结构，因此它们在双偏振光下会呈现出不同的外观，但它们的光学性质也将特定于该矿物类型。这意味着我们可以通过矿物在显微镜下双偏振光中的外观来识别它们！

即使在单偏振光下，有些矿物也会暴露出它们的身份。上图中，棕色矿物是角闪石。大多数其他矿物是白色（透明）的，但角闪石是少数几种在单偏振光下显示颜色的矿物之一。

然而，将第二个偏振片置于视线中，你会得到这个

突然间，颜色多了很多，岩石看起来也暗了很多。那是因为一些光线被一些矿物阻挡了，而另一些矿物则折射了光线。角闪石突然有了鲜艳的黄色、蓝色和粉色。那些看起来像刀片的白色、灰色和黑色矿物是斜长石。

细节

除此之外，矿物可能发生的各种情况，如反应、生长缺陷或“双晶”，在双偏振光下观察时也会显示出来。下图显示了一簇大的斜长石晶体，既显示了双晶（晶体以变化的取向生长），也显示了分区（岩浆结晶时条件发生变化）。

我放大（从4倍到10倍）了最令人印象深刻的晶体，以展示晶体中的分区可以有多薄。左上角的比例尺只有0.2毫米，所以晶体中的每个条带都是这个亚毫米尺度的一小部分。

如果我再放大，从10倍到40倍，你会注意到的第一件事是图像有点模糊。那只是因为高倍放大。然而，你可以看到分区层是多么精细，并且你可以看到晶体中的微小包裹体。通常这些是不完美的缺陷，它们会捕获一点岩浆，然后迅速冷却成玻璃。我们称它们为“熔体包裹体”，它们告诉我们很多关于晶体形成的条件。

这只是地质学家如何检查岩石的一个非常快速的概述，至少是使用光线。它可能是一种已经存在了数百年技术，但它是研究过程中必要和至关重要的一部分！它无需做任何事情，只需制作一个薄片并用眼睛观察，就能揭示岩石的许多信息。一旦你有了这个背景，随后的地球化学或同位素分析就能给我们提供更多的见解，所有这些都建立在你的观察之上。