岩石由各种矿物组成，矿物又有各种分子组成，分子按不同的组合方式组合，形成不同的物理化学性质，这就是结晶矿物学研究的的内容。将这些矿物制作成薄片在偏光显微镜下观察其光学特征，即晶体光学的研究的的内容。

1.结晶矿物学

1.1各种常见晶体

因为其晶体结构不同，导致结晶后呈现的形状也各不相同，结晶和未结晶的矿物差异也很大。

如图左侧是结晶的石英，没有其他微量元素或辐射影响的水晶是无色的，当其中含有微量铁元素时会变成蓝色，被辐射过的可能变成紫色或者红色。因此水晶并不像科幻电影中蕴含大量的能量，最多含有微量金属以及微量辐射。右侧则是，微结晶（内部是小颗粒的结晶石英，但未连成一个整体）的无杂质的石英。而有杂质的就是我们熟知的玛瑙。

顺带一大多数玉石的主要成分也是石英，其中含有的其他微量金属元素导致其呈现不同的颜色。玻璃在我们生活中很常见，因为其是石英加热融化后快速冷却的产物，未经过结晶，因此其内部分子排列杂乱无序。

1.2结晶作用

要形成上述所说的各种晶体，离不开结晶作用，这是一个集齐缓慢的过程，需要漫长的时间才能形成。

我们可以做一个实验，准备一杯饱和食盐水（不会的自己百度），用牙签拴一个细绳（缝衣服的线就可以），将牙签搭在杯口，细绳放入饱和食盐水中，静置一晚上，我们就能看到绳头上结除了一颗食盐晶体。

当然结晶并不是一帆风顺，结晶过程中也会遇到各种bug，如缺少结晶核、晶体长歪了，或者包含了某些杂质，这些都会导致无法结晶或者得不到完美的晶体。

结晶的起点或者说依附点就是结晶核，可以是前面实验中的绳头，可以是一粒灰尘，可以是一个其他元素的原子。然后晶体围绕着这个中心缓慢的向四周生长。

结晶时几个晶体原子组成一个晶格，但某一个晶格定点被金属原子占据后，因为金属原子体积较大（核外电子层数多），会导致晶体变成，宏观就是晶体错位。

1.3晶格

晶格就是晶体内部原子的排列方式，这部分纯理论就不赘述了，感兴趣的可以去百度。金属都是单原子组成，且没有互相连接的化学键，所以具有很好的延展性。

2.晶体光学

2.1偏光显微镜

偏光显微镜（如图）是晶体光学中重要的实验仪器，该仪器和显微镜结构相似，但存在以下差异：

（1）底部自带一个光源，带有光圈，可以调节光源明暗。

（2）光源上部有一个像放大镜的东西是偏振片也就是，其上就是一系列平行的细缝，只允许顺着细缝振动方向的光通过，可以旋转。

（3）目镜下方也有一个可以推拉的小板，其上也是一个偏振片，不能旋转。

当光线从光源发出，经过下部偏振片过滤，然后经过矿物薄片，再经过上部偏振片过滤抵达目镜。

使用时需要确保两片偏振片正交，即转动下偏光镜至视域完全变黑（记得打开底部的光源，光圈调到最大）。

然后就可以放置矿物薄片了，因为玻璃不具有晶体结构，因此对观察中的光线不会产生任何影响。

结晶的石英、长石在镜下呈灰白色（白加黑），其中长石为一片白一片黑（斑马线状），旋转90°后，黑变白，白变黑。

云母为五颜六色（专业术语：高级白）

各种矿物在偏光显微镜下的形态。网页中单偏光是拉出目镜下的偏振片后看到的镜下薄片。

2.2沉积岩的镜下特征

看完了光彩夺目的各种矿物，我们来看看沉积岩在井下的特征吧。

如图所示，左侧为泥岩的的镜下特征，可以看到层状的泥岩，其中还有一些细小的砂粒。右侧则为砂岩的镜下特征，其中黑色部分就是原油或被原油浸染的岩石颗粒。

然后这两张是铸体薄片，也就是在上边的基础上，在岩石缝隙内充填了染色剂，岩石在地下时，这部分就是空的，其中填充着油、气、水，还有一种就是方解石会被特殊试剂染成红色，用这种方法就可以在井下区分方解石和白云石，其主要成分都是碳酸钙，但白云岩镁的含量更高，容易发生重结晶（六边形）。

小结

结晶矿物学和晶体光学都是帮我们从微观角度了解岩石矿物的各种性质以及如何区分的学科，他们是地质专业的基础。想要了解更多，或有什么问题，欢迎在评论区提问。