第二章矿物的反射率及反射色-副本

1、第二章 矿物的反射率及反射色 一、矿物的反射率一、矿物的反射率 二、矿物的反射色二、矿物的反射色一、矿物的反射率一、矿物的反射率（Reflectance) 1.1.反射率的概念反射率的概念 反射率是鉴定金属矿物的一个重要性质反射率是鉴定金属矿物的一个重要性质. .系系指在反光显微镜下垂直入射光经过矿物光面反指在反光显微镜下垂直入射光经过矿物光面反射后的射后的反射光强反射光强( (I Ir r) )与入射光强与入射光强( (I Ii i) )之比之比. . R R= =I Ir r/ /I Ii i100100 由此可见，矿物反射率的大小与反射光的由此可见，矿物反射率的大小与反射光的强度成正比。

2、反射率的大小，在镜下表现为不强度成正比。反射率的大小，在镜下表现为不同程度的亮度。同程度的亮度。 反射光强度大，反射率大，镜下视域明亮；反射光强度大，反射率大，镜下视域明亮；反射光强度小，反射率小，镜下视域亦暗。天反射光强度小，反射率小，镜下视域亦暗。天然矿物中以自然银的反射率为最高（然矿物中以自然银的反射率为最高（95%95%），），以萤石的反射率为最低（以萤石的反射率为最低（3%3%）。2.2.影响反射率的因素影响反射率的因素 根据根据FresnelFresnel公式可以推导出透明矿物的反射率公式可以推导出透明矿物的反射率公式：公式： R=(N-n1)2/(N+n1)2 （1）NN为矿物的

3、折射率，为矿物的折射率，n n1 1为传播介质（如油，空气）为传播介质（如油，空气）的折射率。当介质为空气时，则的折射率。当介质为空气时，则 R=(R=(NN-1)-1)2 2/( /(NN+1)+1)2 2 不透明的金属矿物，其折射率为复数折射率不透明的金属矿物，其折射率为复数折射率NN=NN- -i iK,K,KK为吸收系数，为吸收系数，i=-1,i=-1,代入（代入（1 1）式得）式得R R=(=(NN- -n n1 1) )2 2KK2 2 / (/ (NN+ +n n1 1) )2 2 KK2 2 (2)(2)空气中（空气中（n n1 11 1）则为）则为 R R=(=(NN- -1

4、 1) )2 2KK2 2/(/(NN+ +1 1) )2 2 KK2 2 (3)1）R与K，N的关系 根据式（根据式（3 3）可以得出三者的关系曲线）可以得出三者的关系曲线NR38%K1,R16%K1.5,R30%K2.5,R46%KR/% 矿物的吸收系数很小时（矿物的吸收系数很小时（KK0.5)0.5)时，时，R R取决取决于于NN，R R曲线近乎直立，与吸收系数无关。如曲线近乎直立，与吸收系数无关。如 矿物KNR铁闪锌矿0.42092.3717.80富镁铬铁矿 0.24192.1614.00方解石0.0251.486-1.6584-6.0石英0.0251.544-1.5534.5萤石0.

5、0251.4343.0 当矿物的吸收系数很大时（当矿物的吸收系数很大时（KK2.02.0），矿物），矿物的反射率主要取决于吸收系数，的反射率主要取决于吸收系数，R R曲线近于水曲线近于水平，即与平，即与NN关系不大，且一律大于关系不大，且一律大于38%38%。当。当矿物的吸收系数介于矿物的吸收系数介于0.50.52.02.0之间时，吸收之间时，吸收系数和折射率对反射率的影响同等重要。系数和折射率对反射率的影响同等重要。 单以吸收系数而言，单以吸收系数而言， KK1,1,R R16%16%； KK1.5,1.5,R R30%30%； KK2.5,2.5,R R46%46%。 单就折射率而言，当单

6、就折射率而言，当NN值大于值大于1.51.5时时, ,R R值必大值必大于于4 4；NN值大于值大于2 2时，时，R R值必大于值必大于1111；NN值值大于大于2.52.5时时, ,NN值必大于值必大于1818。 2 2）反射率与观察介质的关系）反射率与观察介质的关系 油浸镜头下矿物的反射率低于干镜头下的反射率，油浸镜头下矿物的反射率低于干镜头下的反射率，反射率大的降低少，反射率低的降低多反射率大的降低少，反射率低的降低多KN空气中空气中R(n11）/%浸油中浸油中R ( n11.515）/%富镁铬铁富镁铬铁矿矿0.24192.1613.983.5纯闪锌纯闪锌矿矿0.20382.3816.6

7、74.94铁闪锌铁闪锌矿矿0.42092.36917.805.94毒砂毒砂2.39991.507549.9538.67红砷镍红砷镍矿矿2.5751.677551.3839.573 3）矿物的反射率与入射光波长的关系）矿物的反射率与入射光波长的关系 以上的讨论均对白光的反射率而言，事实上，以上的讨论均对白光的反射率而言，事实上，矿物的反射率随入射光的波长不同（不同的矿物的反射率随入射光的波长不同（不同的单色光）而变化。其实这也是矿物反射色形单色光）而变化。其实这也是矿物反射色形成的原因。成的原因。 国际矿相学委员会把国际矿相学委员会把470(470(蓝），蓝），546546（绿），（绿），589

8、589（橙），（橙），650nm650nm（红）单色光测定的（红）单色光测定的反射率规定为鉴定矿物的特征反射率。反射率规定为鉴定矿物的特征反射率。表表1 1 矿物的反射率随矿物的反射率随波长的变化波长的变化 数据矿物在不同单色光（波长单位为nm）下的反射率（%）460（蓝）540（绿）580（橙）660（红）自然金37.073.782.689.4金银矿71.980.683.386.7自然银84.388.289.490.7总结影响矿物反射率的因素 矿物的吸收系数矿物的吸收系数KK与折射率与折射率NN（由矿物固（由矿物固有性质决定的，如成分、结构、键型有性质决定的，如成分、结构、键型) ) 观测介

9、质观测介质 入射光波长入射光波长3.3.反射率的形成机理反射率的形成机理 光线照射矿物的光面可以产生透过、吸收、光线照射矿物的光面可以产生透过、吸收、折射、反射等光学现象，但是不同矿物产折射、反射等光学现象，但是不同矿物产生这些光学现象的差异可以很大，这主要生这些光学现象的差异可以很大，这主要与矿物的化学成分和晶体结构，关键是矿与矿物的化学成分和晶体结构，关键是矿物的物的“化学键化学键” 特点。特点。 电子跃迁理论电子跃迁理论 能带理论能带理论电子跃迁理论 透明矿物透明矿物 多是离子键、共多是离子键、共价键和分子键矿物，其中的价键和分子键矿物，其中的电子一般固定在一定的位置电子一般固定在一定的

10、位置上，电子的基态能级与激发上，电子的基态能级与激发态能级之间的能量一般比可态能级之间的能量一般比可见光光子的能量（见光光子的能量（3.1eV)3.1eV)大大, ,因此，绝大部分可见光进入因此，绝大部分可见光进入矿物透射。矿物透射。透明矿物透明矿物E E3.1eV,3.1eV,可见光大部分透过，可见光大部分透过，反射率低反射率低. .如金刚石是典型的如金刚石是典型的共价键矿物，从共价键矿物，从C CC C键中移键中移出一个电子需要出一个电子需要5.5eV 5.5eV ，远，远大于可见光能量，所以钻石大于可见光能量，所以钻石的透明度高，反射率相对较的透明度高，反射率相对较低。低。基态e激发态E

11、不透明矿物不透明矿物 自然金属自然金属 金属键，金属键，很多自由电子；不透明的自然金很多自由电子；不透明的自然金属属( (金属键金属键) )和金属硫化物和金属硫化物( (部分金部分金属键属键) )E E3.1eV3.1eV，吸收可见光，吸收可见光能量，从基态跃迁到激发态。激能量，从基态跃迁到激发态。激发态不稳定，电子又从激发态返发态不稳定，电子又从激发态返回到基态，释放的能量一部分成回到基态，释放的能量一部分成为热能，大量的能量以反射光的为热能，大量的能量以反射光的形式释放，所以具有较高的反射形式释放，所以具有较高的反射率率. .释放能量ee激发态E释放能量e能带理论 透明矿物透明矿物 禁带宽

12、度比可见光最大能量值大，可见光能量不足于激发价带电子进入导带，所以，可见光不被吸收，透射作用强，反射率低。 不透明矿物不透明矿物 自然金属导体矿物的能带是重叠的，它可以吸收各种能量的可见光，并在返回时电子的能量大多仍以光的形势释放出来，所以反射率高（一般60）。半导体矿物禁带宽度小于可见光能量,电子吸收可见光能量从价带到导带.同时 返回时释放出反射光,具有高反射率（如黄铁矿和方铅矿4060);禁带宽度中等时,则可吸收部分能量,释放少量 的反射光,具有中等反射率(如雄黄、雌黄2030）.价带禁带导带Eee能带理论认为，固体物质中的电子不束缚于个别原子，而是在整个固体内运动。每个原子的外层电子具有

13、一定的宽度范围的能带。完全被电子占据的为价带，部分占据的为导带，相邻能带之间为禁带。4.4.反射率的研究意义反射率的研究意义R R是表征矿物反射能力的重要参数。矿物不同，反射能力也是表征矿物反射能力的重要参数。矿物不同，反射能力也不同，反射率也是不一样的，因此可以根据不同，反射率也是不一样的，因此可以根据R R来鉴定矿物。来鉴定矿物。反射率是金属矿物的最重要鉴定特征，它不仅能鉴定金属矿反射率是金属矿物的最重要鉴定特征，它不仅能鉴定金属矿物的矿物种，对于鉴定矿物的物的矿物种，对于鉴定矿物的“变种变种”、“异种异种”以至以至“多型多型”都具有实际意义（表都具有实际意义（表2 2，3 3）。）。表2

14、 闪锌矿不同变种的反射率特征表3 磁黄铁矿不同异种的反射率特征 对于金属矿物的标型性研究具有重要意义。对于金属矿物的标型性研究具有重要意义。不同的成矿物理化学条件形成的金属矿物具有不同的成矿物理化学条件形成的金属矿物具有不同的微量元素特征，不同的微量元素特征， 磁铁矿为例：区域变质的较纯（磁铁矿为例：区域变质的较纯（20.520.5）；热液）；热液成因的富含成因的富含MgMg（18.718.7），岩浆的富含），岩浆的富含Ti Ti （16.116.1）, ,以上化学成分的特点反映在磁铁矿的反射率方以上化学成分的特点反映在磁铁矿的反射率方面具有表面具有表4 4的特征。的特征。表4 不同成因类型铁

15、矿床中磁铁矿的反射率特征5.反射率的测定方法反射率的测定方法 1）视测对比法视测对比法 反射率的高低在镜下表现为明亮程度。将反射率的高低在镜下表现为明亮程度。将未知矿物与已知反射率的标准矿物进行对比，未知矿物与已知反射率的标准矿物进行对比，根据对比结果确定未知矿物的反射率级别根据对比结果确定未知矿物的反射率级别 。 特点：特点：一种定性或半定量的测定方法一种定性或半定量的测定方法 不需要任何专门仪器，操作简单不需要任何专门仪器，操作简单 应用广泛应用广泛 标准矿物的选择：标准矿物的选择： 常见的、均质的、化学性质比较稳定的、常见的、均质的、化学性质比较稳定的、反射率有一定间隔的矿物反射率有一定

16、间隔的矿物，如：，如： 黄铁矿和方铅矿之间有黄铁矿和方铅矿之间有10%10%的间隔。的间隔。 4个标准矿物个标准矿物 黄铁矿黄铁矿 R R=53%=53% 方铅矿方铅矿R R=43%=43% 黝铜矿黝铜矿R R=31%=31% 闪锌矿闪锌矿R=17% 5 5个反射率级别个反射率级别 R R黄铁矿黄铁矿 黄铁矿黄铁矿 R R 方铅矿方铅矿 方铅矿方铅矿 R R 黝铜矿黝铜矿 黝铜矿黝铜矿 R 闪锌矿闪锌矿 R R 闪锌矿闪锌矿2 2） 光电法光电法 定量测定矿物反射率的方法。光电法有多种，定量测定矿物反射率的方法。光电法有多种，现今最先进的方法为现今最先进的方法为光电倍增管显微光度计光电倍增管显

17、微光度计法，法，其其原理是利用光电效应原理是利用光电效应。光电元件受到矿物反。光电元件受到矿物反射光的照射会释放出光电子，这种微弱的电信射光的照射会释放出光电子，这种微弱的电信号通过光电倍增管时可以放大几百万倍，从而号通过光电倍增管时可以放大几百万倍，从而被仪器检测出来，经计算机对数据加工处理后被仪器检测出来，经计算机对数据加工处理后得出矿物的定量反射率数值。得出矿物的定量反射率数值。二、矿物的反射色二、矿物的反射色 1.1.概念概念 矿物光面在反光显微镜垂直照射下所显示的颜色。它矿物光面在反光显微镜垂直照射下所显示的颜色。它是人工矿物光面对镜下直射光线选择性反射作用造成是人工矿物光面对镜下直

18、射光线选择性反射作用造成的的“表色表色”，与矿物的自然表面在普通光线下肉眼观，与矿物的自然表面在普通光线下肉眼观察到的矿物的察到的矿物的“颜色颜色”不同。不同。 2.2.反射色的形成反射色的形成 反射色是矿物对入射的白光选择性反射的结果。可反射色是矿物对入射的白光选择性反射的结果。可以由反射率色散曲线特征来表征。色散曲线是以波长以由反射率色散曲线特征来表征。色散曲线是以波长为横坐标，反射率为纵坐标。曲线位置高低表征反射为横坐标，反射率为纵坐标。曲线位置高低表征反射率的大小，曲线的形态表征反射色的色调特征。不仅率的大小，曲线的形态表征反射色的色调特征。不仅可以表示颜色的一般特征，而且可以表示颜色

19、的细节可以表示颜色的一般特征，而且可以表示颜色的细节组成。用光度计定量测定。组成。用光度计定量测定。矿物的反射率与反射色曲线 当矿物对白光中的各种色光当矿物对白光中的各种色光反射率相差不大时，色散曲反射率相差不大时，色散曲线呈水平，矿物的反射色呈线呈水平，矿物的反射色呈现无色，根据所处的位置高现无色，根据所处的位置高低分别为亮白色、白色、灰低分别为亮白色、白色、灰白色、灰色或暗灰色，例如白色、灰色或暗灰色，例如方铅矿：纯白色；自然银方铅矿：纯白色；自然银: :亮亮白色；铬铁矿：灰色。白色；铬铁矿：灰色。 当矿物对白光中的某种色光当矿物对白光中的某种色光反射率最大时，矿物的反射反射率最大时，矿物

20、的反射色就显示那种色光的颜色色就显示那种色光的颜色 ，如自然铜如自然铜. . 矿物对白光中的某几种色光矿物对白光中的某几种色光同时显示较大反射率时，矿同时显示较大反射率时，矿物的反射色就显示几种色光物的反射色就显示几种色光的混合色的混合色 R/%铜蓝Ro：蓝紫色方铅矿：微蓝白色黄铁矿：淡黄色自然铜：淡红色银：亮白色微黄白色/nm3.3.反射色的视测分级反射色的视测分级 （定性）（定性） 显著颜色类显著颜色类 有明显颜色的矿物，如黄色、蓝色、有明显颜色的矿物，如黄色、蓝色、玫瑰色等。玫瑰色等。 无色类无色类 如亮白色、白色、灰白色、灰色、暗灰色如亮白色、白色、灰白色、灰色、暗灰色等。等。 微弱颜

21、色类微弱颜色类 无色类但带有很轻微的某种颜色的色无色类但带有很轻微的某种颜色的色调。如磁铁矿，灰白色带棕色色调；砷黝铜矿，灰调。如磁铁矿，灰白色带棕色色调；砷黝铜矿，灰白色带灰绿色色调。辉银矿灰白色带橄榄绿色调；白色带灰绿色色调。辉银矿灰白色带橄榄绿色调； 有些矿物会出现在两个相邻的颜色类别中，其原因，有些矿物会出现在两个相邻的颜色类别中，其原因，一方面这些矿物反射色处于中间过渡状态；矿物本一方面这些矿物反射色处于中间过渡状态；矿物本身所含类质同象混入物杂质的种类数量不同造成的。身所含类质同象混入物杂质的种类数量不同造成的。如辉铜矿，若含少量的铜蓝或蓝辉铜矿而呈现浅灰如辉铜矿，若含少量的铜蓝或

22、蓝辉铜矿而呈现浅灰色微带蓝色色调（微弱颜色类），含较多的斑铜矿色微带蓝色色调（微弱颜色类），含较多的斑铜矿呈浅黄棕色（显著颜色类）呈浅黄棕色（显著颜色类）颜色级别颜色级别4.4.反射色定性观察方法反射色定性观察方法 观测条件观测条件: :反光显微镜，自然光下，根据颜色反光显微镜，自然光下，根据颜色感觉定性描述感觉定性描述 视觉色变视觉色变 矿物的颜色受连生的矿物反射色矿物的颜色受连生的矿物反射色的影响产生的一种色变效应。两种颜色同时刺的影响产生的一种色变效应。两种颜色同时刺激视网膜与单一颜色的视觉效应是有所差别的。激视网膜与单一颜色的视觉效应是有所差别的。如磁铁矿，灰色，但与蓝灰色赤铁矿连生则

23、微如磁铁矿，灰色，但与蓝灰色赤铁矿连生则微淡粉红色；黄铜矿，铜黄色，与磁黄铁矿连生淡粉红色；黄铜矿，铜黄色，与磁黄铁矿连生则微黄绿色。则微黄绿色。 反射色具有重要的鉴定意义。反射色具有重要的鉴定意义。尤其是显著颜色尤其是显著颜色类矿物特征的颜色和微弱颜色类矿物所具有的类矿物特征的颜色和微弱颜色类矿物所具有的某种色调特征对于鉴定矿物有重要意义某种色调特征对于鉴定矿物有重要意义 要求光片质量高，显微镜光源达到标准（方铅要求光片质量高，显微镜光源达到标准（方铅矿为纯白色，不带任何色调），才能观察准确。矿为纯白色，不带任何色调），才能观察准确。常见矿物的反射色黄铁矿浅黄白色镍黄铁矿浅黄白微带棕赤铁矿灰白微带蓝毒