矿物的反射率及反射色

第二章矿物的反射率及反射色一、矿物的反射率二、矿物的反射色张金阳zhangjinyang@QQ:165595337Tel、矿物的反射率（Reflectance)1.反射率：垂直入射光经过矿物光面反射后的反射光强(Ir)与入射光强(Ii)之比：

R=Ir/Ii×100％矿物反射率的大小与反射光的强度成正比矿物反射率永远小于100%。天然矿物中自然银的反射率最高（95%），萤石的反射率最低（3%）反射率是矿物本身的属性，是不透明矿物最重要的光学特征和主要鉴定依据反射率性质稳定,可以定量表示反射率是编制吸收性矿物鉴定表的基础2.影响反射率的因素Fresnel透明矿物反射率公式：

R=(N-n1)2/(N+n1)2（1）当介质为空气时，则

R=(N-1)2/(N+1)2不透明金属矿物折射率为复数折射率N’=N-iK,i2=-1,代入（1）式得R=[(N-n1)2＋K2

]

/[(N+n1)2＋

K2]

(2)空气中（n1＝1）则为R=[(N-1)2＋K2]/[(N+1)2＋

K2](3)R=[(N-n1)2＋K2

]

/[(N+n1)2＋

K2]1）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

反射率大的降低少，反射率低的降低多2）R与K，N的关系NKR/%K＞1,R＞16%K＞1.5,R＞30%K＞2.5,R＞46%N＞1.5,R＞4%N＞3,R＞24%N＞5,R＞44%

①矿物吸收系数很小（K＜0.5)，R取决于N，R曲线近乎直立，与吸收系数无关矿物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＜0.0251.4343.0②矿物吸收系数很大时（K＞2.0），矿物反射率主要取决于吸收系数，R曲线近于水平，与N关系不大，且一律大于38%③矿物吸收系数介于0.5～2.0之间时，吸收系数和折射率对反射率的影响同等重要④单以吸收系数而言，K＞1,R＞16%；K＞1.5,R＞30%；K＞2.5,R＞46%⑤单就折射率而言，当N值大于1.5时,R值必大于4％；N值大于2时，R值必大于11％；N值大于2.5时,R值必大于18％3）矿物反射率与入射光波长的关系矿物反射率随入射光波长不同而变化矿物的特征反射率-国际矿相学委员测定的470nm(蓝），546nm（绿），589（橙），650nm（红）单色光矿物反射率2.影响矿物反射率的因素1)矿物的吸收系数K与折射率N（由矿物固有性质决定的，如成分、结构、键型)2)入射光波长3)观测介质3.反射率的形成机理光线照射矿物的光面可以产生透射、折射、吸收、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，这主要与矿物的化学成分和晶体结构，关键是矿物的“化学键”特点。电子跃迁理论电子跃迁理论透明矿物，离子键、共价键和分子键矿物；电子一般固定在一定的位置上；△E>3.1eV，大部分可见光进入矿物透射。基态e激发态△E不透明矿物,自然金属，金属键，很多自由电子；电子的基态和激发态具有不同的能级；△E＜3.1eV，吸收可见光能量，激发电子的跃迁。释放能量ee激发态△E释放能量e4.反射率的研究意义金属矿物最重要的鉴定特征。鉴定矿的种，同时可以鉴定矿物的变种、异种甚至多型。如闪锌矿、铁闪锌矿金属矿物的重要标型特征,反映成矿作用信息。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，磁铁矿为例：变质的较纯（R：20.5％）；热液成因的富含Mg（18.7％），岩浆的富含Ti（16.1％）,所以反射率特征有差异。（640nm单色光下的反射率）5.反射率的测定方法1）视测对比法：反射率的高低在镜下表现为明亮程度。在反光显微镜下将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

特点：⑴一种定性或半定量的测定方法⑵不需要任何专门仪器，操作简单⑶应用广泛

标准矿物的选择

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，如：黄铁矿和方铅矿之间有10%的间隔4个标准矿物

黄铁矿R=53%

方铅矿R=43%

黝铜矿R=31%

闪锌矿R=17%

5个反射率级别ⅠR＞黄铁矿Ⅱ黄铁矿>R>方铅矿Ⅲ方铅矿>R>黝铜矿Ⅳ黝铜矿>R>闪锌矿ⅤR

＜闪锌矿2）

光电法

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光电倍增管显微光度计法，其原理是利用光电效应。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得出矿物的定量反射率数值。实验二矿物的反射率一、实验目的要求掌握矿物反射率的观测条件、观测方法及视测分级2.掌握本次实验所观测的矿物反射率的镜下特征二、实验指导

1.反射率的观测条件、观测方法、视测分级自然光(白光）；使用视测对比法；

利用黄铁矿、方铅矿、黝铜矿、闪锌矿4种标准矿物确定其它未知矿物的反射率级别。2.反射率的镜下特征表现为不同程度的亮度，亮度是确定矿物反射率视测分级的重要依据:

反射率高的矿物反射光强度大，视域明亮、刺眼

反射率中等的矿物反射光强度一般，视域柔和、不刺眼

反射率低的矿物反射光强度小，视域暗淡3.光片必须擦净压平，应选择磨光较好且平滑而光亮的部位进行对比观测4.用中、低倍物镜观测为宜，观测时可左右（或前后）移动光片，能扩大观测范围，便于正确对比和判断矿物的反射率差异5.可将两种矿物的光片紧密镶压在一起观测，以便在同一视域中同时能见到两种矿物，便于观测对比。如果两种矿物不能在同一个视域中观测时，可利用“视觉暂留”

法，效果较好。注意镜下与实物成倒像

6.观测矿物反射率时只比亮度，不比颜色。若两种矿物反射色差别较大，可使用绿色滤光片，以减少反射色的干扰7.有些矿物的反射率接近标准矿物，我们把这些矿物称为"边界矿物"。观测时由于仪器、光片质量、人眼的视测差异等原因，可能反射率会大于或小于标准矿物，判断它们的反射率级别应以实际观测结果为准三、实验内容1.利用视测对比法观测4种标准矿物的反射率特征（要求：除单独观测每个标准矿物外，相邻的标准矿物要作对比）

黄铁矿(Pyrite)

方铅矿(Galena)

黝铜矿(Tetrahedrite)

闪锌矿(sphalerite)黄铁矿与方铅矿反射率的比较在白光条件下在绿光条件下PyPyGalGal方铅矿与黝铜矿反射率的比较在白光条件下在绿光条件下黝铜矿黝铜矿方铅矿方铅矿方铅矿、黝铜矿、闪锌矿反射率的比较在白光条件下在绿光条件下GalSphTet2.利用多媒体图像判断下列矿物的反射率特征，并确定其反射率级别

红砷镍矿(Niccolite)

赤铁矿(Hematite)

铬铁矿(Chromite)红砷镍矿的反射率级别？

（与标准矿物—黄铁矿比较）在白光条件下在绿光条件下PyNic红砷镍矿的反射率级别？

（与标准矿物—方铅矿比较）在白光条件下在绿光条件下GalNic红砷镍矿的反射率镜下特征：比较明亮，与黄铁矿比较接

近，稍暗于黄铁矿，明显亮

于方铅矿

视测分级：Ⅱ级黄铁矿＞R＞方铅矿赤铁矿的反射率级别？

（与标准矿物—黝铜矿比较）在白光条件下在绿光条件下HmTet赤铁矿的反射率级别？

（与标准矿物—闪锌矿比较）在白光条件下在绿光条件下HmSphHmSph赤铁矿的反射率视测分级:

镜下特征：比较明亮，与黝铜矿比较

接近，稍暗于黝铜矿，比

闪锌矿明亮

视测分级：Ⅳ级黝铜矿＞R＞闪锌矿铬铁矿的反射率级别？

（与标准矿物—闪锌矿比较）在白光条件下在绿光条件下SphCr铬铁矿的反射率视测分级：

镜下特征：较暗，明显比闪

锌矿暗

视测分级：Ⅴ级R＜闪锌矿3.利用4种标准矿物，用视测对比法观测黄铜矿、毒砂、辉锑矿、自然金、石英、辰砂等矿物的反射率特征并确定这些矿物的反射率级别。

（独立完成）二、矿物的反射色1.概念：矿物光面在反光显微镜的垂直照射下所显示的颜色，是表色2.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率的大小，曲线的形态表征反射色的色调特征不仅表示颜色的一般特征，而且表示颜色的细节组成矿物的反射率与反射色曲线无色类：当矿物对白光中的各种色光反射率相差不大时，色散曲线呈水平，矿物的反射色呈现无色，根据所处的位置高低分别为亮白色、白色、灰白色、灰色或暗灰色，例如方铅矿：纯白色；自然银:亮白色；铬铁矿：灰色有色类：当矿物对白光中的某种色光反射率最大时，矿物的反射色就显示那种色光的颜色，如自然铜矿物对白光中的某几种色光同时显示较大反射率时，矿物的反射色就显示几种色光的混合色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λ/nm3.反射色的视测分级（定性）显著颜色类有明显颜色的矿物，如黄色、蓝色、玫瑰色等,反射率色散曲线明显起伏无色类如亮白色、白色、灰白色、灰色、暗灰色等,反射率色散曲线较平直

微弱颜色类无色类但带很轻微的某种颜色的色调。反射率色散曲线宽缓起伏.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）4.反射色定性观察方法观测条件:反光显微镜，自然光下，根据颜色感觉定性描述视觉色变：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微淡粉红色；黄铜矿，铜黄色，与磁黄铁矿连生则微黄绿色。反射色的鉴定意义：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（方铅矿为纯白色，不带任何色调），才能观察准确5.反射色的颜色指数：定量数字化表示金属矿物的反射色特征

亮度（Brilliance)：颜色的明亮程度。用视觉反射率Rvis表示

色调(Hue):颜色的种类，颜色主波长λd或反射率色散曲线主峰值的波长

纯度(Purity)：颜色的饱和程度Pe

。色光与白光的比例表示。白光为0，光谱色为1光度计测定反射率色散曲线，计算反射色颜色指数反射色的颜色指数的研究意义鉴别一些难于鉴定的矿物/鉴定矿物变种和异种黄铁矿的含金性：含金黄铁矿Rvis：52.67％；λd：577nm，Pe：0.200。不含金黄铁矿：Rvis：53.900％；λd：574nm，Pe：0.132。区分自然金－自然银系列矿物黄铁矿浅黄色镍黄铁矿浅黄白微带棕赤铁矿灰白微带蓝毒砂白色微带玫瑰黄磁黄铁矿乳黄色微带玫瑰棕磁铁矿灰白色微带棕自然银亮白色微带乳黄色方铅矿纯白色钛铁矿灰白色带棕自然金亮金黄色辉银矿灰白色带绿色闪锌矿灰色微带棕自然铜铜红色砷黝铜矿灰白色微带橄榄绿石英深灰色黄铜矿铜黄色黝铜矿灰白色微带棕方解石深灰色辉铜矿浅灰微带蓝斑铜矿玫瑰色铜蓝天蓝色实验三矿物的反射色一、实验目的要求掌握矿物反射色的观测条件及视测分级掌握本次实验所观测的矿物反射色的镜下特征

二、实验指导1.光片擦净压平，去锖色和脏物。选择磨光较好且平滑而光亮的部位对比观测2.在纯白色入射光下观测，以便能准确反映反射色的本来特征。3.当反射色不同的矿物出现在同一视域时，观测时由于“视觉色变”的影响，会使某些矿物的反射色产生细微变化，如黄铁矿若与方铅矿连生，其浅黄色反射色很明显，若与黄铜矿连生，浅黄色反射色就被黄铜矿的黄色反射色掩盖而显出黄白色。因此，观测反射色时应注意周围连生矿物引起的视觉色变。如果观测某矿物反射色时受到视觉色变的干扰，拿该矿物与方铅矿（纯白色）进行对比，就容易消除视觉色变的影响，得出正确结论4.微弱颜色类矿物，其反射色所带色调不易识别，应选择与方铅矿（纯白色）连生的部位或与方铅矿镶压在一起观测，反射色