反射率与反射色

第五章

矿物的反射率及反射色第一节矿物的反射率一、反射率的基本概念金属矿物的反射率是鉴定金属矿物最重要的光学数据。所谓反射率系指在矿相显微镜下垂直入射光经矿物光面反射后的反射光强(Ir)与原入射光(Ii)的比率(R)而言，即：R＝×100％由Fresnel公式可以推导出透明矿物的反射率公式为：R＝

2/4/20231式中R为矿物的折射率，n1为传播光波之介质(如空气、浸油等)的射折率。当介质为空气时，透明矿物的反射率则为：R＝2/4/20232矿物的反射率随入射光的光波长度而变化。如自然金、金银矿和自然银都是在不同波长单色光下测定的反射率数值有较大的变化。国际矿物学协会矿相学委员会(IMA／COM)统一规定以470、546、589和650nm波长的蓝、绿、橙和红色单色光入射光测定的反射率为鉴定矿物的特征波长反射率。由表2-3可以看出，由470和546nm波长测得的R470和R546对于准确鉴定自然金—自然银类质同象系列矿物的合金量具有重要的实用意义。表2－3矿物的反射率随入射光波长不同的变化

含金量(%)R470(%)R546(%)自然金含银自然金含银自然金银金矿银金矿银金矿金银矿自然银100908580706050～036.443.550.956.066.875.181.592.471.877.9－83.188.288.089.494.52/4/20233二、反射率的形成机理

光线照射矿物光面即产生透过、吸收、折射、反射等光学现象。但不同的矿物发生的这些光学现象取决于矿物的化学成分和晶体结构的不同，而很重要的取决于“矿物化学键”的特点。离子链、共价键或分子键矿物中电子是围绕着离子固定在一定的晶格位置上。绝大部分可见光进入矿物透射，只有很小一部分可见光被吸收且反射光很弱，这些矿物的反射率很低(一般低于12％)。金属键的矿物，可见光撞击到金属键或部分金属键矿物表面可激发其基态电子到一定的激发态，可见光或者被吸收，大部分能量当激发态电子重返基态时再发射出来成为较强的反射光。因之这些矿物的反射率较高(一般高于40％)。2/4/20234三、反射率的研究意义反射率乃金属矿物的最重要鉴定特征，不但对于鉴定金属矿物的矿物种具有重要意义，而且对于鉴定矿物的“变种”、“异种”以至矿物的“多型”也具有实际价值。如闪锌矿、铁闪锌矿、汞闪锌矿等变种可由其反射率的差异(表2-4)加以鉴别；磁黄铁矿的不同异种(六方磁黄铁矿和单斜磁黄铁矿)具有不同的反射率数值(表2-5)。二层型多型辉钼矿(2H-MoS2)的反射率明显地高于三层型多型辉钼矿(3R-MoS2)(表2-6)。

在单色光（波长单位为nm）下的反射率R（%）460540580660闪锌矿(含Fe0.28%)铁闪锌矿(含Fe14.28%)汞闪锌矿(含Hg达38%)16.918.619.816.117.518.015.917.117.215.516.917.22/4/20235反射率对于金属矿物的标型性研究具有实用意义。在一定的地质条件和物理—化学条件下形成的金属矿物具有特定的化学成分、晶体结构、物理性质以至形态和包裹体特征。如岩浆成因的磁铁矿在化学成分上以TiO2含量高(系磁铁矿-钛铁晶石固溶体)为特征，热液成因的磁铁矿较富含MgO(系磁铁矿-镁铁矿固溶体)，区域变质磁铁矿则以质地纯净为特点(接近纯磁铁矿)。以上化学成分的特点反映在磁铁矿的反射率方面则具有表2-7所示的特征。总之，准确地测定金属矿物的反射率，乃是矿相学一项基本的、重要的任务。表2-5磁黄铁矿不同异种的反射率特征

在单色光（波长单位为nm）下的平均反射率R（%）470546589650六方磁黄铁矿α-FenSn+133.636.638.340.6单斜磁黄铁矿β-FenSn+132.337.539.842.22/4/20236表2-6辉钼矿不同“多型”的反射率特征

在单色光（波长单位为nm）下的反射率R（%）4605405806602H-MoS2Ro56.246.644.64.50Re＇25.621.420.519.62R-MoS2Ro47.539.537.638.2Re＇19.918.217.818.1表2-7不同成因类型铁矿床中磁铁矿的反射特征

在单色光（波长单位为nm）下的反射率R（%）480550580640岩浆矿床磁铁矿热液矿床磁铁矿区域变质磁铁矿16.619.219.217.019.221.117.219.122.016.118.720.52/4/20237现将常见的几十种金属矿物(包括三种非金属矿物)的四种规定波长之反射率数据列出(表2-8)供参考。表2-8常见金属矿物在不同单色光（波长单位为nm）下的反射率R（%）

470546589850自然银92.294.395.194.8自然金38.577.885.590.0自然铋62.566.768.871.2自然铜52.960.787.094.8毒砂48.7－55.351.9－53.750.9—54.449.5—53.7黄铁矿45.652.053.454.3白铁矿43.1—50.647.4—56.348.3—54.647.8－53.7红砷镍矿38.5—46.848.9—52.954.4－56.959.6－62.4镍黄铁矿40.547.850.042.3辉铋矿39.6—48.938.5—48.838.1—47.937.6—46.6方铅矿46.342.742.241.7黄铜矿31.042.544.745.8紫硫镍矿38.342.344.142.3方黄铜矿30.1—32.237.8—40.340.0—42.442.4—44.4磁黄铁矿30.8—35.534.8—39.936.9—41.639.5一43.3软锰矿30.5—39.929.0—40.028.1—39.327.5—38.1辉铜矿35.5—36.732.5—33.430.5—31.828.7—30.2黝铜矿31.632.231.830.22/4/20238螺状硫银矿32.5—34.030.3—31.329.0—29.828.3—20.0钡硬锰矿28.7—36.926.4—36.925.2—31.224.5－29.7砷黝铜矿31.530.029.828.8辉钼矿22.0—46.919.8—40.419.2－38.818.9－40.0赤铁矿27.4—32.626.0—31.025.3—29.623.1—26.3辰砂27.4—29.925.0—29.324.5—28.223.9—26.6黝(黄)锡矿25.1—25.727.2—27.827.1－27.727.0－27.4赤铜矿30.9—31.126.4—26.624.6—25.123.0－23.4硫砷铜矿26.0—28.825.1－28.424.6—28.325.6－28.2蓝辉铜矿27.223.121.018.3硫锰矿24.422.822.321.9斑铜矿17.820.122.426.0磁铁矿20.220.020.820.7钛铁矿15.5—20.515.8—20.116.4—20.217.1－20.4闪锌矿17.716.616.416.1黑钨矿15.5—16.615.0—16.214.7－15.914.6—15.8针铁矿15.3—18.114.2—16.514.3—15.513.1—14.8铜蓝13.4—29.17.2—23.74.2—21.25.9－23.0石墨6.6—16.16.8—17.47.0—18.17.3－19.3锡石12.0—12.811.5—12.411.3－12.211.2－12.2方解石4.0—3.04.0—6.04.0—6.04.0－6.0石英～4.5～4.5～4.5～4.5萤石～3.0～3.0～3.0～3.02/4/20239四、反射率的测定方法1、“反射率的光学测定方法”是应用光学仪器对矿物反光强度与标准物质的反光强度比较，调节仪器并凭借观察者视觉，判断找出二者强度相等的仪器指数以计算矿物的反射率。2、“光电法”是应用光电原理、利用同一光源使矿物反光强度与另一已知强度的标准物质比较找出二者强度的比例以计算矿物的反射率。

3、视测对比法是将欲测矿物与标准矿物两个光片毗连镶接在一起压平(垫用胶泥)，在矿相显微镜同一视域中看到两种矿物(在视域中成倒像)以比较其光亮程度，较亮者反射率较高，较暗者反射率较低。这需要进行长期训练视觉能力，并适应各种显微镜条件，这种方法操作简便，是通用的方法。2/4/202310观察时必须使光片清洁，细粒矿物用高倍接物镜不能在视域中同时看到欲测矿物和标准矿物时，可利用先看一种矿物以人眼视觉保存其亮度的印象（“视觉暂留”)，再与另—种矿物的光度对比。颜色显著不同的矿物可加滤光片观察以对比其亮度。根据实践经验，一般采用黄铁矿、方铅矿、黝铜矿、闪锌矿等四种标准矿物对初学者较为适宜。这样以欲测矿物与四种标准矿物进行视测对比之后可很快测出欲测矿物的反射率范围。其分为以下五级：Ⅰ、反射率高于黄铁矿——R＞53％；Ⅱ、反射率介于黄铁矿和方铅矿之间——53％＞R＞43％；Ⅲ、反射率介于方铅矿和黝铜矿之间——43％＞R＞31％；Ⅳ、反射率介于黝铜矿和闪锌矿之间——31％＞R＞17％；Ⅴ、反射率低于闪锌矿——R＜17％。2/4/202311五、反射率测定的影响因素影响反射率测定精度的因素有：

1.磨光质量——应用光电倍增管测微光度计测量矿物和标样的反射光强时要求有高质量的磨光；2.光片安装质量——要求安装精确水平；3.温差——应控制温差使测定时温度变化不超过5℃；4.准焦——要求精确准焦，当光源波长有较大改变时要重新准焦；

5.光源电压、光电倍增管加速电压－—对标样和欲测矿物样品要求保持一致；6.放大倍率——对标样和欲测矿物样品应保持一致；7.标样——目前已淘汰了以前应用的黄铁矿等天然矿物，采用化学性质稳定、高硬度、色散弱的人造合成物，如西德Zeiss7082Oberhochen的品商标样(表2-9)。2/4/2023128.包裹体——视测对比法用于测量呈包裹体状之细粒矿物的反射率时，应注意由于凹凸不一，光线垂直入射之反射光会发生扩散和集中现象(图2—4)可能会歪曲欲测矿物的反射率。2/4/202313第二节

矿物的反射色一、概述(一)反射色的概念矿物的反射色系指矿物光片在矿相显微镜直射光下所显示的颜色而言。是光线直射时的选择性反射作用造成的“表色”，因此，矿物的反射色由其反射率色散曲线决定。表2—13颜色的色调(波长单位为nm)波长λ＜450450－480480－510510－550550－570570－590590－610＞610色调紫色蓝色青色(蓝绿色)绿色黄绿色黄色橙色红色2/4/202314如图2－5所示，反射率色散曲线以曲线所处的位置表征矿物反射率的高低，同时以曲线的形态，表征矿物颜色色调的特点。1、色散曲线呈水平状态，根据其所处位置的高低反射色依次为亮白色、白色、灰白色、灰色、暗灰色。2、色散曲线在红、橙、黄波段上升反射色依次为红、橙、黄色；在绿波段上升，反射色略带绿色；3、在蓝波段上升的带蓝色，在蓝波段下降的略带黄色；色散曲线在蓝波段和红波段都上升的，反射色略带紫色。2/4/2023152/4/202316图2—5可出银、自然铜、白铁矿、黄铁矿、方铅矿和铜蓝等的色散曲线的位置和形态特点可具体解释其反射色依次为亮白色微带黄色、淡红色、白色微带绿色、淡色黄、微蓝白色和蓝紫色等。反射率色散曲线不但能够反映矿物反射色的一般颜色特征，还能够表示反射色颜色的细节(“色调”)。如砷黝铜矿在绿波段略微上升导致其反射色为灰白色微带绿色色调；又如红砷镍矿除红波段上升外在450一460nm呈明显低谷可解释其反射色显玫瑰红色带黄色色调。因此，在日常矿相鉴定工作中应对矿物的反射色进行详细的描述。

2/4/202317从大的方面来说，矿物的反射色可划分为无色类、微弱颜色类、显著颜色类等色类(表2－11）：表2-11矿物的反射色分类（据R·Galopin,

N·F·M·Henry,1972）无色类(A类)微弱颜色类(B类)显著颜色类(C类)锡石自然梯毒砂辉铋矿方铅矿辉锑矿硫锰矿辉钼矿白钨矿雌黄黑钨矿雄黄针铁矿辉银矿闪锌矿纤铁矿磁铁矿自然银黑钨矿辉铜矿辉银矿黝铜矿针铁矿砷黝铜矿镍黄铁矿闪锌矿自然铋铬铁矿赤铁矿褐锰矿纤铁矿石墨软锰矿磁铁矿自然金辉钼矿自然铜针镍矿方黄铜矿白铁矿蓝辉铜矿黝黄锡矿黄铜矿硫砷铜矿斑铜矿钛铁矿红砷镍矿黄铁矿磁黄铁矿铜蓝2/4/202318(三)反射色的定性观察方法反射色的常规定性观察是在普通矿相显微镜下观察矿物的颜色。一般是根据观察者的色感定性地描述矿物的反射色。但矿物反射色常受连生矿物反射色的影响而产生所谓“视觉色变效应”。这是因为两种矿物的颜色一起刺激观察者的目视网膜，不同于单看一种矿物的颜色印象。(四)常见金属矿物的反射色常见金属矿物(包括石英、方解石两种常见非金属矿物)的反射色特征见表2－12。2/4/202319表2—12常见金属矿物的反射色矿物(反射色特征)矿物(反射色特征)毒砂(白色微带玫瑰黄色)赤铜矿(浅灰色微带浅蓝色)黄铁矿(浅黄白色)赤铁矿(浅灰白色微带蓝色)白铁矿(浅黄白色微带粉红至黄绿色)磁铁矿(灰色微带棕色)红砷镍矿(浅玫瑰色微带黄色或棕色)黝(黄)锡矿(黄灰色带橄棋绿色)自然银(亮白色微带乳黄色)硫砷铜矿(浅粉红灰白色)自然金(亮金黄色)斑铜矿(玫瑰色)自然锡(乳白色，易变为粉红乳色)闪锌矿(灰色微带淡棕色)自然钢(铜红色，易变为淡棕色)蓝辉铜矿(灰蓝色)镍黄铁矿(浅黄白色镜带棕色)硫锰矿(浅灰色微带绿色)紫硫镍矿(白色微带紫色，黄色或棕色)钛铁矿(灰白色带棕色)黄铜矿(铜黄色)黑钨矿(灰色)辉铋矿(白色微带淡黄色)针铁矿(灰微带淡蓝色)方铅矿(纯白色)锡石(灰色带棕色)