礦物的反射率及反射色

第二章礦物的反射率及反射色一、礦物的反射率二、礦物的反射色張金陽(yáng)zhangjinyang@QQ:165595337Tel、礦物的反射率（Reflectance)1.反射率：垂直入射光經(jīng)過(guò)礦物光面反射后的反射光強(qiáng)(Ir)與入射光強(qiáng)(Ii)之比：

R=Ir/Ii×100％礦物反射率的大小與反射光的強(qiáng)度成正比礦物反射率永遠(yuǎn)小于100%。天然礦物中自然銀的反射率最高（95%），螢石的反射率最低（3%）反射率是礦物本身的屬性，是不透明礦物最重要的光學(xué)特征和主要鑒定依據(jù)反射率性質(zhì)穩(wěn)定,可以定量表示反射率是編制吸收性礦物鑒定表的基礎(chǔ)2.影響反射率的因素Fresnel透明礦物反射率公式：

R=(N-n1)2/(N+n1)2（1）當(dāng)介質(zhì)為空氣時(shí)，則

R=(N-1)2/(N+1)2不透明金屬礦物折射率為復(fù)數(shù)折射率N’=N-iK,i2=-1,代入（1）式得R=[(N-n1)2＋K2

]

/[(N+n1)2＋

K2]

(2)空氣中（n1＝1）則為R=[(N-1)2＋K2]/[(N+1)2＋

K2](3)R=[(N-n1)2＋K2

]

/[(N+n1)2＋

K2]1）反射率與觀察介質(zhì)的關(guān)系油浸鏡頭下礦物的反射率低于干鏡頭下的反射率

反射率大的降低少，反射率低的降低多2）R與K，N的關(guān)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礦物吸收系數(shù)很?。↘＜0.5)，R取決于N，R曲線近乎直立，與吸收系數(shù)無(wú)關(guān)礦物KNR鐵閃鋅礦0.42092.3717.80富鎂鉻鐵礦0.24192.1614.00方解石＜0.0251.486～1.6584～6.0石英＜0.0251.544～1.5534.5螢石＜0.0251.4343.0②礦物吸收系數(shù)很大時(shí)（K＞2.0），礦物反射率主要取決于吸收系數(shù)，R曲線近于水平，與N關(guān)系不大，且一律大于38%③礦物吸收系數(shù)介于0.5～2.0之間時(shí)，吸收系數(shù)和折射率對(duì)反射率的影響同等重要④單以吸收系數(shù)而言，K＞1,R＞16%；K＞1.5,R＞30%；K＞2.5,R＞46%⑤單就折射率而言，當(dāng)N值大于1.5時(shí),R值必大于4％；N值大于2時(shí)，R值必大于11％；N值大于2.5時(shí),R值必大于18％3）礦物反射率與入射光波長(zhǎng)的關(guān)系礦物反射率隨入射光波長(zhǎng)不同而變化礦物的特征反射率-國(guó)際礦相學(xué)委員測(cè)定的470nm(藍(lán)），546nm（綠），589（橙），650nm（紅）單色光礦物反射率2.影響礦物反射率的因素1)礦物的吸收系數(shù)K與折射率N（由礦物固有性質(zhì)決定的，如成分、結(jié)構(gòu)、鍵型)2)入射光波長(zhǎng)3)觀測(cè)介質(zhì)3.反射率的形成機(jī)理光線照射礦物的光面可以產(chǎn)生透射、折射、吸收、反射等光學(xué)現(xiàn)象，但是不同礦物產(chǎn)生這些光學(xué)現(xiàn)象的差異可以很大，這主要與礦物的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵是礦物的“化學(xué)鍵”特點(diǎn)。電子躍遷理論電子躍遷理論透明礦物，離子鍵、共價(jià)鍵和分子鍵礦物；電子一般固定在一定的位置上；△E>3.1eV，大部分可見(jiàn)光進(jìn)入礦物透射?；鶓B(tài)e激發(fā)態(tài)△E不透明礦物,自然金屬，金屬鍵，很多自由電子；電子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)具有不同的能級(jí)；△E＜3.1eV，吸收可見(jiàn)光能量，激發(fā)電子的躍遷。釋放能量ee激發(fā)態(tài)△E釋放能量e4.反射率的研究意義金屬礦物最重要的鑒定特征。鑒定礦的種，同時(shí)可以鑒定礦物的變種、異種甚至多型。如閃鋅礦、鐵閃鋅礦金屬礦物的重要標(biāo)型特征,反映成礦作用信息。不同的成礦物理化學(xué)條件形成的金屬礦物具有不同的微量元素特征，磁鐵礦為例：變質(zhì)的較純（R：20.5％）；熱液成因的富含Mg（18.7％），巖漿的富含Ti（16.1％）,所以反射率特征有差異。（640nm單色光下的反射率）5.反射率的測(cè)定方法1）視測(cè)對(duì)比法：反射率的高低在鏡下表現(xiàn)為明亮程度。在反光顯微鏡下將未知礦物與已知反射率的標(biāo)準(zhǔn)礦物進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果確定未知礦物的反射率級(jí)別

特點(diǎn)：⑴一種定性或半定量的測(cè)定方法⑵不需要任何專門儀器，操作簡(jiǎn)單⑶應(yīng)用廣泛

標(biāo)準(zhǔn)礦物的選擇

常見(jiàn)的、均質(zhì)的、化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定的、反射率有一定間隔的礦物，如：黃鐵礦和方鉛礦之間有10%的間隔4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)礦物

黃鐵礦R=53%

方鉛礦R=43%

黝銅礦R=31%

閃鋅礦R=17%

5個(gè)反射率級(jí)別ⅠR＞黃鐵礦Ⅱ黃鐵礦>R>方鉛礦Ⅲ方鉛礦>R>黝銅礦Ⅳ黝銅礦>R>閃鋅礦ⅤR

＜閃鋅礦2）

光電法

定量測(cè)定礦物反射率的方法。光電法有多種，現(xiàn)今最先進(jìn)的方法為光電倍增管顯微光度計(jì)法，其原理是利用光電效應(yīng)。光電元件受到礦物反射光的照射會(huì)釋放出光電子，這種微弱的電信號(hào)通過(guò)光電倍增管時(shí)可以放大幾百萬(wàn)倍，從而被儀器檢測(cè)出來(lái)，經(jīng)計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)加工處理后得出礦物的定量反射率數(shù)值。實(shí)驗(yàn)二礦物的反射率一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊笳莆盏V物反射率的觀測(cè)條件、觀測(cè)方法及視測(cè)分級(jí)2.掌握本次實(shí)驗(yàn)所觀測(cè)的礦物反射率的鏡下特征二、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

1.反射率的觀測(cè)條件、觀測(cè)方法、視測(cè)分級(jí)自然光(白光）；使用視測(cè)對(duì)比法；

利用黃鐵礦、方鉛礦、黝銅礦、閃鋅礦4種標(biāo)準(zhǔn)礦物確定其它未知礦物的反射率級(jí)別。2.反射率的鏡下特征表現(xiàn)為不同程度的亮度，亮度是確定礦物反射率視測(cè)分級(jí)的重要依據(jù):

反射率高的礦物反射光強(qiáng)度大，視域明亮、刺眼

反射率中等的礦物反射光強(qiáng)度一般，視域柔和、不刺眼

反射率低的礦物反射光強(qiáng)度小，視域暗淡3.光片必須擦凈壓平，應(yīng)選擇磨光較好且平滑而光亮的部位進(jìn)行對(duì)比觀測(cè)4.用中、低倍物鏡觀測(cè)為宜，觀測(cè)時(shí)可左右（或前后）移動(dòng)光片，能擴(kuò)大觀測(cè)范圍，便于正確對(duì)比和判斷礦物的反射率差異5.可將兩種礦物的光片緊密鑲壓在一起觀測(cè)，以便在同一視域中同時(shí)能見(jiàn)到兩種礦物，便于觀測(cè)對(duì)比。如果兩種礦物不能在同一個(gè)視域中觀測(cè)時(shí)，可利用“視覺(jué)暫留”

法，效果較好。注意鏡下與實(shí)物成倒像

6.觀測(cè)礦物反射率時(shí)只比亮度，不比顏色。若兩種礦物反射色差別較大，可使用綠色濾光片，以減少反射色的干擾7.有些礦物的反射率接近標(biāo)準(zhǔn)礦物，我們把這些礦物稱為"邊界礦物"。觀測(cè)時(shí)由于儀器、光片質(zhì)量、人眼的視測(cè)差異等原因，可能反射率會(huì)大于或小于標(biāo)準(zhǔn)礦物，判斷它們的反射率級(jí)別應(yīng)以實(shí)際觀測(cè)結(jié)果為準(zhǔn)三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.利用視測(cè)對(duì)比法觀測(cè)4種標(biāo)準(zhǔn)礦物的反射率特征（要求：除單獨(dú)觀測(cè)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)礦物外，相鄰的標(biāo)準(zhǔn)礦物要作對(duì)比）

黃鐵礦(Pyrite)

方鉛礦(Galena)

黝銅礦(Tetrahedrite)

閃鋅礦(sphalerite)黃鐵礦與方鉛礦反射率的比較在白光條件下在綠光條件下PyPyGalGal方鉛礦與黝銅礦反射率的比較在白光條件下在綠光條件下黝銅礦黝銅礦方鉛礦方鉛礦方鉛礦、黝銅礦、閃鋅礦反射率的比較在白光條件下在綠光條件下GalSphTet2.利用多媒體圖像判斷下列礦物的反射率特征，并確定其反射率級(jí)別

紅砷鎳礦(Niccolite)

赤鐵礦(Hematite)

鉻鐵礦(Chromite)紅砷鎳礦的反射率級(jí)別？

（與標(biāo)準(zhǔn)礦物—黃鐵礦比較）在白光條件下在綠光條件下PyNic紅砷鎳礦的反射率級(jí)別？

（與標(biāo)準(zhǔn)礦物—方鉛礦比較）在白光條件下在綠光條件下GalNic紅砷鎳礦的反射率鏡下特征：比較明亮，與黃鐵礦比較接

近，稍暗于黃鐵礦，明顯亮

于方鉛礦

視測(cè)分級(jí)：Ⅱ級(jí)黃鐵礦＞R＞方鉛礦赤鐵礦的反射率級(jí)別？

（與標(biāo)準(zhǔn)礦物—黝銅礦比較）在白光條件下在綠光條件下HmTet赤鐵礦的反射率級(jí)別？

（與標(biāo)準(zhǔn)礦物—閃鋅礦比較）在白光條件下在綠光條件下HmSphHmSph赤鐵礦的反射率視測(cè)分級(jí):

鏡下特征：比較明亮，與黝銅礦比較

接近，稍暗于黝銅礦，比

閃鋅礦明亮

視測(cè)分級(jí)：Ⅳ級(jí)黝銅礦＞R＞閃鋅礦鉻鐵礦的反射率級(jí)別？

（與標(biāo)準(zhǔn)礦物—閃鋅礦比較）在白光條件下在綠光條件下SphCr鉻鐵礦的反射率視測(cè)分級(jí)：

鏡下特征：較暗，明顯比閃

鋅礦暗

視測(cè)分級(jí)：Ⅴ級(jí)R＜閃鋅礦3.利用4種標(biāo)準(zhǔn)礦物，用視測(cè)對(duì)比法觀測(cè)黃銅礦、毒砂、輝銻礦、自然金、石英、辰砂等礦物的反射率特征并確定這些礦物的反射率級(jí)別。

（獨(dú)立完成）二、礦物的反射色1.概念：礦物光面在反光顯微鏡的垂直照射下所顯示的顏色，是表色2.反射色的形成反射色是礦物對(duì)入射的白光選擇性反射的結(jié)果，可以由反射率色散曲線特征來(lái)表征色散曲線是以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，反射率為縱坐標(biāo)，曲線位置高低表征反射率的大小，曲線的形態(tài)表征反射色的色調(diào)特征不僅表示顏色的一般特征，而且表示顏色的細(xì)節(jié)組成礦物的反射率與反射色曲線無(wú)色類：當(dāng)?shù)V物對(duì)白光中的各種色光反射率相差不大時(shí)，色散曲線呈水平，礦物的反射色呈現(xiàn)無(wú)色，根據(jù)所處的位置高低分別為亮白色、白色、灰白色、灰色或暗灰色，例如方鉛礦：純白色；自然銀:亮白色；鉻鐵礦：灰色有色類：當(dāng)?shù)V物對(duì)白光中的某種色光反射率最大時(shí)，礦物的反射色就顯示那種色光的顏色，如自然銅礦物對(duì)白光中的某幾種色光同時(shí)顯示較大反射率時(shí)，礦物的反射色就顯示幾種色光的混合色R/%銅藍(lán)Ro：藍(lán)紫色方鉛礦：微藍(lán)白色黃鐵礦：淡黃色自然銅：淡紅色銀：亮白色微黃白色λ/nm3.反射色的視測(cè)分級(jí)（定性）顯著顏色類有明顯顏色的礦物，如黃色、藍(lán)色、玫瑰色等,反射率色散曲線明顯起伏無(wú)色類如亮白色、白色、灰白色、灰色、暗灰色等,反射率色散曲線較平直

微弱顏色類無(wú)色類但帶很輕微的某種顏色的色調(diào)。反射率色散曲線寬緩起伏.如磁鐵礦，灰白色帶棕色色調(diào)；砷黝銅礦，灰白色帶灰綠色色調(diào)。輝銀礦灰白色帶橄欖綠色調(diào)有些礦物會(huì)出現(xiàn)在兩個(gè)相鄰的顏色類別中，其原因，一方面這些礦物反射色處于中間過(guò)渡狀態(tài),礦物本身所含類質(zhì)同象混入物雜質(zhì)的種類數(shù)量不同造成的。如輝銅礦，若含少量的銅藍(lán)或藍(lán)輝銅礦而呈現(xiàn)淺灰色微帶藍(lán)色色調(diào)（微弱顏色類），含較多的斑銅礦呈淺黃棕色（顯著顏色類）4.反射色定性觀察方法觀測(cè)條件:反光顯微鏡，自然光下，根據(jù)顏色感覺(jué)定性描述視覺(jué)色變：礦物的顏色受連生的礦物反射色的影響產(chǎn)生的一種色變效應(yīng)。兩種顏色同時(shí)刺激視網(wǎng)膜與單一顏色的視覺(jué)效應(yīng)是有所差別的。如磁鐵礦，灰色，但與藍(lán)灰色赤鐵礦連生則微淡粉紅色；黃銅礦，銅黃色，與磁黃鐵礦連生則微黃綠色。反射色的鑒定意義：尤其是顯著顏色類礦物特征的顏色和微弱顏色類礦物所具有的某種色調(diào)特征對(duì)于鑒定礦物有重要意義要求：光片質(zhì)量高，顯微鏡光源達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)（方鉛礦為純白色，不帶任何色調(diào)），才能觀察準(zhǔn)確5.反射色的顏色指數(shù)：定量數(shù)字化表示金屬礦物的反射色特征

亮度（Brilliance)：顏色的明亮程度。用視覺(jué)反射率Rvis表示

色調(diào)(Hue):顏色的種類，顏色主波長(zhǎng)λd或反射率色散曲線主峰值的波長(zhǎng)

純度(Purity)：顏色的飽和程度Pe

。色光與白光的比例表示。白光為0，光譜色為1光度計(jì)測(cè)定反射率色散曲線，計(jì)算反射色顏色指數(shù)反射色的顏色指數(shù)的研究意義鑒別一些難于鑒定的礦物/鑒定礦物變種和異種黃鐵礦的含金性：含金黃鐵礦Rvis：52.67％；λd：577nm，Pe：0.200。不含金黃鐵礦：Rvis：53.900％；λd：574nm，Pe：0.132。區(qū)分自然金－自然銀系列礦物黃鐵礦淺黃色鎳黃鐵礦淺黃白微帶棕赤鐵礦灰白微帶藍(lán)毒砂白色微帶玫瑰黃磁黃鐵礦乳黃色微帶玫瑰棕磁鐵礦灰白色微帶棕自然銀亮白色微帶乳黃色方鉛礦純白色鈦鐵礦灰白色帶棕自然金亮金黃色輝銀礦灰白色帶綠色閃鋅礦灰色微帶棕自然銅銅紅色砷黝銅礦灰白色微帶橄欖綠石英深灰色黃銅礦銅黃色黝銅礦灰白色微帶棕方解石深灰色輝銅礦淺灰微帶藍(lán)斑銅礦玫瑰色銅藍(lán)天藍(lán)色實(shí)驗(yàn)三礦物的反射色一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊笳莆盏V物反射色的觀測(cè)條件及視測(cè)分級(jí)掌握本次實(shí)驗(yàn)所觀測(cè)的礦物反射色的鏡下特征

二、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)1.光片擦凈壓平，去錆色和臟物。選擇磨光較好且平滑而光亮的部位對(duì)比觀測(cè)2.在純白色入射光下觀測(cè)，以便能準(zhǔn)確反映反射色的本來(lái)特征。3.當(dāng)反射色不同的礦物出現(xiàn)在同一視域時(shí)，觀測(cè)時(shí)由于“視覺(jué)色變”的影響，會(huì)使某些礦物的反射色產(chǎn)生細(xì)微變化，如黃鐵礦若與方鉛礦連生，其淺黃色反射色很明顯，若與黃銅礦連生，淺黃色反射色就被黃銅礦的黃色反射色掩蓋而顯出黃白色。因此，觀測(cè)反射色時(shí)應(yīng)注意周圍連生礦物引起的視覺(jué)色變。如果觀測(cè)某礦物反射色時(shí)受到視覺(jué)色變的干擾，拿該礦物與方鉛礦（純白色）進(jìn)行對(duì)比，就容易消除視覺(jué)色變的影響，得出正確結(jié)論4.微弱顏色類礦物，其反射色所帶色調(diào)不易識(shí)別，應(yīng)選擇與方鉛礦（純白色）連生的部位或與方鉛礦鑲壓在一起觀測(cè)，反射色