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zhangjinyang@QQ:165595337Tel、礦物的反射率（Reflectance)1.反射率：垂直入射光經(jīng)過礦物光面反射后的反射光強(Ir)與入射光強(Ii)之比：

R=Ir/Ii×100％礦物反射率的大小與反射光的強度成正比礦物反射率永遠小于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特征和主要鑒定依據(jù)反射率性質穩(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）當介質為空氣時，則

R=(N-1)2/(N+1)2不透明金屬礦物折射率為復數(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）反射率與觀察介質的關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)很小（K＜0.5)，R取決于N，R曲線近乎直立，與吸收系數(shù)無關礦物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（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，吸收系數(shù)和折射率對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N值大于1.5時,R值必大于4％；N值大于2時，R值必大于11％；N值大于2.5時,R值必大于18％3）礦物反射率與入射光波長的關系礦物反射率隨入射光波長不同而變化礦物的特征反射率-國際礦相學委員測定的470nm(藍），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（由礦物固有性質決定的，如成分、結構、鍵型)2)入射光波長3)觀測介質3.反射率的形成機理光線照射礦物的光面可以產(chǎn)生透射、折射、吸收、反射等光學現(xiàn)象，但是不同礦物產(chǎn)生這些光學現(xiàn)象的差異可以很大，這主要與礦物的化學成分和晶體結構，關鍵是礦物的“化學鍵”特點。電子躍遷理論電子躍遷理論透明礦物，離子鍵、共價鍵和分子鍵礦物；電子一般固定在一定的位置上；△E>3.1eV，大部分可見光進入礦物透射?；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；△E＜3.1eV，吸收可見光能量，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型特征,反映成礦作用信息。不同的成礦物理化學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.反射率的測定方法1）視測對比法：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準礦物進行對比，根據(jù)對比結果確定未知礦物的反射率級別

特點：⑴一種定性或半定量的測定方法⑵不需要任何專門儀器，操作簡單⑶應用廣泛

標準礦物的選擇

常見的、均質的、化學性質比較穩(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個標準礦物

黃鐵礦R=53%

方鉛礦R=43%

黝銅礦R=31%

閃鋅礦R=17%

5個反射率級別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

定量測定礦物反射率的方法。光電法有多種，現(xiàn)今最先進的方法為光電倍增管顯微光度計法，其原理是利用光電效應。光電元件受到礦物反射光的照射會釋放出光電子，這種微弱的電信號通過光電倍增管時可以放大幾百萬倍，從而被儀器檢測出來，經(jīng)計算機對數(shù)據(jù)加工處理后得出礦物的定量反射率數(shù)值。實驗二礦物的反射率一、實驗目的要求掌握礦物反射率的觀測條件、觀測方法及視測分級2.掌握本次實驗所觀測的礦物反射率的鏡下特征二、實驗指導

1.反射率的觀測條件、觀測方法、視測分級自然光(白光）；使用視測對比法；

利用黃鐵礦、方鉛礦、黝銅礦、閃鋅礦4種標準礦物確定其它未知礦物的反射率級別。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分級的重要依據(jù):

反射率高的礦物反射光強度大，視域明亮、刺眼

反射率中等的礦物反射光強度一般，視域柔和、不刺眼

反射率低的礦物反射光強度小，視域暗淡3.光片必須擦凈壓平，應選擇磨光較好且平滑而光亮的部位進行對比觀測4.用中、低倍物鏡觀測為宜，觀測時可左右（或前后）移動光片，能擴大觀測范圍，便于正確對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，以便在同一視域中同時能見到兩種礦物，便于觀測對比。如果兩種礦物不能在同一個視域中觀測時，可利用“視覺暫留”

法，效果較好。注意鏡下與實物成倒像

6.觀測礦物反射率時只比亮度，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準礦物，我們把這些礦物稱為"邊界礦物"。觀測時由于儀器、光片質量、人眼的視測差異等原因，可能反射率會大于或小于標準礦物，判斷它們的反射率級別應以實際觀測結果為準三、實驗內(nèi)容1.利用視測對比法觀測4種標準礦物的反射率特征（要求：除單獨觀測每個標準礦物外，相鄰的標準礦物要作對比）

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，并確定其反射率級別

紅砷鎳礦(Niccolite)

赤鐵礦(Hematite)

鉻鐵礦(Chromite)紅砷鎳礦的反射率級別？

（與標準礦物—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別？

（與標準礦物—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

視測分級：Ⅱ級黃鐵礦＞R＞方鉛礦赤鐵礦的反射率級別？

（與標準礦物—黝銅礦比較）在白光條件下在綠光條件下HmTet赤鐵礦的反射率級別？

（與標準礦物—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分級:

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

視測分級：Ⅳ級黝銅礦＞R＞閃鋅礦鉻鐵礦的反射率級別？

（與標準礦物—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分級：

鏡下特征：較暗，明顯比閃

鋅礦暗

視測分級：Ⅴ級R＜閃鋅礦3.利用4種標準礦物，用視測對比法觀測黃銅礦、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別。

（獨立完成）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入射的白光選擇性反射的結果，可以由反射率色散曲線特征來表征色散曲線是以波長為橫坐標，反射率為縱坐標，曲線位置高低表征反射率的大小，曲線的形態(tài)表征反射色的色調特征不僅表示顏色的一般特征，而且表示顏色的細節(jié)組成礦物的反射率與反射色曲線無色類：當?shù)V物對白光中的各種色光反射率相差不大時，色散曲線呈水平，礦物的反射色呈現(xiàn)無色，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?shù)V物對白光中的某種色光反射率最大時，礦物的反射色就顯示那種色光的顏色，如自然銅礦物對白光中的某幾種色光同時顯示較大反射率時，礦物的反射色就顯示幾種色光的混合色R/%銅藍Ro：藍紫色方鉛礦：微藍白色黃鐵礦：淡黃色自然銅：淡紅色銀：亮白色微黃白色λ/nm3.反射色的視測分級（定性）顯著顏色類有明顯顏色的礦物，如黃色、藍色、玫瑰色等,反射率色散曲線明顯起伏無色類如亮白色、白色、灰白色、灰色、暗灰色等,反射率色散曲線較平直

微弱顏色類無色類但帶很輕微的某種顏色的色調。反射率色散曲線寬緩起伏.如磁鐵礦，灰白色帶棕色色調；砷黝銅礦，灰白色帶灰綠色色調。輝銀礦灰白色帶橄欖綠色調有些礦物會出現(xiàn)在兩個相鄰的顏色類別中，其原因，一方面這些礦物反射色處于中間過渡狀態(tài),礦物本身所含類質同象混入物雜質的種類數(shù)量不同造成的。如輝銅礦，若含少量的銅藍或藍輝銅礦而呈現(xiàn)淺灰色微帶藍色色調（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條件:反光顯微鏡，自然光下，根據(jù)顏色感覺定性描述視覺色變：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。兩種顏色同時刺激視網(wǎng)膜與單一顏色的視覺效應是有所差別的。如磁鐵礦，灰色，但與藍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特征對于鑒定礦物有重要意義要求：光片質量高，顯微鏡光源達到標準（方鉛礦為純白色，不帶任何色調），才能觀察準確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。用視覺反射率Rvis表示

色調(Hue):顏色的種類，顏色主波長λd或反射率色散曲線主峰值的波長

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光度計測定反射率色散曲線，計算反射色顏色指數(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斑銅礦玫瑰色銅藍天藍色實驗三礦物的反射色一、實驗目的要求掌握礦物反射色的觀測條件及視測分級掌握本次實驗所觀測的礦物反射色的鏡下特征

二、實驗指導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比觀測2.在純白色入射光下觀測，以便能準確反映反射色的本來特征。3.當反射色不同的礦物出現(xiàn)在同一視域時，觀測時由于“視覺色變”的影響，會使某些礦物的反射色產(chǎn)生細微變化，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，觀測反射色時應注意周圍連生礦物引起的視覺色變。如果觀測某礦物反射色時受到視覺色變的干擾，拿該礦物與方鉛礦（純白色）進行對比，就容易消除視覺色變的影響，得出正確結論4.微弱顏色類礦物，其反射色所帶色調不易識別，應選擇與方鉛礦（純白色）連生的部位或與方鉛礦鑲壓在一起觀測，反射色