3反射率與反射色.ppt

1、2020/7/17,1,第五章 礦物的反射率及反射色 第一節(jié) 礦物的反射率 一、反射率的基本概念 金屬礦物的反射率是鑒定金屬礦物最重要的光學(xué)數(shù)據(jù)。所謂反射率系指在礦相顯微鏡下垂直入射光經(jīng)礦物光面反射后的反射光強(qiáng)(Ir)與原入射光(Ii)的比率(R)而言，即： R 100 由Fresnel公式可以推導(dǎo)出透明礦物的反射率公式為： R,2020/7/17,2,式中R為礦物的折射率，n1為傳播光波之介質(zhì)(如空氣、浸油等)的射折率。 當(dāng)介質(zhì)為空氣時(shí)，透明礦物的反射率則為： R,2020/7/17,3,礦物的反射率隨入射光的光波長度而變化。如自然金、金銀礦和自然銀都是在不同波長單色光下測(cè)定的反射率數(shù)值有較

2、大的變化。 國際礦物學(xué)協(xié)會(huì)礦相學(xué)委員會(huì)(IMACOM)統(tǒng)一規(guī)定以470、546、589和650nm波長的藍(lán)、綠、橙和紅色單色光入射光測(cè)定的反射率為鑒定礦物的特征波長反射率。 由表2-3可以看出，由470和546nm波長測(cè)得的R470和R546對(duì)于準(zhǔn)確鑒定自然金自然銀類質(zhì)同象系列礦物的合金量具有重要的實(shí)用意義。 表23礦物的反射率隨入射光波長不同的變化,2020/7/17,4,二、反射率的形成機(jī)理 光線照射礦物光面即產(chǎn)生透過、吸收、折射、反射等光學(xué)現(xiàn)象。但不同的礦物發(fā)生的這些光學(xué)現(xiàn)象取決于礦物的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)的不同，而很重要的取決于“礦物化學(xué)鍵”的特點(diǎn)。 離子鏈、共價(jià)鍵或分子鍵礦物中電子是圍

3、繞著離子固定在一定的晶格位置上。絕大部分可見光進(jìn)入礦物透射，只有很小一部分可見光被吸收且反射光很弱，這些礦物的反射率很低(一般低于12)。 金屬鍵的礦物，可見光撞擊到金屬鍵或部分金屬鍵礦物表面可激發(fā)其基態(tài)電子到一定的激發(fā)態(tài)，可見光或者被吸收，大部分能量當(dāng)激發(fā)態(tài)電子重返基態(tài)時(shí)再發(fā)射出來成為較強(qiáng)的反射光。因之這些礦物的反射率較高(一般高于40)。,2020/7/17,5,三、反射率的研究意義 反射率乃金屬礦物的最重要鑒定特征，不但對(duì)于鑒定金屬礦物的礦物種具有重要意義，而且對(duì)于鑒定礦物的“變種”、“異種”以至礦物的“多型”也具有實(shí)際價(jià)值。如閃鋅礦、鐵閃鋅礦、汞閃鋅礦等變種可由其反射率的差異(表2-4

4、)加以鑒別；磁黃鐵礦的不同異種(六方磁黃鐵礦和單斜磁黃鐵礦)具有不同的反射率數(shù)值(表2-5)。二層型多型輝鉬礦(2H-MoS2)的反射率明顯地高于三層型多型輝鉬礦(3R-MoS2)(表2-6)。,2020/7/17,6,反射率對(duì)于金屬礦物的標(biāo)型性研究具有實(shí)用意義。在一定的地質(zhì)條件和物理化學(xué)條件下形成的金屬礦物具有特定的化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)以至形態(tài)和包裹體特征。 如巖漿成因的磁鐵礦在化學(xué)成分上以TiO2含量高(系磁鐵礦-鈦鐵晶石固溶體)為特征，熱液成因的磁鐵礦較富含MgO(系磁鐵礦-鎂鐵礦固溶體)，區(qū)域變質(zhì)磁鐵礦則以質(zhì)地純凈為特點(diǎn)(接近純磁鐵礦)。以上化學(xué)成分的特點(diǎn)反映在磁鐵礦的反射率方

5、面則具有表2-7所示的特征。 總之，準(zhǔn)確地測(cè)定金屬礦物的反射率，乃是礦相學(xué)一項(xiàng)基本的、重要的任務(wù)。 表2-5磁黃鐵礦不同異種的反射率特征,2020/7/17,7,表2-6輝鉬礦不同“多型”的反射率特征,表2-7不同成因類型鐵礦床中磁鐵礦的反射特征,2020/7/17,8,現(xiàn)將常見的幾十種金屬礦物(包括三種非金屬礦物)的四種規(guī)定波長之反射率數(shù)據(jù)列出(表2-8)供參考。 表2-8常見金屬礦物在不同單色光（波長單位為nm）下的反射率R（%）,2020/7/17,9,2020/7/17,10,四、反射率的測(cè)定方法 1、“反射率的光學(xué)測(cè)定方法”是應(yīng)用光學(xué)儀器對(duì)礦物反光強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的反光強(qiáng)度比較，調(diào)節(jié)儀

6、器并憑借觀察者視覺，判斷找出二者強(qiáng)度相等的儀器指數(shù)以計(jì)算礦物的反射率。 2、“光電法”是應(yīng)用光電原理、利用同一光源使礦物反光強(qiáng)度與另一已知強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比較找出二者強(qiáng)度的比例以計(jì)算礦物的反射率。 3、視測(cè)對(duì)比法是將欲測(cè)礦物與標(biāo)準(zhǔn)礦物兩個(gè)光片毗連鑲接在一起壓平(墊用膠泥)，在礦相顯微鏡同一視域中看到兩種礦物(在視域中成倒像)以比較其光亮程度，較亮者反射率較高，較暗者反射率較低。 這需要進(jìn)行長期訓(xùn)練視覺能力，并適應(yīng)各種顯微鏡條件，這種方法操作簡(jiǎn)便，是通用的方法。,2020/7/17,11,觀察時(shí)必須使光片清潔，細(xì)粒礦物用高倍接物鏡不能在視域中同時(shí)看到欲測(cè)礦物和標(biāo)準(zhǔn)礦物時(shí)，可利用先看一種礦物以人眼視

7、覺保存其亮度的印象（“視覺暫留” )，再與另種礦物的光度對(duì)比。顏色顯著不同的礦物可加濾光片觀察以對(duì)比其亮度。 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般采用黃鐵礦、方鉛礦、黝銅礦、閃鋅礦等四種標(biāo)準(zhǔn)礦物對(duì)初學(xué)者較為適宜。這樣以欲測(cè)礦物與四種標(biāo)準(zhǔn)礦物進(jìn)行視測(cè)對(duì)比之后可很快測(cè)出欲測(cè)礦物的反射率范圍。其分為以下五級(jí)： 、反射率高于黃鐵礦R53； 、反射率介于黃鐵礦和方鉛礦之間53R43； 、反射率介于方鉛礦和黝銅礦之間43R31； 、反射率介于黝銅礦和閃鋅礦之間31R17； 、反射率低于閃鋅礦R17。,2020/7/17,12,五、反射率測(cè)定的影響因素 影響反射率測(cè)定精度的因素有： 1.磨光質(zhì)量應(yīng)用光電倍增管測(cè)微光度計(jì)測(cè)量礦

8、物和標(biāo)樣的反射光強(qiáng)時(shí)要求有高質(zhì)量的磨光； 2.光片安裝質(zhì)量要求安裝精確水平； 3.溫差應(yīng)控制溫差使測(cè)定時(shí)溫度變化不超過5； 4.準(zhǔn)焦要求精確準(zhǔn)焦，當(dāng)光源波長有較大改變時(shí)要重新準(zhǔn)焦； 5.光源電壓、光電倍增管加速電壓對(duì)標(biāo)樣和欲測(cè)礦物樣品要求保持一致； 6.放大倍率對(duì)標(biāo)樣和欲測(cè)礦物樣品應(yīng)保持一致； 7.標(biāo)樣目前已淘汰了以前應(yīng)用的黃鐵礦等天然礦物，采用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、高硬度、色散弱的人造合成物，如西德Zeiss7082 Oberhochen的品商標(biāo)樣(表2-9)。,2020/7/17,13,8.包裹體視測(cè)對(duì)比法用于測(cè)量呈包裹體狀之細(xì)粒礦物的反射率時(shí)，應(yīng)注意由于凹凸不一，光線垂直入射之反射光會(huì)發(fā)生擴(kuò)散和

9、集中現(xiàn)象(圖24)可能會(huì)歪曲欲測(cè)礦物的反射率。,2020/7/17,14,第二節(jié) 礦物的反射色 一、概述 (一)反射色的概念 礦物的反射色系指礦物光片在礦相顯微鏡直射光下所顯示的顏色而言。 是光線直射時(shí)的選擇性反射作用造成的“表色”，因此，礦物的反射色由其反射率色散曲線決定。 表213 顏色的色調(diào)(波長單位為nm),2020/7/17,15,如圖25所示，反射率色散曲線以曲線所處的位置表征礦物反射率的高低，同時(shí)以曲線的形態(tài)，表征礦物顏色色調(diào)的特點(diǎn)。 1、色散曲線呈水平狀態(tài)，根據(jù)其所處位置的高低反射色依次為亮白色、白色、灰白色、灰色、暗灰色。 2、色散曲線在紅、橙、黃波段上升反射色依次為紅、橙、

10、黃色；在綠波段上升，反射色略帶綠色； 3、在藍(lán)波段上升的帶藍(lán)色，在藍(lán)波段下降的略帶黃色；色散曲線在藍(lán)波段和紅波段都上升的，反射色略帶紫色。,2020/7/17,16,2020/7/17,17,圖25可出銀、自然銅、白鐵礦、黃鐵礦、方鉛礦和銅藍(lán)等的色散曲線的位置和形態(tài)特點(diǎn)可具體解釋其反射色依次為亮白色微帶黃色、淡紅色、白色微帶綠色、淡色黃、微藍(lán)白色和藍(lán)紫色等。 反射率色散曲線不但能夠反映礦物反射色的一般顏色特征，還能夠表示反射色顏色的細(xì)節(jié)(“色調(diào)”)。如砷黝銅礦在綠波段略微上升導(dǎo)致其反射色為灰白色微帶綠色色調(diào)；又如紅砷鎳礦除紅波段上升外在450一460nm呈明顯低谷可解釋其反射色顯玫瑰紅色帶黃色

11、色調(diào)。 因此，在日常礦相鑒定工作中應(yīng)對(duì)礦物的反射色進(jìn)行詳細(xì)的描述。,2020/7/17,18,從大的方面來說，礦物的反射色可劃分為無色類、微弱顏色類、顯著顏色類等色類(表211）： 表2-11礦物的反射色分類（據(jù)RGalopin,NFMHenry,1972）,2020/7/17,19,(三)反射色的定性觀察方法 反射色的常規(guī)定性觀察是在普通礦相顯微鏡下觀察礦物的顏色。一般是根據(jù)觀察者的色感定性地描述礦物的反射色。但礦物反射色常受連生礦物反射色的影響而產(chǎn)生所謂“視覺色變效應(yīng)”。這是因?yàn)閮煞N礦物的顏色一起刺激觀察者的目視網(wǎng)膜，不同于單看一種礦物的顏色印象。 (四)常見金屬礦物的反射色 常見金屬礦物(包括石英、方解石兩種常見非金屬礦物)的反射色特征見表212。,2020/7/17,20,表212 常見金屬礦物的反射色,2020/7/17,21,二、反射色的顏色指數(shù) 在礦相顯微鏡下前述定性觀察礦物的反射色的方法十分簡(jiǎn)單、直觀，但描述反射色具體特征比較困難。對(duì)于同一種礦物不同人會(huì)有完全不同的顏色印象，導(dǎo)致作出不同的描述。 因此，用定量方法以某些數(shù)字指標(biāo)表征金屬礦物反射色具有明顯的進(jìn)步意義。國外開始將色度學(xué)領(lǐng)域中定量數(shù)字化測(cè)量顏色的方法引進(jìn)到礦物學(xué)領(lǐng)域，并已實(shí)測(cè)了一些金屬礦物的顏色指數(shù)。 顏色的三個(gè)要素是亮度、色調(diào)(Hue)和純度(Purit