第二章礦物的反射率及反射色 - 副本

1、第二章 礦物的反射率及反射色 一、礦物的反射率一、礦物的反射率 二、礦物的反射色二、礦物的反射色 一、礦物的反射率一、礦物的反射率（Reflectance) 1.1.反射率的概念反射率的概念 反射率是鑒定金屬礦物的一個重要性質(zhì)反射率是鑒定金屬礦物的一個重要性質(zhì). .系系 指在反光顯微鏡下垂直入射光經(jīng)過礦物光面反指在反光顯微鏡下垂直入射光經(jīng)過礦物光面反 射后的射后的反射光強反射光強( (I Ir r) )與入射光強與入射光強( (I Ii i) )之比之比. . R R= =I Ir r/ /I Ii i100100 由此可見，礦物反射率的大小與反射光的由此可見，礦物反射率的大小與反射光的 強度

2、成正比。反射率的大小，在鏡下表現(xiàn)為不強度成正比。反射率的大小，在鏡下表現(xiàn)為不 同程度的亮度。同程度的亮度。 反射光強度大，反射率大，鏡下視域明亮；反射光強度大，反射率大，鏡下視域明亮； 反射光強度小，反射率小，鏡下視域亦暗。天反射光強度小，反射率小，鏡下視域亦暗。天 然礦物中以自然銀的反射率為最高（然礦物中以自然銀的反射率為最高（95%95%），）， 以螢石的反射率為最低（以螢石的反射率為最低（3%3%）。 2.2.影響反射率的因素影響反射率的因素 根據(jù)根據(jù)FresnelFresnel公式可以推導(dǎo)出透明礦物的反射率公式可以推導(dǎo)出透明礦物的反射率 公式：公式： R=(N-n1)2/(N+n1)2

3、 （1） NN為礦物的折射率，為礦物的折射率，n n1 1為傳播介質(zhì)（如油，空氣）為傳播介質(zhì)（如油，空氣） 的折射率。當介質(zhì)為空氣時，則的折射率。當介質(zhì)為空氣時，則 R=(R=(NN-1)-1)2 2/( /(NN+1)+1)2 2 不透明的金屬礦物，其折射率為復(fù)數(shù)折射率不透明的金屬礦物，其折射率為復(fù)數(shù)折射率NN=NN- - i iK,K, KK為吸收系數(shù)，為吸收系數(shù)，i=-1,i=-1,代入（代入（1 1）式得）式得 R R=(=(NN- -n n1 1) )2 2KK2 2 / (/ (NN+ +n n1 1) )2 2 KK2 2 (2) (2) 空氣中（空氣中（n n1 11 1）則為

4、）則為 R R=(=(NN- -1 1) )2 2KK2 2/(/(NN+ +1 1) )2 2 KK2 2 (3) 1）R與K，N的關(guān)系 根據(jù)式（根據(jù)式（3 3）可以得出三者的關(guān)系曲線）可以得出三者的關(guān)系曲線 N R38% K1,R16% K1.5,R30% K2.5,R46% K R/% 礦物的吸收系數(shù)很小時（礦物的吸收系數(shù)很小時（KK0.5)0.5)時，時，R R取決取決 于于NN，R R曲線近乎直立，與吸收系數(shù)無關(guān)。如曲線近乎直立，與吸收系數(shù)無關(guān)。如 礦物 KNR 鐵閃鋅礦0.42092.3717.80 富鎂鉻鐵礦 0.24192.1614.00 方解石0.0251.486-1.658

5、4-6.0 石英0.0251.544-1.5534.5 螢石0.0251.4343.0 當?shù)V物的吸收系數(shù)很大時（當?shù)V物的吸收系數(shù)很大時（KK2.02.0），礦物），礦物 的反射率主要取決于吸收系數(shù)，的反射率主要取決于吸收系數(shù)，R R曲線近于水曲線近于水 平，即與平，即與NN關(guān)系不大，且一律大于關(guān)系不大，且一律大于38%38%。當。當 礦物的吸收系數(shù)介于礦物的吸收系數(shù)介于0.50.52.02.0之間時，吸收之間時，吸收 系數(shù)和折射率對反射率的影響同等重要。系數(shù)和折射率對反射率的影響同等重要。 單以吸收系數(shù)而言，單以吸收系數(shù)而言， KK1,1,R R16%16%； KK 1.5,1.5,R R30

6、%30%； KK2.5,2.5,R R46%46%。 單就折射率而言，當單就折射率而言，當NN值大于值大于1.51.5時時, ,R R值必大值必大 于于4 4；NN值大于值大于2 2時，時，R R值必大于值必大于1111；NN值值 大于大于2.52.5時時, ,NN值必大于值必大于1818。 2 2）反射率與觀察介質(zhì)的關(guān)系）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，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，反射率低的降低多反射率大的降低少，反射率低的降低多 KN 空氣中空氣中R(n1 1）/% 浸油中浸油中R ( n1 1.515）/% 富鎂鉻鐵

7、富鎂鉻鐵 礦礦 0.2419 2.16 13.983.5 純閃鋅純閃鋅 礦礦 0.2038 2.38 16.674.94 鐵閃鋅鐵閃鋅 礦礦 0.4209 2.369 17.805.94 毒砂毒砂 2.3999 1.5075 49.9538.67 紅砷鎳紅砷鎳 礦礦 2.575 1.6775 51.3839.57 3 3）礦物的反射率與入射光波長的關(guān)系）礦物的反射率與入射光波長的關(guān)系 以上的討論均對白光的反射率而言，事實上，以上的討論均對白光的反射率而言，事實上， 礦物的反射率隨入射光的波長不同（不同的礦物的反射率隨入射光的波長不同（不同的 單色光）而變化。其實這也是礦物反射色形單色光）而變化

8、。其實這也是礦物反射色形 成的原因。成的原因。 國際礦相學委員會把國際礦相學委員會把470(470(藍），藍），546546（綠），（綠）， 589589（橙），（橙），650nm650nm（紅）單色光測定的（紅）單色光測定的 反射率規(guī)定為鑒定礦物的特征反射率。反射率規(guī)定為鑒定礦物的特征反射率。 表表1 1 礦物的反射率隨礦物的反射率隨波長的變化波長的變化 數(shù)據(jù) 礦物 在不同單色光（波長單位為nm）下的反射率（%） 460（藍）540（綠）580（橙）660（紅） 自然金37.073.782.689.4 金銀礦71.980.683.386.7 自然銀84.388.289.490.7 總結(jié)影響礦

9、物反射率的因素 礦物的吸收系數(shù)礦物的吸收系數(shù)KK與折射率與折射率NN（由礦物固（由礦物固 有性質(zhì)決定的，如成分、結(jié)構(gòu)、鍵型有性質(zhì)決定的，如成分、結(jié)構(gòu)、鍵型) ) 觀測介質(zhì)觀測介質(zhì) 入射光波長入射光波長 3.3.反射率的形成機理反射率的形成機理 光線照射礦物的光面可以產(chǎn)生透過、吸收、光線照射礦物的光面可以產(chǎn)生透過、吸收、 折射、反射等光學現(xiàn)象，但是不同礦物產(chǎn)折射、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(jié)構(gòu)，關(guān)鍵是礦與礦物的化學成分和晶體結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵是礦 物的物的“化學鍵化學鍵” 特點。特點。 電子躍遷理論電子

10、躍遷理論 能帶理論能帶理論 電子躍遷理論 透明礦物透明礦物 多是離子鍵、共多是離子鍵、共 價鍵和分子鍵礦物，其中的價鍵和分子鍵礦物，其中的 電子一般固定在一定的位置電子一般固定在一定的位置 上，電子的基態(tài)能級與激發(fā)上，電子的基態(tài)能級與激發(fā) 態(tài)能級之間的能量一般比可態(tài)能級之間的能量一般比可 見光光子的能量（見光光子的能量（3.1eV)3.1eV)大大, , 因此，絕大部分可見光進入因此，絕大部分可見光進入 礦物透射。礦物透射。透明礦物透明礦物E E 3.1eV,3.1eV,可見光大部分透過，可見光大部分透過， 反射率低反射率低. .如金剛石是典型的如金剛石是典型的 共價鍵礦物，從共價鍵礦物，從C

11、 CC C鍵中移鍵中移 出一個電子需要出一個電子需要5.5eV 5.5eV ，遠，遠 大于可見光能量，所以鉆石大于可見光能量，所以鉆石 的透明度高，反射率相對較的透明度高，反射率相對較 低。低。 基態(tài) e 激發(fā)態(tài) E 不透明礦物不透明礦物 自然金屬自然金屬 金屬鍵，金屬鍵， 很多自由電子；不透明的自然金很多自由電子；不透明的自然金 屬屬( (金屬鍵金屬鍵) )和金屬硫化物和金屬硫化物( (部分金部分金 屬鍵屬鍵) )E E3.1eV3.1eV，吸收可見光，吸收可見光 能量，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。激能量，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。激 發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，電子又從激發(fā)態(tài)返發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，電子又從激發(fā)態(tài)返 回到基態(tài)，釋

12、放的能量一部分成回到基態(tài)，釋放的能量一部分成 為熱能，大量的能量以反射光的為熱能，大量的能量以反射光的 形式釋放，所以具有較高的反射形式釋放，所以具有較高的反射 率率. . 釋放能量 e e 激發(fā)態(tài) E 釋放能量 e 能帶理論 透明礦物透明礦物 禁帶寬度比可見光最 大能量值大，可見光能量不足于 激發(fā)價帶電子進入導(dǎo)帶，所以， 可見光不被吸收，透射作用強， 反射率低。 不透明礦物不透明礦物 自然金屬導(dǎo)體礦物的 能帶是重疊的，它可以吸收各種 能量的可見光，并在返回時電子 的能量大多仍以光的形勢釋放出 來，所以反射率高（一般60 ）。半導(dǎo)體礦物禁帶寬度小于 可見光能量,電子吸收可見光能量 從價帶到導(dǎo)帶

13、.同時 返回時釋放出 反射光,具有高反射率（如黃鐵礦 和方鉛礦4060);禁帶寬度 中等時,則可吸收部分能量,釋放少 量 的反射光,具有中等反射率(如 雄黃、雌黃2030）. 價帶 禁帶 導(dǎo)帶 E e e 能帶理論認為，固體物質(zhì)中的電子不束 縛于個別原子，而是在整個固體內(nèi)運動。 每個原子的外層電子具有一定的寬度范 圍的能帶。完全被電子占據(jù)的為價帶， 部分占據(jù)的為導(dǎo)帶，相鄰能帶之間為禁 帶。 4.4.反射率的研究意義反射率的研究意義 R R是表征礦物反射能力的重要參數(shù)。礦物不同，反射能力也是表征礦物反射能力的重要參數(shù)。礦物不同，反射能力也 不同，反射率也是不一樣的，因此可以根據(jù)不同，反射率也是不

14、一樣的，因此可以根據(jù)R R來鑒定礦物。來鑒定礦物。 反射率是金屬礦物的最重要鑒定特征，它不僅能鑒定金屬礦反射率是金屬礦物的最重要鑒定特征，它不僅能鑒定金屬礦 物的礦物種，對于鑒定礦物的物的礦物種，對于鑒定礦物的“變種變種”、“異種異種”以至以至“多多 型型”都具有實際意義（表都具有實際意義（表2 2，3 3）。）。 表2 閃鋅礦不同變種的反射率特征表3 磁黃鐵礦不同異種的反射率特征 對于金屬礦物的標型性研究具有重要意義。對于金屬礦物的標型性研究具有重要意義。 不同的成礦物理化學條件形成的金屬礦物具有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，不同的微量元素特征， 磁鐵礦為例：

15、區(qū)域變質(zhì)的較純（磁鐵礦為例：區(qū)域變質(zhì)的較純（20.520.5）；熱液）；熱液 成因的富含成因的富含MgMg（18.718.7），巖漿的富含），巖漿的富含Ti Ti （16.116.1 ）, ,以上化學成分的特點反映在磁鐵礦的反射率方以上化學成分的特點反映在磁鐵礦的反射率方 面具有表面具有表4 4的特征。的特征。 表4 不同成因類型鐵礦床中磁鐵礦的反射率特征 5.反射率的測定方法反射率的測定方法 1）視測對比法視測對比法 反射率的高低在鏡下表現(xiàn)為明亮程度。將反射率的高低在鏡下表現(xiàn)為明亮程度。將 未知礦物與已知反射率的標準礦物進行對比，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(jié)果確定未知

16、礦物的反射率級別根據(jù)對比結(jié)果確定未知礦物的反射率級別 。 特點：特點：一種定性或半定量的測定方法一種定性或半定量的測定方法 不需要任何專門儀器，操作簡單不需要任何專門儀器，操作簡單 應(yīng)用廣泛應(yīng)用廣泛 標準礦物的選擇：標準礦物的選擇： 常見的、均質(zhì)的、化學性質(zhì)比較穩(wěn)定的、常見的、均質(zhì)的、化學性質(zhì)比較穩(wěn)定的、 反射率有一定間隔的礦物反射率有一定間隔的礦物，如：，如： 黃鐵礦和方鉛礦之間有黃鐵礦和方鉛礦之間有10%10%的間隔。的間隔。 4個標準礦物個標準礦物 黃鐵礦黃鐵礦 R R=53%=53% 方鉛礦方鉛礦R R=43%=43% 黝銅礦黝銅礦R R=31%=31% 閃鋅礦閃鋅礦R=17% 5 5

17、個反射率級別個反射率級別 R R黃鐵礦黃鐵礦 黃鐵礦黃鐵礦 R R 方鉛礦方鉛礦 方鉛礦方鉛礦 R R 黝銅礦黝銅礦 黝銅礦黝銅礦 R 閃鋅礦閃鋅礦 R R 閃鋅礦閃鋅礦 2 2） 光電法光電法 定量測定礦物反射率的方法。光電法有多種，定量測定礦物反射率的方法。光電法有多種， 現(xiàn)今最先進的方法為現(xiàn)今最先進的方法為光電倍增管顯微光度計光電倍增管顯微光度計法，法， 其其原理是利用光電效應(yīng)原理是利用光電效應(yīng)。光電元件受到礦物反。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，從而號通過光電倍增管時可以放大幾百萬

18、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。得出礦物的定量反射率數(shù)值。 二、礦物的反射色二、礦物的反射色 1.1.概念概念 礦物光面在反光顯微鏡垂直照射下所顯示的顏色。它礦物光面在反光顯微鏡垂直照射下所顯示的顏色。它 是人工礦物光面對鏡下直射光線選擇性反射作用造成是人工礦物光面對鏡下直射光線選擇性反射作用造成 的的“表色表色”，與礦物的自然表面在普通光線下肉眼觀，與礦物的自然表面在普通光線下肉眼觀 察到的礦物的察到的礦物的“顏色顏色”不同。不同。 2.2.反射色的形成反射色的形成 反射色是礦物對入射的白光選擇性反射的結(jié)果

19、?？煞瓷渖堑V物對入射的白光選擇性反射的結(jié)果?？?以由反射率色散曲線特征來表征。色散曲線是以波長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(diào)特征。不僅率的大小，曲線的形態(tài)表征反射色的色調(diào)特征。不僅 可以表示顏色的一般特征，而且可以表示顏色的細節(jié)可以表示顏色的一般特征，而且可以表示顏色的細節(jié) 組成。用光度計定量測定。組成。用光度計定量測定。 礦物的反射率與反射色曲線 當?shù)V物對白光中的各種色光當?shù)V物對白光中的各種色光 反射率相差不大時，色散曲反射率相差不大時，色散曲

20、 線呈水平，礦物的反射色呈線呈水平，礦物的反射色呈 現(xiàn)無色，根據(jù)所處的位置高現(xiàn)無色，根據(jù)所處的位置高 低分別為亮白色、白色、灰低分別為亮白色、白色、灰 白色、灰色或暗灰色，例如白色、灰色或暗灰色，例如 方鉛礦：純白色；自然銀方鉛礦：純白色；自然銀: :亮亮 白色；鉻鐵礦：灰色。白色；鉻鐵礦：灰色。 當?shù)V物對白光中的某種色光當?shù)V物對白光中的某種色光 反射率最大時，礦物的反射反射率最大時，礦物的反射 色就顯示那種色光的顏色色就顯示那種色光的顏色 ， 如自然銅如自然銅. . 礦物對白光中的某幾種色光礦物對白光中的某幾種色光 同時顯示較大反射率時，礦同時顯示較大反射率時，礦 物的反射色就顯示幾種色光物

21、的反射色就顯示幾種色光 的混合色的混合色 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 /nm 3.3.反射色的視測分級反射色的視測分級 （定性）（定性） 顯著顏色類顯著顏色類 有明顯顏色的礦物，如黃色、藍色、有明顯顏色的礦物，如黃色、藍色、 玫瑰色等。玫瑰色等。 無色類無色類 如亮白色、白色、灰白色、灰色、暗灰色如亮白色、白色、灰白色、灰色、暗灰色 等。等。 微弱顏色類微弱顏色類 無色類但帶有很輕微的某種顏色的色無色類但帶有很輕微的某種顏色的色 調(diào)。如磁鐵礦，灰白色帶棕色色調(diào)；砷黝銅礦，灰調(diào)。如磁鐵礦，灰白色帶棕色色調(diào)；砷黝銅礦，灰 白色帶灰

22、綠色色調(diào)。輝銀礦灰白色帶橄欖綠色調(diào)；白色帶灰綠色色調(diào)。輝銀礦灰白色帶橄欖綠色調(diào)； 有些礦物會出現(xiàn)在兩個相鄰的顏色類別中，其原因，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(zhì)同象混入物雜質(zhì)的種類數(shù)量不同造成的。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，若含少量的銅藍或藍輝銅礦而呈現(xiàn)淺灰如輝銅礦，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(diào)（微弱顏色類），含較多的斑銅礦色微帶藍色色調(diào)（微弱顏色類），含較多的斑銅礦 呈淺黃棕色（顯著顏色類）呈淺黃棕色（顯著顏色類） 顏色級別顏

23、色級別 4.4.反射色定性觀察方法反射色定性觀察方法 觀測條件觀測條件: :反光顯微鏡，自然光下，根據(jù)顏色反光顯微鏡，自然光下，根據(jù)顏色 感覺定性描述感覺定性描述 視覺色變視覺色變 礦物的顏色受連生的礦物反射色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)。兩種顏色同時刺的影響產(chǎn)生的一種色變效應(yīng)。兩種顏色同時刺 激視網(wǎng)膜與單一顏色的視覺效應(yīng)是有所差別的。激視網(wǎng)膜與單一顏色的視覺效應(yīng)是有所差別的。 如磁鐵礦，灰色，但與藍灰色赤鐵礦連生則微如磁鐵礦，灰色，但與藍灰色赤鐵礦連生則微 淡粉紅色；黃銅礦，銅黃色，與磁黃鐵礦連生淡粉紅色；黃銅礦，銅黃色，與磁黃鐵礦連生 則微黃綠色。則微黃綠色。 反射色具有重要的鑒定意義。反射色具有重要的鑒定意義。尤其是顯著顏色尤其是顯著顏色 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)特征對于鑒定礦物有重要意義某種色調(diào)特征對于鑒定礦物有重要意義 要求光片質(zhì)量高，顯微鏡光源達到標準（方鉛要求光片質(zhì)量高，顯微鏡光源達到標準（方鉛 礦為純白色，不帶任何色調(diào)），才能觀察準確。礦為純白色，不帶任何色調(diào)），才能觀察準確。 常見礦物的反射色 黃鐵礦 淺黃白 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