1、2018/10/10,1,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,2018/10/10,2,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,2018/10/10,3,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
2、大的变化。 国际矿物学协会矿相学委员会(IMACOM)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23 矿物的反射率随入射光波长不同的变化,2018/10/10,4,二、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
3、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)。,2018/10/10,5,三、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、-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)。,2018/10/10,6,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
5、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,2018/10/10,7,表2-6 辉钼矿不同“多型”的反射率特征,表2-7 不同成因类型铁矿床中磁铁矿的反射特征,2018/10/10,8,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（%）,2018/10/10,9,2018/10/10,10,四、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
6、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。,2018/10/10,11,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
7、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： 、反射率高于黄铁矿R53； 、反射率介于黄铁矿和方铅矿之间53R43； 、反射率介于方铅矿和黝铜矿之间43R31； 、反射率介于黝铜矿和闪锌矿之间31R17； 、反射率低于闪锌矿R17。,2018/10/10,12,五、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
8、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Zeiss7082 Oberhochen的品商标样(表2-9)。,2018/10/10,13,8.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
9、直入射之反射光会发生扩散和集中现象(图24)可能会歪曲欲测矿物的反射率。,2018/10/10,14,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213 颜色的色调(波长单位为nm),2018/10/10,15,如图25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、
10、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。,2018/10/10,16,2018/10/10,17,图25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
11、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。,2018/10/10,18,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211）： 表2-11 矿物的反射色分类（据RGalopin, NFMHenry,1972）,2018/10/10,19,(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。
12、 (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212。,2018/10/10,20,表212 常见金属矿物的反射色,2018/10/10,21,二、反射色的颜色指数 在矿相显微镜下前述定性观察矿物的反射色的方法十分简单、直观，但描述反射色具体特征比较困难。对于同一种矿物不同人会有完全不同的颜色印象，导致作出不同的描述。 因此，用定量方法以某些数字指标表征金属矿物反射色具有明显的进步意义。国外开始将色度学领域中定量数字化测量颜色的方法引进到矿物学领域，并已实测了一些金属矿物的颜色指数。 颜色的三个要素是亮度、色调(Hue)和纯度(Purity of excitement)。 亮度是指颜色明亮的程度，是重要的颜色指数之一，金属矿物亮度以Rvis表示。 色调是颜色的种类，它与光的波长有关(如表213)。一般以颜色指数中的主波长d或颜色色散曲线主峰值的波长数表示。 纯度(Pe)系颜色的纯粹程度，可用色光和白色的比例来定量表示，以光谱色为最大(100为1)，颜色变淡Pe即减小，纯白光为零。,2018/10/10,22,
