第二章 矿物的反射率及反射色 - 副本

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表3 磁黄铁矿不同异种的反射率特征
③对于金属矿物的标型性研究具有重要意义。 不同的成矿物理化学条件形成的金属矿物具有 不同的微量元素特征,
磁铁矿为例:区域变质的较纯(20.5%);热液 成因的富含Mg(18.7%),岩浆的富含Ti (16.1 %),以上化学成分的特点反映在磁铁矿的反射率方 面具有表4的特征。
矿物的反射率与反射色曲线 • 当矿物对白光中的各种色光
银:亮白色微黄白色 自然铜:淡红色
黄铁矿:淡黄色
反射率相差不大时,色散曲 线呈水平,矿物的反射色呈 现无色,根据所处的位置高 低分别为亮白色、白色、灰 白色、灰色或暗灰色,例如 方铅矿:纯白色;自然银:亮 白色;铬铁矿:灰色。
R/%
方铅矿:微蓝白色
• 矿物的吸收系数K与折射率N(由矿物固 有性质决定的,如成分、结构、键型) • 观测介质 • 入射光波长
3.反射率的形成机理
• 光线照射矿物的光面可以产生透过、吸收、 折射、反射等光学现象,但是不同矿物产 生这些光学现象的差异可以很大,这主要 与矿物的化学成分和晶体结构,关键是矿 物的“化学键” 特点。 • 电子跃迁理论 • 能带理论
4个标准矿物 • 黄铁矿 R=53% • 方铅矿R=43% • 黝铜矿R=31% • 闪锌矿R=17%
5个反射率级别 Ⅰ R>黄铁矿 Ⅱ 黄铁矿>R>方铅矿
Ⅲ 方铅矿>R>黝铜矿 Ⅳ 黝铜矿>R>闪锌矿 Ⅴ R <闪锌矿
2) 光电法
• 定量测定矿物反射率的方法。光电法有多种, 现今最先进的方法为光电倍增管显微光度计法, 其原理是利用光电效应。光电元件受到矿物反 射光的照射会释放出光电子,这种微弱的电信 号通过光电倍增管时可以放大几百万倍,从而 被仪器检测出来,经计算机对数据加工处理后 得出矿物的定量反射率数值。
铁闪锌矿
富镁铬铁矿 0.2419 方解石 石英 萤石 <0.025 <0.025 <0.025
1.486-1.658 1.544-1.553 1.434
• 当矿物的吸收系数很大时(K>2.0),矿物 的反射率主要取决于吸收系数,R曲线近于水 平,即与N关系不大,且一律大于38%。当 矿物的吸收系数介于0.5~2.0之间时,吸收 系数和折射率对反射率的影响同等重要。 • 单以吸收系数而言, K>1,R>16%; K> 1.5,R>30%; K>2.5,R>46%。 • 单就折射率而言,当N值大于1.5时,R值必大 于4%;N值大于2时,R值必大于11%;N值 大于2.5时,N值必大于18%。
• 2)反射率与观察介质的关系 油浸镜头下矿物的反射率低于干镜头下的反射率, 反射率大的降低少,反射率低的降低多
K
富镁铬铁 矿 0.2419 0.2038
N
2.16 2.38
空气中R(n1= 1)/%
浸油中R ( n1 =1.515)/%
13.98 16.67
3.5 4.94
纯闪锌 矿
铁闪锌 矿 毒砂
能带理论
带。
4.反射率的研究意义
①R是表征矿物反射能力的重要参数。矿物不同,反射能力也 不同,反射率也是不一样的,因此可以根据R来鉴定矿物。 ②反射率是金属矿物的最重要鉴定特征,它不仅能鉴定金属矿 物的矿物种,对于鉴定矿物的“变种”、“异种”以至“多型 ”都具有实际意义(表2,3)。
表2 闪锌矿不同变种的反射率特征
常见矿物的反射色
黄铁矿 浅黄白

镍黄铁矿 磁黄铁矿 方铅矿 辉银矿 砷黝铜矿
浅黄白微带 棕 乳黄色微带 玫瑰棕 纯白色
赤铁矿 磁铁矿 钛铁矿 闪锌矿 石英 方解石
灰白微带 蓝 灰白色微 带棕 灰白色带 棕 灰色微带 棕 深灰色 深灰色 天蓝色
毒砂
白色微 带玫瑰 黄
自然银 亮白色
微带乳 黄色
自然金 亮金黄
第二章 矿物的反射率及反射色
• 一、矿物的反射率 • 二、矿物的反射色
一、矿物的反射率(Reflectance)
• 1.反射率的概念 反射率是鉴定金属矿物的一个重要性质.系 指在反光显微镜下垂直入射光经过矿物光面反 射后的反射光强(Ir)与入射光强(Ii)之比. R=Ir/Ii×100% 由此可见,矿物反射率的大小与反射光的 强度成正比。反射率的大小,在镜下表现为不 同程度的亮度。 反射光强度大,反射率大,镜下视域明亮; 反射光强度小,反射率小,镜下视域亦暗。天 然矿物中以自然银的反射率为最高(95%), 以萤石的反射率为最低(3%)。
表1 矿物的反射率随λ 波长的变化
数据 在不同单色光(波长单位为nm)下的反射率(%) 460(蓝) 矿物 自然金 37.0 73.7 82.6 89.4 540(绿) 580(橙) 660(红)
金银矿
自然银
71.9
84.3
80.6
88.2
83.3
89.4
86.7
90.7
总结-影响矿物反射率的因素
2.影响反射率的因素
• 根据Fresnel公式可以推导出透明矿物的反射率 公式: R=(N-n1)2/(N+n1)2 (1) N为矿物的折射率,n1为传播介质(如油,空气) 的折射率。当介质为空气时,则 R=(N-1)2/(N+1)2 不透明的金属矿物,其折射率为复数折射率N’=NiK, K为吸收系数,i=√-1,代入(1)式得 R=[(N-n1)2+K2 ] /[ (N+n1)2 + K2 ] (2) 空气中(n1=1)则为 R=[(N-1)2+K2]/[(N+1)2 + K2] (3)
红砷镍 矿
0.4209
2.3999 2.575
2.369
1.5075 1.6775
17.80
49.95 51.38
5.94
38.67 39.57
3)矿物的反射率与入射光波长的关系
• 以上的讨论均对白光的反射率而言,事实上, 矿物的反射率随入射光的波长不同(不同的 单色光)而变化。其实这也是矿物反射色形 成的原因。 • 国际矿相学委员会把470(蓝),546(绿), 589(橙),650nm(红)单色光测定的 反射率规定为鉴定矿物的特征反射率。

灰白色带绿 色 灰白色微带 橄榄绿 灰白色 玫瑰色
自然铜 铜红色
黄铜矿
铜黄色
黝铜矿
斑ห้องสมุดไป่ตู้矿
辉铜矿 浅灰微
带蓝
铜蓝
5.反射色的颜色指数(定量数字化表示金属矿物的反射色特征) 亮度(Brilliance):颜色的明亮程度 。用视觉反射率Rvis表 示 色调(Hue):颜色的种类,颜色主波长λd或反射率色散曲线主 峰值的波长 纯度(Purity):颜色的饱和程度Pe 。色光与白光的比例表示。 白光为0,光谱色为1. 反射色的颜色指数的研究意义 • 光度计测定反射率色散曲线,计算反射色颜色指数 • 区分自然金-自然银系列矿物 • 鉴别一些难于鉴定的矿物 • 鉴定矿物变种和异种 • 黄铁矿的含金性:含金黄铁矿Rvis:52.67% ;λd: 577nm, Pe:0.200。不含金黄铁矿: Rvis:53.900 % ;λd:574nm, Pe:0.132。 • 颜色指数研究的作用是视测对比法不能比拟的。
• 当矿物对白光中的某种色光 反射率最大时,矿物的反射 色就显示那种色光的颜色 , 如自然铜.
铜蓝Ro:蓝紫色
λ/nm
• 矿物对白光中的某几种色光 同时显示较大反射率时,矿 物的反射色就显示几种色光 的混合色
3.反射色的视测分级 (定性) 颜色级别 • 显著颜色类 有明显颜色的矿物,如黄色、蓝色、 玫瑰色等。 • 无色类 如亮白色、白色、灰白色、灰色、暗灰色 等。 • 微弱颜色类 无色类但带有很轻微的某种颜色的色 调。如磁铁矿,灰白色带棕色色调;砷黝铜矿,灰 白色带灰绿色色调。辉银矿灰白色带橄榄绿色调; • 有些矿物会出现在两个相邻的颜色类别中,其原因, 一方面这些矿物反射色处于中间过渡状态;矿物本 身所含类质同象混入物杂质的种类数量不同造成的。 如辉铜矿,若含少量的铜蓝或蓝辉铜矿而呈现浅灰 色微带蓝色色调(微弱颜色类),含较多的斑铜矿 呈浅黄棕色(显著颜色类)
4.反射色定性观察方法
• 观测条件:反光显微镜,自然光下,根据颜色 感觉定性描述 • 视觉色变 矿物的颜色受连生的矿物反射色 的影响产生的一种色变效应。两种颜色同时刺 激视网膜与单一颜色的视觉效应是有所差别的。 如磁铁矿,灰色,但与蓝灰色赤铁矿连生则微 淡粉红色;黄铜矿,铜黄色,与磁黄铁矿连生 则微黄绿色。 • 反射色具有重要的鉴定意义。尤其是显著颜色 类矿物特征的颜色和微弱颜色类矿物所具有的 某种色调特征对于鉴定矿物有重要意义 • 要求光片质量高,显微镜光源达到标准(方铅 矿为纯白色,不带任何色调),才能观察准确。
1)R与K,N的关系
• 根据式(3)可以得出三者的关系曲线
K>2.5,R>46% R/% R>38% K>1.5,R>30% K>1,R>16% K
N
• 矿物的吸收系数很小时(K<0.5)时,R取决 于N,R曲线近乎直立,与吸收系数无关。如
矿物
K
0.4209 2.37
2.16
N
R
17.80
14.00 4-6.0 4.5 3.0
二、矿物的反射色
• 1.概念 矿物光面在反光显微镜垂直照射下所显示的颜色。它 是人工矿物光面对镜下直射光线选择性反射作用造成 的“表色”,与矿物的自然表面在普通光线下肉眼观 察到的矿物的“颜色”不同。 • 2.反射色的形成 反射色是矿物对入射的白光选择性反射的结果。可 以由反射率色散曲线特征来表征。色散曲线是以波长 为横坐标,反射率为纵坐标。曲线位置高低表征反射 率的大小,曲线的形态表征反射色的色调特征。不仅 可以表示颜色的一般特征,而且可以表示颜色的细节 组成。用光度计定量测定。
表4 不同成因类型铁矿床中磁铁矿的反射率特征
5.反射率的测定方法
• 1)视测对比法 反射率的高低在镜下表现为明亮程度。将 未知矿物与已知反射率的标准矿物进行对比, 根据对比结果确定未知矿物的反射率级别 。 特点:⑴一种定性或半定量的测定方法 ⑵不需要任何专门仪器,操作简单 ⑶应用广泛 标准矿物的选择: 常见的、均质的、化学性质比较稳定的、 反射率有一定间隔的矿物,如: 黄铁矿和方铅矿之间有10%的间隔。
• 透明矿物 多是离子键、共 价键和分子键矿物,其中的 激发态 电子一般固定在一定的位置 上,电子的基态能级与激发 e 释放能量 态能级之间的能量一般比可 △E 见光光子的能量(3.1eV)大, e 因此,绝大部分可见光进入 基态 矿物透射。透明矿物△E> 不透明矿物 自然金属 金属键, 3.1eV,可见光大部分透过, 很多自由电子;不透明的自然金 反射率低.如金刚石是典型的 属(金属键)和金属硫化物(部分金 共价键矿物,从C—C键中移 属键)△E<3.1eV,吸收可见光 出一个电子需要5.5eV ,远 能量,从基态跃迁到激发态。激 大于可见光能量,所以钻石 的透明度高,反射率相对较 发态不稳定,电子又从激发态返 低。 回到基态,释放的能量一部分成 为热能,大量的能量以反射光的 形式释放,所以具有较高的反射 率.
电子跃迁理论
• 透明矿物 禁带宽度比可见光最 大能量值大,可见光能量不足于 激发价带电子进入导带,所以, 可见光不被吸收,透射作用强, 反射率低。 • 不透明矿物 自然金属导体矿物 导带 的能带是重叠的,它可以吸收各 种能量的可见光,并在返回时电 e 子的能量大多仍以光的形势释放 禁带 出来,所以反射率高(一般>60 e %)。半导体矿物禁带宽度小于 可见光能量,电子吸收可见光能量 价带 从价带到导带.同时 返回时释放出 E 反射光,具有高反射率(如黄铁矿 能带理论认为,固体物质中的电子不束 和方铅矿40%~60%);禁带宽度 缚于个别原子,而是在整个固体内运动。 中等时,则可吸收部分能量,释放少 每个原子的外层电子具有一定的宽度范 围的能带。完全被电子占据的为价带, 量 的反射光,具有中等反射率(如 部分占据的为导带,相邻能带之间为禁 雄黄、雌黄20%~30%).
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