矿物的反射率及反射色讲解
矿相学
一、名词解释。
1.反射率：反射力：矿物光面对垂直入射光线的反射能力。
即矿物在反光显微镜下的明亮程度。
反射率是表示反射力大小的数值。
P122.反射色：矿物磨光面在白光垂直照射下，垂直反射光的颜色，它是矿物的表色。
P203.均质性：等轴晶系的矿物均无方向性，对垂直入射的平面偏光仍按原来振动方向反射，因振动方向（东西）不变，反射光线不能透过上偏光镜（南北振动），矿物在视域中呈黑暗状态（消光），转物台明暗程度不变。
这类现象称均质效应，矿物的这种性质叫均质性。
P374.双反射：单偏光镜下，转物台一周时，非均质矿物都可能有明亮程度或颜色的变化，这种明亮程度（反射率）随矿物方向不同而变化的性质称双反射。
P305.硬度：矿物抵抗某种外来机械作用的能力，特别是抵抗刻划、压入及研磨等作用的能力，称为矿物的硬度。
P576.矿物晶粒内部结构：指的是单个矿物结晶颗粒内部所显现的结构形态特征，如双晶、环带、解理、裂理、裂纹和加大边等。
P1227.反射的多色性：非均质不透明矿物各主反射率对不同光波有不同的选择性反射，因此各主反射率方向也就具有不同的反射色，矿物的这种反射色因方向不同而改变的性质就是矿物的反射多色性。
P31二、填空题。
1.三色光：红光，绿光，蓝光。
红+绿=黄蓝+红=紫绿+蓝=青红+蓝+绿=白白—红=青白—绿=紫白—蓝=黄白—（红+蓝+绿）=黑P222.反射率是不透明矿物最重要的光学性质，是鉴定矿物的主要光学常数。
其测定方法有光电学法（光电光度法）和光学方法。
P153.矿相显微镜亦称反射偏光显微镜或矿石显微镜。
P14.矿物的反射色呈现的颜色为矿物的表色；内反射色反映了矿物透射光的颜色为矿物的体色。
P53三、简答，论述题。
1.什么是矿石的结构和构造。
P122答：矿石构造：系指矿石中矿物集合体的形状、大小及其空间上的相互关系。
即矿物集合体的形态特征。
矿石结构：是指矿石中矿物晶粒的形状、大小及其空间上的相互关系。
即一种或多种矿物晶粒之间或单个晶粒与矿物集合体之间的形态特征。
7-矿物的双反射和反射多色性
R1-R2
基本概念
绝对双反射率 – 非均质矿物切面中最大与 最小反射率之差的绝对值（△R） 。
一轴晶矿物主切面：△R=Re-Ro 任意切面：△Rs=R1-R2
二轴晶矿物主切面： △R=Rg-Rp 任意切面： △Rs= R1-R2
基本概念
相对双反射率-非均质矿物切面绝对双反射
率与该切面平均反射率之比的百分率(△R`)
面不出现双反射和反射多色性
观测方法
观测步骤 （1）正交偏光下将矿物置消光位，然后推出上
偏光，观测现象即为矿物平行前偏光振动方向 的反射率和反射色； （2）再旋转物台90，观测矿物另一方位的反射 率和反射色； （3）将两个方向观测结果综合起来，得到矿物 的双反射和反射多色性。
观测技巧
观测方法
首先全面观察光片中各种不透明矿物种数 然后先易后难依次鉴定 现象明显者，观测单晶即可 现象不明显者，对比观测集合体 同一种矿物，多观测一些颗粒或集合体
基本概念
矿物的双反射与△R和△R关系 与绝对双反射率有一定关系，但远不及
相对双反射率的影响； 平均反射率越小的矿物， △Rs或△R值
越大，矿物双反射现象越明显。
基本概念
*红砷镍矿 *方解石
R1 （%） 58.3
5.9
R2 （%） 52.0
3.9
R（%）
6.3
2.0
R´（%） 11.4
40.8
基本概念
辉钼矿 Ro =36% 白色 平行延长
Re =15% 灰色 垂直延长
辉锑矿
Rg =36% Rm =15% Rp =15%
∥c轴灰白 ∥a轴灰白 ∥b轴浅灰
铜 蓝 ∥0001 -∥o Ro 天蓝
⊥0001 -∥e Re 蓝白
矿石矿相
1.反射率与反射色形成的基本原理和鉴定方法;矿物反射率：在单偏光镜下，矿物光面对垂直入射光线的反射能力，即矿物光面在反光显微镜下得明亮程度，表示其大小的数值叫反射率。
鉴定方法：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。
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将明亮度分为以下五级：Ⅰ、反射率高于黄铁矿—R＞53％；Ⅱ、反射率介于黄铁矿和方铅矿之间—53％＞R＞43％；Ⅲ、反射率介于方铅矿和黝铜矿之间—43％＞R＞31％；Ⅳ、反射率介于黝铜矿和闪锌矿之间—31％＞R＞17％；Ⅴ、反射率低于闪锌矿—R＜17％。
矿物的反射色:指矿物光片在矿相显微镜直射光下所显示的颜色，它是矿物的表色。
鉴定方法：1）观察反射率色散曲线：矿物的反射色由其反射率色散曲线决定。
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、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。
2）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3）反射色定性观察，根据观察者的色感定性地描述矿物的反射色。
2.非均质性形成的基本原理和鉴定方法.基本原理：（正交偏光镜下）非均质矿物对入射平面偏光均改变原振动方向(不透明、半透明矿物还程度不同地改变入射光的性质为椭圆偏光)，故经过上偏光镜后显示一定的亮度和颜色。
并且转动物台改变矿物方位发生亮度和颜色的变化，这种光学现象称为“非均质效应”，为非均质矿物所特有的光学现象。
03第三章 矿物的双反射及均质非均质性
第三章矿物的双反射及均质非均质性第一节矿物的双反射一、矿物双反射(反射多色性)的概念矿物的双反射(反射多色性)是在单偏光下看到的一种光学现象。
当转动台物改变物的方位时，有一些矿物的切面可观察到亮度(反射率)的变化，此即为矿物的“双反射(Bireflectance，Bireflection)”。
若转动物台观察到矿物反射色有变化时即为该矿物的“反射多色性(Reflection Pleochroism)”。
事实上，若采用现代化精密仪器测量任何等轴晶系以外的矿物，除均质切面以外的任何切面在转动物台改变矿物方位时其反射率都不相同，其反射色的颜色指数(视觉反射率R vis、主波长λd、纯度P e和色度坐标值x、y)也都会有所差异。
但是以观察者的视觉在矿相显微镜下却只能看到一部分矿物显示双反射和反射多色性。
往往是无色类和微弱颜色类矿物只观察到双反射(亮度变化明显、颜色变化不明显)，显著颜色类矿物主要观察到反射多色性(颜色变化明显、亮度变化较不明显)。
这是由于观察者视党灵敏度不够高而造成的。
人们可以利用矿物的双反射、反射多色性的差异在矿相显微镜下鉴定和鉴别金属矿物（表3－1）。
二、双反射(反射多色性)的形成机理关于双反射的形成机理，一般认为非均质矿物双反射的显著程度取决于矿物的相对双反射率(ΔR＇)，而与矿物的绝对双反射率(ΔR )没有太大的关系(表3—2)。
ΔR＝R 1- R2 ，ΔR＇＝ΔR/(R 1+ R2)/2式中R 1和 R2分别为矿物最大（最高）和最小（最低）的主反射率。
表3－2 矿物双反射与相对双反射率、绝对双反射率的关系示意表从表3－2可看出，虽然红砷镍矿的绝对双反射率 6.3％大于方解石的绝对双反射率(2.0%)，但红砷镍矿的双反射显著程度远低于方解石，这是由于红砷镍矿的相对双反射率(11.4％)明显地小于方解石的相对双反射率(40.8％)造成的。
十分明显，矿物相对双反射率包含了矿物亮度［平均反射率1／2(R 1+ R2)］因素在内。
反射色
反射色颜色指数的测算
• X、Y轴分别代表三原色中的红色和绿色
• 可见光各单色光的x、y系数值均在马蹄形 曲线上 • 图中W点为理论上的白光，其x、y、z值 均在0.3333 • 所有颜色均包含在马蹄形光谱曲线和曲线 两端点范围，色度坐标越接近光谱曲线颜 色，则纯度越高，越接近白点纯度越低
反射色颜色指数的测算
第一组：下午3：00----3：40
第二组：下午3：40----4：20
第三组：下午4：20-----5：00 第四组：下午5:00 ------5:40
第五组：周三下午4：30----5：10
第六组：周三下午5：10-----5：50 第七组：周四下午2：40---3：20 第八组：周四下午3：20—4：00
变效应’，影响准确描述矿物反射色.例如辉铜矿本为
无色矿物(灰白微带蓝色调)类，但与方铅矿连生时，就
呈明显的蓝色；若与铜蓝连生时，则显白色。再如磁铁 矿反射色应为灰色，但和赤铁矿连生时，呈明显的棕色 调；但与钛铁矿连生时，则显浅粉红色。虽然色变效应 影响对矿物反射色的准确判断，但对某些矿物的鉴定却 有所帮助。常见矿物的反射色和相对色变(效应)见书表
一、反射色概念
*在反射单偏光显微镜下矿物磨光面在反射色
*反射色与矿物天然所见颜色不完全相同， 天然观测矿物颜色，应考虑矿物对自然 光的反射或透射性质与能力
二、反射率色散曲线
• 不透明矿物反射光下鉴定中，一些 矿物反射色带有混合颜色难于描述， 利用反射率色散曲线可较形象表现
矿物的双反射及反射多色性
可见双反射（反射多色性）—在单偏光条件下，转
动物台（改变矿物的结晶方位），矿物显示亮度或
颜色的变化，属于此级。
未见双反射—在上述条件下，未见矿物显示亮度
或颜色变化者，属于此级。
三、实验指导
1、光片必须擦净压平，保证视域亮度均匀，防止观
测误差。
2、不同方位的颗粒集合体，比单独颗粒易于观测双
反射及反射多色性，故选择颗粒集合体和具双晶
18
章
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4
四、实验内容
在单偏光下通过观测典型矿物，认识双反射及反射多 色性的镜下特征及视测分级 利用微机图象判断下列矿物双反射及
反射多色性的镜下特征及视测分级 独立观测五种矿物
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章
5
1、在单偏光下通过观测典型矿物，认识双反射及反射多 色性的镜下特征及视测分级
矿物名称 铜蓝 辉锑矿 毒砂
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节 章
9
黑钨矿—未见双反射
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节 章
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闪锌矿—未见双反射
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节 章
11
2、利用微机图象判断下列矿物双反射及 反射多色性的镜下特征及视测分级
石 墨 黄铜矿 雌 黄 铬铁矿
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Hale Waihona Puke 节 章12石墨（镜下特征及视测分级）
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节 章
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黄铜矿（镜下特征及视测分级）
黑钨矿 闪锌矿
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视测分级
可见双反射（天蓝色—蓝白色）
可见双反射（灰白色—灰色）
可见双反射（亮白色—白色略带黄
色色调）
未见双反射
未见双反射
节
章
3 矿物的双反射反射多色性均非性
（ΔF′），与矿物的绝对双色散率没有太大关系
绝对双色散率：△F=F1-F2 相对双色散率：
F ' Fe Fo 1 Fe Fo 2
(一轴晶主切面)
F '
Fg FP 1 Fg Fp 2
(二轴晶主切面)
Fs'
Fs 1 F1 F2 2
(非均质矿物任意切面)
矿石学:双反射与均非性
3.双反射和反射多色性的观察方法和视测分级
1)观察方法
• 反光显微镜单偏光条件下，旋转物台，观察单个颗粒或集
合体颜色和亮度的变化
• 少数很强双反射和反射多色性的矿物才能观察到单个颗粒
的亮度和颜色变化
• 大多数弱双反射的矿物需要在多颗粒集合体中观察不同颗 粒（方位不同）的颜色和亮度差异。一般采用在不完全正 交偏光下转动物台，找到颗粒的边界之后再用单偏光观察， 效果较好
旋转物台改变矿物结晶方位，可观察到颜色变化
矿石学:双反射与均非性
注意：
• 若使用精密的仪器测量，任何非等轴晶系的矿物除均质切面以外的任 何切面均可以检测到这种性质
• 在反光显微镜下只能观测到部分矿物的这种性质
• 对于无色和微弱颜色类只观察到亮度变化
• 对于显著颜色类矿物颜色变化更明显,显示反射多色性
消光
上偏光镜
• 矿物的均质性 均质矿物(非晶质和晶质等轴晶系矿物）对垂直
入射的平面偏光没有方向性影响，入射的平面偏光的反射光仍
保持偏振方向不变，故经过上偏光镜后显示“消光” ,而且转 动物台明暗无变化.这种光学现象称“均质效应”。这种光学性 质即为均质性
• 鉴定矿物
矿石学:双反射与均非性
R1 ≠R2
矿石学:双反射与均非性
5-矿物的反射率
红光（=650nm）
反射率影响因素
• 油浸中测矿物R时，改变了n的数值， 据公式：
N n K 2 R 2 2 N n K
2
矿物R在油浸中均呈降低趋势
四、反射率测定方法
1、光学方法（简易比较法）
将预测矿物与标准矿物对比，按标准矿物反 射率划分五个级别，简单、易行
2
2 1 2 1
N2 n1 K R2 2 N2 n1 K
2
2 2 2 2
二、反射率形成机理
• 矿物磨光面具有不同反射率等光学现
象，是因为其成分和结构不同；
• 其中重要的是矿物内元素或化合物结 合的化学键类型不同。
三、反射率影响因素
1、内因：矿物的 N 和 K 值
K＜0.5时，R主要取决于N
和多个“二级发射靶屏极”组成，入射光 照射阴极发出光电子，多次落入“二级发
射靶屏极”，并产生二次电子，使光电流 以精确换算矿物反射率
放大几百万倍，阳极输出电流可灵敏检测，
反射率测定方法
反射率测定方法
测定矿物反 射率多功
能大型偏
光显微镜
反射率测定方法
国际矿学相委员会认可使用
• 白色光 • 蓝色光（=470nm） • 绿色光（=546nm） • 黄色光（=589nm）
第五讲
矿物的反射率
一、反射力与反射率
反射力—矿物对投射在其晶面或磨光面上 的光线的反射能力;
反射力的数值为反射率（亮度）
☆ 反射率是显微镜下鉴定和研究吸收
性矿物最重要的特征; ☆ 反射率性质稳定, 可以定量表示;
☆ 反射率是编制吸收性矿物鉴定表的 基础
透明矿物反射率公式
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2.影响矿物反射率的因素
1) 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) 2) 入射光波长 3) 观测介质
3.反射率的形成机理
• 光线照射矿物的光面可以产生透射、折射、吸收、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
(2)
R=[(N-1)2＋K2]/[(N+1)2 ＋ K2]
(3)
R=[(N-n1)2＋K2 ] /[ (N+n1)2 ＋ K2 ]
1）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
2）R与Hale Waihona Puke ，N 的关系R/%K
N
K＞2.5,R＞46%
K＞1.5,R＞30% K＞1,R＞16%
电子跃迁理论
能带理论
• 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 导带（空带） 射作用强，反射率低。
• 不透明矿物 自然金属导体矿物的能带 是重叠的，它可以吸收各种能量的可见 禁带 光，并在返回时电子的能量大多仍以光 e 的形式释放出来，所以反射率高（一般 价带（满带） ＞60％）。半导体矿物禁带宽度小于可 E 见光能量,电子吸收大部分可见光能量从 能带理论认为，固体物质中的电子 价带到导带.同时 返回时释放出反射光, 不束缚于个别原子，而是在整个固 具有高反射率（如黄铁矿和方铅矿40％ 体内运动。每个原子的外层电子具 ～60％);禁带宽度中等时,则可吸收部分 有一定的宽度范围的能带。完全被 能量,释放少量 的反射光,具有中等反射 电子占据的为价带，部分占据的为 率(如雄黄、雌黄20％～30％）. 导带，相邻能带之间为禁带。
e
4.反射率的研究意义
• 金属矿物最重要的鉴定特征。鉴定矿的种，同时可以鉴定矿 物的变种、异种甚至多型。如闪锌矿、铁闪锌矿
• 金属矿物的重要标型特征,反映成矿作用信息。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：变质的较纯（R：20.5％）；热液成因的富含 Mg（18.7％），岩浆的富含Ti （16.1％）,所以反射率特 征有差异。（640nm单色光下的反射率）
隔的矿物，如： 黄铁矿和方铅矿之间有10%的间隔
5个反射率级别 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% 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
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：在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％
1）矿物反射率的大小与反射光的强度成正比 2）矿物反射率永远小于100%。天然矿物中自然银的反射 率最高（95%），萤石的反射率最低（3%）
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 经计算机对数据加工处理后得出矿物的定量反射率数值。
1.544～1.553 1.434
4～6.0
4.5 3.0
②矿物吸收系数很大时（K＞2.0），矿物反射率主要取决于吸
收系数，R曲线近于水平，与N关系不大，且一律大于38%
③矿物吸收系数介于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
④单以吸收系数而言， K＞1,R＞16%； K＞1.5,R＞30%； K ＞2.5,R＞46%
• 透明矿物 多是离子键、共价键和 分子键矿物，其中的电子一般固定 激发态 在一定的位置上，电子的基态能级 e 与激发态能级之间的能量一般比可 释放能量 △E 见光光子的能量（3.1eV)大,因此， e 绝大部分可见光进入矿物透射。透 基态 明矿物△E＞3.1eV,可见光大部分 透过，反射率低.如金刚石是典型 不透明矿物,自然金属，金属键，很多 自由电子；不透明的自然金属(金属键) 的共价键矿物，从C—C键中移出一 和金属硫化物(部分金属键)△E＜3.1eV， 个电子需要5.5eV ，远大于可见光 吸收可见光能量，从基态跃迁到激发态。 能量，所以钻石的透明度高，反射 激发态不稳定，电子又从激发态返回到 率相对较低。 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
K＞5,R＞44%
N＞3,R＞24%
N＞1.5,R＞4%
①矿物吸收系数很小（K＜0.5) ，R取决于N，R曲线
近乎直立，与吸收系数无关 矿物 铁闪锌矿 富镁铬铁矿
K
0.4209 0.2419
N
2.37 2.16
R
17.80 14.00
方解石
石英 萤石
＜0.025
＜0.025 ＜0.025
1.486～1.658
2.影响反射率的因素
Fresnel透明矿物反射率公式：
R=(N-n1)2/(N+n1)2
当介质为空气时，则
R=(N-1)2/(N+1)2
（1）
不透明金属矿物折射率为复数折射率N’=N-iK, i2=-1,代入（1） 式得
R=[(N-n1)2＋K2 ] /[ (N+n1)2 ＋ K2 ]
空气中（n1＝1）则为
⑤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, R值必大于18％
3）矿物反射率与入射光波长的关系
• 矿物反射率随入射光波长不同（不同的单色光）而 变化
• 矿物的特征反射率-国际矿相学委员测定的470nm (蓝），546nm（绿），589（橙），650nm（红）单 色光矿物反射率
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。在反光
显微镜下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