冶金矿产品矿物的光学性质

矿物的光学性质是矿物对光线吸收；折射和反射所表现的各种性质。

（1） 颜色、很多矿物都具有特殊的颜色。矿物颜色产生的原因是由于矿物的组成成分中。含有某种色素离子即具有颜色的化学元素所引起的。在化学元素中最主要的色素是在元素周期表中第四周期的Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni等。如色素离子Fe ²⁺为绿色、Fe ³⁺为褐色、红色。由此可见。磁铁矿的铁黑色。赤铁矿的砖红色。以及褐铁矿的褐色都是由于不同形态的铁元素是组成它们的基本成分所造成的。当矿物中含杂质时，由于杂质的影响，矿物的颜色也会改变。

根据矿物产生颜色的原因与矿物本身的关系。可将矿物的颜色分为自色、他色和假色3种。

1） 自色、矿物的自色是指矿物的本身固有的颜色。矿物的自色是由于矿物的化学成分中含有色素离子（见表1）和内部结构所决定的。因而这颜色是比较稳定的。基本上不受外界的影响。所以在鉴定矿物时是很重要的。

表1  常见的色素离子及有关矿物的颜色

2） 他色 是指矿物中含有带色的杂质机械混入所染成的颜色。它与矿物本质无关。所以叫他色。

他色在矿物中随着混入物的不同、有不同的颜色。例如纯净石英是无色透明的、如含有少量的氧化锰时、则呈紫色，紫水晶；含钛时、呈淡红色，蔷薇水晶；、含碳时呈烟色或黑色，烟水晶。墨水晶；含气泡时、呈乳白色、等等。当矿物受热时、他色消失或变化。

3） 假色 是指矿物表面的氧化膜。内部的解理或薄膜。包体等引起光波的干涉而呈现的颜色，称为假色。

某些不透明矿物的表面、常因氧化而形成薄膜、引起反射光的干涉、呈现出各种不同颜色混染的色斑、称为锖色。常见于金属硫化物矿物的表面。

某些透明矿物、由于解理面对光的反射干涉的结果、形成有如彩虹的色圈、称为晕色。常见于解理发育的矿物、如云母、方解石等。

某些矿物由于晶格排列有定向的显微包裹体，沿不同方向观察时、矿物的颜色可发生徐徐变化，称为变彩，如拉长石。

矿物的颜色多种多样、描述时应力求准确、简单、通俗，一般采用双重命名法，如黄绿、褐红等。如系同种颜色，但色调深浅不同时，可采用比较法，如深红、淡、浅黄等。用生活中常见物品的颜色做比喻描述矿物的颜色叫比拟法，如樱红、乳白、铁黑、橄榄绿等。

（2） 条痕  矿物的条痕就是矿物粉末的颜色。一般试验矿物的条痕可在瓷板上或粗瓷碗底上刻划一下、就可看到矿物粉末的颜色。矿物的颜色常有变化、但矿物的条痕色则较为固定。因此矿物的条痕颜色也是可靠的鉴定矿物特征的方法之一。条痕有的与矿物的颜色相同、有的与矿物的颜色不同。如磁铁矿的颜色与其条痕是一致的、均为铁黑色。结晶的赤铁矿为钢灰色、不结晶的则为红色、但其条痕均为砖红色。又如闪锌矿中常含有铁、其颜色和条痕色均随含铁量增加而变深。由此可见、条痕色，结合颜色一起观察；除了用来鉴定矿物外、对某些矿物来说也可用来粗略地推断化学成分。应该指出、条痕色对于浅色的透明矿物则没有意义、因为它们的条痕都是白色或近于无色的、难以作为鉴定矿物的依据。

 （3）透明度是指矿物允许可见光透的程度。透明度决定于矿物对光的吸收程度。通常凡是对光的吸收强、其反射也强、而透明度则低。此外透明度还受矿物厚度的影响、矿物越厚。透明度越低、这是因为吸收率的总量增加了。因此、观察矿物的透明度时、要以同一厚度（0.03mm）做比较、在肉眼观察时、通常以矿物碎片的边缘透光的程度为标准、将透明度分为三级：

1）透明：能够完全或基本能清晰透见物像者。如水晶、冰洲石、石膏等。

2） 半透明：只能模糊的透见物体的轮廓。如辰砂、闪锌矿、锡石等。

3） 不透明：完全不能透见物像。如石墨、磁铁矿、方铅矿等。

矿物的透明度还受其颜色。杂质包裹物。解理。裂隙以及集合体等影响。

（4）  光泽  是指矿物表面对光的反射能力。矿物光泽的强弱决定于矿物对可见光的吸收，吸收愈大则反射愈大，光泽愈强，反之则弱。但是反射率主要决定于折射率的大小，光泽与反射率及折射率的关系见表2：

表2 光泽与反射率及折射率的关系

由表2可以看出光泽与折射率的关系。通常以折射率大小将矿物的光泽分为4级。

金属光泽：反射能力很强、如同新鲜镀铬器皿表面反光所呈现的光泽。一般金属自然元素和金属硫化物等矿物，具有金属光泽。如方铅矿、黄铁矿、黄铜矿等；

半金属光泽：反射能力强，介于金属与非金属之间，如同一般金属表面的反光、具半金属光泽的矿物主要见于金属氧化物矿物，如黑钨矿、磁铁矿等；

金刚光泽：反射能力较强，如同金刚石表面耀眼的反光；常见于典型共价键矿物以及含重金属元素或过渡元素的氧化物。含氧盐矿物：如金刚石、白钨矿、锡石等常呈金刚光泽；

玻璃光泽：反射力较弱，如同普通玻璃表面的反光；绝大多数的含氧盐以及离子键为主的透明矿物均为玻璃光泽，如石英、萤石、冰洲石、正长石等的光泽；

以上几种光泽是指矿物单体晶面或解理面所呈现的光泽；如果矿物表面不平，或者为矿物的集合体时，由于光线多次折射。反射而增加了散射光量，常使光泽发生变异，而呈现出下列几种特殊光泽：

1） 油脂光泽 矿物表面如同涂了一层油脂的光泽，如石英的断口面，如果矿物表面像树脂状光泽时，称为树脂、松脂光泽，如琥拍等；

2） 丝绢光泽 纤维状矿物集合体所呈现的如同丝绢外表的光泽，如石棉、纤维石膏等；

3） 珍珠光泽 如同蚌壳珍珠层的多彩光泽，常出现在片状解理发育的矿物，如云母等；

4） 蜡状光泽 如同蜡烛外表的光泽，常出现在隐晶质或非晶质致密块体上，如叶蜡石等；

5） 土状光泽 粉末状或土状矿物集合体的表面，呈暗淡无光的光泽，如高岭石等。

在矿物中70%以上具有玻璃光泽，而具有金属光泽的矿物，多具有重要的经济价值，某些矿物有明显的光泽异向性，从不同的方向观察时，呈现出不同的光泽，这种特性对于宝石矿物具有重要的价值；

矿物的颜色、条痕、透明度和光泽等光学性质，都是在光的作用下所发生的光学现象，它们都与光的反射，折射与吸收有着密切的关系，它们之间的关系见表3

表3  颜色、条痕、光泽、透明度的关系