基于ASTER VNIR SWIR多光谱遥感数据识别与提取干旱地区岩性信息——以西南天山柯坪隆起东部为例

ASTER多光谱遥感数据目前可以用于岩石矿物资源信息的识别和提取。本研究尝试利用ASTER 可见光近红外（VNIR）和短波红外（SWIR）的多光谱遥感数据提取干旱地区的岩石与矿物信息。基于新疆天山西南缘柯坪隆起东部不同地层单元岩石的化学组成和矿物成份以及VNIR SWIR谱域光谱吸收特征的分析,我们采用相关吸收波段深度（RBD）和波段比值（BR）方法对研究区的多光谱遥感数据进行图像处理,有效区分和识别了白云岩、石灰岩、砂岩以及阿克苏群的蓝片岩—绿片岩和砂质片岩。白云岩的CO2-3吸收谱带中心波长位于232〖KG*3〗μm,与灰岩的CO2-3 吸收谱带中心波长位置235 μm相比,具有向短波长方向移动的特点,据此可以利用RBD7、RBD8分别有效的识别白云岩和灰岩; 长英质岩石显示Al OH和Fe3+ VNIR SWIR吸收特征,而基性 超基性岩石显示Fe2+ 和Fe、Mg OH特征,利用不同的铁价态和次要矿物可以区分它们：ASTER band2/band1代表了含Fe3+ 矿物分布信息、ASTER band5/band4代表了含Fe2+ 矿物分布信息、RBD6可以估计Al OH矿物的丰度; 砂质/泥质片岩含较多的多硅白云母、绿泥石、黑硬绿泥石以及风化后表面覆盖的其它粘土矿物,在221 μm（band 6）存在有特征的吸收谱带,并且在165 μm（band 4）具有较高的反射率,而蓝片/绿片岩在221 μm（band 6）反射率较高,不具有明显特征吸收谱带,同时其在165 μm（band 4）反射率较低,因此蓝片/绿片岩ASTER band4/band6 比值低。应用ASTER band4/band6波段比值可以有效的区分开砂质/泥质片岩与蓝片岩/绿片岩。     

德兴铜矿矿山污染高光谱遥感直接识别研究

利用高光谱图谱结合特征开展矿山污染直接识别研究.首先详细分析了德兴铜矿矿山污染(废矿、废水以及植被) 地物的光谱特征, 总结出可利用于直接识别和提取这些污染物的特征光谱, 从而利用矿区航天Hyperion高光谱数据并以矿物识别谱系技术为主有效地识别出矿区的污染类型及其分布.对于以黄铁矿等含铁矿物为主的围岩或贫矿矿石的氧化污染利用70 0nm、10 0 0nm以及2 2 0 0nm附近的特征吸收分别识别出含Fe3 + 矿物及其Fe2 + 和Fe3 + 混合矿物, 并进一步根据光谱特征识别出赤铁矿和针铁矿; 根据矿区水体在6 0 0nm附近吸收特征的差异相对区分出酸性水、碱性水和中性水; 根据植被在6 85nm附近的最大吸收深度相对地划分植被污染程度.最后建议建立矿山污染地物光谱数据库.该研究为利用高光谱的技术优势快速且有效地直接识别与提取出污染源的种类、类型并分析其潜在的污染趋势提供了新的思路, 为矿山污染监测、治理规划和复垦提供了新技术和知识支撑.      

西藏地堡那木岗斑岩型铜矿多光谱遥感蚀变矿物组合分带特征

文章基于ASTER和Landsat-8OLI两种多光谱遥感数据,采用高光谱遥感技术混合调谐滤波(MTMF)、多光谱遥感技术相对吸收深度(RBD)、波段比值(BR)等方法提取了西藏多龙矿集区地堡那木岗斑岩型铜金矿床地表的蚀变矿物组合。其结果表明,基于ASTER数据的MTMF技术可将Al—OH矿物划分为白云母+高岭石/蒙脱石和地开石+蒙脱石+累托石两种组合,进一步可细分出斑岩型矿床多光谱遥感地表蚀变矿物组合并呈现出良好的分带特征:地堡那木岗铜金矿床自内而外依次为白云母+高岭石/蒙脱石→地开石+蒙脱石+累托石→Mg—OH类矿物组合,分别对应于前人野外调查所勘测到的的绢英岩化带+泥化带→泥化带→青磐岩化带,Fe3+矿物叠加于绢英岩化带、泥化带及其两带的叠合部位。所提取的多光谱遥感蚀变矿物组合分带特征对该区斑岩型铜金矿床的勘查工作提供了重要的遥感线索,对定位找矿靶区具有指导意义。     

Al3+交换蛭石层间铝的赋存状态研究

利用阳离子交换实验方法,将天然蛭石转化为羟基Al3+型蛭石,通过X射线衍射、差热分析,研究铝离子在蛭石层间域中的赋存状态.结果显示,Al3+交换蛭石中的层间铝不能用KCl溶液将其提取出来,但可用柠檬酸钠溶液可以将其提取出来,是一种非交换性的聚合羟基铝.Al3+的离子电势虽然很高,但Al3+交换蛭石的脱水温度却低于蛭石原矿.表明Al3+进入蛭石层间域后发生水解反应,生成Al(OH)2+和Al(OH)2+从而降低了Al3+的有效离子电势,使其脱水温度降低.Al3+进入蛭石层间域后发生水解反应,其可能的水解反应式为[Al(OH2)6]3+〈=〉[Al(OH)x(OH2)6-x]3-x+xH+,其中x＜3.     

基于SREM融合数据的矿物蚀变信息提取

目前卫星高光谱数据幅宽小,难以进行大面积矿物填图应用.本文探讨了基于多光谱图像光谱分辨率增强方法(spectral resolution enhancement method,SREM)融合算法,将Hyperion窄幅高光谱和先进星载热发射和反射辐射仪(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer,ASTER)宽幅多光谱数据进行融合,获得宽幅高光谱数据,从而进行矿物蚀变信息提取的方法和流程.结果表明:(1)原始ASTER数据仅能识别出Al-OH基团,Mg-OH基团和Fe3+离子基团3种矿物,SREM方法能够识别出高岭石、伊利石、绢云母、绿泥石和黄钾铁矾5种蚀变矿物;(2)融合图像矿物提取结果与原始ASTER和Hyperion图像的相对精度分别达到90.56%和92.85%;(3)其中绢云母、伊利石、高岭石与Al-OH基团,黄钾铁矾与Fe3+离子,绿泥石与Mg-OH基团出露区域基本一致.SREM融合数据具有幅宽大和光谱分辨率高的特点,提高了矿物蚀变信息解译精度,该方法对大面积矿物填图具有示范作用.     

黝帘石质玉的宝石学特征

对市场上一种被称为“红绿宝”的玉石饰品进行常规宝石学鉴定、显微镜下鉴定，并采用激光拉曼光谱、红外溴化钾压片吸收光谱、X射线粉晶衍射等分析技术，对其绿色、黑绿色及红色部分的矿物成分、结构构造特征进行全面的分析鉴定。结果表明，该玉石呈粒状结构，参差状断口，结构疏松。绿色部分折射率1．70（点测），为黝帘石Ca2Al2（Al0.9Fe0.1）（SiO4）3（OH）；黑绿色部分折射率1．65（点测），为镁钠闪石NaCa2（Mg，Fe）4Al（Si6Al2）O22（OH）2；红色部分为刚玉（红宝石）Al2O3。     

人工合成图水羟砷铁矾的矿物学研究

图水羟砷铁矾是目前发现的存在于酸矿废水中的唯一的亚砷硫酸盐含铁矿物,其化学式为Fe6(AsO3)4(SO4)(OH)4.4 H2O。图水羟砷铁矾对研究酸矿废水中砷地球化学以及冶金含砷废水处理都具有重要意义。本文通过恒温水浴反应器合成该矿物,首次采用红外光谱和拉曼光谱对其表征,结果表明:位于770 cm-1处的红外特征峰来自矿物中As—O伸缩振动;位于609、663、512、455和365 cm-1处的拉曼特征峰分别来自矿物中As—OH不对称伸缩振动、As—OH伸缩振动(υ3)、AsO33-不对称弯曲振动(υ4)(512和455 cm-1)和O—As—O弯曲振动;光电子能谱结果表明矿物中As为+3价,不存在更高氧化态。低pH值和高硫酸根有利于矿物获得较好晶形;矿物在pH>3出现不谐溶解,首次测定矿物溶度积常数(Ksp)为107.7,标准吉布斯反应自由能(ΔG0f)为-3 605 kJ/mol。     

矿物聚合材料固化过程中的聚合反应机理研究

以粉煤灰、高岭石等为原料,制备出具有良好力学性能和耐酸性的矿物聚合材料制品,可代替部分硅酸盐水泥制品。根据矿物聚合材料制品在3 d、7 d、14 d、28 d的X射线衍射(XRD)、红外光谱（IR）、扫描电镜（SEM）、核磁共振（NMR）等测试分析结果,研究了该材料固化过程中的聚合反应机理。研究结果表明,矿物聚合材料在固化过程中的反应如下：（1）粉煤灰中的玻璃相在强碱的作用下首先发生溶解,其中部分Si-O、Al-O键发生断裂;（2）断裂之后的Si、Al组分在碱金属离子Na⁺、OH^- 等作用下形成Si、Al低聚体（-Si-O-Na、-Si-O-Ca-OH、Al(OH)^-₄、Al(OH)^2-₅、Al(OH)^3-₆）,而后随着溶液组成和各种离子浓度的变化,这些低聚体形成凝胶状的类沸石前驱体;（3）前驱体脱水形成非晶相物质。核磁共振分析结果表明,28 d制品中,Si的存在方式以Q⁴为主。研究结果为进一步揭示矿物聚合材料的形成机理、改善制品的性能奠定了良好的基础。     

基于ASTER 和ETM+数据的蚀变信息提取 比较研究———以西藏泽当矿田为例

利用ASTER和ETM+数据分别对西藏泽当矿田试验区进行了遥感数据矿物蚀变信息提取。根据研究区岩石矿物光谱特征,采用主成分分析法,提取了含三价Fe离子和粘土矿化蚀变信息,通过对两者提取的结果进行比较之后认为,ASTER数据比ETM+数据在矿化蚀变信息提取中能进一步识别不同类型的含羟基蚀变矿物,并且也能很好的提取含三价Fe离子蚀变信息,未来具有较大的优势。     

一种产出于玄武岩中的柯绿泥石的矿物学研究

柯绿泥石采自新疆彩参1井中石炭纪地层的玄武岩.柯绿泥石在肉眼下为深绿色,其集合体呈不规则杏仁状,集合体大小在0.5～3.0 mm,呈放射状分布,也见微细脉状分布.根据电子探针成分分析,计算的柯绿泥石矿物分子式为:(Ca0.24Na<0.02)(Mg3.93Fe23.57Al1.35Mn0.07)8.92(Si6.32Al1.68)8O20(OH)10,其中绿泥石晶层和蒙皂石晶层的表达式以该矿物具对称中心而计算得到,绿泥石晶层:(Mg,Fe)3(OH)6{[(Mg,Fe,Mn)2.28Al0.68]2.96[Si36Al0.844.0O10(OH)2};蒙皂石晶层:(Ca0.24Na0.02)[(Mg,Fe,Mn)2.29Al0.67]2.96[Si3.16Al0.84]4.0O10(OH)2.由柯绿泥石样及各种处理样定向片的 X 射线衍射分析结果计算d(001)的变差因子(ICV),除钾饱和处理样的ICV大于0.75以外,其他样品的ICV都小于0.75,符合规则间层矿物的特征.采用 X 射线衍射和高分辨率透射电子显微镜研究发现,柯绿泥石的一维晶体结构中存在对称中心,对称中心位于绿泥石晶层的层问域中心及蒙皂石晶层的层间域中心,在2:1层的八面体中心不具对称中心,而且2:1层两侧的四面体厚度稍小于位于绿泥石晶层一侧的四面体厚度.     

多源遥感信息在喀喇昆仑火烧云一带找矿预测中的应用

本文采用多源遥感数据,开展新疆喀喇昆仑萨岔口-火烧云一带铅锌矿找矿预测工作。在对研究区典型矿床不同岩、矿石光谱特征测量的基础上,总结分析其光谱特征。赋矿灰岩具有强CO_3~(2-)吸收峰、弱Al-OH吸收峰,铅锌矿化体具有CO_3~(2-)吸收峰、Fe~(3+)吸收峰和Al-OH吸收峰。利用比值分析、密度分割和多特征匹配滤波等方法对ASTER数据有针对性地提取方解石、铁染、Al-OH遥感异常信息,异常呈北西向带状展布与区域地质体展布相吻合。本文以火烧云铅锌矿区为例,建立了区域铅锌矿床以"强方解石、弱Al-OH异常,伴有铁染异常"为特征的遥感找矿标志。结合Worldview-2高分辨率遥感影像特征及构造解译,以及成矿信息综合分析的基础上,对研究区内遥感异常信息进行筛选。利用相似类比理论,圈定五处找矿有利部位。结合异常查证,显示萨岔口、马鞍山、牛郎山、歪头山、金鱼山具有较好的铅锌矿找矿前景。利用多源遥感信息有助于推动喀喇昆仑这类高寒景观区的铅锌找矿工作。     

基于ASTER的雅鲁藏布江缝合带泽当-罗布莎蛇绿岩套分析和组分识别

本文通过对西藏雅鲁藏布江缝合带泽当-罗布莎地区蛇绿岩套的主要岩石组成和蚀变矿物的标准波谱吸收特征分析,比较了标准光谱库的相应岩性光谱吸收特征和ASTER数据波段特征之间的关系,采用连续统去除、比值法和光谱角制图法对ASTER影像数据进行处理及相关岩性和矿物提取。结果表明,蛇绿岩组分岩性中亚铁离子和Fe-OH,Mg-OH的可见-短波红外吸收特征显著,而且有一个宽波长范围的Si-O热红外光谱特征,基于这些光谱特征采用ASTER数据和比值法与光谱角制图法可有效地识别蛇绿岩的主要岩性和相关矿物成分及其空间分布,结果与地质资料基本吻合。     

基于ASTER VNIR-SWIR多光谱遥感数据识别与提取干旱地区岩性信息——以西南天山柯坪隆起东部为例

ASTER多光谱遥感数据目前可以用于岩石矿物资源信息的识别和提取。本研究尝试利用ASTER可见光近红外(VNIR)和短波红外(SWIR)的多光谱遥感数据提取干旱地区的岩石与矿物信息。基于新疆天山西南缘柯坪隆起东部不同地层单元岩石的化学组成和矿物成份以及VNIR-SWIR谱域光谱吸收特征的分析,我们采用相关吸收波段深度(RBD)和波段比值(BR)方法对研究区的多光谱遥感数据进行图像处理,有效区分和识别了白云岩、石灰岩、砂岩以及阿克苏群的蓝片岩—绿片岩和砂质片岩。白云岩的CO_3~(2-)吸收谱带中心波长位于2.32μm,与灰岩的CO_3~(2-)吸收谱带中心波长位置2.35μm相比,具有向短波长方向移动的特点,据此可以利用RBD7、RBD8分别有效的识别白云岩和灰岩;长英质岩石显示Al-OH和Fe~(3+)VNIR-SWIR吸收特征,而基性-超基性岩石显示Fe~(2+)和Fe、Mg-OH特征,利用不同的铁价态和次要矿物可以区分它们:ASTER band2/band1代表了含Fe~(3+)矿物分布信息、ASTER band5/band4代表了含Fe~(2+)矿物分布信息、RBD6可以估计Al-OH矿物的丰度;砂质/泥质片岩含较多的多硅白云母、绿泥石、黑硬绿泥石以及风化后表面覆盖的其它粘土矿物,在2.21μm(band6)存在有特征的吸收谱带,并且在1.65μm(band 4)具有较高的反射率,而蓝片/绿片岩在2.21μm(band 6)反射率较高,不具有明显特征吸收谱带,同时其在1.65μm(band 4)反射率较低,因此蓝片/绿片岩ASTER band4/band6比值低。应用ASTER band4/band6波段比值可以有效的区分开砂质/泥质片岩与蓝片岩/绿片岩。     

不同地形条件地面同步光谱定标场对比研究

利用美国ASD公司的FieldSpec Pro FR地面波谱仪,选择5°视场角探头和135cm探头距测试地物高度,开展0°、5°、10°、15°、20°等五种不同地形坡度明、暗地物自然定标场地面波谱测试。通过对比研究不同地形坡度具代表性、能真实反映被测试目标平均自然性的各波谱测试点波谱曲线特征,得出0°、5°地形坡度获取的波谱曲线连续、平滑,信噪比高,没有混入大气水气吸收、仪器噪声等因素导致的剧烈波动、跳跃现象或尖锐锯齿状噪声,波谱特征明显,吸收峰最小值位置清晰可辨,各波谱测试点波谱曲线变化幅度小,整体反射率值变化小,Fe~(2+)、Fe~(3+)、Al-OH、Mg-OH、CO_3~(2-)等分子基团与离子波谱的诊断性波谱特征位置清晰可辨。因此0°和5°坡度地形条件获取的地面同步自然场光谱定标波谱曲线,可以满足航空高光谱遥感数据的大气校正、光谱重建和空、地回归分析等所需的地面波谱数据要求。     

基于特征导向主成分分析遥感蚀变异常提取方法

为利用多光谱遥感数据提取蚀变异常信息, 在分析蚀变矿物的先进星载热发射和反射辐射仪(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer, ASTER)和影像短波近红外(visible and near IR-short wave-length IR, VNIR-SWIR)谱带的特征光谱曲线的基础上, 对传统的主成分分析法进行了改进, 利用特征导向主成分分析法对辽宁兴城地区进行矿物蚀变信息提取, 成功的对该地区内的褐铁矿(Fe3+)、绿泥石(Mg-OH基团矿物)和高岭石(Al-OH基团矿物)进行了蚀变异常信息提取.通过实践验证和研究区地质资料表明, 特征导向主成分分析法能够有效地提取蚀变信息并识别研究区内主要矿物, 可以为该区的成矿预测工作提供一定的依据.      

短波红外光谱技术在浅剥蚀斑岩铜矿区勘查中的应用——以西藏念村矿区为例

作为世界上最重要的一种矿床类型,斑岩铜矿一直是工业界勘查的首选.对此类矿床的勘查,在中-深剥蚀程度的矿区相对简单,而在浅剥蚀的矿区则变得较为困难,这是因为在浅剥蚀的矿区,矿床热液/矿化中心很难快速有效定位.近年来,在矿产勘查领域逐渐得到广泛应用的短波红外光谱技术,可通过特定蚀变矿物反射光谱特征参数系统变化的规律来厘定热液/矿化中心,在块状硫化物及浅成低温矿床中显示出良好的应用效果,这为浅剥蚀斑岩铜矿热液/矿化中心的快速、有效厘定提供了一种途径.为此,文章选择了位于冈底斯斑岩铜矿带东段、剥蚀较弱的念村(即夏玛日)矿区,拟通过矿区样品短波红外光谱的系统测量,寻找出蚀变矿物反射光谱特征参数系统变化的规律,进而约束矿床热液/矿化中心.本次研究在念村矿区共识别出7种蚀变矿物,按出现频率由多至少依次为伊利石、绿泥石、蛋白石、叶蜡石、高岭石、绿帘石及多硅白云母;而且,矿区外围以伊利石-绿泥石±绿帘石蚀变矿物组合为主,向内逐渐过渡为伊利石±蛋白石、伊利石-叶蜡石±高岭石组合.通过对伊利石反射光谱特征参数的计算发现,伊利石结晶度及Al-OH吸收峰位,这些通常被认为与伊利石形成温度有关的光谱学参数,在该矿区呈现出系统的变化规律:在矿区东北部,伊利石结晶度较大(＞1.6),Al-OH吸收峰位较小(＜2 203 nm),而该区域的外围,伊利石结晶度变小,Al-OH吸收峰位变大.这表明矿区东北部伊利石的形成温度更高,暗示该区域可能为矿床热液/矿化中心.因此,建议在本次研究所圈定的热液/矿化中心范围内,在适当开展物探工作的基础上,尽快布置勘查工程进行验证,以实现矿床的尽快查找和突破.     

黄铁矿含金机理探讨

在大多数金矿床中,黄铁矿是金的主要载体矿物之一.本文从黄铁矿的晶体结构化学角度出发,分析了黄铁矿的晶体结构特点;探讨了金以An⁺和An^-离子形式分别替代Fe²⁺离子和S^2-离子的形成机理以及以可见金方式在黄铁矿中的赋存机制.通过分析,认为金在黄铁矿中的富集主要与黄铁矿的晶体结构有关,特别是与黄铁矿中的Fe-S、S-S、An-S和Fe-Au键的电子结构特点有关.     

一些常见铀矿物的红外吸收光谱特征

作者对我国产出的41种常见的铀矿物进行了红外光谱分析,并收集了国外已有资料,综合了10类53种铀矿物的红外吸收光谱特征。     

细分红外光谱遥感图象色调异常机理初探——以新疆阿尔泰某多金属矿区为例

本文以新疆阿尔泰某多金属矿区为例,对岩矿光谱特征、不同岩性段岩石化学特征、细分红外光谱遥感图象色调异常进行研究并通过野外验证后提出:Fe³⁺除在900nm 处具有强吸收特征外,在2150nm 附近有一个反射峰特征;细分红外光谱遥感图象色调异常的形成机理是与 Fe³⁺的2150nm 附近的反射峰特征有关的综合光谱信息的反映。