塔里木盆地柯坪隆起典型沉积岩类的热红外光谱特征研究

塔里木盆地西北缘柯坪隆起一些典型碎屑岩、碳酸盐岩及蒸发岩的热红外发射光谱曲线的分析表明：利用残余辐射谱带（又叫低发射率带）的中心波长位置可以确定沉积岩中的主要矿物成份，并可利用残余辐射谱带的强度判断矿物成份含量的多少。这对于利用热红外多光谱遥感技术直接找矿具有重要意义。     

不同亚类硅酸盐矿物的中红外光谱学特征

利用热红外发射光谱研究了不同亚类硅酸盐矿物镁橄榄石、透闪石、蛇纹石和钠长石的红外发射光谱特征。在120oC时,通过对400～1650 cm-1的红外波段进行积分计算,发现硅酸盐矿物中镁橄榄石的发射率最高,可达到0.988,钠长石最低为0.947。硅酸盐矿物在850～1300cm-1区间均产生宽的低发射带,该发射带与硅氧四面体层中(Si,Al)-O的伸缩振动相关;在470 cm-1左右则形成相对尖锐的低发射带,与硅氧四面体层中(Si, Al)-O的弯曲振动相关。从岛状、链状、层状到架状硅酸盐矿物由于Si O2聚合程度依次增加,最强发射谷的位置依次向高频方向偏移,说明硅氧四面体中Si-O伸缩振动带的位置受到了n(Si)/n(O)比值的制约。此外,在辐射能量谱里,镁橄榄石、透闪石、蛇纹石和钠长石的最强辐射谷范围趋于变宽,依次为115、162、225和247 cm-1,反映了吸收的辐射能增加。综上可推测,硅酸盐矿物强的发射率可能与硅氧四面体中Si-O的振动模式、Si O2的聚合度、辐射能量谱中最强辐射谷的波长范围有关。     

基于热红外遥感数据的西藏冈底斯东段岩性识别

ASTER数据包含有从太空测量来自地球表面的多光谱热红外辐射数据。通过对JHU光谱库中岩石矿物热红外光谱特征的分析,以及对ASTER影像TIR波段光谱特征进行分析,利用比值法和光谱角制图法SAM相结合进行石英、砂岩和硅酸盐岩类等造岩矿物识别并在西藏冈底斯东段泽当矿田应用,最后将遥感解译分析结果与该区已的地质资料进行比较。结果表明,ASTER影像TIR波段基本上能识别硅酸盐类造岩矿物,并且对于岩性识别具有很大的应用潜力。     

方解石-白云石-菱镁矿的中远红外光谱学特征研究

利用拉曼光谱和红外光谱研究了方解石、白云石和菱镁矿的光谱学特征,探究了影响三种矿物红外辐射性能的因素。三种矿物的拉曼光谱(Raman)、中红外吸收光谱(MIR)、远红外吸收光谱(FIR)显示随着矿物中镁含量的增大将会影响CO₃^2-的面外弯曲振动(ν₂)、反对称伸缩振动(ν₃)和平面内弯曲振动(ν₄),使各光谱特征峰均向高频端迁移。基于黑体辐射定律以及在80 ℃、400~2 000 cm^-1矿物的辐射能量谱,结果显示方解石、白云石、菱镁矿的发射率依次减少(0.951,0.938,0.895)。三种矿物的红外吸收光谱和发射光谱中的振动位置均受CO₃^2-基频的显著影响,在1 300~1 650 cm^-1均产生宽的低吸收带,该吸收带与CO₃^2-的反对称伸缩振动相关,且吸收带范围(202,236,272 cm^-1)与发射率之间呈负相关关系。因此,当最强化学键的振动出现在发射光谱窄的吸收带范围内会产生相对较高的辐射能和发射率。此外,矿物的晶体结构也会影响发射率,大的离子半径、键长和晶胞体积将降低辐射过程中能量的吸收,增强辐射特性。综上研究结果,方解石、白云石和菱镁矿的拉曼光谱和红外光谱揭示了金属原子的相对质量对光谱学特征的显著影响,其发射率可能受到C—O键的反伸缩振动范围、最强吸收带控制的最低发射率以及矿物晶体结构的共同影响。这项研究呈现了必要的光谱信息和热发射率数据以识别特定的碳酸盐矿物,为类似矿物的光谱特征研究奠定了基础;同时为进一步认识地壳中大量的碳酸盐矿物提供了研究方法,也为地外勘探的深入研究给予相关的理论基础。     

硼酸盐矿物的振动光谱研究：Ⅰ：喇曼光谱特征

本文利用激光喇曼光谱研究了不同类型的硼酸盐矿物,讨论了它们的谱带特征及其归属。研究结果表明,具简单基团的喇曼光谱可以作出比较明确的归属,且与红外光谱结果一致,而同时具三、四配位硼的矿物,其配阴离子虽很复杂,各种谱带相互叠加,但仍可以对主要谱带作出初步的归属。     

结合实测光谱的ASTER TIR数据岩性划分与构造样式分析:以新疆阿克苏蓝片岩为例

常见造岩矿物的特征谱带位于热红外区域,因此热红外遥感在岩石地层划分与构造样式分析方面有巨大的应用潜力,并且精细岩石地层划分是构造样式分析的基础。新疆阿克苏蓝片岩被认为是目前世界范围内保存最好的前寒武纪蓝片岩之一。本文对该地质体中采集的不同类型岩石样品进行了室内热红外发射光谱测试,发现白云母石英片岩类残余辐射特征（restrahlen features,RF）位于波长8.55、9.16和9.60 μm处,绿泥绿帘片岩类RF位于波长9.60、10.50和11.66 μm处。按照ASTER TIR波段位置将样品的发射率光谱曲线重采样,利用ASTER TIR数据计算基性指数I_b和白云母指数I_m。依据I_b和I_m得到不同岩性段分布图,该图能反映蓝片岩地质体中不同基性程度岩石、后期侵入的基性岩墙群以及白云母石英片岩单元的空间分布。从岩性区域分布特征看,我们认为新疆阿克苏蓝片岩地质体平面构造样式表现为褶皱,其轴迹线为NE—SW向,这一结果与前人对其划分的单斜地层结构有较大的差异。另外,褶皱出现在地质体南部,说明其北部所受压力较南部小,与前人认识一致。研究结果体现了热红外遥感结合实测光谱可有效探测矿物岩石信息的优势,该方法可为相关研究提供参考。     

含白云石天然碳酸盐岩在中红外波段的辐射特性研究

利用红外发射光谱研究了含白云石天然碳酸盐岩及主要组成矿物的红外发射光谱特征,探究了影响其红外辐射性能的因素。X射线衍射(XRD)和微区拉曼光谱(Raman)结果显示白云石(70%)、方解石(25%)和石英(5%)是该天然碳酸盐的主要组成物相。基于黑体辐射定律以及在80℃时、400～2 000 cm-1各矿物的辐射能量谱,显示碳酸盐岩、白云石、方解石和石英的发射率依次减少(1. 010、1. 000、0. 997、0. 958),白云石是碳酸盐岩红外辐射性能的主要贡献者。在本文研究的温度和波长范围内,含白云石碳酸盐岩中主要组成矿物的热容是温度的函数,白云石高的热容有利于提高整体的热辐射性能;矿物颗粒直径对热辐射的传播有一定的影响,颗粒直径接近于辐射波长时热辐射出现衰减导致发射率降低;当化学键(C—O键、Si—O键)的振动出现在发射光谱窄的发射带范围内(1 350～1 500 cm-1和950～1 275 cm-1)则会导致相对较高的辐射能和发射率。     

硼酸盐矿物的振动光谱研究：Ⅱ：红外光谱特征

本文通过观测在不同温度下加热过的硼酸盐矿物的红外光谱,并与喇曼光谱结果进行比较,讨论了红外光谱谱带的归属。结果表明,通过观测不同温度下加热过的样品的谱带特征有助于谱带的归属。     

高光谱热红外遥感技术在地质找矿中的应用

高光谱热红外遥感技术用于地质找矿,目前国内外都在探索,由于热红外发射光谱的混合为线性混合,利用线性解混技术可以对硅酸盐类矿物,如石英进行识别和提取。这是其优于可见光—近红外和短波红外之处。大多数金属矿床与石英脉—硅化带的关系密切。另外,石英脉与硅化带的控矿作用又有差异。因此,利用高光谱遥感技术提取石英脉—硅化带,并将二者区分开来,对于金属矿的找矿具有极其重要的意义。航空高光谱热红外遥感技术由于可以获取高空间分辨率(亚米级)的高光谱热红外数据,可以进行热红外矿物精细填图,提取规模小的石英脉或硅化带,从而更具地质找矿价值。本文利用核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室的航空热红外成像系统(TASI),在甘肃北山柳园—方山口和新疆雪米斯坦地区获取了高空间分辨率的高光谱热红外遥感数据,从开展实用化热红外大气校正与光谱重建技术入手,探索了石英脉—硅化带提取与区分,解决了地质找矿中石英脉—硅化带的提取与区分这一具普遍性的关键技术难题,并通过示范应用,取得了明显的找矿效果。     

矽卡岩型铅锌矿床石榴石和单斜辉石的红外光谱研究

组成矽卡岩的矿物主要为钙铁榴石—钙铝榴石系列的石榴石和透辉石—钙铁辉石系列的单斜辉石,其矿物成分变化与红外光谱谱带的变化有明显的相关性,即石榴石的红外吸收谱带随着钙铁石榴石分子的增高,谱带向低频方向移动;单斜辉石的红外吸收谱带随着矿物含铁度的增高向高频方向移动。     

Influence of sedimentary environments on mechanical properties of clastic rocks

The sedimentary environments are the intrinsic factor controlling the mechanical properties of clastic rocks. Examining the relationship between rock sedimentary environments and rock mechanical properties gives a better understanding of rock deformation and failure mechanisms. In this study, more than 55 samples in coal measures were taken from seven different lithologic formations in eastern China. Using the optical microscope the sedimentary characteristics, such as components of clastic rocks and sizes of clastic grains were quantitatively tested and analyzed. The corresponding mechanical parameters were tested using the servo-controlled testing system. Different lithologic attributes in the sedimentary rocks sampled different stress–strain behaviors and failure characteristics under different confining pressures, mainly due to different compositions and textures. Results demonstrate that clastic rocks have the linear best-fit for Mohr-Coulomb failure criterion. The elastic moduli in clastic rocks are highly dependent upon confining pressures, unlike hard rocks. The envelope lines of the mechanical properties versus the contents of quartz, detritus of the grain diameter of more than 0.03 mm, and grain size in clastic rocks are given. The compressive strength or elastic modulus and the grain diameter have a non-monotonic relation and demonstrate the “grain-diameter softening” effect.     

塔里木盆地西南部昆仑山前下白垩统沉积相特征及石油地质意义

塔里木盆地西南部沿昆仑山前分布一套逾千米厚的下白垩统碎屑岩,岩相以浅红色中、细砂岩,褐红色砂砾岩、砾岩为主,夹浅红色泥岩和薄层浅灰色细砂岩。按生物组合及岩性特征,自下而上可划分5个岩性段。第1段为灰绿色泥岩段,沉积环境以湖相和前扇三角洲沉积为主;第2段为砂砾岩段,沉积环境以扇三角洲前缘和平原沉积为主;第3段为含砾粗砂岩段,沉积环境以辫状河－辫状河三角洲平原沉积为主;第4段为细砂岩夹泥岩段,沉积环境以辫状河三角洲前缘水下分流河道沉积为主;第5段为泥岩夹砂岩段,沉积环境为辫状河三角洲前缘、前辫状河三角洲和滨浅湖相沉积。沉积环境由快速堆积的扇三角洲-冲积扇向辫状河-辫状河三角洲演化,沉积厚度达1000余米。构造背景为强烈拉张的构造环境,是断陷盆地发育的重要时期。中细砂岩达70％以上,砂岩孔隙类型为原生粒间孔,孔隙度10％~20％,渗透率1~1000×10－3μm2,是塔里木盆地中生代油气勘探的重要目的层系。     

New ideas on geologic history of Eastern Zeagli-Darvaza uplift in connection with Cenozoic hydrovolcanism

Cenozoic hydrovolcanic activity was inferred in a small area in the Kara-KumDesert by lithologic, mineralogic and morphologic studies. Several petuliar Cenozoic sedimentary rocks were interpreted as being deposited in vertical channels by hydrovolcanic waters. Associated with these channels are sulfur-capped hillocks with up to 60 m of relief. These hillocks are considered hydrovolcanic depositional features. – A. J. Woloshin.     

西藏札达盆地上新统古格组和托林组的厘定与层序地层划分

根据札达盆地剖面中地层的接触关系、沉积旋回、沉积体系和岩相岩性特征,可将上新统河湖相地层划分为2个组、5个沉积相、8个岩段。古格组(N22g)一岩段为砾岩,属河流相沉积;二、三、五岩段以细碎屑岩为主,属浅湖相沉积;四岩段以含粘土质细碎屑岩为主,属深湖相沉积。托林组(N21t)一、二、三岩段为一套砾岩、含砾中粗粒钙质长石岩屑砂岩和中细粒砂岩的碎屑岩,为典型冲(洪)积扇沉积物。ESR法和古地磁法测年结果表明,古格组形成时代为上新世晚期(4.40～2.47Ma);托林组形成时代为上新世早期(5.44～4.40Ma)。札达盆地为一同生断陷盆地,在上新世时期的构造运动过程中,盆地演化经历了水进体系域—湖泊扩张体系域—湖泊收缩体系域3个发展阶段。     

内蒙古西部额济纳旗及邻区石炭系—二叠系沉积环境

为进一步研究额济纳旗及其邻区石炭系—二叠系沉积地质与盆地原型, 根据研究区的岩性、岩相建造、古生物化石、沉积演化、沉积构造等基本数据,采用野外观察与室内研究相结合的方法,对额济纳旗及其邻区石炭系—二叠系的沉积环境进行了分析。额济纳旗及其邻区石炭系—二叠系受阿拉善古陆和北西方向海浸的控制,岩性特征受石炭纪—二叠纪构造单元的控制,岩性组合为碎屑岩+碳酸盐岩+火山岩。由南向北碎屑岩粒度变细,南部以滨岸环境的碎屑岩为主,北部以浅海陆棚环境和碳酸盐台地环境为主。额济纳旗及其邻区石炭系—二叠系沉积环境对优质烃源岩和储集层的发育具有控制作用。     

内蒙古西部额济纳旗及邻区石炭系——二叠系沉积环境

为进一步研究额济纳旗及其邻区石炭系—二叠系沉积地质与盆地原型,根据研究区的岩性、岩相建造、古生物化石、沉积演化、沉积构造等基本数据,采用野外观察与室内研究相结合的方法,对额济纳旗及其邻区石炭系—二叠系的沉积环境进行了分析。额济纳旗及其邻区石炭系—二叠系受阿拉善古陆和北西方向海浸的控制,岩性特征受石炭纪—二叠纪构造单元的控制,岩性组合为碎屑岩＋碳酸盐岩＋火山岩。由南向北碎屑岩粒度变细,南部以滨岸环境的碎屑岩为主,北部以浅海陆棚环境和碳酸盐台地环境为主。额济纳旗及其邻区石炭系—二叠系沉积环境对优质烃源岩和储集层的发育具有控制作用。     

巴丹吉林沙漠石英δ18O值及其物源意义

巴丹吉林沙漠是世界上沙丘最高大的沙漠,其沙源研究对认识沙漠形成、高大沙山发育和防沙治沙工程有重要意义。石英是沙漠沉积物中常见的矿物,其氧同位素值可示踪物源。采集沙漠西北部、东部、东南部高大沙山、丘间低地与湖泊以及雅布赖山前的表层沉积物,测定了样品不同粒级的石英δ18O值。结果表明:①石英δ18O值随粒级减小有增大趋势,同一样品不同粒级石英δ18O值存在较大差异,相同粒级石英δ18O值也有变化。②石英δ18O值介于9.4‰~19.3‰,均值为13.3‰（n=55）;其中沙丘沙的石英δ18O值介于9.5‰~16.6‰,均值为12.9 ‰（n=39）;湖相沉积物的石英δ18O值介于9.4‰~19.3‰,均值为14.2‰（n=16）。③区域内,<16 μm粒级的石英δ18O值与16~64 μm、125~154 μm、200~250 μm、> 300 μm粒级的石英δ18O值都存在显著差异,但200~250 μm与 > 300 μm粒级的石英δ18O值没有显著差异;经区域对比,巴丹吉林沙漠 < 16 μm粒级的石英δ18O值与柴达木盆地沙漠、蒙古戈壁风成沉积物 < 16 μm石英δ18O值无显著差异,但巴丹吉林沙漠16~64 μm粒级的石英δ18O值与蒙古戈壁风成沉积物16~64 μm石英δ18O值存在显著差异;这似乎暗示研究区的细颗粒物质可能是远源的。巴丹吉林沙漠沉积物的石英δ18O值位于火成岩石英、砂岩和变质岩石英δ18O值分布阈值内,受区域地质条件、物源混合、粒级效应等因素的影响,砂粒级的石英δ18O值所指示的母岩成份特征与祁连山区岩石的岩性有较好吻合。     

Geological mapping of the Francistown area in northeastern Botswana by surface temperature and spectral emissivity information derived from Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) thermal infrared data

We identified geological units in the Francistown area in northeastern Botswana by using Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) thermal infrared (TIR) data, which contains both surface temperature and spectral emissivity information. A scatter plot of ASTER L1B daytime TIR digital values and L2 daytime temperature indicates that in the ASTER L1B daytime TIR data, bands 10, 11, and 12 contain spectral emissivity and temperature information, whereas surface temperature dominates the spectral emissivity information in bands 13 and 14. Visual interpretation of the ASTER TIR false color composite (FCC) images generated by assigning red, green, and blue to band 14:band 12:band 10 using L1B daytime data allowed us to identify mafic-to-ultramafic units and quartz-rich felsic units. Mafic-to-ultramafic units such as gabbro, dolerite, and dunite appear white in ASTER L1B daytime TIR FCC images due to their high spectral emissivities in the 8–9 μm region (bands 10 and 12) and high surface temperatures. Mafic-to-ultramafic units have higher surface temperatures than other geological units because they absorb more solar radiation due to their lower albedos and they have a lower thermal inertia. Quartz-rich felsic units such as granite and dry river sand appear reddish in the ASTER L1B daytime TIR FCC image because the spectral emissivity of quartz is lower in the 8–9 μm region (bands 10 and 12) than in the 10–12 μm region (band 14). Mafic-to-ultramafic and granitic units are important targets for mineral exploration because they are potential geological units to host or accompany mineralization. The proposed ASTER L1B daytime TIR FCC images can be prepared very simply and they provide valuable information for geological mapping and mineral exploration.     

西藏双湖托纳木地区上侏罗统雪山组物源分析

地处羌北坳陷与中央隆起带毗连地带的托纳木地区广泛发育上侏罗统雪山组沉积,厚达1500m。本文重点研究了雪山组的地层特征、古水流特征以及砂岩碎屑组分特征,在此基础上简单分析了其沉积相特征。根据雪山组的岩性及沉积构造将雪山组划分为三段,其沉积相分别为雪山组一段为前三角洲亚相,二段为三角洲前缘亚相和三角洲平原亚相组合,三段为冲积扇相。古水流复平方向分布样式指示雪山期的物源方向主要来自西南边;砂岩碎屑组分表明雪山组的母源区岩性十分多样;三角图解定量分析显示物源区基本上属于再旋回造山带,而且以石英再旋回为主,表明其物源来自于西南部的中央隆起带。     

碎屑质韧性动力变质岩结构构造分类

根据新疆觉罗塔格碎屑质韧性动力变质岩的形变相变方式、构造、结构组成和粒度结构,将碎屑质韧性动力变质岩划分为６大类：片岩类、板状变粒岩类、糜棱岩类、压扁拉长岩类和布丁岩类,讨论了碎屑质韧性动力变质岩的组合与命名。