近红外光谱对岩矿表面黏土矿物覆层的响应

近红外光谱(NIR)技术具有测试快速、准确和对样品无接触、无损害等诸多优点,因而被广泛应用于材料科学、医学和地球科学等众多领域。在地质学和行星探测领域,近红外光谱常用来原地和遥感识别星球表面矿物组成、分布及相对含量等信息。近红外光谱对含有羟基和水的矿物,特别是黏土矿物有更强的响应,而黏土矿物主要的生成条件和矿物物化性质使其常常以岩石矿物表面覆层形式广泛存在于地表环境中。在实际测试过程中,覆层形式存在的黏土矿物极有可能会对探测目标区的岩石矿物含量和赋存状态等信息产生干扰,其干扰程度和机制尚不十分清楚。为此,本研究针对性地考察了黏土矿物覆层对矿物表面近红外光谱测试的影响。选用绿脱石、绿泥石、高岭石和伊利石4种代表性黏土矿物,覆层的厚度分别设计约为30、10、2和1μm;基体矿物选取角闪石、钾长石和石英为代表。实验结果表明,在位于2100～2370 nm处的近红外光谱吸收波段,不同厚度的黏土矿物覆层均会不同程度地影响基体矿物的反射光谱特征,导致在遥感探测过程中无法准确地获取其光谱信息,且随着覆层厚度增加,基体矿物信息被湮没的程度加剧。与富铁黏土矿物(绿脱石和绿泥石)相比,富铝黏土矿物(高岭石...     

土屋铜矿近红外光谱找矿模型建立

近红外光谱波长780～2 500 nm,据矿物特征吸收光谱可区分不同矿物和同一矿物不同结晶度,利用近红外光谱技术可进行热液矿床蚀变矿物研究.土屋铜矿围岩蚀变为青磐岩化、绢云母化、硅化和黑云母化,采用便携式近红外光谱矿物分析仪对土屋铜矿探槽所取样品和钻孔样品进行测试,总结石英、蒙脱石、绿帘石、绿泥石等蚀变矿物及近红外光谱...     

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。     

近红外光谱分析在寿山石鉴别中的应用

寿山石品种繁多,其鉴别和分类也一直是个难题.首次利用便携式近红外光谱仪（NIR）研究了不同类别寿山石的近红外光谱特征.根据寿山石样品状态（块状和粉末状）的不同表面形态、粒度、质量等因素对近红外光谱测试结果的影响进行了分析,讨论了近红外光谱的主要吸收峰归属,旨在探索一种无损、便捷的寿山石鉴别方法.结果表明,利用便携式近红外光谱仪完全可以区分寿山石的三个主要类别,即高山石类（高岭石族）、芙蓉石类（叶蜡石）、汶洋石类（伊利石）.在块状寿山石样品的近红外光谱1 400 nm区域,高岭石族矿物表现为一对双峰;叶蜡石和伊利石都仅有一特征单峰,叶蜡石表现为1 392 nm,伊利石表现为1 406 nm.寿山石样品的表面形态对近红外光谱没有明显的影响.粉末状寿山石样品的近红外光谱吸收峰更为尖锐,分裂程度更好.除了1 400 nm处的吸收峰外,在2 180 nm左右,高岭石类矿物表现为双峰,而叶蜡石和伊利石为单峰,但叶蜡石的吸收峰位于2 168 nm,伊利石位于2 195 nm.在条件允许的情况下,获取10 mg左右的寿山石样品粉末,便可获得清晰的近红外光谱.     

基于多角度高光谱指数的花岗岩中长石含量反演研究

花岗岩中长石含量的定量估算有助于其定名和分类,为后续相关地质过程研究提供基础数据。在可见光—近红外—短波红外波段范围内（0. 35~2. 5 μm）,传统基于光谱吸收特征参数反演矿物种类和含量的方法,不适用于像长石这类无诊断性吸收特征的矿物。同时,基于物理的辐射传输模型由于计算复杂,在较大程度上限制了该方法在矿物定量反演中的应用。本文基于多角度高光谱数据,通过不同光谱预处理方法及光谱指数类型的组合实验,创建用于估算花岗岩中长石比例的光谱指数模型。结果表明,使用2035 nm波段的反射率二重差分型（CRDDn2035）指数模型,在不同实测数据集中均具有良好表现,估算精度达到0. 81。本研究创建了一种适用于估算长石占比的光谱指数模型,为定量反演具有弱吸收特征的岩矿信息提供了新的技术手段与思路。     

遥感蚀变信息在西藏多龙矿集区找矿中的应用研究

<正>矿物光谱测量技术是一种应用地面光谱仪获取矿物光谱的遥感技术。目前,技术上可行并广为应用的矿物光谱测量技术可探测300²500nm波长范围内的含水矿物、含氢氧根矿物以及硫酸盐和碳酸盐矿物的吸收特征,通过对这些特殊吸收特征的研究,可以实现与成矿作用密切相关的蚀变矿物的识别(连长云等,2005;章革等,     

基于地物光谱特征的成像光谱遥感矿物识别方法

成像光谱技术是遥感技术发展的前沿技术之一 ,它是在可见光、近红外及短波红外上 ,集图像、光谱于一体的具有高光谱分辨率的纳米遥感技术。文中从岩矿光谱特性的研究入手 ,通过光谱特征识别准则 ,利用机载的可见光、近红外及短波红外成像光谱 (HyMap)数据 ,开展成像光谱遥感矿物识别的试验研究。试验识别的矿物有绿泥石、绿帘石、橄榄石、绢云母、滑石、石膏及黑云母等。试验结果表明 ,通过矿物光谱特征分析与其识别原则进行成像光谱遥感矿物识别获得了很好的效果。因此 ,基于地物光谱特征进行成像光谱矿物直接识别确实可行 ,有利于矿产资源评价中成矿物源和矿化蚀变信息分析。     

新书要览

矿物物理学导论 A·S·马尔福宁著李高山等译地质出版社,1984,271p。全书共分八章,从量子论开始系统地介绍了矿物中主要的化学键模型和理论。重点叙述矿物的化学键与光谱,详细地介绍了矿物的光学吸收光谱与矿物的颜色本质,最后综合叙述某些矿物类(或族)的结构与化学键特征。作为一位矿物岩石学家,作者尽可能避开复杂的     

北山方山口地区典型蚀变岩矿的光谱特征研究

利用遥感数据提取蚀变矿物的基础就是熟知不同岩石和矿物的光谱吸收特征,尤其是要掌握不同物理、化学环境下岩石和矿物的光谱变异特征。北山方山口地区地质演化历史复杂,蚀变岩石类型多样。那么不同岩石和矿物的光谱吸收特征有何特点,跟遥感影像上对应端元的光谱曲线是否吻合呢?另外,何种采集条件下获取的地面岩矿光谱最具代表性呢?就上述问题,笔者对方山口试验区内典型岩矿的光谱特征展开研究。实验结果表明:原位露头岩石样品和原地碎石样品与岩石标样在光谱曲线特征上最为接近,样品表层的沙漠漆对特征峰的吸收深度有一定影响。而岩矿的可见光-近红外光谱主要取决于矿物的成分和分子结构,岩石的物理破坏作用不会导致特征谱带的变化。各蚀变岩石影像端元光谱曲线与其实测光谱曲线所反映的曲线形态和吸收峰位置基本一致,但不同蚀变岩石的光谱曲线相似性很高,因此仅利用遥感影像难以准确识别出蚀变岩石的类别,但利用遥感图像提取含Fe~(2+)、Fe~(3+)、OH~-、CO_3~(2-)离子或离子基团的蚀变矿物具有较好的可行性。这对遥感蚀变矿物信息的提取起到了理论指导作用。     

小波分析在矿物光谱吸收特征提取中的应用研究

概述了小波分析方法提取矿物光谱吸收特征的基本原理,分析了不同小波基及小波分解尺度对提取效果的影响,提出了基于小波分析提取矿物光谱吸收特征的方法,并使用野外实测的岩石矿物光谱进行了实验。实验结果表明,较之传统的矿物光谱吸收特征提取方法,该方法受原始信号的噪声影响小,对矿物光谱吸收特征中心波长、起止位置等参数的提取更加精确,是一种比较理想的光谱特征提取方法。     

近红外光谱分析技术在蚀变矿物鉴定中的应用

近年来,我国近红外光谱测量技术取得了长足发展,它广泛应用在农业、化工、地质、医药测量等领域。利用近红外光谱对C-H(甲基、亚甲基、甲氧基、羧基、芳基等),羟基O-H,巯基S-H,氨基N-H等敏感的特性,可以区分层状硅酸盐中单矿物(粘土矿物、绿泥石、蛇纹石等),含羟基之硅酸盐矿物(绿帘石、闪石等),硫酸盐矿物(明矾石、黄铁钾矾、石膏等),碳酸盐矿物(方解石、白云石等)及这些矿物的不同结晶度。这一原理的应用,为开发野外用小型便携式近红外矿物分析仪及其快速、准确的鉴定岩石标本提供了重要的保障。本文重点介绍低温蚀变矿物的近红外光谱特征、识别方法和定量分析;同时介绍便携式近红外光谱仪原理及指标,最后介绍如何利用矿物特征峰对钻孔、探槽和剖面样品所测数据进行地质建模,从中总结成矿规律,指导找矿。     

便携式近红外光谱对层状硅酸盐矿物结构及成因探讨

采用ore XpressTM便携式矿物分析仪获取了高岭石、蛇纹石、滑石、叶腊石、白云母五种层状硅酸盐的近红外光谱谱图,运用矿物学和近红外光谱原理研究发现:二八面体型层状硅酸盐由于八面体空隙的存在,使谱图上1400nm和1900nm附近处的吸收峰强度要强于三八面体型层状硅酸盐的吸收峰强度,并且二八面体型层状硅酸盐的结构单元层是1:1型,因此氢键效应会加剧这种作用;结构单元层类型相同的层状硅酸盐,因八面体片中的阳离子电负性不同,会使金属一羟基叠加峰峰位发生偏移;过渡离子的存在,会使吸收峰的峰强和峰形产生异常;利用不同矿物晶格中分子、离子吸收不同能量的光子后,会在图谱上表现出不同的吸收特征,可反映出样品的矿物类型、结晶度、含水量等信息。     

近红外光谱仪测定岩石中蚀变矿物方法研究

基于岩石中蚀变矿物对近红外光谱的吸收原理,确定测量蚀变矿物最佳波长范围,采用数学和谱图学习方法对岩石中蚀变矿物进行定性和定量分析。通过蚀变矿物特征光谱,提取光谱参数,建立蚀变矿物与成矿关系模型。以采自福建紫金山矿区钻孔岩芯测量结果为例,说明近红外蚀变矿物分析法的可靠性,并得出结论。     

相山铀矿田典型蚀变矿物地面光谱特征研究

利用光谱特征进行岩石矿物分析受到了国内外研究者的广泛关注,大多数蚀变矿物如赤铁矿、水云母等在可见光-近红外-短波红外波段具有诊断性强的波谱特征。因此,利用典型岩石矿物光谱特征可为矿产资源勘查与评价提供一种新的手段和方法。本文对相山铀矿田蚀变矿物进行光谱测量,经数据处理获得了不同典型蚀变岩石矿物的反射率光谱曲线。通过对这些光谱曲线特征的分析研究,提出了影响岩石矿物反射率的因素,探讨了水云母、萤石、赤铁矿等典型蚀变岩石的反射率曲线特征,并建立了相应的典型蚀变矿物光谱识别模型。     

BJKF-1型便携式近红外矿物分析仪在宝玉石鉴定中的应用

将国产便携式近红外矿物分析仪引入宝玉石无损伤鉴定。通过实测图谱比对,就矿物的近红外光漫反射光谱特征,对主要宝玉石品种的可鉴别性进行分析;对翡翠等作为多矿物集合体表现出的近红外光谱特点及翡翠A货、B货、C货的可区分性亦作了初步分析。实测结果表明,利用易于普及的BJKF-1型近红外矿物分析仪在波长1 300~2 500 nm的近红外测量区域内对黄玉、绿柱石、电气石等部分宝石类,透闪石、叶蜡石、蛇纹石、硬玉等大部分玉石类样品开展日常检测工作,有广阔的应用前景。     

采用便携式近红外矿物分析仪鉴别注胶翡翠

目前,采用传统的中红外光谱技术鉴别不透明注蜡与注胶翡翠有一定的难度。采用便携式近红外矿物分析仪检测鉴定了翡翠、注蜡与注胶翡翠样品,对其近红外反射光谱进行了分析与研究,同时对微透明样品作了中红外透射光谱的比对测试。研究结果表明,采用BJKF-1型便携式近红外矿物分析仪,能获得较好的透明或不透明翡翠、注蜡与注胶翡翠样品的近红外反射光谱,三者的近红外光谱特征存在着明显的差异。利用这些特征可有效地鉴别翡翠、注蜡翡翠与注胶翡翠。     

基于Apollo15月壤和普通球粒与碳质球粒陨石模拟实验的太空风化特征产物成因分析

月球、小行星等无大气行星体具有独特的反射光谱太空风化改造特征,其成因主要被归结于纳米级—亚微米级不透明颗粒等太空风化特征产物.本研究结合Apollo 返回月壤样品、普通球粒和碳质球粒陨石样品的模拟实验结果,综合分析了太空风化特征产物的来源和成因,并讨论了其可能的光谱效应.研究结果表明,np-Fe0 (纳米级单质金属铁)是铁镁硅酸盐等矿物经过微陨石轰击引起的气化沉积作用和原位还原作用形成.np-FeNi(纳米级铁镍金属)的成因主要包括FeNi金属和陨硫铁的气化沉积与冲击分散成因.np-FeNiS(纳米级铁镍金属的硫化物)和sm-FeNiS(亚微米级铁镍金属的硫化物)主要形成于陨硫铁的冲击分散过程.上述不透明颗粒是形成月球与S型小行星紫外—近红外波段光谱反射率降低、特征吸收峰减弱和连续统红移等特征的主要原因.气泡结构主要形成于层状硅酸盐等矿物在微陨石轰击过程中的挥发分逃逸,推测是含水量较高的小行星(如Bennu)紫外-近红外波段光谱反射率增加和连续统蓝移等特征的主要成因.实验结果预期对月球与小行星返回样品分析以及反射光谱的太空风化改造特征的解释提供一定的参考.     

“红碧石”的宝石矿物学特征

近年来,珠宝市场上出现了一种商业名称为"红碧石"的玉石,因其外观,特别是红色的体色与南红相近,常被作为南红的仿制品进行出售。本文采用常规宝石学测试、红外光谱、激光拉曼光谱、X射线粉晶衍射、紫外-可见、近红外光谱等方法,对"红碧石"样品的宝石矿物学特征进行研究。结果表明,"红碧石"整体呈现弱-中等玻璃光泽,折射率范围为1.53~1.54,摩氏硬度为6~7,与石英质玉石基本一致。红外光谱、激光拉曼光谱、X射线粉晶衍射的测试结果表明:"红碧石"的主要组成矿物为石英,次要矿物为赤铁矿和钙铁榴石。近红外光谱中5166~5200 cm~(-1)和4322 cm~(-1)附近的吸收指示了其中分子水及-OH的存在。对紫外-可见-近红外光谱进行一阶求导分析,"红碧石"样品均显示576 nm处赤铁矿的主峰,表明"红碧石"为赤铁矿致色。     

基于实测光谱指数法的ASTER遥感数据岩性信息提取

目前,光谱波段比值法可以用于岩性信息提取与识别。以新疆北山坡北造山带辉长岩、橄榄岩、橄榄辉长岩以及闪长岩为研究对象,深入分析这四种岩性在VNIR（可见光-近红外）-SWIR（短波红外）谱域的光谱差异。基于辉长岩、橄榄辉长岩、橄榄岩以及闪长岩在2 300 nm附近存在-OH的吸收特征,建立了第8波段的相对吸收深度RBD₈;基于橄榄辉长岩、橄榄岩以及闪长岩在400~700 nm出现的弱吸收特征,建立比值指数RI₂₁来反映四种岩性含Fe³⁺矿物的丰度;基于四种岩性在1 100 nm附近都存在由Fe²⁺引起的宽而强的吸收谱带,建立了比值指数RI₅₄来估计Fe²⁺含量。利用RBD₈、RI₂₁以及RI₅₄三个比值指数分别对影像进行增强处理,并对增强后的影像进行RGB彩色合成,不仅识别和提取出辉长岩、橄榄岩、橄榄辉长岩和闪长岩,还有效区分出片岩以及碳酸盐岩等岩性信息。     

青海省阿尔金黄石山地区近红外蚀变矿物填图

利用近红外光谱对羟基(OH-)等敏感的特性,可以区分多种蚀变矿物及其矿物的不同结晶度,如舍羟基之硅酸盐矿物(绿帘石、闪石等),碳酸盐矿物(方解石、白云石等),层状硅酸盐中单矿物(粘土矿物、绿泥石、蛇纹石等),硫酸盐矿物(明矾石、黄钾铁矾、石膏等)等;矿物的结晶度不同,其红外吸收峰形也不相同,而矿物的结晶度标志着矿化作用...