新疆谢米斯台地区岩矿光谱特征提取及光谱分析

不同岩石矿物和矿化蚀变具有不同的光谱特征, 这是利用遥感技术进行岩石矿物和蚀变信息识别的基础。本研究在谢米斯台地区进行岩矿样品采集, 利用ASD野外光谱辐射仪采集光谱反射率数据, 通过去噪处理、标准化处理、微分处理和去包络线处理, 开展了典型岩矿样品、风化面与新鲜面样品和不同矿化蚀变的光谱特征提取和光谱分析。研究发现, 岩矿在380~1 100 nm波段的光谱特征, 主要是金属离子产生;在1 100~2 500 nm波段的光谱特征, 主要是阴离子基团中的羟基、碳酸根和水分子产生;矿化蚀变光谱具有可诊断性特征谱带, 是其矿物组成中的各种蚀变矿物特征信息的反映;受到矿物含量改变和外界环境因素的影响, 光谱的整体形态或局部特征都发生变化。岩矿光谱特征的提取和分析, 将提高和改善高光谱技术对不同区域同种类型的矿床勘查。     

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。     

花岗伟晶岩型锂矿热红外反射光谱特征及锂元素定量反演研究

运用热红外反射光谱技术建立花岗伟晶岩型锂矿识别方法,可以用来对目标靶区开展含矿性快速评价工作。锂辉石在热红外波段主要存在四个吸收峰,波长位置分别位于8 600 nm, 9 150 nm, 9 350 nm和11 670 nm处附近,其中11 670 nm处的吸收峰是锂辉石矿物的特征吸收峰,吸收深度为0.021 9~0.042 0。通过对锂辉石花岗伟晶岩、花岗伟晶岩、辉石角岩和灰岩等样品热红外波段的光谱特征进行分析,结果表明当11 670 nm处的吸收深度大于0.008时,样品主要为锂辉石花岗伟晶岩;吸收深度小于0.008时,样品主要为不含锂辉石的其它岩性。此外,11 670 nm处的吸收深度与锂元素含量具有较好的相关性,相关系数为0.636 1,可以用来建立锂元素定量反演模型。     

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。     

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。     

基于便携式地物光谱仪的常见宝玉石材质反射率光谱特征分析

以傅里叶红外光谱与拉曼光谱为代表的宝玉石光谱分析法,虽然广泛应用,但仪器便携性有一定局限,难以对大体积或依附于金属类、纺织品类文物上的宝玉石进行原位无损检测.高光谱技术来源于卫星遥感,在地面实验中可以分为不成像的便携式地物光谱仪和图谱合一的高光谱成像仪.本研究采用便携式地物光谱仪对十余种宝石,包含透闪石、堇青石等无机盐类宝石,红宝石、蓝宝石等氧化物宝石,琥珀、蜜蜡等有机宝石进行观测,并对三类宝玉石的光谱特征进行了分析总结,得到以下结论:大部分无机盐类宝玉石均存在吸附水、羟基或者是羟基与阳离子的结合水光谱特征,且在2 000～2 400 nm有各自的特征基团的特征吸收峰;氧化物宝石在400～1 100 nm含有大量阳离子特征;有机宝石吸收特征峰以有机键氨基的倍频、组合频特征为主,是与前两类无机宝石区分的主要依据.研究表明高光谱分析能够准确鉴别出不同种类的宝玉石材质,在宝玉石类文物的快速无损鉴别、品质、产地分析等方面有较大潜力.     

黄色葡萄石的光谱学特征研究

利用傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪和紫外可见光谱仪等测试分析手段,并结合偏光显微镜及常规宝石学方法,对黄色葡萄石样品进行了系统的测试研究。结果表明,黄色葡萄石具有典型的显微交织结构。红外吸收光谱和拉曼光谱显示了硅氧官能团的振动在900-1100cm~(-1)和400~800cm~(-1)波段产生特征吸收峰,同时OH~-的振动产生了3495cm~(-1)红外吸收峰和320cm~(-1)、390cm~(-1)拉曼吸收峰。紫外可见光谱显示,葡萄石具有430nm和580nm的吸收带,推断其黄色调是由Fe~(3+)致色形成的。     

缅甸抹谷Baw-mar矿区蓝宝石的热处理及谱学研究

目前缅甸抹谷矿区开采的蓝宝石原石约80%都要经过优化处理才能投入市场,其中主要为热处理。本文对缅甸抹谷Baw-mar矿区蓝宝石进行不同温度制度的热处理,并利用电子探针、X射线粉晶衍射仪(XRD)、紫外-可见-近红外光谱仪、傅里叶红外光谱仪和激光拉曼光谱仪对其热处理前后的谱学特征进行了对比研究。结果表明,1 300℃热处理后所有样品2θ<60°的XRD衍射峰开始向低角度方向偏移,晶胞参数c/a值随热处理温度升高而降低,推测与其晶体结构在高温下发生畸变有关;Baw-mar矿区蓝宝石的主要致色元素是Fe、Ti和V,其中Fe和Ti共同导致其呈蓝色,V使其略带绿色调,部分样品的灰色调主要由Ni所致;热处理后样品中Fe²⁺-Ti⁴⁺荷移增强,Fe²⁺-Fe³⁺荷移减弱,导致585 nm紫外吸收带增强,746和764 nm吸收峰减弱,同时样品颜色变蓝且灰色调减弱;红外光谱中,样品出现1 988、2 123 cm^-1硬水铝石羟基倍频振动吸收峰和3 619、3 696 cm^-1<...     

便携式近红外光谱仪的粘土样品鉴定及应用研究

<正>近红外光谱波段定义在780²500 nm,由于矿物晶格中原子间化学键的弯曲、伸缩或电子跃迁吸收某一区域的红外光谱,形成特征吸收峰(修连存等,2009),是基频分子振动的倍频与合频,能够反映CO32-、Al-OH、Mg-OH、OH等化学键的特征信息,可以被用于含水硅酸盐和碳酸盐等常见矿物的鉴定。近红外矿物光谱结合其它遥感技术已被广泛用于野外圈定热液蚀变     

辽宁兴城地区岩石光谱测试及特征分析

在辽宁兴城野外实习基地采用ASD光谱仪完成不同岩石样品光谱测试的基础上, 分析了不同类型、不同地质时代的岩浆岩和沉积岩, 及其风化面和新鲜面的光谱曲线特征。兴城野外不同岩浆岩与沉积岩光谱曲线形态相似, 新鲜面和风化面的特征光谱吸收位置相差不大, 但新鲜面的反射率普遍高于风化面的反射率;岩浆岩和沉积岩样品一般在波长为900 nm左右存在铁离子吸收谷;除了在1 400 nm和1 900 nm处有水汽吸收带外, 岩浆岩和沉积岩样品在2 200 nm左右还存在强吸收谷, 而灰岩在2 300 nm左右有比较高的吸收谷, 这也是利用实测光谱进行岩性分类的理论基础。但是, 不同地质年代下的岩石光谱曲线变化并无规律, 更多地与岩石结构、成分和环境因素等相关。这样, 岩石光谱测试及其特征分析可满足研究区岩性识别、矿化蚀变信息提取的需要。     

基于实测数据的不同雪粒径光谱分析

利用黑河流域上游冰沟流域样地的实测积雪光谱和实测雪粒径数据,对不同雪粒径的光谱曲线特征进行分析,找出位于1030 nm和1 250 nm附近对雪粒径较敏感的两个波长,定量地揭示了位于这两个波长附近处的光谱曲线特征与雪粒径的关系.1 030 nm和1 250 nm附近是雪反射光谱中两个较明显的吸收峰位置,但雪在这两处的反射率值依然较高.分别通过1 030 nm和1 250 nm附近吸收峰置差异、1 030 nm附近处的光谱吸收深度、光谱吸收面积等4种方法与雪粒径进行关系拟合.结果表明:光谱吸收面积法对雪粒径有很好的指示作用,与雪粒径的线性和指数曲线拟合效果最好.同时,1 030nm附近的波长受大气散射和衰减的影响很小,可将该方法直接运用到高光谱影像上.     

海南蓬莱蓝宝石的光致发光谱学特征及意义

从光致发光光谱角度探讨了海南蓬莱蓝宝石的呈色机理.结果发现:与蓝宝石吸收光谱的500～700 nm吸收宽带相比,在500～720 nm发光波段内存在566.8 nm锐峰、600 nm左右肩峰和Cr~(3+)的694.2 nm特征峰.600 nm肩峰与其吸收峰镜像对称,566.8 nm处锐峰的产生原因复杂.600 nm肩峰可能与Fe~(2+)-Fe~(2+)离子对的电子跃迁有关;566.8 nm锐峰因532 nm激光激发Fe~(2+)-Ti~(4+)或Fe~(2+)-Fe~(3+)间的电荷迁移带,通过晶格造成Si~(4+)、Mg~(2+)等微量杂质离子敏化而产生.光致发光谱中呈现更多谱峰,能呈现离子跃迁时不同离子间发生的相互作用,为500～700 nm吸收宽带由不同致色机制的叠加给出了直接证明,是一种能全面地研究宝石矿物中致色元素能级结构的有效方法.     

Spectroscopic study of rocks of Hutti-Maski schist belt,Karnataka

Recent developments in sensor technology have given an onset for studying the earth surface features based on the detailed spectroscopic observation of different rocks and minerals. The spectroscopic profiles of the rocks are always quite different than their constituent minerals however, the spectral profile of a rock can be broadly reconstituted from the spectral profile of each constituent minerals. Interpretation of rock spectra using the spectra of constituent minerals based on relative spectral matching can bring out interesting information on the rock. Present study is an effort toward this and it highlights how visible-near infrared-shortwave-infrared (VNIR-SWIR) rock spectroscopy acts as an useful tool for understanding the rock-mineralogy in indirect and rapid way. It has also been observed that spectral signatures of rocks; studied in present case, are related to spectral signatures of constituent minerals although absorption features of constituent mineral in the rock are also modified by the other minerals juxtaposed in the rock fabric. However, each rock of the study area has their significant absorption features, but many of the absorption signatures are closely spaced, as altered rock has significant absorption at 2305 nm whereas amphibolite has its important absorption signature in 2385 nm and metabasalt has its significant absorption at 2342 nm. Therefore spectral measurement of high spectral resolution with appreciable signal to noise ratio (SNR) only can detect rocks from each other based on the absorption signatures mentioned above (each of which is 10 to 20 nm apart from the other) and therefore spectroscopy of rock is an innovative technique to map rocks and minerals based on the spectral signatures.     

The Mechanisms of Enlargement and Hydrogeological Characteristics of Nanka Gully,Southeast Nigeria

Jharkhand is well known for the largest iron deposits in India. Noamundi is the main deposit, which is associated with shale, keolinite. The rock succession exposed in the southern Singbhum and Keonjhar and lying unconformably over the older metamorphics are known as Iron Ore Series (Ravindrakumar, 1986). This paper relates the assessment of grades of iron ore of the area. The study involves with pre-processing, FLAASH (Fast Line-of-Sight Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes) Atmospheric correction algorithms of EO-1 Hyperion data and evaluating the spectral characteristic by using ENVI 4.7 software package. The position of peak reflectance and absorption trough, continuums removal and absorption band depth are considered for assessment the spectral characters. The strong absorption observed is between the 860 to 900nm wavelength region and peak reflectance is observed in the 750 to 780nm wavelength region of the image spectra. The position of the NIR absorption trough shift to the direction of the longer wavelengths is due to decrease of iron content. Higher values of band depth indicate a better possibility of the iron occurrence. As a result, this spectral study enables the possibility to differentiate the grades of iron ores from hyperspectral satellite images.     

四川石棉县蛇纹石猫眼的红外吸收光谱研究

采用Fourier变换红外吸收光谱和X射线粉晶衍射技术对四川石棉县蛇纹石猫眼进行了研究。红外吸收光谱结果表明:四川蛇纹石猫眼可分为纤蛇纹石和叶蛇纹石两种类型,两者在(960-1100)cm-1和(3600-3690)cm-1的范围内由Si-O伸缩振动的E1类振动和OH伸缩振动表现出的红外谱带分裂强度及谱带特征存在明显的差异。在(960- 1100)cm-1间:纤蛇蚊石的红外光谱分裂成三个明显的谱带,而叶蛇纹石在此区间只有两条谱带。在570cm-1附近的红外谱带以肩状出现;OH伸缩振动区:纤蛇蚊石出现两条红外谱带,而叶蛇蚊石只出现一条红外谱带。X射线粉晶衍射结果表明:叶蛇蚊石具有d202=0．2522nm(I/I0=19)和d203=0．2430nm(I／I0=18)的特征谱线,而纤蛇纹石则具有d202、006=0．2446nm(I／I0=29)的特征谱线,d020>0．245nm近0．249 nm的特征谱线缺失。     

美国阿拉斯加异性石研究

对产于美国阿拉斯加的异性石的物理特性及化学成分进行分析。该异性石呈深红色,为一轴晶正光性;其紫外可见吸收光谱在530nm处有明显的吸收带,在917nm处有较弱的吸收带;穆斯堡尔谱及参数与俄罗斯科拉半岛深红色异性石和辽宁凤城深玫瑰色异性石相近;红外光谱特征与正光性异性石相似。探讨了该异性石的致色机理,认为其颜色主要与Fe2+有关,且异性石中的Fe2+主要以平面四配位存在。     

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.      

Reflectance spectroscopy and remote sensing data for finding sulfide-bearing alteration zones and mapping geology in Gilgit-Baltistan,Pakistan

Gilgit-Baltistan region is covering the northern most part of Pakistan where the rocks of the Kohistan-Ladakh island arc and Karakoram plate are exposed. The area has greater potential for precious and base metals deposits which are needed to be explored through spectroscopy and remote sensing techniques. Minerals and rocks can nowadays be identified through the measurement of their absorption and reflectance features by spectroscopic analysis. Spectral reflectance analysis is also very important in selecting the appropriate spectral bands for remote-sensing data analysis of unknown or inaccessible areas. In this study, reflectance spectra in the spectral range of 0.35–2.5 μm of different types of unaltered and altered rocks found in the Machulu and Astor areas of northern Pakistan were obtained using an ASD spectroradiometer. The fresh rock samples showed low spectral reflectance as compared to the altered rock samples. The minerals jarosite, goethite, and hematite showed depth of absorption minima in the range of 0.4–1.15 μm due to the presence of iron (Fe), while jarosite and limonite showed absorption depth at 2.2 μm due to the presence of hydroxyl ions (OH^¯). The clay minerals montmorillonite and illite showed absorption depth at 1.93 and 2.1 μm, respectively. Muscovite showed depth of absorption minima at 1.4 and 1.9 μm in some samples. Calcite showed deep absorption minima at 2.32 μm, while anorthite showed absorption features at 1.4, 1.9, 2.24, and 2.33 μm. Olivine showed a slight depressed absorption feature at 1.07 μm. The copper-bearing phases malachite, chrysocolla, and azurite showed, respectively, a broad absorption feature in the range of 0.6–0.9 μm, a small absorption at 1.4 μm, and a deep absorption at 1.93 μm. The unmineralized samples exhibited high reflectance in the wavelength ranges of 0.6–0.8, 1.6–1.9, 2.0–2.3, 2.1–2.25, and 2.4–2.5 μm, respectively, while the mineralized samples showed reflectance bands in the wavelength ranges of 0.4–0.6, 1.3–1.8, and 2.1–2.2 μm. On this basis, the band ratio combinations 7/5–4/3–6/3 and 7/5–6/3–4/3 of Landsat 8 and 4/7–4/3–2/1 for ASTER data were found to be very effective in the lithological differentiation of major rock units.     

基于主成分分析的反射光谱在岩石学中的应用——以哈密地区为例

本文首先总结并分析了岩矿常见光谱特征的波长位置及其产生原因。然后基于主成分分析技术对哈密42条岩石实验室光谱进行了定量分析。前两个主成分共包含了96．7％的信息量，代表了原始信息。第一主成分反映了岩石总体反射率大小，称为反照率因子；第二主成分反映了光谱曲线斜率变化，称为形状因子。使用这两个主成分可以区分该区主要岩类，达到了数据压缩和分类的目的。第三和第四主成分尽管所占信息很少，但反映了岩石蚀变信息。为了突出蚀变岩石光谱吸收特征，进而又对经过连续统去除后的光谱进行主成分分析，结果发现，在新生成的第三和第四主成分图上，4种矿石被清晰区分开来。