热红外高光谱技术在地质找矿中的应用综述

热红外高光谱技术（6~14μm）是一种新兴的绿色地质找矿技术,它通过分析矿物热红外光谱特征,开展矿物信息提取及填图应用研究,进而指导找矿勘查。比起发展相对成熟的短波红外（1.1~2.5μm）高光谱技术,它对于短波红外波段无法识别的石英、长石、石榴子石、橄榄石、辉石、碳酸盐矿物、黑云母、角闪石、磷灰石等矿物具有更加敏感的探测能力。目前,热红外在地质找矿中的研究尚处于初级阶段,很多科学问题尚待解决。矿物化学成分的变化是引起热红外波谱特征变化的最重要因素,这也是开展矿物识别与提取的理论基础,本文首次系统分析了不同波谱库及文献中的热红外波谱,总结了上述典型矿物的热红外波谱特征,揭示了矿物的诊断性波段与识别标志。而后将热红外高光谱技术分为地面热红外光谱数据分析技术与空中热红外图像处理技术两大方向,其中地面热红外技术主要基于岩芯或地表样品的波谱特征,开展矿物精细填图研究,建立矿床的找矿勘查模型;空中热红外技术基于图像处理与分析,提取区域矿物分布信息,为找矿指明方向。最后本文指出了未来热红外高光谱技术在地质找矿中的技术难点及热点,即高精度热红外高光谱仪器的研发、矿物热红外光谱的快速识别技术、热红外图像信息提取算法的优化。     

辽宁瓦房店金伯利岩中尖晶石族矿物种类划分及指示意义

晶体矿物学理论认为不同成岩环境金伯利岩中尖晶石族矿物由于形成物理化学条件不同,其晶体结构和化学成分会发生明显的变化,通过对无矿、贫矿、富矿金伯利岩岩管中的尖晶石族矿物晶胞参数和化学成分的测定,研究尖晶石族矿物化学成分和晶胞参数变化与无矿、贫矿、富矿金伯利岩的内在关系,可以提高金伯利岩型金刚石矿床找矿效率。为了确定辽宁瓦房店金伯利岩中的尖晶石族矿物种属,探讨辽宁瓦房店金伯利岩中尖晶石族矿物化学成分和晶胞参数与金伯利岩含矿性关系,本文运用电子探针波谱仪对50件尖晶石族矿物中的MgO、FeO、TiO2、Al2O3、MnO及Cr2O3进行微区化学成分分析,运用单晶X射线衍射仪对136个尖晶石族矿物晶胞参数进行测定。数据统计显示:瓦房店金伯利岩中尖晶石族矿物为铬铁矿和镁铬铁矿,以化学分子式中A、B组主要阳离子占位特征为基础,可把矿区的尖晶石族矿物划分为10个亚种;如果用尖晶石族矿物化学成分中Cr2O3与(Cr2O3+Al2O3)含量的比值Cr'来表示尖晶石族矿物与金伯利岩含矿性的关系,金伯利岩岩体含矿性由富矿→中等含矿→贫矿,相应岩体中尖晶石族矿物Cr'值分别为89.5%、83.4%~87.1%和70.2%,逐渐变低;从无矿金伯利岩岩体→贫矿和中等含矿金伯利岩岩体→富矿金伯利岩岩体,金伯利岩体中第一世代尖晶石族矿物晶胞参数分别为0.831~0.832 nm、0.834~0.836 nm、0.837 nm,有逐渐变大的趋势。本文认为,辽宁瓦房店金伯利岩中第一世代尖晶石族矿物晶胞参数大小和Cr'参数可以作为判断辽宁瓦房店金伯利岩含矿性的指示标型。     

矿物成因族的演化及其地质找矿信息

基于对胶东、晋北寒武纪变质岩系、超基性岩、基性岩、花岗岩类、火山岩类、硅铁建造铁矿、金矿蚀变带内 1 1个不同地质产状的 34个角闪石、 2 51个绿泥石、 60个黑云母单矿物的提纯 ,矿物的共生组合、物理性质、化学成分、X光衍射分析、热分析、红外吸收光谱分析、双矿物地质温度计、矿物压力计的测定 ,提出了角闪石、绿泥石、黑云母矿物成因族的地壳物质演化、成岩成矿作用、变质岩原岩恢复、地层对比、变质相、蚀变带的演化规律和地质找矿信息。     

翡翠的矿物组成及其宝石学意义

翡翠的矿物组成是影响翡翠质量及其物理性质的最根本原因,同时玉石质量也受其结构、构造的影响.辉石类矿物是组成翡翠的主要矿物,次要矿物包括有长石族矿物和闪石族矿物,常见的副矿物有铬铁矿、绿泥石、褐铁矿等.矿物组成的复杂性直接导致了翡翠种类、颜色的多样性变化,同时也对透明度、光泽度、比重、硬度及工艺性能等产生影响.所以,翡翠的矿物组成是质量分级评价最根本的依据,具有很重要的宝石学意义.     

东北地区上古生界泥质岩石共存黏土矿物

利用电子显微镜(JSM- 6700F)配合能谱仪(INCA),进行了黏土矿物显微形貌和微区成分的研究.自生伊利石和绿泥石通常片径为1～3 μm,边界平直;碎屑(次生或原生)伊利石和绿泥石一般片径＞3μm,呈不规则的片状集合体形态.在化学成分上自生、碎屑伊利石和绿泥石基本一致.共存黏土矿物出现的几率和相对质量分数研究表明...     

鄂尔多斯盆地石盒子组地层二氧化碳矿物封存能力评估

CO2的地质封存技术是减少CO2向大气排放的一种有效方法。矿物封存由于储存时间长,安全性高,对CO2地质封存至关重要。本文以鄂尔多斯盆地石盒子组地层为例,利用模拟软件TOUGHREACT研究了CO2注入后,各矿物的溶解和沉淀机理,确定固碳矿物和CO2的矿物封存量;通过改变绿泥石和长石类矿物的初始含量,研究原生矿物组分对CO2矿物封存潜力的影响。结果表明,以石英、长石为主的砂岩储集层中,长石类、绿泥石和高岭石是主要的溶解矿物,铁白云石是主要的固碳矿物,原生矿物中绿泥石和长石类矿物对CO2的矿物封存量影响很大,绿泥石和长石类矿物的体积分数增加,CO2的矿物封存量也增加。     

新疆红山铜金矿床基于地面高光谱遥感找矿模型构建

选择新疆红山铜金矿床,使用美国ASD公司的FieldSpec Pro FR地面波谱仪,在铜金矿区及外围地段分别对各地质体的英安岩、蚀变英安岩、花岗岩、花岗闪长岩、流纹斑岩、片理化带、矿体等开展地面波谱测试,获取各地质体的波谱曲线,综合剖析各吸收峰的波谱特征和蚀变矿物的反映特征,同时结合镜下鉴定和X射线衍射分析结果,研究和总结红山铜金矿区从矿体、矿化体、近矿围岩、外围蚀变围岩至外围正常围岩的地面高光谱蚀变矿物和蚀变矿物组合分布特征,结合矿床的地质矿产特征和地面围岩蚀变特征,形成地面高光谱蚀变矿物组合分布图,构建红山铜金矿床基于地面高光谱遥感找矿模型,为后期开展航空高光谱遥感调查、高光谱蚀变矿物信息提取和找矿预测提供地面高光谱波谱数据支持和典型矿床模型基础。     

绿泥石在三大岩中的赋存状态和成因

绿泥石广泛存在于各种岩石和地质环境中,它既是低级变质岩、热液蚀变岩中的主要矿物,也是沉积岩中的常见产物。对三大岩类中的绿泥石通过镜下薄片鉴定、扫描电镜等技术分析,显示:绿泥石族分为三八面体亚族绿泥石和二八面体亚族绿泥石。在沉积岩、火成岩和变质岩中,绿泥石的成因、化学特征、赋存状态、结构构造等各不相同。     

电子探针波谱法在辉石种属鉴定中的应用

变质岩中辉石显微镜下以高正突起、辉石式解理和干涉色为主要鉴定特征.辉石族矿物有斜方辉石和单斜辉石2个亚族,其中斜方辉石亚族有7种辉石类型,单斜辉石亚族有12种辉石类型.为了验证岩石薄片鉴定结果的准确性,往往是利用X射线粉晶衍射技术进行比对分析.岩石中有几种辉石及辉石类型,X射线粉晶衍射方法则无法区分.本次研究是利用电子探针波谱技术对矿物主量元素进行分析,通过所测样品微区化学成分含量推测矿物名称.25件样品微区化学成分分析结果统计显示：MgO为8.36%~17.34%,FeO为27.57%~39.77%,SiO₂为47.94%~52.70%;次要成分含量：Cr₂O₃为0.01%~6.28%,Na₂O为0.00%~0.19%,Al₂O₃为0.43%~3.11%,CaO为0.38%~1.94%,MnO₂为0.09%~0.79%;总量为99.64%~100.00%.化学成分与紫苏辉石组分相当,可以确定所测样品为紫苏辉石.     

绿泥石族矿物热学性质的研究

本文提供了不同成分的三八面体和二八面体绿泥石矿物的热谱、相应化学成分及结构式,并对它们进行了热转变产物的研究。实验证明,DTA曲线特征及热转变产物主要取决于矿物的化学成分。Mg-绿泥石有640℃±和840℃±两个脱羟吸热谷和870℃±的强放热峰,其转变产物为镁橄榄石和顽火辉石;Fe-绿泥石只有一个550℃±的脱羟吸热谷,并转变为赤铁矿和铁尖晶石;Al-绿泥石有一个540℃±的脱羟吸热谷和920℃±的放热峰,转变为富铝红柱石。     

杭州湾潮滩沉积物黏土矿物空间差异与物源指示

通过对杭州湾潮滩沉积物中主要黏土矿物成分及组合类型的研究,分析了杭州湾潮滩沉积物黏土矿物的空间分布特征。借助聚类分析等手段,同时结合杭州湾水动力特征,探讨了研究区黏土矿物的来源和成因。研究结果表明,杭州湾潮滩表层沉积物主要为黏土质粉砂,其余为砂质粉砂。本区沉积物黏土矿物成分复杂,主要为伊利石,其次是高岭石和绿泥石;还有少量蒙皂石和蛭石及1.4 nm过渡矿物。根据其相对含量可分为3种组合类型:Ⅰ型为伊利石-高岭石-绿泥石-蛭石类-蒙皂石型,Ⅱ型为伊利石-绿泥石-高岭石-蒙皂石-蛭石类型,Ⅲ型为伊利石-高岭石-绿泥石-蒙皂石-蛭石类型。在空间上,北岸的蒙皂石和绿泥石平均含量高于南岸,而伊利石、高岭石和蛭石(含1.4 nm过渡矿物)平均含量则低于南岸。高潮滩和中潮滩黏土矿物对比,除了蒙皂石含量高潮滩大于中潮滩外,其他矿物含量均无明显规律。表层沉积物黏土矿物的分布特征与水动力条件和物质来源密切相关,杭州湾北岸乍浦以东潮滩受潮流和长江沿岸流影响明显,沉积物主要为长江和东海源的;南岸由于曹娥江和甬江两条河流的注入,流域物质所占比例明显比北岸高。柱状岩芯样品中各黏土矿物含量自下而上的变化则反映了物源区风化强度的波动特征。     

初始矿物组分对CO_2矿物储存影响的模拟研究

二氧化碳地质封存(CO2geological sequestration,CGS)是一种直接、高效的减少大气中CO2含量的方式。本文以鄂尔多斯盆地CGS示范工程场地刘家沟组实测数据为基础,利用数值模拟方法,研究储集层岩石初始矿物组分变化对CO2矿物封存能力的影响。结果表明,在长石为主的砂岩储集层中,绿泥石、方解石和长石类矿物是主要的溶解矿物,铁白云石是主要的固碳矿物,初始矿物中钾长石、方解石含量变化对矿物封存量的影响极小,奥长石含量对矿物封存量有一定程度的影响,而绿泥石初始含量显著影响矿物封存量。     

川西甲基卡锂矿基地典型岩石及矿物反射波谱特征研究

四川甲基卡矿田是中国乃至于世界上锂矿资源最集中的地区之一,目前对甲基卡锂矿床的光谱学认识还很欠缺。本文运用地物波谱仪对甲基卡地区野外采集的典型岩石及矿物开展波谱测试,建立了研究区样品的波谱数据库,总结了黑云母片岩、十字石片岩、十字石堇青石片岩、角岩、二云母花岗岩、含锂辉石伟晶岩、不含锂辉石伟晶岩、石英脉、长石斑晶、锂辉石、云母、绿柱石的波谱特征。研究结果表明:围岩与岩体波谱特征差异较大,围岩反射率一般在0. 2以下,吸收特征不明显,岩体反射率一般在0. 5以下,具有1413 nm、1911 nm、2197 nm三处不同程度的吸收特征;其中含矿伟晶岩、不含矿伟晶岩及花岗岩可以通过1413 nm及2197 nm等处的吸收特征进行区分;锂辉石及绿柱石具有独特的波谱特征,可以直接用于找矿。本文开展的甲基卡型锂矿地面波谱研究,对其高光谱遥感填图及地质找矿具有重要的指导意义。     

国内发现锌铝磷酸盐矿物──水羟磷铝锌石

水羟磷铝锌石是一种罕见的磷酸盐类矿物,在我国该矿物于1983年始发现于广东宝坑的锰矿区。该矿物的化学成分为ZnO 20.79,P_2O_5 34.76,FeO 0.67,Al_2O_3 24.38,H_2O 19.79(%)。晶体浅黄色、透明,X射线衍射特征强线为:4.76(10),9.095(8),3.638(6),3.333(6),3.313(6),3.095(6),4.91(5),晶胞参数a_0=7.274?,b_0=7.185?,c_0=9.788?,β=110.244°,单斜晶系,其矿物学特征与澳大利亚发现的水羟磷铝锌石基本一致。     

植被覆盖区高光谱蚀变矿物信息提取

在植被覆盖严重地区,基于综合光谱信息模型,开展了高光谱遥感典型蚀变矿物信息提取研究.以河北省承德市大营子地区为例,利用Hyperion数据,在植被覆盖度大于70%的地区,根据蚀变矿物与背景地物波谱特征的差异,提取了该区绿泥石、斜绿泥石、方解石和白云石蚀变矿物分布信息,与已知地质矿产资料及野外检查结果一致.最后依据蚀变矿...     

兰州市取暖期可吸入颗粒物中单颗粒矿物组成特征

为研究兰州市2005年冬季大气可吸入颗粒物(PM10)中单颗粒的矿物组成,用能谱扫描电镜识别和统计了兰州市区(东方红广场)和郊区(榆中县)两个采样点的单矿物颗粒。结果在市区样品中识别出方解石、伊/蒙混层、石英、斜长石、伊利石、石膏、绿泥石、高岭石、浊沸石和钾长石等21种矿物,前7种占统计总量的75%以上;郊区样品中识别出20种矿物,以方解石、石英、伊利石、绿泥石、斜长石和伊/蒙混层为主(占70%以上),与市区相比缺少钾石膏、金红石和水铝酸钙而增加了硫酸镁和磷灰石。总体来看,大气PM10中的矿物颗粒可分为粘土类、长石类、碳酸盐类、硫酸盐类、氧化物类和其他六类,以粘土类和碳酸盐类矿物为主(约占60%);冬季市区颗粒物表面的“硫化”现象较郊区严重;这些矿物颗粒主要来自地表土,人为排放和大气中二次化学反应生成的矿物的贡献较小。     

阿尔金地区高光谱遥感矿物填图方法及应用研究

高光谱遥感作为全新的遥感技术,在新疆目前处于探索研究阶段.本文阐述了新疆阿尔金地区 Hyperion 高光谱数据在矿物填图中的数据处理和应用研究.EO-1 Hyperion 高光谱遥感影像的波谱范围为 400～2 500 nm,提供了大量的地表矿物信息,特别是为 2 000～2 500 nm 波谱范围提供了羟基矿物、碳酸盐类矿物和热液改造矿物的波谱特征,采用MNF、PPI、N 维散度分析、波谱分析和MTMF矿物填图的波谱分析方法,最终完成矿物填图,为高光谱遥感技术在新疆遥感地质矿物填图的应用提供技术支撑.     

基于光谱特征空间的苏必利尔湖型铁矿高光谱遥感蚀变信息提取方法

由于境外铁矿床位置偏远, 现场研究困难, 旨在探讨苏必利尔湖型铁矿的高光谱遥感蚀变信息提取方法, 为境外找矿提供依据.鉴于传统蚀变信息提取方法的局限性, 研究了在二维光谱特征空间中提取蚀变信息的方法.高光谱影像经主成分变换后, 包含较多地物信息的两个主成分的二维光谱特征空间体现了各向异性的特点, 不同地物的聚类常呈类似椭圆分布.在蚀变信息的聚类椭圆中圈定散点, 并应用波谱特征拟合, 将异常散点的平均光谱与美国地质调查局(United States Geological Survey, USGS)光谱库中的矿物光谱匹配, 确定蚀变矿物类型.以苏必利尔湖型铁矿——巴西Aguas Claras铁矿区为例, 提取了赤铁矿、绿泥石等蚀变矿物, 结果表明矿物的类型和分布与该区地质概况吻合.      

ASTER遥感数据蚀变遥感异常提取研究

基于ETM+/TM数据提取矿化蚀变遥感异常已趋于成熟, 而利用ASTER(先进星载热发射和反射辐射仪)遥感数据提取矿化蚀变遥感异常鲜有报道。本研究利用USGS波谱数据库中典型蚀变矿物反射率数据, 重建其在ASTER数据中波谱曲线研究表明, ASTER遥感数据可以提取Mg-OH、Al-OH、CO32?和Fe3+离子(基团)信息。热液矿床的蚀变围岩通常含有上述4种离子(基团), 它们的波谱特征是蚀变遥感异常提取的理论依据。本研究利用改进“去干扰异常主分量门限技术流程”, 以河北省承德地区和太行山区为例, 上述离子(基团)信息提取结果与野外实际分布相一致, 表明利用ASTER遥感数据提取上述4种离子(基团)信息是可靠的。     

普朗斑岩型铜矿区矿化蚀变特征矿物填图及找矿潜力分析：来自资源一号02D遥感卫星的证据

随着近年来取得重要找矿突破的普朗斑岩型铜矿的规模化开采，进一步摸清首采区外围资源潜力任务紧迫。遥感技术尤其是国产卫星资源一号02D星等高光谱卫星成功发射，为我国高海拔艰苦地区快速精准识别与矿化相关的蚀变矿物提供了可能。针对以往对植被覆盖区高光谱矿物识别有效性方法探索不足，本文选取普朗铜矿区为研究，采用资源一号02D高光谱遥感数据，使用比值植被指数划分植被覆盖区及非植被覆盖区。基于实测波谱，分层次构建了植被覆盖区及非植被覆盖区与普朗铜矿矿化密切相关的绢云母、绿泥石、绿帘石蚀变特征矿物波谱曲线，并采用匹配滤波方法开展了蚀变矿物填图示范应用。野外验证表明：该方法可有效探测普朗斑岩型铜矿外围尤其是首采区东侧植被覆盖区绢云母等蚀变特征矿物分布信息，结果显示普朗首采区东侧具有较大找矿潜力。