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。     

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。     

铁矿岩心高光谱编录初探

对河北省昌黎县闫庄铁矿床的磁铁石英岩型铁矿石样品进行了光谱反射率测量,并与其铁含量进行了相关关系研究,研究结果表明,铁矿石中铁含量与850～900 nm的反射率均值呈现显著指数负相关关系,并从光谱编录入手,绘制了闫庄铁矿1个钻孔部分样品的光谱曲线与光谱彩色条码柱状图,与地质柱状图合并生成简单的光谱地质柱状图;研究证明,用岩心光谱反射率值去定量估算其铁品位是可行的,根据光谱曲线生成简单的彩色地质光谱柱状图非常有效,具有推广前景.     

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Fe2+、Fe3+、OH-、CO32-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。     

风化面、荒漠漆及地衣在岩矿表面对高光谱遥感的影响

地表风化产生的表面覆盖层、风吹送的尘埃、胶结物或附着物在岩矿表面形成的外壳是影响地表高光谱遥感识别和反演的重要和关键因素。本研究区位于干旱缺水的新疆西准噶尔包古图地区,对岩矿表面的风化面、胶结物形成的荒漠漆、附着于岩面的地衣和原岩的新鲜面进行了波谱测定分析、X射线荧光元素分析和光薄片镜下观察。结果表明：该地区的大部分岩石表面有风化层覆盖,主要为物理风化,少部分岩石表面发生了化学风化;荒漠漆波谱在可见光波段改变原岩本身的波谱形态,但在短波红外波段,保持原岩波谱特征只改变了反射率大小,并不影响对原岩矿物质的高光谱探测;地衣附着于岩表的波谱特征不仅改变了波谱反射率,还完全改变了原岩的波谱形态,对原岩表面波谱有混淆干扰作用。岩矿表面的研究是波谱测量从实验室走向野外实际应用的基础,也是利用高光谱遥感技术直接进行矿物识别、相似矿物的区分以及提取矿物含量和化学成分研究的最初和关键一步。     

ASD FieldSpec 3地物光谱数据在水磨—大河地区岩性分类中的应用

以四川省旺苍县水磨—大河地区为研究区, 利用美国ASD FieldSpec 3便携式地物光谱仪野外实测岩矿波谱数据和ASTER遥感影像数据, 基于GIS平台, 根据野外实测的岩石光谱曲线和USGS光谱库的典型岩石光谱曲线提取端元波谱, 对区域影像像元的光谱曲线进行匹配, 采用ENVI4.4软件自动信息提取与人机交互解译相结合的方式, 进行岩性分类, 可以有效地划分区内岩性界线, 满足填图需求, 对辅助该区区域基础地质调查、矿产普查等具有重要的应用价值。      

基于包络线消除法的岩石光谱对应分析

岩石光谱特征是岩性识别的物理基础。选取常见的10种岩石类型15种岩石样品的光谱数据,对其进行均值、重采样、平滑、水汽吸收波段拟值等预处理,以消除岩石光谱噪声,然后通过包络线消除法,获得了岩石光谱特征参数,发现云母板岩（风化面）吸收特征最为明显;对包络线消除处理后的光谱数据进行对应分析,提取出R型主因子载荷,得到第一主因子轴代表主要的阳离子、阴离子诊断波段和水分子吸收波段,第二主因子轴代表少数阳离子的特征波段,获得与岩石相关的特征波段为385~525 nm、735~1 365 nm、1 435~1 785 nm、1 890~1 952 nm、1 995~2 310 nm,并找出了主要吸收波段的物理含义。通过对应分析二维图像,将岩石光谱分为4类,从第一类到第四类吸收深度逐渐变浅,吸收面积呈递减趋势,吸收宽度逐渐变窄,吸收峰逐渐增多,Fe²⁺和Fe³⁺吸收峰增多,铁化、泥化蚀变现象更明显。用聚类分析法对分类结果进行验证发现,分类结果有较好的对应性。从而为岩石和成像光谱图像数据精细分类提供参考依据,实现了对岩石高光谱海量数据的有效提取,进而为遥感矿产预测和找矿提供依据。     

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.     

广东梅州花岗岩风化壳剖面的可见光-短波红外反射光谱特征及其对风化强度的指示

风化壳离子吸附型稀土矿床是含稀土元素的基岩在表生条件下,风化淋滤出的稀土元素吸附在以黏土矿物和铁氧化物为主的次生矿物表面形成的。基岩所含的原生矿物在风化过程中的分解、不同次生矿物的形成和转换及在表生环境中稀土元素的吸附或吸附能力是风化壳中稀土元素富集和分异的主要控制因素,故花岗岩风化壳离子吸附型矿床剖面风化强度以及风化带的划分对研究矿床成因和找矿勘探工作具有重要意义。可见光-短波红外反射光谱(VSWIR,波长范围350～2500nm)识别的次生矿物,如赤铁矿、针铁矿、高岭石和蒙脱石等,其物相和含量特征可以作为划分基岩风化强度的有效依据。本文以广东梅州黄畲花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床的风化剖面为例,尝试采用可见光-短波红外反射光谱并结合X射线衍射法(XRD)研究剖面中矿物种类和相对含量。研究结果表明花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床剖面在全风化层存在大量的赤铁矿及少量针铁矿,相应地VSWIR在500 nm和900 nm附近形成明显的光谱吸收特征,而700 nm附近微弱。全风化层和半风化层样品在1396nm附近的光谱特征明显,而弱风化基岩该光谱特征较为微弱,吸收深度d1396及d2200/d...     

Estimation of surface iron oxide abundance with suppression of grain size and topography effects

Mineral forms of iron oxide, such as hematite, goethite and jarosite, are important because they are widely distributed at the Earth’s surface and because they are used as indicators for mineral exploration. Iron oxide abundance in rocks containing these minerals can be estimated from the absorption depth at wavelengths of around 900 nm in a reflectance spectrum, but this depth is also affected by extraneous factors such as grain size and topography. This paper investigated the effect of grain size on reflectance spectra and proposed a method for estimating iron oxide abundance in surface rocks by using remotely sensed data with suppression of the effects of grain size and topography. Reflectance spectra were measured in a laboratory from rock powder samples of different grain sizes containing iron oxide minerals. While the reflectance increased with decreasing grain size, the presence of ferric iron caused the absorption depth to be almost constant at around 900 nm, irrespective of the chemical composition of the sample. In addition, the difference between the reflectance at 550 nm and 760 nm (Slope) was a function of grain size. Iron oxide abundance can be estimated accurately by MCR-900D, which is the maximum absorption depth at the absorption center after the effect of grain size and topography was suppressed by Slope and the continuum-removal method, which takes the ratio between the original spectrum and its continuum, respectively. Correlation of MCR-900D results with datasets of actual spectral and chemical iron oxide laboratory measurements revealed that the mineral forms also need to be considered. MCR-900D results were significantly correlated with rock samples classified as containing different forms of iron oxide minerals (hematite, goethite and jarosite). Finally, MCR-900D was applied to an AVIRIS dataset for the Cuprite site in Nevada, USA. The results represented the enrichment zones of iron oxide within hydrothermally altered areas.     

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.     

多元统计分析在地质学中的应用——以惠州凹陷M层物源分析为例

以29口钻孔的重矿物百分含量数据来分析样本,通过Q型聚类分析、因子分析方法恢复不同物源体系的发育范围及其母岩类型,并以不同物源体系的边界范围为限定条件,结合ZTR指数及其等值线图,对珠江口盆地惠州凹陷M层物源特征进行了系统的研究。研究结果表明：研究区发育3大物源沉积区,分别为东北-北部物源沉积区、西北物源沉积区和东南物源沉积区,且各区重矿物组合特征明显,主次物源分明,整体表现为母岩类型复杂的特征。东北-北部沉积物主要母岩为酸性岩浆岩,次要母岩为变质岩和沉积岩,西北沉积物主要母岩为中性及基性岩浆岩,次要母岩为酸性岩浆岩和变质岩,东南沉积物主要母岩为中性及基性岩浆岩,次要母岩为变质岩。东北-北部物源区和西北物源区为远源沉积的产物,而东南物源区为近源沉积的产物。东北-北部物源区沉积物来自北方和东北方向,而西北物源区和东南物源区沉积物分别来自西北方向和东南方向。     

川藏交通廊道黏土化蚀变岩发育特征及其对大型滑坡的促滑作用

黏土化蚀变岩是在岩浆期后热液作用或后期水热作用下形成的具有不良工程地质性质的特殊地质体.在野外调查、黏土矿物测试和物理力学试验分析的基础上,阐述了川藏交通廊道黏土化蚀变岩的形成条件、区域分布特征、地质特征及蚀变程度的判据,以白格滑坡为例揭示了黏土化蚀变岩对大型滑坡的促滑作用.结果表明,黏土化蚀变岩的区域分布受活动断裂、热液作用和地层岩性控制,常沿侵入岩脉、断裂带、岩浆岩节理密集带、侵入岩体与其他岩层的接触带等部位发育,其蚀变程度按蚀变系数可划分为微蚀变、弱蚀变、中等蚀变和强蚀变4个等级,在干湿交替和松弛条件下极易发生崩解、软化,中等-强蚀变的岩体抗剪强度低.黏土化蚀变岩对滑坡的促滑作用主要体现在强度弱化效应、岩体结构劣化效应及失稳滞后效应3个方面,是促进构造混杂岩带深切河谷斜坡失稳、形成大型滑坡不可忽视的重要因素.      

循环冻融条件下岩石物理特性的试验研究

新鲜岩石和风化岩石的力学性质有着较大的区别,特别是当岩石的风化程度很深时,岩石的力学性质会明显下降,而在实际工程中又常常将风化岩石作为工程的基础,因此,研究和认识风化岩石的力学特性是有必要的.温度的变化是引起岩石风化的主要原因之一,尤其是循环温度变化更容易使岩石风化.将采自焦作的大理岩和砂岩分成干燥和饱和两组岩样,进行了循环冻融试验来模拟岩石的风化.在冻融前、每10次循环冻融后,量测岩样的质量,利用NM-4B非金属超声检测分析仪对各岩样进行超声纵波无损检测,总共进行50次循环冻融.分析了循环冻融对岩石质量损失的影响并就纵波波速的改变进行了比较,据此归纳出岩石材料受风化影响的物理特性.     

贵州册亨达秧中三叠统浊积岩中大型滑移变形层理的发现及其意义

作者在野外调查中于贵州省册亨县达秧乡洛秧村云上沟发现一组"图纹石",具有精美的花纹图案,沿北东向的云上沟溪谷断续分布,长度大于2km。经初步研究,其为中三叠统许满组第四段下亚段中上部的细砂粉砂岩,岩石上的奇特花纹图案属于大型滑移变形层理,是一种特殊的软沉积变形构造,可分为4种基本类型。研究区滑移变形层理保存之完好,形态图案之精美,层系规模之宏大,为国内外同期地层中所罕见,是一种不可再生的珍稀地质遗迹资源。它的发现,不但为进一步研究我国右江三叠纪周缘前陆盆地的沉积特征、演化历程提供了新的地质资料和场所,亦对丰富和发展沉积学理论具有非常重要的科学意义。而且研究区可作为一种地质旅游资源加以保护与开发利用,对促进偏远少数民族地区的经济发展具有重要现实意义。     

中国镍矿成矿规律初探

我国镍矿可分为岩浆型、海相沉积型和风化壳型3种预测类型.矿床形成时代较为连续,最早形成于中—新元古代,最晚形成于新生代,其中中—新元古代和晚古生代是形成矿床的两个高峰期;中—新元古代矿床主要分布在华北地块和扬子地块周缘,晚古生代镍矿主要分布在中亚造山带、峨眉山和塔里木大火成岩省范围内.岩浆型镍矿主要形成于大陆边缘裂解、造山带后碰撞伸展以及地幔柱3种构造背景,根据不同构造背景并结合主要岩浆作用特点,将与幔源基性—超基性岩有关的镍-铜-钴-铂族元素矿床成矿系列类型划分出与大陆裂解边缘幔源基性—超基性岩浆作用有关的镍-铜-钴-铂族元素矿床成矿亚类型、与地幔柱基性—超基性岩浆作用有关的镍-铜-钴-铂族元素矿床成矿亚类型、与造山带俯冲作用下幔源基性—超基性岩有关的镍-铜-钴-铂族元素矿床成矿亚类型、与造山带后碰撞伸展背景下幔源基性—超基性岩有关的镍-铜-钴-铂族元素矿床成矿亚类型等4种亚类型.分别对中—新元古代与大陆边缘裂解有关的镍铜(铂)矿床、寒武纪与黑色页岩有关的海相沉积型镍钼钒矿床、早二叠世与造山带伸展背景有关的镍铜矿床、晚二叠世与大火成岩省有关的镍铜(铂)矿床、新生代与风化壳有关的镍金矿床及其对应的典型矿床特征和成矿模式进行了叙述;认为大陆裂解边缘、地幔柱、造山带后碰撞伸展是我国镍矿形成的有利成矿地质背景,与邻近深大断裂、镁铁—超镁铁岩体、高MgO的原生岩浆(高镁玄武质岩浆)、深部岩浆作用、硫饱和与硫化物熔离共同组成岩浆型镍矿的6个重要地质条件.     

藏北若拉岗日C-P1裂谷带的发现及构造意义

若拉岗日裂谷带位于拉竹龙-西金乌兰-金沙江结合带的中段,该带作为一条重要的大地构造分界线已被地学界所注目.在西金乌兰地区发现了蛇绿混杂岩带,在金沙江、甘孜理塘等地保留有较完整的洋壳残片(蛇绿混杂岩套)和岛弧火山岩建造,其西延的若拉岗日一带,没有见到这些地质体.基性岩(脉)和少量超基性岩脉是三叠纪热侵位的产物,地球化学等特征表明,它们不是MORB型基性岩,更多地体现板内裂谷特征;石炭系—下二叠统基性火山岩以碱性系列玄武岩为主,具裂谷型双峰式特征,岩石地球化学等特征表明,它们形成于板内或板内裂谷;酸性花岗岩类侵入岩极不发育,构造岩浆带不发育.