成像光谱矿物填图精度兼与矿物丰度关系初探

成像光谱遥感技术在岩石矿物识别和矿物填图方面发挥着越来越大作用,而成像光谱矿物填图的精度问题一直是研究的焦点。文章利用高光谱数据HyMap对新疆东天山地区的矿物填图结果,通过引入矿物填绘分布强度的概念,探索性的分析了成像光谱矿物填图与填绘矿物丰度的关系。     

成像光谱技术在典型蚀变矿物识别和填图中的应用

成像光谱矿物识别和填图技术是中国国土资源调查和监测重点发展的高新技术之一。笔者以国土资源调查应用为主要目标,研究了成像光谱矿物识别和矿物填图技术实用化中的一些关键技术问题。分析了白云母和绿泥石两种重要蚀变矿物的光谱特征及光谱变异特征;以新疆东天山黄山地区的HyMap数据为例,对目前已较为系统化的成像光谱识别技术(如MNF变换、像元纯度指数PPI和N维可视化端元识别NDVI)在典型蚀变矿物识别和填图中的应用进行介绍。     

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.     

高光谱遥感和成像技术在地质上的应用——高光谱矿物填图简介

2004年9月25日自10月5日，我率江西省遥感信息技术考察团对澳大利亚联邦科学与工业组织(CSIRO)勘探与采矿研究所进行了考察，重点考察了高光谱遥感和成像技术在地质上的应用。这是一新的高新技术，习惯称之为高光谱矿物填图，为使地质同行对此有所了解，现将考察情况作一简单介绍。     

短波红外光谱矿物测量技术在热液蚀变矿物填图中的应用——以土屋斑岩铜矿床为例

便携式短波红外光谱仪（PIMA）是利用短波红外光谱测量技术，对肉眼难以识别的层状硅酸盐、粘土、碳酸盐以及部分硫酸盐矿物进行快速识别的实用仪器。通过不同地质环境的光谱参考数据库及计算机数据处理软件，辅之野外观察和必要的岩石学分析，可以从PIMA测量获得的谱线中得出研究区蚀变矿物组合的信息。应用蚀变矿物组合，结合其他勘探数据，有利于确定钻孔的位置，指导区域勘探工作。PIMA可应用于许多成矿环境中，包括高硫化物、低硫化物热液成矿系统、斑岩成矿系统、中温热液成矿系统、沉积岩中的金-铜矿床、铀矿床、火山成因块状硫化物矿床和金伯利岩矿床。已有的研究表明，PIMA可以快速获得和处理短波红外光谱数据并形成蚀变矿物钻孔柱状分布图或平面分布图，这些信息对找矿靶区的确定至关重要。应用PIMA在新疆土屋斑岩铜矿区开展了系统的蚀变矿物填图工作，有效地识别出镁绿泥石、铁绿泥石、蒙脱石、白云母、黑云母等蚀变矿物，这些蚀变矿物的类型和丰度与岩石鉴定结果基本一致，在此基础上，建立了土屋斑岩铜矿区蚀变矿物组合及其分带模式，并与传统的分带模式进行了对比。最后总结了土屋斑岩铜矿区PIMA找矿模型，该模型对土屋斑岩铜矿区及未知地区矿产勘查工作具有指导意义。     

短波红外光谱矿物测量技术在普朗斑岩铜矿区热液蚀变矿物填图中的应用

利用便携式短波红外光谱测量仪（PIMA）在云南普朗斑岩铜矿区开展了短波红外光谱测量工作,通过系统的野外数据采集,获得了研究区蚀变矿物组合及主要蚀变矿物的分布,并建立了普朗斑岩铜矿区蚀变矿物分带模式。在此基础上,建立了斑岩铜矿床找矿模型,该模型对普朗铜矿区及其外围的找矿工作具有积极的指导意义。     

基于红外光谱技术的内蒙古达斯矿区蚀变地质填图及其勘查指示意义

红外光谱技术,辅以显微镜下鉴定和矿物地球化学分析,通过系统采集达斯矿区地表岩石与钻孔岩芯样品,开展精细蚀变矿物填图,利用绢云母矿物Al- OH基团在2200 nm附近的光谱变化特征,开展勘查区及其外围的找矿预测。结果显示：① 研究区主要矿物为钠长石、微斜长石、石英、绢云母、高岭石、蒙脱石和绿泥石,另含有少量明矾石、电气石、石膏和黑云母等;② 电气石、明矾石、高岭石和绢云母矿物及其组合与成矿关系密切,具有中硫化浅成低温热液型矿床蚀变矿物组合特征;③ 目前已发现的Pb矿（化）体,主要产于300 m以浅,矿体底板为一套蒙脱石+绿泥石为主的蚀变矿物组合。矿体赋存于绢云母（高岭石+少量明矾石+电气石）蚀变带内,蚀变分带特征（矿化体中心向外）表现为：绢云母化→绢云母+高岭石（+少量明矾石+电气石）→绢云母+蒙脱石→蒙脱石+绿泥石;④ 区内长波绢云母指示了深部热源的位置,短波绢云母反映出热液流体与浅部大气降水的混合作用,根据绢云母矿物Al- OH波长插值填图及矿物组合特征变化确定了成矿流体pH值偏中性、温度逐渐降低的变化趋势;⑤ 绢云母矿物在2200 nm附近的光谱吸收深度与Pb品位之间呈正相关关系,10%吸收深度阈值可区分具有相似Al- OH吸收特征的绢云母和高岭石矿物;⑥ 结合GIS空间叠加分析,认为勘查区外围仍具一定找矿潜力。     

基于光谱特征参数组合的高光谱数据矿物填图方法

受大气环境等因素的影响, 高光谱遥感矿物识别难以达到较高的精度.为解决该问题, 根据光谱吸收特征参数在大气变化中能保持相对稳定的特点, 提出一种基于光谱特征参数组合的高光谱矿物类型识别方法.文中计算了多种光谱特征参数, 通过最佳指数因子(optimum index factor, OIF)优选特征参数组合, 选定最佳特征参数组合, 利用模式识别方法实现矿物识别.利用机载可见/红外成像光谱仪(airborne visible infrared imaging spectrometer, AVIRIS)高光谱数据, 在美国内华达州Cuprite矿区进行了该方法的应用试验研究, 并与前人矿物填图结果做了对比.结果表明: 吸收波谷位置-吸收面积-吸收右肩位置(P-A-S₂)光谱特征参数组合的矿物识别效果最优, 整体精度达到74.68%.      

铀矿勘查钻孔岩心高光谱编录及三维矿物填图技术研究

综合阐述了钻孔岩心高光谱编录技术研究现状、系统构成及其矿化蚀变高光谱矿物识别与三维矿物填图等技术方法,重点分析了钻孔岩心高光谱编录技术实际应用效果与应用前景.     

An improved buffer analysis technique for model-based 3D mineral potential mapping and its application

Buffer zones in bo\th two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) spaces are commonly used in prospectivity mapping. The method completes a modelling that starts with a real example and progresses to the development of a virtual model. This includes the consideration of lithological or structural contacts at depth, which is a theoretical concept based on extrapolation of data collected in the field, rather than an empirical observation of the feature based on physical samples. This contribution documents an improved buffer analysis method for the study of 3D-space that is implicit (rapid), precise (smooth) and based on triangulated characteristics, which can be used to construct influence domains of geological models. As traditional 2D GIS-based mineral potential mapping is gradually becoming limited with time, mineral potential mapping in three dimensions (3D) is increasingly becoming an important tool in finding concealed economic mineralization. This contribution documents an improved methodology of buffer analysis for prospectivity mapping processing mineralized favourable models rather than describing an advance in the geometry of surface rendering of “geological complexity”. Measures used in this buffer analysis include the: (1) voxelization of geological objects (i.e. assigning numerical values of features on a regular cube in 3D-space); (2) revision of the 3D Euclidean distance transform and the calculation of signed distance field; (3) extracting surfaces from the field; and (4) construction of a buffer-surface based on a “discrete smooth interpolation” (DSI) algorithm. Furthermore, this contribution constructs 3D models using a buffer analysis algorithm and prospectivity mapping introduced here, which is based on real data from the Jiama Cu-polymetallic deposit in Tibet and Daye Fe deposit in the Hubei Province, China. This contribution also presents a comparison between voxel and irregular triangle models, which illustrate that irregular triangle mesh buffer analysis (ITB) can improve modelling techniques for GIS-based 3D mineral potential mapping. The outcome is an increase in the accuracy of prospectivity mapping.     

绢云母短波红外光谱特征及其在矿产勘查中的应用

蚀变矿物短波红外(SWIR)光谱特征日趋广泛地应用于矿产勘查研究中。绢云母作为热液矿床中最为发育的蚀变矿物之一,通过SWIR光谱技术提取其谱学特征,进而建立与矿床基础地质信息之间的相关性具有重要意义。然而,前人对于绢云母短波红外光谱特征的研究主要集中于单个矿床,缺少不同矿床间的对比。基于此,文章梳理了混合矿物光谱曲线中对单一矿物相对含量的提取方式,系统总结了温度、流体化学成分、流体pH值、寄主岩石、矿物结构、矿物粒度及共(伴)生矿物等因素对绢云母谱学特征空间变化规律的影响,最后,从契尔马克替换效应角度出发,分析对比了5种不同成因类型矿床中近矿端绢云母波长变化。虽然将绢云母短波红外光谱特征有效地应用于矿产勘查仍存在诸多问题,但作者相信,应用绢云母短波红外光谱特征进行矿产勘查依然具有良好的前景。     

An automatic HyLoggerTM mineral mapping method using a machine-learning-based computer vision technique

Abstract

HyLogger profile scanning is commonly utilised for drill-core logging but the limited scanning area may not detect all important geological features. The study presented in this paper aims to develop a mineral mapping solution for this core-logging process by leveraging the colour image captured during the scanning process. A machine-learning-based computer vision program was developed by implementing a k-means clustering and a global colour profiling algorithm. A suite of drill-core images was used to validate the developed program. Results indicate that there is a direct correlation between the mineral assemblage of a rock type and its colour specifications. The identified mineral type and relative abundance were comparable with HyLogger scan results.     

Selection of coherent deposit-type locations and their application in data-driven mineral prospectivity mapping

Data-driven prospectivity mapping can be undermined by dissimilarity in multivariate spatial data signatures of deposit-type locations. Most cases of data-driven prospectivity mapping, however, make use of training sets of randomly selected deposit-type locations with the implicit assumption that they are coherent (i.e., with similar multivariate spatial data signatures). This study shows that the quality of data-driven prospectivity mapping can be improved by using a training set of coherent deposit-type locations. Analysis and selection of coherent deposit-type locations was performed via logistic regression, by using multiple sets of deposit occurrence favourability scores of univariate geoscience spatial data as independent variables and binary deposit occurrence scores as dependent variable. The set of coherent deposit-type locations and three sets of randomly selected deposit-type locations were each used in data-driven prospectivity mapping via application of evidential belief functions. The prospectivity map based on the training set of coherent deposit-type locations resulted in lower uncertainty, better goodness-of-fit to the training set, and better predictive capacity against a cross-validation set of economic deposits of the type sought. This study shows that explicit selection of training set of coherent deposit-type locations should be applied in data-driven prospectivity mapping.     

基于IFA的组合分析算法及其在矿产预测中的应用

矿产预测是寻找潜在矿产资源、增加后备储量的主要手段。地球化学信息作为直接找矿信息,在矿产预测中占据重要地位,对地球化学数据进行矿致异常的识别和评价是关键环节之一。地球化学数据分析的目的是从杂乱无章的原始数据中寻找并有效圈定化探组合异常。针对目前常用于组合异常分析的R型聚类分析和因子分析等传统算法对数据源限制较多、预测效果不理想等问题,将信号处理领域的盲源分离算法——独立因子分析(IFA)引入到矿产预测中,提出了基于IFA的组合分析算法,并选取广东汕头澄海区鸿沟山锡金多金属矿区地球化学数据作为研究对象。验证结果表明,基于IFA的组合分析结果更有利于解释矿产分布规律,圈定的化探组合异常更符合实际勘查结果。依据分析结果进行矿产预测,成功圈定出3个找矿靶区。     

等参元逆变换插值法的研究及其应用

构造了一种高效的等参有限元逆变换算法，给出了程序流程图，根据等参有限元逆变换，提出了场的插值法，通过工程实例的计算，证明该方法是一种实用的算法，具有足够的精度，且易于编制计算程序。     

鼓式土工离心机技术及其工程应用研究

20世纪90年代以来,离心机模型试验在岩土工程的研究和工程实践等方面的应用得到了显著的提高。研究者之所以把目光投向离心机,是因为相对于昂贵和未知的现场试验来说,用离心机模型试验要比现场试验更为优越。自从1978年剑桥大学Schofield首次利用鼓式离心机以来,它的应用研究越来越多。通过介绍鼓式离心机的主要结构、模型控制以及数据采集系统等主要特征参数,阐述了其在岩土工程应用中的优点。通过PCC桩的承载特性模型试验介绍了鼓式离心机在岩土工程中的应用。     

SHRIMP技术及其在中国的首次登陆

SHRIMP是由SensitiveHighResolutionIonMicro－Probe的字头组成的,直译成汉语应为高灵敏度、高分辨率离子微探针。取这些字的字头作为这一大型仪器的名字还有一份幽默,英语中SHRIMP是“小虾”的意思;而此仪器形状似虾却十分地庞大。从仪器分类上看,汉语应将其称为高分辨率二次离子质谱探针。第一台SHRIMPⅠ是澳大利亚国立大学地球科学研究院自己制造的,并首先应用于矿物微区原位同位素分析。经数年经验的积累,加之该仪器在地学研究中所显示出的无可替代的重要作用,SHRIMP发展成为商品仪器。１SHRIMP的诞生１９６０年…