国产精品久久久久久亚洲,国产成人无码午夜视频在线观看 ,国产福利一区二区三区在线观看,国产av第一次处破,厨房玩弄丝袜人妻系列国产电影

首頁 >>> 技術文章 >

技術文章

礦物與巖石的可見一近紅外光譜特性綜述
北京錦坤科技有限公司
www.jon-kon.com


摘要：礦物和巖石的系統(tǒng)光譜學研究是當今高光譜遙感發(fā)展的基礎。在簡要介紹了吸收光譜產(chǎn)生的 電子過程和振動過程機理后，系統(tǒng)歸納了主要礦物類型和巖石類型的可見一近紅外光譜特征。認為 礦物的吸收光譜主要由二價、三價鐵離子和過渡族元素的電子躍遷以及晶體場效應等電子過程產(chǎn) 生；此外，還可以由水分子、Al—OH、Mg—OH、碳酸根的振動過程及鹵化物的色心和硫化物的導帶 產(chǎn)生；巖石的吸收光譜都是雜質(zhì)、包體、蝕變及替代成分產(chǎn)生的，主要為鐵、水和羥基、碳酸根、硼酸 根的光譜。*后指出，不同物理、化學環(huán)境下的礦物光譜特征變異研究在將來的高光譜遙感地質(zhì)勘察中將變的更為重要。

關 鍵 詞：礦物和巖石；可見一近紅外光譜
中圖分類號：TP 79  文獻標識碼：A  文章編號：1004—0323(2e03)O4一O191—11

1 引 言
測譜學(Spectr0sc0py)研究光與地物的相互作用。據(jù)測譜學原理由礦物的光譜特性研究礦物晶體 結構和成分由來已久,仍然方興未艾。對礦 物、巖石光譜特性的系統(tǒng)研究。奠定了當今高光譜遙感技術發(fā)展的基礎 。在前人研究成果的基礎上，本文系統(tǒng)歸納礦物與巖石的可見近紅外光譜特征。

2礦物光譜吸收機理
物體的光譜特性與其內(nèi)在的理化特性緊密相 關，以礦物為例，礦物光譜主要取決于物體內(nèi)電子 (Electrons)與晶體場(Crystal Fields)的相互作用， 以及物體內(nèi)的分子振動(Molecular Vibrations)。電 子與晶體場的相互作用來源于晶體場作用(Crystal Field Effects)、電荷轉(zhuǎn)移(Charge Transfer)、半導體 (Semiconductor)和色心(Color Centers)的影響。在 晶體場作用中由于離子(Ion)能級的躍遷會引起吸 收特征的變化，但反射光譜主要還是由礦物的差異 引起的，它與粒徑無關。在晶體場作用中，鐵離子扮演十分重要的角色，一方面它在地球上廣泛存在，另一方面Fe2+、 Fe3+。 能夠置換自然界中的Mg2+和Al3+。電子從一個原子到另一個原子的轉(zhuǎn)移也會對光譜產(chǎn)生影響，例如Fe—O的電子轉(zhuǎn)移就會引起光 譜吸收位置向紫外(Ultraviolet)方向移動。反射光 譜吸收邊緣取決于禁帶(Band Gap)的寬度，入射的光子(Incoming Photons), rl  ~,須有足夠的能量來推動價(Valence Band)電子進入導帶區(qū)(Conduction Band)，而在波長方向反射光的急劇增加與帶隙能量有關。在某些如離子 失的結構缺陷的情況下，就會產(chǎn)生電子捕獲，如CaFz中的F離子丟失而被一個電子取代時，就會造成紅綠吸收，而呈現(xiàn)紫色，從 而形成了色心。不同物質(zhì)的分子振動對光譜特性有很大的影響，一般的固體物質(zhì)的振動發(fā)生在大于2.5μm波長范圍，Si—O、Al—O的分子振動就發(fā)生在10 μm波長范圍。H2O有2.66μm、2.74 μm和6.08μm 3個基本的分子振動波長位置。不同物質(zhì)間這種內(nèi)在的微觀差異正是成像光譜儀遙感實現(xiàn)地物探測的物理基礎.礦物光譜吸收機理包括金屬陽離子在可見光區(qū) 域的電子過程以及陰離子基團在近紅外區(qū)域的振動過程。

2．1 電子過程
(1)晶體場效應和電荷轉(zhuǎn)移
電子在原子或離子能級之間或元素之間的電荷 躍遷，產(chǎn)生吸收光譜。常見陽離子的特征吸收位置如下：


2.2 振動過程
陰離子基團伸縮或彎曲振動產(chǎn)生基頻、倍頻與合頻。主要陰離子基團的振動吸收光譜如下：


3 礦物的可見一近紅外光譜
3．1硅酸鹽礦物 
硅酸鹽礦物中，電子成因的光譜大都是二價和三價鐵離子和錳離子及銅離子的躍遷產(chǎn)生的；振動過程大都是水、羥基產(chǎn)生的。對主要硅酸鹽礦物的 光譜特性分述如下：

(1)島狀硅酸鹽礦物。橄欖石族(鎂橄欖石、鐵 橄欖石、錳橄欖石、鈣鎂橄欖石)，化學式為：(Mg、 Fe、Mn、Ca)SiO4，具有1.06μm，0.82μm，1.3μm，0.4μm，0.5μm，0.63～0.65μm二價、三價鐵離子譜帶；0.37μm，0.415μm，0.45μm，0.55μm錳離子譜帶；0.73μm鐵錳聯(lián)合譜帶。石榴石族礦物光譜特征見表1。


(2)群狀和環(huán)狀硅酸鹽礦物光譜特征見表2。
(3)鏈狀硅酸鹽的光譜特征見表3。
(4)層狀硅酸鹽的光譜見表4。
(5)架狀硅酸鹽的光譜見表5。


3．2碳酸鹽的可見一近紅外光譜
碳酸鹽礦物中，電子成因的光譜大都是由二價 和三價鐵離子、錳離子、銅離子的躍遷產(chǎn)生的；振動 過程大都是水，羥基，碳酸根產(chǎn)生的(表6)。





















4 、巖石的可見一近紅外光譜
4．1酸性火成巖的可見一近紅外光譜

火成巖的主要成分硅一氧四面體和鋁一氧四面 體并沒有光譜特征，其光譜都是雜質(zhì)、包體、蝕變(如長石類的粘土化，云母、角閃石的綠泥石化、綠簾石化等)及替代成分產(chǎn)生的，主要為鐵、水和羥基的光譜(表10)。



4．2中性火成巖的可見一近紅外光譜特征
中性火成巖的可見一近紅外光譜都是雜質(zhì)、包體、副礦物、蝕變及替代成分產(chǎn)生的，主要為鐵、水和 羥基的光譜(表11)。 

4．3基性、超基性火成巖的可見一近紅外光譜

基性、超基性火成巖的可見一近紅外光譜都是 雜質(zhì)、包體、副礦物、蝕變及替代成分產(chǎn)生的，主要為鐵，水和羥基的光譜(表12)。


4．4沉積巖的可見一近紅外光譜
沉積巖的可見一近紅外光譜礦物中，電子成因 的光譜大都是二價和三價鐵離子和錳離子及銅離子 和鉻離子的躍遷產(chǎn)生的，振動過程大都是水、羥基、 碳酸根產(chǎn)生的(表13)。



4．5變質(zhì)巖的可見一近紅外光譜
變質(zhì)巖的可見一近紅外光譜，電子成因的光譜 大都是二價和三價鐵離子和錳離子及銅離子的躍遷 產(chǎn)生的；振動過程大都是水、羥基、碳酸根、硼酸根產(chǎn) 生的(表14)。



5 結 語
近年來的研究更進一步認識到，光譜對地物化學成分和結構的微細變化非常敏感，地物微細的化學成分和結構的變化常常導致吸收位置和吸收形 態(tài)的變化。因此，地物的光譜特性在現(xiàn)實世界中是非 常復雜的。在早期研究中，這成為一大劣勢。隨著技術的發(fā)展和對地物光譜特性和遷移原因的深入探究 及知識的增加，這一劣勢正轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄康匚锘瘜W成分和結構及自然環(huán)境微細變化的強大優(yōu)勢。可以預料，隨著對不同環(huán)境下地物光譜變化特性的深入探究，基于地物光譜微細變化的環(huán)境變化遙感定量探測的實用化技術將不斷涌現(xiàn)。例如：由巖礦光譜特性提取巖石、礦石形成的成分分帶和溫度參數(shù)：Duke(1994)的研究表明，前寒武紀變質(zhì)瓦克巖白云母因契爾馬克(Tschermak)置換，二八體A1 的增加導致吸收光譜向短波方向遷移，在缺少其它變質(zhì)級標志的情況下，將此運用于變質(zhì)帶的劃分；輝石在 1 μm和2  μm處的吸收峰隨主要元素Fe、Mg、Ca的變化，分別具有130 nm和500 nm的遷移幅度。單斜輝石／斜方輝石共生礦物對主要成分的變化是礦物形成的溫度計。Clouds(1991)0將輝石地質(zhì)溫度計與輝石吸收光譜變異，對應吸收光譜分析礦物形成的古溫度。對環(huán)境敏感的礦物及其光譜特征在不同環(huán)境下的變異更具有地質(zhì)環(huán)境勘察意義。 


參考文獻：
（1）Tsuboi M．On the Positions ot the Hydrogen Atoms in the Crystal Structure ot Muscovite as Revealed by the Infrared Absorption Study CJ3BIluetin of the Chemical Society of Japan．1950，3l83～88．
 
（2） Sutherland G B B M．Infrared and X-ray Analysis ot Crystal Structure[A]．Nuovo Cimento Supplemento．I Serie CC3． 1955，10l635～641．
 
（3） Serratosa J P t Bradley W F．Determination of the 0rienta- tion of OH Bond Axes in Layer Silicates by Infrared Absorp— tion[J]．Journal of Physical Chemistry，1958，62{1164～ 1167．

（4）Fripiat J J．Application of Infrared Spectroscopy to the Study of Clay Minerals CJ]．Bulletin Groupe Francais Argiles， 1960，12i25～41．
 
（5） Vedder W，McDonald R S．Vibration of the OH Ions in Muscov／te[I]．Journal of Chemical Physics，1963，38：1583 N1590．

（6）Tuddenham W M，Lyon R J P．Infrared Techniques in the Identification and Measurement of Minerals C13．Analytical Chemistry，1960，3：1630~1634． 

（7） Stubican V，Roy R．Isomorphous Substitution and I~xfrared Spectra of the Layer Lattice Silicates[J]．American Mineralogist·1961，46：32～51． 

（8） Povarennykh A S．The Use of Infrared Spectra for the Deter— ruination of Minerals[I]．Am erican Mineralogist，1978，63： 956～959．

（9）Galley S J．Spectral Reflectance of Carbonates Minerals in the Visible and Near—Infrared(0．35～2．25 microns)l Calcite。 Aragonite， and Dolomite[J]．American Mineralogist，1986，71 t151～162．

（10）Galley S J．Spectral Reflectance of Carbonates Minerals in the vi8tble and Near—infrared(0．35～2．55腳){Anhydrous Carbonate Minerals CJ3．J Geophysics Research，1987，92 (B2)l1426~1440．


北京錦坤科技有限公司
www.jon-kon.com

京公網(wǎng)安備11010802026390號