CN107228835A - 一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于岩矿光谱分析技术领域，具体涉及一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法。本发明包括如下步骤：步骤1、对岩矿样品进行光谱测量；步骤2、对获得的岩石光谱进行归一化处理；步骤3、伊利石判断；步骤4、特征参数提取；步骤5、伊利石结晶度IC(i)计算。本发明通过伊利石的光谱特征进行伊利石结晶度的计算，其原理是基于伊利石中含水基团和铝羟基基团振动所引起的特定位置的光谱吸收，从而使得无需像X射线粉晶衍射分析那样对岩石样品进行细致的前处理和复杂的样品分析工作，也不会对岩石矿物样品形成破坏，能够较好满足地质勘探的需求；本发明能够应用于岩矿光谱分析及矿产勘查等技术领域。
Description
技术领域
本发明属于岩矿光谱分析技术领域，具体涉及一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法。
背景技术
矿物光谱研究表明，含金属阳离子、水、羟基或碳酸根阴离子基团的岩石矿物在可见光—近红外光谱范围内具有一系列诊断性光谱吸收特征，不同岩石矿物具有不同的光谱特征。研究不同矿物在可见光-近红外的诊断性光谱吸收特征，可直接识别矿物类型和矿物组分，定量反演地物及其组分相对含量。
伊利石是一种层间阳离子亏损的含水层状硅酸盐矿物，属于2∶1型(即TOT型，T为四面体片，O为八面体片)结构单元层的二八面体型，分子式为K1-x(H2O)x{Al2 Ⅵ[AlⅣSi3O10](OH)2-x(H2O)x，其结构中主要有2种含氢基团，分别为Al-OH和H2O。在高温条件下，伊利石最接近理想的配比成分；随着温度的降低，其四面体位置的Al+K逐渐地被Si和一些缺陷所替代，从而导致层间位置容纳了更多的H2O，因此，高结晶度的伊利石都形成于高温的环境。伊利石的结晶度在地质上具有极为广泛的用途，矿产勘查中常用其反映矿床热液蚀变的温度，从而指示热液蚀变中心。
目前对伊利石结晶度进行测算的分析手段主要是X射线粉晶衍射测试，但由于其分析测试过程复杂，对样品的要求较高，很难满足地质勘探工作上快速获取样品中伊利石结晶度的需求。
现今，各种地面光谱测量仪器(如ASD，PIMA等)的发明，使得快速简洁地获取各种蚀变矿物的光谱曲线成为可能，如果能够利用这些光谱曲线的特征参数(吸收波长，吸收深度)来对矿物的结晶度进行计算，将使得获取矿物的结晶度变得方便快捷。在短波红外照射时，伊利石会在1900nm和2200nm附近呈现明显的吸收特征，这两个吸收峰又同时与伊利石中结构水和铝羟基的含量有关，而结构水和铝羟基的含量又与伊利石的结晶密切相关，因此采用合适的算法，可以利用伊利石的光谱特征对伊利石的结晶度进行测算，从而提供了一种快速便捷的测算伊利石结晶度的方法。
发明内容
本发明解决的技术问题：本发明提供一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法，从伊利石光谱特征出发，提取特征参数，选择合适的计算方法，获取伊利石结晶指数，从而对伊利石的结晶程度进行估算，以满足矿产勘查中快速便捷获取伊利石结晶度的需要。
本发明采用的技术方案：
一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法，包括如下步骤：
步骤1、对岩矿样品进行光谱测量：具体包括：
步骤1.1、矿石样品前处理；
步骤1.2、岩石光谱测量；
步骤2、对获得的岩石光谱进行归一化处理：具体包括：
步骤2.1、岩矿光谱波段截取；
步骤2.2、岩矿光谱归一化；
步骤3、伊利石判断；
步骤4、特征参数提取：具体包括：
步骤4.1、采用光谱微分法对归一化后的伊利石光谱进行参数提取，重点确定1900nm和2200nm附近的吸收峰位置，分别记作C1900nm(i)和C2200nm(i)；
步骤4.2、将吸收峰位置值代入归一化的光谱曲线中，获得纵坐标值，分别记作Y1900nm(i)和Y2200nm(i)，则对应的吸收深度D1900nm(i)＝1-Y1900nm(i)，D2200nm(i)＝1-Y2200nm(i)；
步骤5、伊利石结晶度IC(i)计算。
所述步骤1.1具体包括：将岩石矿物样品清洗干净，晾干，保证岩石矿物样品上无水汽残留；对光谱测量仪器进行优化和校准。
所述步骤1.2具体包括：使用校准好的仪器对岩矿样品进行光谱采集；将获取的光谱曲线以ASCII的形式存入文本文件中。
所述步骤2.1具体步骤为：使用Envi软件中Spectral Library Plots功能打开步骤1.2中文本文件，调整光谱范围。
光谱范围调整为1100nm～2500nm。
所述步骤2.2具体步骤为：使用Spectral Library Plots中Continuum Removed功能对上述光谱曲线进行归一化处理。
所述步骤5中具体算法为IC(i)＝D2200nm(i)/D1900nm(i)。
本发明的有益效果：
本发明提供一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法，通过伊利石的光谱特征进行伊利石结晶度的计算，其原理是基于伊利石中含水基团和铝羟基基团振动所引起的特定位置的光谱吸收，从而使得无需像X射线粉晶衍射分析那样对岩石样品进行细致的前处理和复杂的样品分析工作，也不会对岩石矿物样品形成破坏，能够较好满足地质勘探的需求；本发明能够应用于岩矿光谱分析及矿产勘查等技术领域。
附图说明
图1为一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法流程图；
图2为岩矿短波红外波段光谱图；
图3为利用光谱计算伊利石结晶度的示意图。
具体实施方式
下面根据附图和具体实施例对本发明提供的一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法作进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法，包括如下步骤：
步骤1、对岩矿样品进行光谱测量：具体包括如下步骤：
步骤1.1、矿石样品前处理：将岩石矿物样品清洗干净，晾干，保证岩石矿物样品上无水汽残留；对光谱测量仪器进行优化和校准；
光谱测量仪器选用TerraSpec仪器，测试时，暗电流设置为25，并保持不变；校准时，光谱平均设置为200，基准白设置为400；测试时，浅色岩石光谱平均设置为120，深色岩石光谱平均设置为200，基准白分别设置成光谱平均的2倍；
步骤1.2、岩石光谱测量：使用校准好的TerraSpec仪器对岩矿样品进行光谱采集；将获取的光谱曲线以ASCII的形式存入文本文件中；
采集时将光谱仪的探头与岩石样品接触，以减少大气中水汽对测量结果的干扰；
步骤2、对获得的岩石光谱进行归一化处理：具体包括如下步骤：
步骤2.1、岩矿光谱波段截取：使用Envi软件中Spectral LibraryPlots功能打开步骤1.2中文本文件，将光谱范围调整为1100nm～2500nm，其结果如图2所示；
步骤2.2、岩矿光谱归一化：使用Spectral Library Plots中Continuum Removed功能对上述光谱曲线进行归一化处理，其结果如图3所示；
步骤3、伊利石判断：对归一化后的岩矿光谱进行分析，根据光谱特征判断所测岩石矿物样品是否为伊利石；
对光谱进行观察分析，确保伊利石1400nm、1900nm，2200nm附近及2300nm与2500nm之间存在附近存在吸收峰，进而确定光谱为伊利石的光谱；
步骤4、特征参数提取：
步骤4.1、采用光谱微分法对归一化后的伊利石光谱进行参数提取，重点确定1900nm和2200nm附近的吸收峰位置，分别记作C1900nm(i)和C2200nm(i)；
步骤4.2、将吸收峰位置值代入归一化的光谱曲线中，获得纵坐标值，分别记作Y1900nm(i)和Y2200nm(i)，则对应的吸收深度D1900nm(i)＝1-Y1900nm(i)，D2200nm(i)＝1-Y2200nm(i)；
步骤5、伊利石结晶度计算：将伊利石结晶指数记作IC(i)，其具体算法为IC(i)＝D2200nm(i)/D1900nm(i)。
本例中，D1900nm(i)＝0.175，D2200nm(i)＝0.325，则算得伊利石结晶指数IC(i)＝0.325/0.175＝1.86，则所测伊利石结晶指数为1.86。
Claims (7)
1.一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤(1)、对岩矿样品进行光谱测量：具体包括：
步骤(1.1)、矿石样品前处理；
步骤(1.2)、岩石光谱测量；
步骤(2)、对获得的岩石光谱进行归一化处理：具体包括：
步骤(2.1)、岩矿光谱波段截取；
步骤(2.2)、岩矿光谱归一化；
步骤(3)、伊利石判断；
步骤(4)、特征参数提取：具体包括：
步骤(4.1)、采用光谱微分法对归一化后的伊利石光谱进行参数提取，重点确定1900nm和2200nm附近的吸收峰位置，分别记作C1900nm(i)和C2200nm(i)；
步骤(4.2)、将吸收峰位置值代入归一化的光谱曲线中，获得纵坐标值，分别记作Y1900nm(i)和Y2200nm(i)，则对应的吸收深度D1900nm(i)＝1-Y1900nm(i)，D2200nm(i)＝1-Y2200nm(i)；
步骤(5)、伊利石结晶度IC(i)计算。
2.根据权利要求1所述的一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法，其特征在于：所述步骤(1.1)具体包括：将岩石矿物样品清洗干净，晾干，保证岩石矿物样品上无水汽残留；对光谱测量仪器进行优化和校准。
3.根据权利要求1所述的一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法，其特征在于：所述步骤(1.2)具体包括：使用校准好的仪器对岩矿样品进行光谱采集；将获取的光谱曲线以ASCII的形式存入文本文件中。
4.根据权利要求1所述的一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法，其特征在于：所述步骤(2.1)具体步骤为：使用Envi软件中Spectral Library Plots功能打开步骤(1.2)中文本文件，调整光谱范围。
5.根据权利要求4所述的一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法，其特征在于：光谱范围调整为1100nm～2500nm。
6.根据权利要求1所述的一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法，其特征在于：所述步骤(2.2)具体步骤为：使用Spectral LibraryPlots中Continuum Removed功能对上述光谱曲线进行归一化处理。
7.根据权利要求1所述的一种利用矿物光谱计算伊利石结晶度的方法，其特征在于：所述步骤(5)中具体算法为IC(i)＝D2200nm(i)/D1900nm(i)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171003 |
|
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