常见矿物近红外光谱特征扬州_精品文档.ppt
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常见蚀变矿物的近红外光谱特征南京地质矿产研究所南京中地仪器有限公司2008年9月21日,扬州1、近红外矿物分析法的原理和应用概况2、便携式近红外矿物分析仪原理及应用3、常见蚀变矿物的光谱特征4、几个应用实例主要内容近红外矿物分析法的原理和应用概况1、近红外波长范围780nm2500nm2、矿物的近红外光谱特征原理矿物晶格中原子间的化学键的弯曲和伸缩吸收某些区域的近红外光谱,根据矿物某些官能团在近红外区域的特征吸收光谱可以区分不同的矿物及同一矿物的不同结晶度。
3、对近红外光谱产生吸收的官能团种类氢基团C-H(甲基、亚甲基、甲氧基、羧基、方基等),羟基O-H,巯基S-H,氨基N-H等4、官能团吸收频率范围可见光:
400nm-1100nm,氧化物近红外:
1100nm2500nm,层状硅酸岩矿物等热红外:
8000nm-12000nm,不含水矿物5、典型应用范围:
1300nm2500nm6、利用近红外光谱可以区分含羟基之层状硅酸盐矿物(闪石等)硫酸盐矿物(明矾石,石膏等)碳酸盐矿物(方解石,白云石等)。
7、地质中的应用矿物识别,为勘查、地质和土壤/基岩测量进行矿物填图,钻孔和隧道(平硐)编录,蚀变系统填图和目标区选择,成矿作用的指示,成矿潜力评价,矿物地球化学和结晶学,采矿中的品位控制,下脚料中粘土含量监测,辅助遥感图片的判别等。
具体意义如下:
1)提供矿化环境的特征,如交代类型和交代带等。
2)鉴别原岩类型:
鉴别高岭石,表明其原岩是长英质岩石,发现蒙脱石表明原岩是镁铁质岩石3)指示矿化关系,富镁的绿泥石接近矿化中心,富钾的白云母更和矿化有关4)指示风化范围和过程,如三水铝石表示晚期的铝土质环境5)指示矿化作用的化学过程,(如K/Na交代)及温度(叶腊石,黄玉,地开石等矿物是高温矿物)8、蚀变矿物填图矿床种类可对高硫化物浅成热液矿床、低硫化物浅成热液矿床、斑岩型铜矿床、中温热液矿床、沉积岩型金铜矿床、铀矿床、火山岩型块状硫化物(VHMS)矿床及金伯利岩矿床进行系统的蚀变矿物填图,帮助研究者快速评价矿床,提高勘探效率。
9、典型蚀变矿物光谱图便携式近红外矿物分析仪的仪器结构及应用1、仪器结构2、单色仪光路3、积分球4、电子电路5、底层软件仪器测量范围:
1300nm-2500nm;仪器分辨率:
8nm;波长稳定性:
1nm;波长重复性:
1nm;波长扫描间隔:
2nm,4nm;信噪比:
63dB;探测器:
PbS(Te制冷);仪器体积:
255110187;仪器重量:
4.2kg;备用电源:
2小时;软件:
PC机应用程序;微型PDA应用程序。
6、仪器指标7、控制和测量软件8、数据处理软件仪器测量方式11、仪器准备:
本底扫描、参比扫描、标准扫描、仪器准备:
本底扫描、参比扫描、标准扫描22、定性扫描:
蚀变矿物识别、定性扫描:
蚀变矿物识别33、半定量扫描:
矿物含量分析、半定量扫描:
矿物含量分析44、建库扫描:
建立本区特征数据库、建库扫描:
建立本区特征数据库数据建模与成图11、数据建模:
、数据建模:
包括一维数据建模和二维数据建模包括一维数据建模和二维数据建模22、数据成图:
、数据成图:
包括等值线图、立体模型、光谱成像包括等值线图、立体模型、光谱成像1、一维数据(钻孔数据或沟槽数据)建模2、二维数据(地表数据)建模3、等值线图4、立体模型5、光谱成像三、矿物的近红外光谱特征1、常见蚀变矿物及化学式2、常见矿物倍频及合成频率位置3、蚀变矿物光谱特征11)AL-OHAL-OH矿物:
矿物:
2170-22102170-2210nmnm为特征吸收为特征吸收大多数矿物都有铝离子,特别是硅酸盐矿物,含有AL-OH的代表矿物有叶蜡石、黄玉、白云母、绢云母、伊利石、锂云母、高岭石、地开石、蒙脱石、钠长石,硬水铝石、刚玉等,其波长在1390-1440nm处有OHH2O二者合成峰,其中H2O为结构水;在1940-1950nm处有H2O吸收峰,其中H2O为吸附水。
21702210nm为AL-OH的吸收峰,通常由于地质作用矿物中的阳离子Al被取代,产生贫Al现象,使AL-OH吸收峰位发生位移,一般地贫Al时峰位向高波长位移,此位移量是红外光谱建模的一个参数。
通常白云母、绢云母、伊利石、锂云母和蒙脱石的特征峰在2200nm附近;2160-2165nm内的特征峰为高岭石,随着结晶度的增加,肩峰向长波方向移动,原地型高岭石结晶度好,峰形尖锐;搬运型高岭石结晶度低,峰形缓,需要指出的是,高岭石在1410nm处有双峰,一般对称,在2160-2165nm也有双峰,但不对称,这个特征比较容易识别高龄石。
需要指出的是,迪开石也有高龄石特性,只是在2160-2165nm一般双峰对称;叶蜡石是高温形成的,在1394nm附近有尖的结构水吸收峰,在2160-2170nm也有很尖的吸收峰,因此通常可作为仪器标样,由于高温含水量少,在1390-1396nm处吸收峰不明显。
2)Fe-OH矿物,硫酸盐矿物矿物,硫酸盐矿物Fe-OH矿物矿物2210-2300nm为特征吸收为特征吸收在矿物组成中,Fe离子是重要元素之一。
其代表矿物有明矾石、黄铁钾矾,囊脱石,皂石,锂皂石、石膏、纤铁矿、菱铁矿、阳起石、直闪石和石榴子石等,特别指出的是,铁氧化物的吸收峰一般在1100nm前,而现有的矿物分析仪波长范围13002500nm,因此有的矿物无法测到,但上述的代表矿物可以进行检测。
.明矾石在1420nm处有OHH2O二者合成峰,Fe-OH特征峰K明矾石在2210nm处,Na明矾石:
2160-2170nm处;黄铁钾矾Fe-OH特征峰在2260-2270nm;石膏:
Fe-OH特征峰是1449、1489与1550nm三个重叠峰,这也是石膏的标志峰。
3)Mg-OH矿物:
矿物:
2300-2400nm为特征吸收峰为特征吸收峰含有含有Mg-OHMg-OH的代表矿物有绿泥石、滑石、绿帘石、角闪石、的代表矿物有绿泥石、滑石、绿帘石、角闪石、阳起石、金云母、蛇纹石、透闪石和黑云母等。
阳起石、金云母、蛇纹石、透闪石和黑云母等。
Mg-OHMg-OH矿物在矿物在1390139014201420nmnm内都有内都有OHOHHH22OO二者合成峰,滑二者合成峰,滑石和阳起石为尖峰,吸光度强,闪石吸光度小,且反射率石和阳起石为尖峰,吸光度强,闪石吸光度小,且反射率低;低;Mg-OHMg-OH特征光谱在特征光谱在2300-24002300-2400nmnm,典型的滑石特征光谱典型的滑石特征光谱在在23102310nmnm处有很强的吸收峰处有很强的吸收峰,2280,2280nmnm处有一个小的吸收峰,处有一个小的吸收峰,通常以此峰作为衡量仪器分辨率标志,在通常以此峰作为衡量仪器分辨率标志,在23902390nmnm和和24642464nmnm处有很明显的吸收峰,这两个吸收峰的质量作为评判仪器处有很明显的吸收峰,这两个吸收峰的质量作为评判仪器信噪比标志;绿泥石(与黑云母易混淆)在信噪比标志;绿泥石(与黑云母易混淆)在2250-22602250-2260nmnm处与处与2340234023502350nmnm处有双峰,处有双峰,19101910nmnm,2000nm2000nm处为水的双处为水的双峰,峰,14101410nmnm为为OHOHHH22OO吸收峰,吸收峰,FeFe取代取代MgMg,2340nm2340nm强,强,22502250nmnm弱且向短波方向移动;金云母(与弱且向短波方向移动;金云母(与MgMg绿泥石接近)绿泥石接近)在在2380-23902380-2390nmnm为单峰,为单峰,20002000nmnm无水吸收峰;蛇纹石在无水吸收峰;蛇纹石在23202320nmnm吸收峰最强,吸收峰最强,2380-23902380-2390nmnm有吸收峰。
有吸收峰。
44)COCO332-2-矿物:
矿物:
1850185022002200nm,2300nm,23002350nm2350nm为特为特征吸收峰征吸收峰碳碳酸酸盐盐矿矿物物的的吸吸收收峰峰主主要要由由基基团团振振动动产产生生,即即COCO332-2-、HH22OO倍倍频频或或合合成成模模式式产产生生,其其代代表表矿矿物物有有方方解解石石、文文石石、白白云云石石、菱菱镁镁矿矿、菱菱铁铁矿矿、菱菱锰锰矿矿、毒毒重重石石、蓝蓝铜铜矿矿和和孔孔雀雀石石等等。
其其中中方方解解石石和和白白云云石石较较常常见见,峰峰形形一一致致,很很难难区区别别,典典型型的的COCO332-2-特特征征在在2300-23502300-2350nmnm处处,方方解解石石在在23402340nmnm处处有有特特征征吸吸收收峰峰;白白云云石石在在2320-23252320-2325nmnm处处有有特特征征峰峰;菱菱镁镁矿矿在在23102310nmnm处处有有特特征征峰峰;菱菱铁铁矿矿峰峰变变化化大大,一一般般大大于于23202320nmnm。
碳碳酸酸盐盐矿矿物物有有个个最最大大特特点点,就就是是特特征征峰峰非非常常强强,而而其其它它吸吸收收峰峰比比较较弱弱,且且一一般般在在1800-21001800-2100nmnm范围内,范围内,18001800nmnm前没有吸收峰。
前没有吸收峰。
5)5)5)5)SiSiSiSiOHOHOHOH矿物:
矿物:
矿物:
矿物:
22402240224022402250225022502250nmnmnmnm为特征峰为特征峰为特征峰为特征峰SiSiSiSiOHOHOHOH矿矿矿矿物物物物相相相相对对对对较较较较少少少少,典典典典型型型型的的的的矿矿矿矿物物物物有有有有蛋蛋蛋蛋白白白白石石石石,石石石石英英英英,在在在在1410141014101410处处处处有有有有OHOHOHOHHHHH2222OOOO二二二二者者者者合合合合成成成成峰峰峰峰,22402240224022402250225022502250nmnmnmnm处处处处为为为为SiSiSiSiOHOHOHOH的的的的特特特特征征征征峰峰峰峰,一一一一般般般般的的的的只只只只有有有有两两两两个个个个峰峰峰峰,且且且且吸吸吸吸收收收收峰峰峰峰缓缓缓缓,少少少少数数数数石石石石英英英英和和和和蛋蛋蛋蛋白白白白石石石石在在在在2210221022102210nmnmnmnm处处处处有有有有吸吸吸吸收收收收峰峰峰峰,有有有有的的的的地地地地方方方方的的的的石石石石英英英英金金金金矿矿矿矿把把把把2210221022102210nmnmnmnm作作作作为为为为标标标标志志志志,此此此此峰峰峰峰有有有有表表表表示示示示不不不不含含含含矿矿矿矿,没没没没有有有有表表表表示示示示含含含含矿矿矿矿,当当当当然然然然具具具具体体体体情情情情况况况况需需需需要要要要具具具具体分析。
体分析。
体分析。
体分析。
蚀变矿物的种类繁多,有的矿物含有单一的羟基,有的矿蚀变矿物的种类繁多,有的矿物含有单一的羟基,有的矿物含有组合羟基,只有通过实际测量和数据库比较,再结物含有组合羟基,只有通过实际测量和数据库比较,再结合具体的地质环境,才能够做出准确判断,但是近红外光合具体的地质环境,才能够做出准确判断,但是近红外光谱矿物分析一般还是遵循如下规律的:
谱矿物分析一般还是遵循如下规律的:
1)、)、1400nm左右:
左右:
OH吸收峰,结晶水峰吸收峰,结晶水峰2)、)、19002000nm:
吸附水峰吸附水峰温度高,结晶度高,峰形好。
温度高,结晶度高,峰形好。
结晶水,峰形尖锐;吸附水,峰形缓。
结晶水,峰形尖锐;吸附水,峰形缓。
3)、)、21242170nm:
NH44)、)、21702210nm:
AlOH5)、)、224022402250nm2250nm:
Si-OH6)、)、2210-2300nm:
FeOH、7)、)、23002400nm:
MgOH8)、)、230023002350nm2350nm:
CO3244、识别近红外光谱步骤、识别近红外光谱步
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