PIMA在地质中的应用研究

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1、http://www.paper.edu.cn1PIMA在地质中的应用研究王艳丽，许虹，韩剑中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京(100083)E-mail:wangyanli448@sohu.com摘要：便携式短波红外光谱分析仪（PIMA）可以在野外快速识别细粒矿物或者鉴定重要的化学组分。PIMA在国外的广泛应用早已引起国内学者和地质部门的重视，除了引进PIMA，国内有关部门在2006年自行研制成功了近红外光谱仪（PNIRS），并已广泛的配备到各地勘单位和研究院校。虽然短波红外光谱矿物测量技术的仪器已研制成功，

2、但是此项技术在国内地质领域的应用研究却还处于起步阶段。本文通过介绍PIMA的性能、特点、工作方法和应用手段以及实例，让国内学者以及便携式短波红外矿物仪的使用者能对短波红外光谱矿物测量技术在地质中的应用有更深入的了解，能更深入的理解和应用“特征谱带识别”和“矿物填图”等技术手段，本文将有助于便携式红外矿物仪和短波红外光谱矿物测量技术在地质勘查和矿产勘探中普及，从而提高我国地质勘探技术水平。关键词：PIMA；短波红外；蚀变矿物；矿物填图中国分类号：P6271.引言短波红外光谱技术（SWIR）已经在地质领域中得到了广泛的应用并

3、且显得越来越重要，而据此技术研制生产的便携式短波红外矿物分析仪（PortableInfraredMineralAnalyzer）（以[1]下简称PIMA）是此类仪器的重要代表。PIMA由澳大利亚IntegratedSpectronicsPryLtd公司生产，通过对矿物种类、丰度和成分的识别，特别是与成矿作用密切相关的蚀变矿物的识别，PIMA测量可有效地圈定热液矿化蚀变带，划分出矿物组合，给出成矿作用规模和强度及矿床成因机制的一些有益认识。20世纪90年代以来，PIMA已广泛地应用于矿产勘查领域，特别是澳大利亚、美国、加拿

4、大、南非、智利和欧洲的许多矿业公司，已将PIMA测量作为一[1,2][1~9]种常用的勘查手段，并且国外学者一直在开展PIMA的应用研究。但是由于国外矿业公司和研究单位对PIMA资料的保密，使得国内地质工作者和学者对PIMA的性能、如何应用等问题缺乏了解。而在国内，2002年才由中国地质调查局引进两台PIMA，由中国地质调查局发展研究中[10~12]心做了一些应用研究工作，取得了一些成果。最近南京矿产研究所与南京中地仪器公司自行研究出了近红外光谱仪（PNIRS），并已广泛的配备到了各地质勘查和研究单位，这个仪器性能和作用

5、与PIMA基本一致。所以，笔者收集了国外PIMA应用研究主要的文献并结合自身应用PIMA的一些经验，把它汇聚成文介绍给有需要的地质工作者，也可以对应用近红外光谱仪的人员提供简单的参考，以此提高我国地质勘查的技术水平。2.PIMA简介PIMA的波长范围为1300～2500nm；光谱分辨率7-10nm；光谱取样间距2nm；信噪比1/3500～1/4500；内置光源；大小：27×17×12cm；重量：带电池为34kg，带掌上电脑为39kg；电池使用时间：每块可以测试30-50条光谱；制冷：内置风扇；对于样品和参考物有32个识[

6、2]别级别，测量速度10s～6min。1本课题得到国家自然基金委项目资助（批准号：40373023）。-1-http://www.paper.edu.cn2.1PIMA的优点仪器轻便，总重量(含电池)只有4kg；即可以使用电源，也可以使用充电电池。测试速度快，可以在一分钟内识别出粘土矿物和碳酸盐等热液矿物；无须制样，野外采样可以直接测试；测量样品类型多种，例如，岩石样品、岩心、土壤、粉末样品等；由于仪器的内部有内置光源，可以在室内和井下使用。PIMA非常方便在野外使用，可以在野外勘探现场快速[2]获得测试结果，帮助技术人

7、员现场快速决策，从而大大降低野外勘探成本。PIMA由于其便携性和测试操作的快捷性，特别是不需要自然光这一点，非常适用于目[12]前进行的国土资源大调查，特别是适合于工作程度较低，自然环境恶劣的我国西部地区。2.2PIMA的原理PIMA是根据短波红外（SWIR）光谱矿物测量技术制造和生产的，短波红外（SWIR）光谱矿物测量技术是近年来发展起来并逐步成熟的一种应用于矿物测量的遥感技术，它由高[13]光谱分辨率遥感技术发展而来。短波红外光谱矿物测量技术采用的波长范围为1300～2500nm。在这范围内，许多矿物的分子键均会发生

8、弯曲和拉伸，观察到的吸收特征是矿物[1,2,14]中分子键在短波红外区域内的基频振动的倍频和合频信息的体现。一般来讲，短波红外光谱对羟基、水、碳酸盐以及Al-OH、Mg-OH和Fe-OH等分子键非常敏感，代表矿物有层状硅酸盐（粘土、绿泥石和蛇纹状矿物）、羟基化硅酸盐（绿帘石和闪石）、硫酸盐（明矾石、黄钾铁矾和石膏）及