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《矿物与岩石的可见_近红外光谱特性综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第18卷第4期遥感技术与应用Vol.18No.42003年8月REMOTESENSINGTECHNOLOGYANDAPPLICATIONAug.2003矿物与岩石的可见—近红外光谱特性综述111112燕守勋,张兵,赵永超,郑兰芬,童庆禧,杨凯(1.中国科学院遥感应用研究所,北京100101;2.澳大利亚联邦科学与工业研究院,勘探与采矿所POBox136,NorthRyde1670)摘要:矿物和岩石的系统光谱学研究是当今高光谱遥感发展的基础。在简要介绍了吸收光谱产生的电子过程和振动过程机理后,系统归纳了主要矿物类型和岩石类型的可见—近红外光谱特征。认为矿物的吸收光谱主要由
2、二价、三价铁离子和过渡族元素的电子跃迁以及晶体场效应等电子过程产生;此外,还可以由水分子、Al-OH、Mg-OH、碳酸根的振动过程及卤化物的色心和硫化物的导带产生;岩石的吸收光谱都是杂质、包体、蚀变及替代成分产生的,主要为铁、水和羟基、碳酸根、硼酸根的光谱。最后指出,不同物理、化学环境下的矿物光谱特征变异研究在将来的高光谱遥感地质勘察中将变的更为重要。关键词:矿物和岩石;可见—近红外光谱中图分类号:TP79文献标识码:A文章编号:1004-0323(2003)04-0191-11演十分重要的角色,一方面它在地球上广泛存在,另1引言2+3+2+一方面Fe、Fe能够置换自然
3、界中的Mg和3+测谱学(Spectroscopy)研究光与地物的相互作Al。电子从一个原子到另一个原子的转移也会对用。据测谱学原理由矿物的光谱特性研究矿物晶体光谱产生影响,例如Fe-O的电子转移就会引起光〔1～7〕〔8～11〕结构和成分由来已久,仍然方兴未艾。对矿谱吸收位置向紫外(Ultraviolet)方向移动。反射光〔12～32〕物、岩石光谱特性的系统研究奠定了当今高光谱吸收边缘取决于禁带(BandGap)的宽度,入射的〔33～35〕谱遥感技术发展的基础。在前人研究成光子(IncomingPhotons)必须有足够的能量来推动〔12～32〕果的基础上,本文系统归纳矿
4、物与岩石的可见价带(ValenceBand)电子进入导带区(Conduction—近红外光谱特征。Band),而在波长方向反射光的急剧增加与带隙能量有关。在某些如离子缺失的结构缺陷的情况下,就2矿物光谱吸收机理会产生电子捕获,如CaF2中的F离子丢失而被一物体的光谱特性与其内在的理化特性紧密相个电子取代时,就会造成红绿吸收,而呈现紫色,从关,以矿物为例,矿物光谱主要取决于物体内电子而形成了色心。不同物质的分子振动对光谱特性有(Electrons)与晶体场(CrystalFields)的相互作用,很大的影响,一般的固体物质的振动发生在大于以及物体内的分子振动(Molecu
5、larVibrations)。电2.5Lm波长范围,Si-O、Al-O的分子振动就发生子与晶体场的相互作用来源于晶体场作用(Crystal在10Lm波长范围。H2O有2.66Lm、2.74Lm和FieldEffects)、电荷转移(ChargeTransfer)、半导体6.08Lm3个基本的分子振动波长位置。不同物质(Semiconductor)和色心(ColorCenters)的影响。在间这种内在的微观差异正是成像光谱仪遥感实现地晶体场作用中由于离子(Ion)能级的跃迁会引起吸物探测的物理基础。收特征的变化,但反射光谱主要还是由矿物的差异矿物光谱吸收机理包括金属阳离子
6、在可见光区引起的,它与粒径无关。在晶体场作用中,铁离子扮域的电子过程以及阴离子基团在近红外区域的振动收稿日期:2003-05-08;修订日期:2003-06-23基金项目:863-13主题岩矿波谱库项目,国家自然科学基金项目(40072092)和中科院遥感所知识创新前沿项目(CX020007)联合资助。作者简介:燕守勋(1961-),男,研究员,主要从事遥感地质应用研究。192遥感技术与应用第18卷过程。阴离子基团伸缩或弯曲振动产生基频、倍频与2.1电子过程合频。主要阴离子基团的振动吸收光谱如下:(1)晶体场效应和电荷转移(1)水:1.875Lm,1,454Lm,1.3
7、8Lm,电子在原子或离子能级之间或元素之间的电荷1.135Lm,0.942Lm。主要为1.4Lm和1.9Lm。跃迁,产生吸收光谱。常见阳离子的特征吸收位置如(2)羟基:Al-OH2.2Lm,Mg-OH2.3Lm。下:(3)碳酸盐:2.55Lm,2.35Lm,2.16Lm,2+Fe:1.0～1.1Lm,0.55Lm,0.51Lm,2.00Lm,1.90Lm。0.43Lm,0.45Lm,1.8～1.9Lm;3+3矿物的可见-近红外光谱Fe:0.87Lm,0.7Lm,0.52Lm,0.49Lm,0.45Lm,0.40Lm;3.1硅酸盐矿物2+N
