近红外光谱分析技术在蚀变矿物鉴定中的应用

第 ３４ 卷 第 １１ 期 Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．１１
企业技术开发 TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE
２０１５ 年 ４ 月 Ａｐｒ．２０１５
近红外光谱分析技术在蚀变矿物鉴定中的应用
王安琪
（ 贵州省地质矿产中心实验室，贵州 贵阳 550000）
摘 要：近 红 外 光 谱（ NIRS） 是 分 子 振 动 光 谱 ，属 于 基 频 分 子 振 动 的 合 频 与 倍 频 ，包 含 氢 基 团 的 特 征 信 息 。NIRS分 析 技 术 主 要 由
NIRS仪器、计量软件以及应用模型这三个组成部分，有着成本低、分析速度快以及能够遥测等方面的优点，一方面可以对样品 加以
实验室分析，另一方面也能进行现场的分析或者是在线分析，因此在炼油、制药、化工以及地质等行业中得到广泛应用。绝大多数
的天然矿物在近红外区会出现振动吸收，所以可以使用NIRS分析技术对矿物完成野外分析与测试。文章简 要介绍了NIRS技术，并
通常情况下，１ ３８０￣１ ４００ ｎｍ吸收峰是结晶水峰，１ ９００ ｎｍ 附 近 吸 收 峰 则 是 吸 附 水 峰 ，Ａｌ－ ０Ｈ、Ｆｅ－ ０Ｈ以 及 Ｍｇ－ ＯＨ吸 收 峰 峰位则位于２ ０００￣２ ５００ ｎｍ之间。 不同矿物的特征峰位以及个 数有所区别，通过这一特征能够实现矿物的识别，不过同种矿 物的特征峰因为采样的地点以及地质环境的不同有可能出现
建模分析
首先是数据参数的提取， 应当选择矿物特征的吸收峰，从 而提取峰对称、峰强度、峰位移、半高宽、反射率以及含量等方 面的参数，然后完成作图，这样能够得到成矿的模型。参数的地 质意义方面，峰强度表示矿物相对含量，峰对称表示反映地质 作用的强弱，半高宽表示矿物形成的相对温度，具体数值越大 表明结晶度越低，矿物的形成温度也就较低，峰位移表示地质 作 用 当 中 的 阳 离 子 交 换 ，例 如 白 云 母 矿 物 的Ａ１－ ０Ｈ特 征 峰 ，如 果 数 值 偏 大 ，矿 物 当 中 的Ｋ＋或 者Ｎａ＋取 代Ａｌ－ ＯＨ当 中 的Ａｌ３＋，出 现 贫Ａｌ 的 问 题 ，Ａｌ－ ＯＨ吸 收 峰 就 会 往 高 波 长 方 向 移 动 。峰 强 比 表明特征峰强度以及吸附水峰强度之间的对比，代表矿物形 成过程中的相对温度，数值越大代表矿物形成温度越高。反射 率表示岩石的颜色，颜色越暗导致数值偏低。含量则是由实验 室所提供的，输入计算机后反映元素的含量同上述模型之间的
参考文献：
［１］ 甘甫平，王润生．遥感岩矿信息提取基础与技术方法研究［Ｍ］．北京：地 质出版社，２０１３．
［２］ 修连存，郑志忠，俞正奎，等．近红外分析技术在蚀变矿物鉴定中的应 用［Ｊ］．地质学报，２０１３，（１１）．
［３］ 修连存，郑志忠，俞正奎．便携式矿物分析仪研制［Ｊ］．当代近红外分析技 术，２０１３，（１０）．
分析其在蚀变矿物鉴定中的运用。
关键词：近 红 外 光 谱 分 析 技 术 ；蚀 变 矿 物 ；鉴 定 ；羟 基 ；建 模
中图分类号：P6181 文献标识码：A
文章编号：1006-8937（2015）11-0054-02
近红外光谱指的是７８０￣２ ５００ ｎｍ的光谱，因为矿物晶格 当 中的原子间化学键伸缩、弯曲或者是电子跃迁哦吸收区域红外 光谱，从而形成吸收峰，并且不同矿物有着各自的特征光谱，通 过这一特点能够区分岩石当中的矿物。岩石当中的矿物有低温 矿物以及低温矿物之分，其中低温矿物倍频在近红外波段，所 以能够使用近红外光谱分析低温矿物，同时低温矿物又叫作低 温 蚀 变 矿 物 ，通 过ＮＩＲＳ技 术 可 以 区 分 含 羟 基 硅 酸 的 盐 矿 物 以 及硫酸盐矿物等，从而为地质工作人员提供有用信息。
作 者 简 介 ：王 安 琪（ 1978-） ，女 ，工 程 硕 士 ，中 级 职 称 ，研 究 方 向 ：工 艺 矿物学。
据量较大，样品无需加工制备，能够直接完成测量，同时分析过 程也不需要消耗试剂并产生污染，因此是一种绿色环保的分析 技术，同时操作便捷，适合在各种场合使用，但是仪器的波段范 围有限，在地质分析当中的定量分析难度较大，并且受环境温 度的影响也比较严重，因此要求工作环境的温度要＜３０ ℃。
1 近红外光谱分析技术概述
1.1 近红外光谱分析仪
近红外光谱分析仪使用漫反射光谱，积分球检光并实现数 据的微机化处理，常见的技术指标包括以下几个方面：检测波 长 在１ ３００￣２ ５００ ｎｍ，分 辨 率＜６ ｎｍ，测 量 的 扫 描 时 间 是５０ ｓ， 电源使用２２０ Ｖ交流电或者３ ｈ蓄电池，在工作过程当 中 需 要 做 好防潮、防震动以及防高温工作。
1.2 近红外光谱分析原理 分析仪能够进行近红外波段当中波长在１ ２００￣２ ５００ ｎｍ的
光谱测量以及分析，这是因为分子的非谐震动使得分子震动是 从 基 态 往 高 能 态 跃 迁 过 程 中 出 现 ， 通 过 记 录 含 氢 基 团 Ｘ－ Ｈ （ Ｘ＝Ｃ，Ｈ，Ｏ） 的 震 动 合 频 以 及 倍 频 ，并 且 根 据 对 于 矿 物 各 个 基 团吸收光谱而出现的不同强度、峰型以及峰位，来建立标准的 吸收谱线，并且通过这一标准吸收谱线来对区域内的矿物吸收 谱线加以对比，能够判断出矿物的种类并进一步加以分析，有 以下特点。
2 公路高陡边坡治理中预应力锚索抗滑桩施工的注 意事项
①遵循设计桩号选用拉线尺量，并与水准测量相结合进行 放线施工， 同时在锚孔定位中应选用铁钎与油漆进行标记，严 格遵循设计孔位、倾角及方位进行钻机准确就位，通过测角量 具对角度进行控制，钻机导轨倾 角 偏 差 应 控 制 在＋１０与－ １０ 觷以 下 ，方 位 偏 差 应 控 制 在＋２０及－ ２０ 觷以 下 ，通 过 无 水 干 钻 方 式 进 行钻进施工，避免开水钻进，必须控制钻进速度，避免钻孔偏 斜、扭曲及变径等问题的出现。
②钢绞线下料施工时，应确保其偏差在５０ ｈｍ以下，张拉段 钢绞线预留长度应控制在１．５ ｍ，明确标 准不同单元。下料施 工 中应对每个单元锚索不同长度加以重视，一律选用机械切割下 料的钢绞线。制作锚索时应制作台的搭建，因地形因素的影响， 应在边坡平台上制作锚筋，并制作搭架，做好防晒防雨施工。
③严格遵循设计配合比进行注浆材料的备料作业，一般选 用纯水泥浆体材料作为压力分散型锚索。注浆浆液遵循配合比 进行均匀 搅 拌 ，一 般 浆 体 强 度 控 制 在４０ ＭＰａ以 上 。选 用 孔 底 返 浆的方式进行锚孔注浆施工，当新鲜浆液从孔底溢出后，避免 抽 拔 注 浆 管 及 孔 口 注 浆 。当 孔 口 浆 面 回 落 ，必 须 在３０ ｍｉｎ内 进 行 孔 底 压 注 ２￣３次 补 浆 ，孔 口 将 充 满 浆 体 。
3结语
综上所述，随着国民经济发展速度的不断加快，在公路工 程高陡边坡治理中，只有根据公路工程施工的具体要求，选择 与之相适应的新技术，才能更好地提升工程的质量，这也是施 工的重点内容。将预应力锚索抗滑桩技术应用到高陡边坡治理 中，不仅可以缩短施工工期，还可以提高工程质量，为实现工程 经济效益与社会效益提供强有力的保障。
关系并概括为成矿的规律。在数据处理的过程中，可以通过钻 孔来提取计算矿石并选择特征峰，同时在全部的测量数据当中 选择那些有着典型代表意义的矿物光谱曲线。
综上所述，在蚀变矿物的填图工作当中应用近红外光谱分 析技术能够识别矿物的丰度、种类以及结晶度，定量或者半定 量分析测区蚀变强度以及蚀变分带，通过应用近红外光谱分析 技术能够迅速完成蚀变矿物的填图，有效地圈定热液矿化的蚀 变带，再联合其它的地质分布特征，可以找出矿化－ 蚀变的指 示标志，从而判断矿化的中心，为后续的勘探工程提供可靠的 地质依据，这才是高效率低成本的地质找矿技术。
［４］ 高庆柱，修连存．近红外矿物分析仪研制与应用［Ｊ］．现代科学仪器，２０１３， （１１）．
［５］ 修连存，郑志忠，陈春霞．国产便携式近红外药品分析仪原理及其应用 ［Ｊ］．现代科学仪器，２０１３，（１４）．
［６］ 张宗贵，王润生，郭大海．光谱成像岩石识别技术［Ｍ］．北京：地质出版社， ２０１３．
（ 上接第53页） １００％、１１０％，在 １１０％时 应 先 进 行 ２０￣３０ ｍｉｎ的 稳 定，其他级别需要稳定的时间为２￣５ ｍｉｎ，张拉过程中应对钢绞 线伸长量进行记录。为确定锚索张拉符合设计应力，应选用整 体张拉等方式进行。
2 近红外光谱分析技术在蚀变矿物鉴定中的应用 2.1 常见矿物的近红外光谱
常见矿物近红外光谱如图１所示， 不同矿物光谱的曲线形 状以及吸收峰位是有很大区别的。根据这个特点，能够区分岩 石当中的矿物 成 分 。通 常 情 况 下 可 以 将１ ３００￣２ ５００ ｎｍ这 一 波 段 划 分 成 多 个 不 同 的 区 间 ，在１ ４００ ｎｍ的 矿 物 属 于 结 晶 水 峰 ， 1 ９００ ｎｍ的矿物为吸附水峰，２ ３００ ｎｍ则是矿物羟基特征峰。
参考文献：
［１］ 杨博铭，赵明华，刘小平．预应力锚索抗滑桩治理公路高陡边坡的应用 ［Ｊ］．中南公路工程，２００５，（４）．
①近红外矿物分析能够测量矿物的种类主要是硅酸盐当 中的部分单矿物，例如含羟基的硅酸盐矿物以及碳酸盐矿物、 硫 酸 盐 矿 物 等 。②使 用 近 红 外 矿 物 的 谱 线 峰 位 特 点 还 有 峰 位 漂 移 方 面 的 变 化 能 够 完 成 一 定 程 度 的 矿 物 化 学 成 分 分 析 工 作 。③ 矿物结晶度不同导致矿物的光谱图峰形出现不同的尖锐程度， 同时矿物结晶度也意味着矿化作用当中热液蚀变结晶时温度 以 及 蚀 变 程 度 。④使 用 蚀 变 矿 物 的 近 红 外 谱 线 对 比 表 现 ，能 够 找出矿物的蚀变同成矿之间的关联，并且构建成矿模型进行成 矿的预测和分析。⑤ＮＩＲＳ技术的试成本比 较 低 ，并 且 处 理 的 数
图１ 常见蚀变矿物光谱曲线
2.2 定性分析
定性分析的重要工具是矿物数据库。在数据库当中，标准 矿物的曲线是粉碎纯矿物后测得的，通过将一系列的矿物曲线 打包成为一个文件，从而合并成为数据库。在检索矿物数据库 的时候，只需要匹配数据库的峰位，就能够查到矿物的名称还 有对应的光谱曲线。矿物吸收峰位可以分成结晶水峰、金属元 素－ ０Ｈ峰以及吸附水峰。