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光谱分析

美国在IGCP2264工程实施过程中,为了比较光谱分辨率和采样间隔对光谱特征的影响对26种样本采用5种分光计测试,并同时进行了EDS、SEM、XRD分析测试。

最后建成了5个光谱库,这5种波谱测试采用的分光计参数见表1。

矿物的光谱特征受到多种因素的影响。

Clark等指出,除了大气层中多种气体会对太阳光谱吸收外,矿物内电子吸收和振动吸收、有机质、水、粒度和其它混合物也会对矿物的光谱特征产生影响。

另外,观测几何也会对光谱数据产生严重影响。

矿物光谱的影响因素:1)电子吸收和振动吸收:A:电子吸收:同一离子在不同的矿物质中,由于晶体场的结构不同,能级的分化数量也随之变化。

这种变化会使吸收产生显著的差异,使得我们能从光谱特征上识别矿物。

B:振动吸收:OH离子产生的第一共振发生在1.4μm,H-O-H与弯曲拉伸的OH产生的共振出现在1.9μm附近,因此当一个矿物在1.9μm附近出现吸收波段时,说明其中含有水。

如果一个矿物的光谱在1.4μm处发生共振,而在1.9μm附近没有共振,说明其中只含有氢氧基。

氢氧基仅仅有一种拉伸振动模式,它的波长位置依赖于它所依附的其它离子。

在含有OH的矿物质光谱中,金属与OH的弯曲拉伸振动和OH的拉伸振动所产生的复合振动发生在2.2~2.3μm附近。

2)粒度影响:颗粒大小对反射率的影响比较复杂。

3)影响矿物光谱特征的其它因素:当一种元素被另一种元素替代时,在吸收波段位置上会出现小偏离。

当晶格中的元素被其它元素替代时,会扰乱晶格周期,使得自然晶体的晶格出现缺陷,从而产生离散的能量级。

当电子在它们之间跃迁时,就会出现特殊的吸收而显示出某种颜色。

阳离子的特征吸收位置:阴离子基团的振动吸收光谱:Igcp_1.sli(1790 bands) 波长:0.717~ 2.506μm,1、A ctinolite_am3000阳起石:链状硅酸盐波谷:1.047μm 二价铁离子,电子过程,含有Fe。

1.398μm 羟基倍频、合频,振动过程,含有羟基。

2.319μm 2.32羟基频带,振动过程,含有羟基。

2.386μm 2.38羟基频带,振动过程,含有羟基。

电子成因的光谱由二价、三价铁离子的迁跃产生,振动过程由水、羟基产生。

2、A lunite_al705明矾石:硫化物和硫酸盐波谷:1.428μm OH振动谱带,含有羟基。

1.477μm1.762μm2.168μm2.210μm2.325μm2.434μm2.471μm3、A lunite_al706明矾石:硫化物和硫酸盐波谷:1.441μm1.495μm1.762μm2.174μm2.325μm2.447μm4、B uddingtonite_nhb2301水铵长石:波谷:1.901μm2.125μm2.368μm5、Calcite_c02004方解石:碳酸盐矿物波谷:1.871μm 碳酸根的倍频或合频振动Ⅴ1.998μm 碳酸根的倍频或合频振动Ⅳ2.162μm 碳酸根的倍频或合频振动Ⅲ2.338μm 碳酸根的倍频或合频振动Ⅱ2.501μm 碳酸根的倍频或合频振动Ⅰ波谷是由CO3的倍频或合频振动产生的。

6、C hlorite_ch2402绿泥石:波谷:0.913μm1.386μm1.992μm2.247μm2.338μm7、Dolomite_cod2005白云石:碳酸盐矿物波谷:1.859μm 碳酸根的倍频或合频振动Ⅴ2.138μm 碳酸根的倍频或合频振动Ⅲ2.325μm 碳酸根的倍频或合频振动Ⅱ2.506μm 碳酸根的倍频或合频振动Ⅰ波谷是由CO3的倍频或合频振动产生的。

含有碳酸盐。

8、Goethite_fe2600针铁矿:氧化物、氢氧化物波谷:0.913μm Fe3+谱带,含有Fe。

9、Gypsum_su2202石膏:硫化物和硫酸盐波谷:0.998μm OH振动频带1.192μm OH振动频带1.447μm OH振动频带1.544μm OH振动频带1.756μm OH振动频带1.944μm OH振动频带2.222μm OH振动频带2.495μm OH振动频带含有水和羟基,振动过程由水和羟基产生。

10、Halloysite_klh503埃洛石:层状硅酸盐波谷:0.962μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频1.410μm 1.4μm OH倍频、合频,含有羟基。

1.919μm 1.9μm H2O振动谱带,含有水。

2.210μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频,金属与OH的弯曲拉伸振动和OH的拉伸振动所产生的复合振动。

11、Hematite_fe2602赤铁矿:氧化物波谷:0.877μm Fe3+谱带,含有Fe12、Illite_il101伊利石:层状硅酸盐波谷:1.41μm 1.4μm OH倍频、合频,含有羟基。

1.913μm 1.9μm H2O振动谱带,含有水。

2.21μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频,金属与OH的弯曲拉伸振动和OH的拉伸振动所产生的复合振动。

13、Illite_il105伊利石:层状硅酸盐波谷:0.944μm1.410μm 1.4μm OH倍频、合频,含有羟基。

1.907μm 1.9μm H2O振动谱带,含有水。

2.216μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频,金属与OH的弯曲拉伸振动和OH的拉伸振动所产生的复合振动。

2.356μm Mg-O-H弯曲基谐振动的合频,金属与OH的弯曲拉伸振动和OH的拉伸振动所产生的复合振动。

14、Illite_smectite伊利石_蒙脱石:层状硅酸盐波谷:0.962μm1.404μm 1.4μm OH倍频、合频,含有羟基。

1.907μm 1.9μm H2O振动谱带,含有水。

2.204μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频,金属与OH的弯曲拉伸振动和OH的拉伸振动所产生的复合振动。

白色:Illite_il101(1790 bands)伊利石红色:Illite_il105(1790 bands)伊利石绿色:Illite_smectite(1790 bands)伊利石_蒙脱石光谱不同是由于粒度不同造成的,三种伊利石中所含元素的成分不同导致虽然在相同的波长出反射率基本相同,但是光谱波形的走向不同。

15、Jarosite_jr2501黄钾铁矾:硫化物和硫酸盐波谷:0.938μm 三价铁离子电子过程,含有Fe。

1.465μm OH振动谱带,含有羟基。

1.853μm OH振动谱带1.938μm OH振动谱带2.271μm16、Kaolinite_kl500高岭石:层状硅酸盐波谷:1.416μm 1.4μm OH倍频、合频,含有羟基。

2.168μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频,吸收峰,较弱。

2.210μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频,吸收峰,较强。

2.386μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频,吸收峰,较强。

17、Kaolinite_kl502高岭石:层状硅酸盐波谷:1.393μm 1.4μm OH倍频、合频,含有羟基。

1.416μm 1.4μm OH倍频、合频,含有羟基。

1.913μm 1.9μm H2O振动谱带,含有水。

2.168μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频,吸收峰,较弱。

2.216μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频,吸收峰,较强。

2.386μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频,吸收峰,较强。

白色:Kaolinite_kl500高岭石红色:Kaolinite_kl502高岭石Kaolinite_kl502高岭石在1.913μm处有一个波谷,而Kaolinite_kl500高岭石没有。

1.9μm H2O振动谱带,说明Kaolinite_kl502高岭石比Kaolinite_kl500高岭石多含有水。

18、Muscovite_il107白云母:层状硅酸盐波谷:0.907μm 二价铁电子过程。

1.416μm 1.4μm OH倍频、合频,含有羟基。

1.919μm2.368μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频2.447μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频19、Notronite_smn454波谷:0.968μm1.416μm1.907μm2.204μm2.289μm20、Pyprophyllite_py602叶蜡石:层状硅酸盐波谷:0.950μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频,由AL4+造成,含有AL。

1.392μm 1.4μm OH倍频、合频,含有羟基。

1.944μm 1.9μm H2O振动谱带,含有水。

2.168μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频,由AL4+造成。

2.319μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频,由AL4+造成。

21、Rectorite_isr202累托石:波谷:0.895μm1.41μm1.907μm2.186μm22、Smectite_smm402蒙脱石:层状硅酸盐波谷:1.416μm 1.4μm OH倍频、合频,含有羟基。

1.901μm 1.4μm OH倍频、合频,含有羟基。

2.216μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频,由AL4+造成,含有AL。

23、Smectite_smc403蒙脱石:层状硅酸盐波谷:1.414μm 1.4μm OH倍频、合频,含有羟基。

1.907μm 1.4μm OH倍频、合频,含有羟基。

2.216μm AL-O-H弯曲基谐振动的合频,由AL4+造成。

白色:Smectite_smm402蒙脱石红色:Smectite_smc403蒙脱石24、Sepiolite_sep3101海泡石:波谷:0.974μm1.162μm1.416μm1.913μm25、Siderite_cos2002菱铁矿:碳酸盐波谷:1.022μm 二价铁离子,含有Fe。

1.950μm 碳酸根的倍频或合频振动Ⅴ2.344μm 碳酸根的倍频或合频振动Ⅱ2.501μm 碳酸根的倍频或合频振动Ⅰ,含有碳酸根。

26、Talc_tl2702滑石:27、Tremolite_amt3001透闪石:链状硅酸盐波谷:1.028μm 二价铁离子。

1.392μm2.113μm2.319μm Mg-O-H振动,含有Mg。

2.392μm2.459μmIgcp_2.sli(461 bands) 波长:0.3~2.6μm1、Drygrass波谷:1.205μm1.455μm1.745μm1.925μm2.105μm2.335μm2、Greenveg波谷:0.685μm0.975μm1.200μm1.455μm1.915μmIgcp_3.sli(806 bands) 波长:0.40064~2.49675μm 1、Illite_smectite_is200伊利石_蒙脱石波谷:1.4122μm1.9164μm2.2121μm。

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