高光谱蚀变矿物提取在地质找矿中的应用研究

罗国平，曾 琪

（江西省地质矿产开发研究中心，江西 南昌 330000）

随着科学技术的不断进步，高光谱技术在蚀变矿物提取的地质找矿中得到广泛应用[1]，为此提出高光谱蚀变矿物提取在地质找矿中的应用研究。本文选用Analytica Spectra Devices公司研制的ASD矿物高光谱仪，搭载quick responseRs3找矿程序。通过对获得PD-CX的吸收波以及PD-CR的吸收波的波长参数，分析其参数变化规律，确定其蚀变矿物特征。依据Micromere建模软件，分析PD-CX、PD-CR特征值的变化，建立蚀变矿物含量直方图，根据直方图的统计，确定蚀变矿物含量下限，从而完成本文提出的研究。

1 高光谱地质应用基本工作流程

1.1 ASD矿物高光谱仪工作参数确立

在蚀变矿物提取地质找矿中，高光谱设备生产厂商较多，其基本性能与操作方式基本相同，本文对蚀变矿物提取的地质找矿研究以ASD矿物高光谱仪为主，其ASD矿物高光谱仪是美国Analytica Spectra Devices公司的旗舰产品，适用于玉石类矿物、金属类矿物、金刚石、地表松散矿物等多种矿物的勘察[2]。其波长范围可达到180nm～5000nm，扫描时间为100ms，高光谱平均高达31,800次。具有操作简单，灵敏度强，高光谱辨识度清晰等多种特点。可以实现多种户外现场勘探。

1.2 ASD矿物高光谱仪工作方式

ASD矿物高光谱仪利用所探测矿物表面所反射的光线，以色散元件将探测物中的电磁辐射所分离出需要的波长区域。通过仪器对该物体速反射光线或者波长的抓取，以图像的形式来显现高光谱仪中探测器所探测到的不同位置与不同强度的波长，通过对图像进行分析来确定。

1.3 高光谱数据采集

使用高光谱数据时，其ASD矿物高光谱仪启动自带的quick responseRs3程序。其quick responseRs3程序受环境干扰小，获得PD-CX的吸收波与PD-CR的吸收波浮动值较小。能够快速响应，易搭载外置系统，例如Micromere建模软件。

2 蚀变矿物提取与找矿分布特征分析

2.1 蚀变矿物高光谱特征分析

不同的蚀变矿物其高光谱特征是不同的，其根据不同的高光谱特征进行地质找矿预测。按照矿石的形成规律，将其分为四种类型，分别是致密块状矿石、浸染状矿石、条带状矿石、角砾状矿石。

致密块状矿石具有硬度大、密度高、所含矿物质高的特点，同时是最容易找寻的矿石。其致密块状矿石对PD-CR的吸收波长介于2190nm～2225nm之间。PD-CX的吸收波长介于420nm～440nm之间，通过标准特征高光谱曲线极易找寻该矿石，该矿石随着埋藏深度的增加，其变化不大，每下降千米其PD-CR的吸收波下降1～5nm、PD-CX的吸收波长增加2nm～8nm。

浸染状矿石具有矿物集合不确定、矿物粒径差较大、分布无方向性的特点，其矿物含量低于50%，是较难找寻的一类矿石，其浸染状矿石对PD-CR的吸收波长介于2340nm至4805nm之间，也存在较少数会超过4805nm，但不常见。

条带状矿石因其受检面较小或受检面不规整，寻矿存在一定的难度随机性。其条带状矿石对PD-CR的吸收波长介于3440nm～4700nm之间。PD-CX的吸收波长介于345nm～480nm之间。

当受检面角度小于34.5°时，其矿藏每下降千米其PD-CR的吸收波下降45nm～68nm、PD-CX的吸收波长增加30nm～75nm，因小角度检测面的原因，其波长变化频率较大，当受检面角度34.5°～55°时。其矿藏每下降千米其PD-CR的吸收波下降35～52nm、PD-CX的吸收波长增加25～48nm，其受检面角度大于55°时，不属于条带状矿石范围内。

图1 蚀变矿物高光谱特征分析图

角砾状矿石是比条带状矿石受检面还小的矿石，其寻单角砾状矿难度较大，但因弥散性存在，所以寻多角砾状矿较为简单，若存在单角砾状矿，不具备开采价值，所以单角砾状矿的寻矿，本文不进行讨论。其角砾状矿石对PD-CR的吸收波长介于3874nm至4089nm之间。PD-CX的吸收波长介于510nm至725nm之间。其蚀变矿物高光谱特征分析图如图1所示。

2.2 识别结果验证

为保证通过高光谱的分析准确性，通过正变5nm方法，往复确认该地质矿藏。当往复验证相同时，完成蚀变矿物的高光谱特征分析。从而对蚀变矿物含量进行确定。

2.3 蚀变矿物含量下限的确定

蚀变矿物含量下限的确定是基于高光谱获取的特征值，连接外置Micromere建模软件，通过获得分析高光谱数据建立蚀变矿物含量直方图，根据直方图获取其蚀变矿物的最低含量。

本文以PD-CR的吸收波长为2200nm至2300nm。根据直方图的基线判定其蒙脱石约为14%，绢云母约为22%，高岭石（结晶较差）约为30%，铁镁绿泥石为24%。

3 结语

本文研究了高光谱蚀变矿物提取在地质找矿中的应用，基于高光谱地质应用的基本原理，依托蚀变矿物高光谱特征分析，以及蚀变矿物含量下限的确定，实现蚀变矿物提取在地质找矿中应用的研究。希望本文的研究能够为蚀变矿物提取地质找矿研究提供理论依据。

[1]孙雨,聂江涛,田丰,等．相山铀矿岩芯HySpex成像高光谱数据蚀变矿物提取及其地质意义[J]．地质与勘探,2015,51(1)：165-174．

[2]李希,潘振兴,王启,等．高光谱蚀变矿物提取在地质找矿中的应用——以吉林某斑岩型钼矿为例[J]．地质与勘探,2016,52(3)：489-496．