浅谈岩石矿物的成分测定与分析

【摘

 要】矿物、岩石光谱特征与其物理化学属性的关联分析是高光谱遥感提取岩矿信息的基

础。本文主要分析岩石矿物的成分及光谱分析方法，并以硅酸盐岩石为例，对岩石矿物的成
分进行测定与分析。

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　　【关键词】岩石矿物；测定；光谱分析
　　基于光谱知识模型的识别技术方法是建立在一定的光学、光谱学、结晶学和数理基础上
的信号处理技术方法。它能克服上述两种方法的缺陷，在识别地物类型的同时，还能精确地
量化地表物质的组成和其他物理特征。
　　

1.岩石矿物成分

　　岩石抵抗风化能力的大小，主要由岩石中矿物成分来决定。一般地说，硅酸盐矿物的风
化顺序与矿物从岩浆中结晶出的顺序（即鲍文系列）有关。地下深处岩浆中最早结晶的矿物
在地表条件下最先分解，而在岩浆中最后结晶的矿物石英抗风化能力最强。因而含铁镁矿物
多的基性岩、超基性岩比含硅铝矿物多的中、酸性岩易于风化

[1]。就岩石矿物成分而言，单

矿岩近于各向同性，它们的颜色、导热率和体胀系数都较一致，不易为物理风化作用所破碎。
而复矿岩中的不同矿物具有不同的结晶格架稳固性，有些矿物的晶格很容易被破坏，不稳
定的元素脱离晶格而移走，岩石的完整性很快遭到破坏。岩浆岩和变质岩形成于地下深处高
温高压环境，当它们暴露于地表常温常压条件下，与在近地表环境下形成的沉积岩相比则
较不稳定，易于风化，所以花岗岩露头上常有较多的松散砂粒，而砂岩露头往往比较完整。
　　

2.岩石矿物光谱分析方法

　　提取矿物岩石信息的研究大体包括两个方面：①从岩石矿物的特征光谱研究人手，结
合化学成分、晶体结构和物化知识进行相关性分析；②以物理模型为基础，结合矿物光谱知
识进行分析。矿物识别和信息提取技术可分为三种类型：①基于单个吸收特征；②基于完全
波形特征；③基于模拟模型。岩石矿物的单个吸收特征包括：吸收波段位置（

λ）、吸收深度

（

H）、吸收宽度（w）、面积（A）、吸收对称性（d）、吸收峰数目（n）和排列次序，利用

这些特征参数可以直接识别矿物和岩石类型。由于混合光谱的存在，光谱特征往往发生飘移
和变异，利用单个吸收特征识别矿物岩石就受到较大的限制。基于整个波形识别的方法是在
标志光谱（光谱库中的光谱）和像元光谱组成的二维空间中建立测度函数，根据标志光谱
和像元光谱的相似程度进行判别。测度函数有相似系数法、距离法等，最常用的是光谱角填
图法。由于受光谱分辨率的影响，光谱的差异有时不明显。另外距离法存在固有的缺陷，难
以选择合理的分割阈值，实现对所有地物精确识别

[2]。

　　

3.岩石矿物的成分测定——以硅酸盐岩石为例

　　

3.1 方法提要

　　试样经偏硼酸锂熔融，用

5%硝酸（或盐酸）提取，加入钴内标，用电感耦合等离子体

光谱仪测量。
　　

3.2 试剂

　　除特殊说明外，所用试剂均为分析纯，实验用水为去离子水。
　　（

1）硝酸（ρ=1.40g/mL）。

　　（

2）盐酸（ρ=1.19g/mL）。

　　（

3）偏硼酸锂按重量 1：1 取碳酸锂和硼酸，混磨均匀后备用。

　　（

4）无水碳酸钠（优级纯）。

　　（

5）硝酸溶液[用硝酸（2.1）配制]φ（HNO3）=5%。

　　（

6）钴内标元素溶液