岩石光谱、物性、主要化学成分间的特征响应关系研究

发布时间：2020-04-05 03:36

【摘要】：遥感技术利用地物对电磁波的发射、吸收和反射作用来进行分类、信息识别等工作。岩石是一种或多种矿物的集合体,根据电磁波与地物间相互作用和影响的理论,在全色波段(0.35μm-2.5μm)影响岩石光谱特征的主要因素岩石的化学元素成分及物理结构~([1])。由于矿物化学成分的电子跃迁和分子振动,产生了矿物特有的波谱特征,例如Fe~(2+)、Fe~(3+)、Mg~(2+)都具体独特的波谱特征。岩石的物理结构形态复杂,成因多样,受地质、温度、风化作用、大气环境等多种因素影响,使得岩石由于不同的物理性质,主要表现不同的密度、孔隙度、电阻、磁化率以及介电特性等。本文研究了兴城地区590块岩石金属成分含量(Fe、Ti、V、Mn、Zr、Co、Zn、Nb、Bi、Pb)、岩石物理特性(密度、介电常数、电阻率、磁化率)、岩石光谱之间的关系。将各物化参数与原始光谱、光谱吸收深度、光谱小波包分解后的高低频做相关性分析,找出各物化参数影像光谱吸收和反射的特征波段。将金属元素之间、物理特性之间、物理和金属元素间分别做相关和偏相关研究,探究关系密切的参数。这些研究为岩石岩性分类、某种金属元素和物理特性的反演以及用某种参数来预测关系密切的参数奠定了基础,开辟了新的途径。本文主要取得如下成果。1、火成岩Fe元素含量更高,与光谱的相关性更显著。在0.4μm、0.54μm波段附近存在Fe的特征反射波段,1.0-1.5μm波段范围内存在Fe元素的特征吸收波段;在0.4-0.55μm、0.6-0.65μm波段范围内,Ti元素与光谱的相关性更显著,在2.21μm波段附近极有可能存在Ti的特征反射波段,在2.28μm波段附近存在Ti的特征吸收波段;在0.4-0.48μm范围内,Mn对光谱反射有一定影响,在0.41μm波段附近存在Mn的特征反射波段;火成岩、沉积岩V元素与光谱相关性差异性较大,在0.76、0.81、0.89、0.95μm波段附近可能存在火成岩的特征吸收波段和沉积岩的特征反射波段;沉积岩的Zn元素含量与光谱的相关性比火成岩要显著,在0.41、1.36、1.59μm波段附近可能存在火成岩Zn的特征反射波段,在2.34μm波段附近可能存在沉积岩Zn的特征波段;在0.55、0.6μm波段附近可能存在Bi元素的特征波段,2.14μm波段附近,Bi元素对沉积岩光谱的吸收有一定的作用;Pb的特征波段可能存在于0.45、0.54、2.29μm附近。2、在金属元素间,Fe与Ti有较显著的正相关关系,Ti与Fe,V元素间有较强的正相关关系,Zn和Pb存在较强的正相关。同时用Fe元素来拟合Ti的结果比较理想,呈一次、二次、线性关系。3、岩石各物理特性和光谱的关系研究中,在0.57-0.85μm波段范围内,密度对光谱有很好的吸收反射特征;在0.53μm波段附近,磁化率使光谱有较强的反射,在1.08μm波段附近,磁化率使光谱产生较强的吸收;电阻率和光谱的相关关系与密度和光谱的相关关系极为相似,这也验证了电阻率与密度呈显著正相关关系。在0.6-0.77μm、2.32μm附近电阻率使得光谱有较强的吸收作用;在1.85μm波段附近,介电常数使得光谱产生较强的吸收,其中沉积岩的吸收特征更加明显。4、在岩石各物性参数间的关系中发现,密度和电阻率呈显著正相关的关系,但拟合的效果不太理想,需要进一步探讨。5、在岩石各物性参数与金属元素的关系中研究发现,密度与各金属元素相关性较弱;磁化率与Fe、Ti元素呈显著的正相关关系;电阻率与各金属元素间的相关关系较弱;介电常数与各金属元素含量呈正相关关系,其中与V、Zn、Bi元素的相关关系最显著。
【图文】：

技术路线图

图 2.2 采样点分布图注：1.砂砾：黄土状土，粉砂质粘土，砾石层；2.义县组：安山岩，安山质集块岩、火山角砾岩等；3.上城子组：安山质砂岩，凝灰质粉砂岩；4.髫髻山组：玄武岩，安山岩，熔岩角砾岩；5.兴隆沟组：玄武岩，安山岩夹熔岩角砾岩及砾岩；6.红砬组：紫色中粗粒砂岩，粉砂岩，凝灰质砂岩；7.马家沟组：上部中厚层灰岩，下部白云质灰岩；8.薄层及中厚层灰岩；9.薄板状灰岩，，鲕状灰岩，竹叶状灰岩；10.中厚-厚层鲕状结晶灰岩夹紫色灰质粉砂岩；11.白云质灰岩，角砾状灰岩及条带状灰岩；12.寒武纪未分；13.迷雾山组：燧石条带白云岩，条纹状白云岩；14.高于庄组：燧石条带白云岩，薄层白云岩；15.大红峪组：石英砂岩，长石石英砂岩，长石砂岩；16.晚侏罗世黑云母花岗岩；17.花岗闪长岩；18.闪长岩；19.细粒花岗岩；20.红色花岗岩；21.中侏罗世黑云母花岗岩；22.片麻状花岗岩；23.流纹斑岩；24. 安山岩脉。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P627;P584

【参考文献】

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本文编号：2614478