岩矿光谱特征的影响因素分析

岩、矿光谱特征和变化规律及其影响因素是矿物识别的依据和基础。国外虽有一些可公开提供使用的岩、矿波谱数据库，但同种岩石、矿物因发育过程和发育状态的不同，其成分、结构及光谱特征会产生一定差异，使其光谱具有地理区域特征。然而，也正是这些变化，使我们可以运用高光谱遥感研究矿物的成分和结构变化，分析热动力过程和热液运移的时空演化特征，预测成矿序列。

岩矿光谱影响因素与稳定性分析

对观测角、颗粒度、风化程度及化学成分等因素引起的岩石光谱变异特征和规律进行了较全面的研究，分析和评价了一些常用的光谱参量（强度、整体形态、吸收特征等）对数据质量敏感性和不同条件下稳定性对矿物识别的影响，提出了高光谱岩、矿识别应尽量提取吸收谱带组合特征等较稳定的全局性光谱特征的技术思路。认为，在诸多描述谱带的参量中，最稳定者为谱带的位置（波长）和主次序列关系。在蚀变矿物的吸收谱带中，除了1400 nm和1900 nm波长附近的水和OH~基团吸收谱带外，一般都存在一个强度较大的谱带，称为主要谱带或诊断谱带；谱带组合特征是指在所研究的光谱区间内，矿物光谱中由主要谱带、次要谱带和伴生谱带组合形成的共生相伴关系和依据吸收强度确定的主次序列关系。主要谱带和谱带组合特征是识别和区分具体矿物类型的重要指标。波谱的反射强度和总体形态受环境因素、混合光谱和数据质量的影响最大，在矿物识别中一般仅起到辅助作用。

矿物混合光谱特征研究

岩石一般都由多种矿物组成，岩石光谱是组分矿物光谱的综合反映。研究矿物混合光谱特征对矿物识别和定量反演有重要的指导意义。以实验室模拟为主，开展了矿物混合光谱特征和模型研究。用不同粒度的纯矿物碎粒，以不同的重量比例，取含OH~矿物与造岩矿物、含OH~矿物与含OH~矿物、含OH~矿物与碳酸盐矿物、碳酸盐矿物与碳酸盐矿物、铁质矿物与含OH~矿物或碳酸盐矿物3种矿物组合五大混合类型，研究合成光谱的变化规律。

实验结果显示，岩石的光谱特征并不是组分矿物光谱的简单叠加，各组分矿物的光谱特征往往相互加强、掩盖，有时一种矿物光谱甚至会改变另一种矿物的光谱特征谱带在岩石光谱中的表现；矿物的混合光谱效应不仅影响光谱特征的强度，而且还会造成光谱特征位置漂移和形态的改变（图la），特别是在光谱吸收特征位置相近的情况下，这种现象更加明显。矿物的光谱识别必须充分考虑混合光谱的影响。另

一方面，自然界矿物有其共生组合规律，实际应用中，有时识别特定矿物的共生组合会更有实用价值。

从图1可以看出，在可见一近红外区间，矿物反射率混合光谱表现出明显的非线性特征；在短波红外区间，矿物反射率混合光谱近似于线性特征（图lc）。矿物单次反照率光谱的混合呈线性混合特征（图1d），应用 Hapke 模型将发射率转换为单次散射反照率（图1b），使矿物的混合光谱线性化，能有效提高光谱线性解混和矿物丰度反演的精度。不同比例高岭石与蒙脱石混合光谱线性解混实验结果显示，矿物丰度反演误差由反射率的18.01%减少到单次散射反照率的5.2%。

蚀变类型与蚀变矿物共生组合的光谱特征分析

蚀变类型、蚀变矿物组合及蚀变分带是地质找矿的重要标志，是成矿成岩过程中水一岩相互作用、热动力作用以及热变质作用等的产物。研究蚀变类型、蚀变矿物组合的光谱特征和直接识别方法，对遥感地质找矿具有重要的指导和决策意义。根据混合光谱的变化规律，利用光谱库中矿物的典型光谱，采用数字半定量模拟和实验室模拟相结合的方法，分别从矿物离子或离子基团（金属阳离子、不同类型的水、OH~基团）、矿化蚀变类型、蚀变分带与蚀变矿物共生组合、矿物的类质同象3个层次对主要矿物的谱带特征进行分析和总结：分析了Fe+、Fe’和A’等金属阳离子和金属-0H基团的光谱行为；总结了低、中、高温主要蚀变类型的光谱特征，主要蚀变矿物的光谱行为，矿物蚀变和类质同象所引起的光谱变异特征；从矿物共生组合的角度分析模拟了主要蚀变类型的蚀变矿物吸收谱带的组合效应及其对矿物识别的影响；提出了用于识别青盘岩化、次生石英岩化、热液力粘土化等蚀变类型中不同蚀变矿物组合的主导光谱和组合光谱特征[。根据不同矿化蚀变类型的蚀变分带与矿物的共生组合，进一步利用 Hapke辐射传输模型定量模拟不同蚀变类型、不同矿物共生组合的混合光谱[32]，研究混合光谱的特征，并建立相应的查找表，为高光谱蚀变带的直接识别奠定基础。目前，这一工作仍在进行中。