矿物短红外光谱数据库

一、概述

众所周知，矿物的短红外光谱特征是由其化学组成及结构决定的，通过红外光谱形态来鉴别矿物、得到矿物的结构状态方面信息，并且将其应用到金属矿床的找矿勘查工作中去。

矿物短红外光谱数据库由数据库、检索系统、地学应用系统和管理系统构成。数据库由矿物短红外光谱、中英文矿物名、晶系和化学式数据组成。检索系统由短红外光谱检索软件、中英文矿物名检索软件、晶系检索软件和化学式检索软件组成。地学应用系统由3个应用软件组成，输入相应矿物的短红外光谱后，可以通过软件直接算出钾长石红外光谱结构有序度、判别是否是尖晶石和石榴子石。

二、数据库介绍

矿物红外光谱数据库及检索系统设计在WINDOWS系统下，其基本结构见图11-4-1。该数据库具有以下几个特点；①数据库包括的420种矿物（含亚种、变种、系列矿物）光谱数据500条；②对数据库管理及检索软件进行了升级，提高数据检索效果；③研发了钾长石红外光谱结构有序度计算、尖晶石和石榴子石红外光谱判别等应用软件。

三、应用实例

矿物红外光谱数据库及检索系统的常规检索部分是通过矿物的红外光谱来鉴定矿物，是所有矿物红外光谱数据库都具备的功能。

图11-4-2是本矿物数据库及检索系统的红外光谱检索结果显示页面。页面上的红外光谱是待鉴定光谱，其右侧显示检索出的矿物名称，点击检出的矿物，在左下方显示出数据库中该矿物（红线）及被检索矿物的吸收谱带位置及相对强度，确定是锆石。

本矿物红外光谱数据库及检索系统增加了地质应用程序，如钾长石有序度计算，通过红外光谱可以直接算出长石的Al/Si占位的有序程度，判别其是高温形成的透长石，或是形成的正长石，还是低温形成的微斜长石。

图11-4-3是用红外光谱计算钾长石晶体结构中Al/Si占位有序度的检索页面。页面上的红外光谱是待检索的钾长石。左边显示该样品的编号（830117.3）,Al/Si占位有序度为0.7，是微斜长石。左下部是Al/Si占位有序度投影图，红色点为待检索的钾长石在该投影图中的位置。

图11-4-1 矿物红外光谱数据库结构图

图l1-4-2 数据库锆石检索结果显示页面

四、讨论

矿物红外光谱数据库及检索系统除了具有通常的矿物种属检索功能外，着重研发了一些实用程序，是一种实际有效的工具，有助于广大不熟悉矿物红外光谱实验分析工作的矿物学，地学研究人员认识，了解、使用矿物的红外光谱数据来解所决面临的各种地学问题。随着数据库应用程序的不断开发、光谱数量的增加，应用范围随之扩大，有良好的发展前景。

图11-4-3 钾长石Al/Si占位有序度检索页面

迄今为止在国内尚未见到公开发表的数字化矿物红外光谱数据库，人们通常使用的是美国SADTLER公司发行的商用矿物红外光谱。本数据库共收集红外光谱数据500条，包括433个矿物种（含变种），在光谱数量及矿物种类上超过SADTLER公司的商用矿物红外光谱收集数量。

定义

光谱库是由高光谱成像光谱仪在一定条件下测得的各类地物反射光谱数据的集合。

简单来说就是物体和该物体的光谱信息。

用处

在遥感有监督分类的过程中，需要已知目标的光谱数据，用于分类训练或者结果检验。这时候就需要地物光谱数据库来提供，光谱库越完善，分类精度越高。

可以简单的理解为分类的参考依据。

目前常用光谱库

（1）USGS顾客，是1993年美国地质勘探局USGS建立，波长范围0.2 ～ 3.0um。

（2）JPL光谱库，主要为矿物的光谱数据。最后按照小于45um,，45～125um,，125～500um 3 种粒度，分别建立了3 个光谱库JPL1，JPL2， JPL3，反映了粒度对光谱反射率的影响。

（3）JHU光谱库，是约翰霍普金斯大学提供了包含15 个子库的光谱库，针对不同的地物类型选用了不同的分光计，并且每种地物都给出了详细的文本介绍。

（4）ASTER 光谱库，是2000 年加利福尼亚技术研究所建立。光谱库的数据来源于USGS、JPL、JHU3 个光谱库，共计8 类，包含:矿物类(1348 种)，岩石类(244 种)，土壤类(58 种)，月球类(17 种)，陨石类(60 种)，植被类(4 种)，水/雪/冰(9 种)和人造材料(56 种)。

（5）中科院遥感所数据库，由1998 年中科院遥感所建立，共收集地物光谱数据5000 条,这是我国第一部系统的光谱库

在国际上比较有代表性的光谱数据库，比如美国喷气推进实验室（JPL）、地质调查所（USGS）和国际地质对比计划（IGCP～264）光谱数据库和中国的“光谱特性数据库”等，收集了近200种同矿物光谱数据（童庆禧等，1990；http://speclib.jpl.nasa.gov；http://speclab.cr.usgs.gov；http://asterweb.jpl.nasa.gov）。主要类别为砷酸盐、硼酸盐、碳酸盐、硅酸盐（环硅酸盐、链硅酸盐、岛硅酸盐、页硅酸盐和网硅酸盐等）、氧化物、氢氧化物、磷酸盐、硫酸盐、硫化物、卤化物和钨酸盐。光谱数据范围是从0.40～2.50μm，光谱分辨率分别不低于4φ（可见光与近红外VIS/NIR）和10φ（短波红外SWIR），同时还有100余种矿物具有125～500μm、45～125μm和小于45μm的矿物粒径的光谱数据，这些矿物类型能满足本研究的需要（遥感专辑，1980；万余庆，2003；张宗贵等，2000；张玉君等，2003）。

主要岩石光谱数据收集与采集区主要以我国金、铜多金属及稀土金属矿床和重点成区带为主，采集对象侧重我国典型岩矿、典型矿种和矿石与典型地层。野外岩矿光谱的测试以试验区地质矿产图为基准和区内的岩矿分布特点，测试试验区出露岩石的光谱。采集岩石样品，进行室内样品光谱测试。岩石光谱采用室内CRAY5、PERKIN LAMDA900、GER的IRIS-3型和ASD（Analystic Spectral Devices）FR Pro型号的光谱仪进行光谱采集，并相应记录了采集对象、方法、地点、所用仪器和相关测试参数等。为了保证测试数据的可靠性和代表性，进行整个试验区光谱测试前对仪器进行了标定，测试时按照地物光谱测试技术规范进行。

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