矿物鉴定方法和工作流程
对于数百个波段的成像光谱，数据量非常大，尤其是目前无论是航空成像光谱数据，如AVIRIS、CASI、HyMap等。、或在轨航天成像光谱数据，如Hyperion波段，一般较窄，一般为3 ~ 10 km，给大面积应用带来诸多不便，增加了大面积数据处理的难度，在目前微机配置条件下工作量翻倍。因此，无论是从岩石矿物光谱的局部特征还是整体特征来识别矿物，并在保证识别精度的条件下进行工程化处理，都需要探索一种新的技术流程。
在成像光谱数据特征和识别方法的对比研究中，结合实际工作和工程处理的初步要求，在保证识别精度的条件下，设计了标准数据库光谱+光谱-特征域转换+矿物识别方法的技术流程。该流程的主要功能是:
(1)直接进行蚀变矿物的识别和信息提取:在综合研究实验区岩石类型、构造、热液活动和矿物的基础上，提取与成矿关系密切的蚀变矿物，以标准库光谱或野外实测光谱作为参考光谱。
(2)变换光谱域和特征域，实现数据降维和数据压缩，减少工作量，提高工作效率:成像光谱数据有上百个波段，不同的波段宽度和记录长度使得单次处理的数据量达到1g字节，中间过渡文件单波段可达10g字节；在之前的处理中，飞行带往往被分割成更小的区域，然后进行拼接。可以利用MNF技术将整个谱域空间转换到特征域空间，消除原始谱向量分量之间的相关性，从而去除信息量少、噪声高的向量，使数据处理可以从数百个谱域集中到去噪后的特征域，减少数据量，缩短数据处理时间，提高数据处理效率。
(3)特征分离，增加了不同矿物的可分性，提高了矿物识别的准确性:在成像光谱数据经MNF变换并去除噪声波段的特征域空间，赋予不同波段不同的物理或数学意义，在特征域分离地物的光谱特征，放大地物的细微特征，增加了数据的可分性。
4.4.2.1光谱特征域变换
光谱分辨率的提高，一方面提高了数据分类识别的精度和应用能力，另一方面增加了数据的容量，也使得数据高度冗余和高度相关。有效的数据压缩和特征提取是必要的。一般利用传统的主成分变换做相应的改变，衍生出一系列的成像光谱数据压缩和特征提取方法，如MNF变换(Kruse，1996；格林等，1998)、(李等，1990)、分块主成分变换(贾等，1998)、基于主成分的对应分析(卡尔等，1999)。空间自相关特征提取(Warner等人，1997)、子空间投影(Harsanyi等人，1994)以及高维数据的二阶特征分析(Lee等人，1993；Haertel等人，1999)也受到了相应的关注。非线性小波和分形特征的使用(邱等，1999)也在研究中。
主成分分析(PCA)是根据图像的统计特征确定变换矩阵，对多维(多波段)图像进行正交线性变换，使变换后的新分量图像互不相关，多波段的有用信息尽可能集中在少数分量图像中(图4-4-1)。一般随着主成分阶数的增加，信噪比逐渐降低。但是，当波段较多时，并不完全符合这个规律。
为了提高主分量在高光谱维的数据处理能力，相应地采用了最大噪声分量变换(MNF)方法(甘福平，2001；甘福平，2002 ~ 2003)。该方法利用噪声分量矩阵的特征向量(σ n σ-1)对图像进行变换，使按特征值排序的变换分量中包含的噪声分量逐渐减少，图像质量依次提高。σ是图像的总协方差矩阵，σ n是图像噪声的协方差矩阵。当所有波段的噪声方差相等时，MNF等价于主成分分析，因此可以分两步实现。第一步，将图像变换到新的坐标系中，使变换后的图像噪声的协方差矩阵为单位矩阵；第二步是对变换后的图像进行主成分变换。这种改进的算法被称为噪声调整主成分变换(NAPC)。
对于P波段的超光谱图像
Zi(x)，i=1，2，…，p (4-4-1)
可以假设
Z(x)=S(x)+N(x) (4-4-2)
这里，ZT (x) = {z1 (x)，…，ZP (x)}，S(x)和N(x)分别是Z(x)中的无关信息分量和噪声分量。因此，
Cov{Z(x)}=∑=∑S+∑N (4-4-3)
∑S和∑ n分别是S(x)和N(x)的协方差矩阵。因此，可以定义I波段噪声分量，
Var{Ni(x)}/Var{Zi(x)} (4-4-@4)
选择线性变换，MNF变换可以表示为
成像光谱岩矿识别方法技术研究及影响因素分析
在转换中，确保
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同时，为了从信息中分离噪声，S(x)分别与Z(x)和N(x)正交。
图4-4-1 MNF变换特征值曲线
MNF有两个重要的属性。一种是缩放图像的任意波段，变换结果保持不变。第二，变换使得图像向量、信息分量和加性噪声分量相互垂直。乘性噪声可以通过对数变换转换成加性噪声。在变换之后，可以对每个分量图像进行去噪，或者可以丢弃具有主要噪声的分量。MNF变换的特征值曲线如图4-4-1所示。
4.4.2.2特征分离
在MNF变换后的特征域中，不同的频带具有不同的物理和数学意义。例如，变换后的1波段表示地面物体的亮度信息，第七或第八波段表示地形信息。在MNF变换中，通过分离信号和噪声，信息更加集中在有限的特征集中，一些微弱的信息在去噪变换中得到增强。同时，在MNF变换过程中，光谱特征向量集被收敛以增强分类信息。
图4-4-2是一些矿物光谱在MNF变换前后的曲线轮廓。从右图可以看出，信息和噪声有序地集中在一些有限的波段。通过丢弃噪声带或其他处理，噪声的影响相应地减少或消除。同时，信息比原始数据更容易区分。
4.4.2.3的矿物鉴定
矿物鉴定主要采用光谱相似性度量的方法。基于整体光谱特征的相似概率，可以有效避免岩石和矿物光谱漂移或光谱变异导致的单个光谱特征不匹配，综合利用微弱光谱信息。
图4-4-2 MNF变换前后矿物光谱特征对比
基于全光谱形状特征的识别方法主要有光谱角技术、光谱匹配滤波、光谱拟合和线性分解。利用大气校正后的重构光谱数据，可以选择性地使用上述矿物识别技术来识别端元矿物。光谱角法可以直接选取端元矿物进行匹配，最终生成二值图像，简单易行，在阈值合理可靠的前提下可以获得较高的识别精度。
光谱角技术是利用成像光谱识别和提取岩矿地质信息的较好方法之一(王志刚，1993；刘庆生，1999)。光谱角度识别法是利用光谱组成的多维光谱向量空间中的一个岩矿向量的角度测度函数(θ)来求解岩矿参考光谱的端元向量(R)与图像像素的光谱向量(T)之间的相似性测度，即:
成像光谱岩矿识别方法技术研究及影响因素分析
这里，‖ * ‖是谱向量的模。参考端元光谱可以来自实验室、现场测量或已知类别的图像像素光谱。θ在0和π/2之间，其值越小，二者的相似度越高，识别提取的信息越可靠。通过合理的阈值选取，得到矿化蚀变信息的二值图像。
4.4.2.4阈值的选取与气带间信息的连接
无论是光谱角技术、光谱匹配还是混合光谱分解，都存在对非矿物信息的分割，因此阈值的选取是必须面对的重要问题。这不仅关系到所鉴定矿物的可靠性，还关系到矿物分布范围的界定。同时，由于分波段提取，同一物体在不同波段之间由于大气校正误差和噪声的影响，光谱特征是不同的，这可能使提取的矿物空间分布特征在波段之间全部具有诊断性和一致性，增加了制图的难度。因此，阈值的选取应遵循以下原则:在去除明显虚假信息、保留可靠矿化蚀变信息的同时，考虑导航区的整体一致性和过渡性。
4.4.2.5技术流程
结合成像光谱数据的预处理，根据实际应用，可以总结出成像光谱遥感地质调查的技术流程，如图443所示。
编辑于2020-01-19。
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任务是了解矿物鉴定的工作过程。
首先，采集矿物样品。样品采集是矿物鉴定的基础工作，以获取工作对象。采集样本时，要注意其代表性、典型性和目的性。样品应按其分布和均匀性进行采集，以便研究* * * *的宏观和微观特征、结构特征及其发生变化的关系，并注意粒度特征和嵌入关系。此外，还需要采集样品，以测定化学成分、内部结构、形态和物理性质。根据矿物研究的目的和矿物在岩石或矿石中的分布情况，确定采集样品的数量。对于晶形完美或晶面复杂的矿物晶体，在收集时一定要小心，不要随意破坏。二、矿物的分离方法在研究一种矿物的成分、结构或物理性质时，往往需要从集合体中选出这种单一矿物。样品是否纯净是决定研究结果是否正确的关键，而从矿物集合体中选取一种非常纯净的单一矿物是非常复杂的，而且由于分选对象不同，往往采用不同的方法。在整理之前，往往需要“破样”。也就是说，矿物聚集体被破碎以从其它矿物中分离出所需的矿物。破碎机可用于大量破碎，铁碗可用于少量人工破碎。破碎粒度主要取决于矿物单体的粒度，一般需要破碎到0.2 ~ 0.4 mm，在破碎的同时，必须用合适的筛网进行筛分，对粒度进行分级，防止“过碎”。一般情况下，筛分后0.2mm以上的样品尺寸要达到1 kg以上，才能保证从中提取足够数量的单矿物。样品破碎后，所需的矿物质从破碎的样品中分离出来。如果需要的样品数量少，可以在双筒望远镜下用针一个一个地选取；如果需要大量样本，且人工选择困难且费时，可使用其他仪器进行分选。主要方法有:根据矿物密度的不同，重选可采用淘洗和重液分离(有时需要离心分离)；磁选是利用磁铁和电磁铁，根据磁性强弱来分离矿物；根据矿物对油膜吸附能力的不同进行浮选分离；介电分离根据矿物的介电常数(ε)来分离矿物。如黑钨矿(ε=15)、铌钽铁矿(ε=20)、方解石(ε=6.3)和无色透明应时(ε=4.5)分离效果较好。形态分离根据矿物的不同形态(如片状、柱状或颗粒状)进行分离。虽然选矿的方法很多，但仍然不能解决选矿的所有问题。特别是，很难分离细粒矿物和高密度矿物。近年来，电磁重液分离、高频介电分离、超声波浮选、重力分离(矿泥摇床)、重液变温分离等技术得到了推广应用。其中电磁重液分离法可以按密度分离非磁性矿物，甚至可以分离高密度的金和铂；目前高频介电分选仅限于分选几十种矿物，要求矿物最小粒度大于15 ~ 20 μm；重力分选机分选的最小矿物可达10 μm；超声波浮选主要是利用超声波空化作用来解离微细矿物，同时使用合适的捕收剂来产生浮选矿物。重液变温分离主要用于分离具有相似物理性质或相同矿物的不同世代的个体。为了保证用上述方法分选的单矿物样品的纯度，最后必须用双筒望远镜进行检查和挑选。三、肉眼鉴别矿物是通过观察矿物的外部特征(如晶体形状、颜色、光泽、条痕、透明度、解理、硬度、密度等)来鉴别矿物的简单方法。)用肉眼、放大镜、立体显微镜和一些简单的工具(如刀、磁铁、划线板等。).一个有鉴定经验的人，通过肉眼鉴定就能正确识别上百种常见矿物。肉眼鉴别法对晶体粗大、特征显著的矿物有效。肉眼识别看起来很简单，但是需要一些训练才能达到快速准确的结果。特别是对细粒矿物的晶体形态和解理的观察，需要反复练习和比较，积累经验，才能熟练掌握。用肉眼识别矿物有一定的局限性。一些特征相似的矿物，或者颗粒极细的矿物、胶体矿物往往难以鉴别，必须采用其他方法。但肉眼鉴定仍然是进一步鉴定和研究的基础。因为通过肉眼鉴定，可以初步估算出矿物的种类或科，然后再决定选择什么方法进行准确的鉴定和研究。因此，用肉眼识别矿物是一个地质学家必须熟练掌握的基本功。四、仪器鉴定如果用肉眼鉴定还不确定的矿物，就需要使用一定的仪器设备进行鉴定。利用仪器鉴定矿物的方法很多，应根据研究目的和有效、准确、快速的原则进行选择。借助仪器鉴定矿物的方法有:1)矿物化学成分的检测方法:简单化学测试、光谱分析、原子吸收光谱、激光光谱、X射线荧光光谱、极谱分析、化学分析、电子探针分析；2)通过测量某些物理性质或晶体结构数据来确定矿物种类的方法:密度测定、热分析、显微镜观察、电子显微镜观察、X射线分析、红外光谱分析和穆斯堡尔效应；3)研究矿物形态的方法:角度测量和电子显微镜观察；4)其他特殊方法:包裹体研究、稳定同位素研究等。
9浏览2020-01-16
面对一种未知的矿物，你从哪些方面观察，如何研究？
矿物的肉眼鉴别主要是根据矿物的颜色、光泽、条纹、解理、硬度等特征。那么肉眼鉴别矿物所需的简单工具有:瓷盘(用来雕刻条纹)、刀(用来雕刻硬度)、放大镜(用来看解理特征等。).有时候可以带上一小瓶盐酸和一个小磁铁。肉眼鉴定矿物的简单工具:刀、放大镜、磁铁、瓷盘。绝大多数矿石都是各种矿物紧密相连的混合物，因此很难在手工标本上鉴别它们，而且往往不可能全部鉴别清楚。因此，矿石中矿物的鉴定、矿物粒度的测定、矿物解离度的测定、矿石结构的分析以及选矿产品的矿物学分析，往往都是用显微镜来完成的。在矿物加工过程中，大多数脉石矿物在可见光下是透明的，而大多数重要的金属矿物往往是不透明的。在透明矿物的鉴定和研究中，应用最广泛、最成熟、最有效的方法是利用偏光显微镜根据透明矿物晶体的光学原理进行研究。这种研究方法是将矿石或岩石磨成0.03mm厚的薄片，在显微镜下观察可见光通过晶体时的折射和干涉现象，测定矿物晶体的光学常数，如晶体形状、颜色、解理、突起、干涉色、双折射、消光类型和消光角、延伸符号、孪晶、同轴度、光学正负、光轴角等。，并有一套完整的光学数据可供参考。在鉴定和研究不透明金属矿物时，反射式显微镜，也称为矿石显微镜或矿物显微镜，被广泛使用。种类很多，各有特色。新的显微镜不仅可以用于部分和反向目的，而且还有许多用于定量测定的附件。反射式显微镜的主要结构和基本原理与偏光显微镜相同，只是前者有一个垂直的照明器。为了用反射式显微镜鉴别矿物，应该把矿石磨成薄片，放在镜子下面。光源将光线通过照明器中的反射镜向下反射到矿石光片表面，再从光片表面向上反射到目镜，这样就可以观察和鉴别不透明矿物的光学性质。如观察晶体形态和结晶习性、解理和解理、孪晶、环状结构、连续晶体、粉末颜色、硬度、可塑性、颜色和多分散性、反射率、双反射效应、均匀性和非均匀性、偏振颜色、内反射、旋转性质、对标准蚀刻试剂的反应和各种元素的微量化学试验。
27喜欢746浏览2017-09-01
如何用矿物鉴别矿物？
物理法:根据矿物的物理性质来区分矿物是最简单实用的方法，主要有:1)形状:片状、肾状、鲕状、菱形、立方体、板状、致密状、短柱状等。2)颜色矿物的颜色最引人注目。有三种:自身颜色——矿物本身固有的颜色。其他颜色——矿物中夹杂的杂质和有色气泡造成的颜色。矿物表面氧化膜和光干扰造成的假色。3)条纹:矿粉的颜色。粉末的颜色是在白瓷盘上刻下矿物质后留下的。可以消除伪色，弱化其他颜色，保留自身颜色，但矿物质的硬度必须小于白瓷板。具体和简单的物理方法区别，准备两个道具，第一个是刀，第二个是白瓦。应时:玻璃光泽透明，解理好，硬度大于刀，刀划不出明显的痕迹。长石:玻璃光泽略小于应时，较为常见，主要为钠长石和钾长石滑石:白色，半透明，硬度较低，可用指甲描出，放在舌头上仍有黏腻感。萤石:有很强的荧光，用刀可以刻出明显的痕迹。长石可分为两类——正长石(钾长石)和斜长石。两者的区别在于两个解理群之间的夹角。正长石等于90度，斜长石小于90度，一般是各种颜色。有些正长石是红色的，因为它含铁。黄铁矿呈浅黄铜黄色，表面常呈黄褐色、赭色。画在白色瓷砖上的条纹是绿色和黑色或棕色和黑色。具有强烈金属光泽的菱铁矿:一般呈粒状晶体或致密块状、球状、凝胶状，无晶体。颜色一般为灰色或黄白色黄铜矿:易与金矿混淆。从颜色和条痕来看，与黄铁矿相似，但硬度不如黄铁矿。鉴定时，指甲上不能刻明显的记号，但如果是金矿，指甲上可以做记号。参考资料:
地质学基础
443浏览2019-11-08
矿物标本资源整理技术规范
为提高矿物标本的可用性，制定《矿物标本资源整理技术规范》，规范国家科技基础条件平台标本资源的整理，将标本整理与标本科学研究紧密结合。本规程从开箱、清洗、观察、研究、鉴定、命名到资料整理提出了***14项，并简要说明了每一项的工作方法，全面实用。本法规的附录A-C是规范性附录，附录D是信息性附录。本规程由国家自然科技资源共享平台提出。本规程起草单位:中国地质大学(北京)。本规程起草人:何。本规程由国家岩矿化石标本资源共享平台负责解释。1范围本规范规定了矿物标本整理的内容、步骤和方法。本程序适用于自然科技资源平台建设中矿产标本资源的整理。2规范性引用文件下列文件中的条款通过引用本规程而成为本规程的条款。对于注明日期的引用文件，所有随后的修改(不包括勘误表)或修订均不适用于本法规。但是，鼓励根据本规定达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的参考文件，其最新版本适用于本规程。GB/T9649.9—2009地质矿产术语分类代码第9部分:结晶学和矿物学GB/T17366—1998矿物岩石电子探针分析样品制备方法。北京师范大学物理系北京分析仪器厂。核磁共振波谱仪及其应用。北京:科学出版社，1974陈云奎。红外吸收光谱法及其应用。上海:上海交通大学出版社，1993 JA院长。分析化学手册。北京:科学出版社，李哲，2002年，应玉璞。矿物的穆斯堡尔谱学。北京:科学出版社，潘。1993(苏联)作者尼科娃·索洛多夫，邓·译。矿物鉴定指南和表格。王佳音:地质出版社，1957。一般矿物鉴定。北京:商务印书馆，1952王璞，潘，翁灵宝等。系统矿物学。2001元姚婷。野外矿物鉴定手册。北京:煤炭工业出版社，1958曾广策。简明光学矿物学。武汉:中国地质大学出版社，1989张国栋。材料研究和测试方法。北京:冶金工业出版社，2001中国科学院地质研究所编辑。薄片中透明矿物的识别指南。北京:科学出版社，1970李德，史丹利。矿石矿物定量数据文件，第3版。Chapman Hall，伦敦，1983。矿物学和岩石学，1998，38，(1)，77~79 Ernest H Nickel，Joel D Grice。国际矿物学协会新矿物和矿物命名委员会的矿物命名程序和原则。岩石矿物学杂志，1999，18 (3): 273 ~ 285约瑟夫A曼达里诺。矿物标本类型(形式)的正式定义。岩石矿物学杂志，1987。6 (4): 372 ~ 373 3术语和定义下列术语和定义适用于本规程:a .矿物:地壳及其相邻层中主要由化学元素经过地质作用(包括宇宙中形成的)形成的天然单质或化合物。它们具有一定的化学成分和内部结构，在一定的物理化学条件范围内是稳定的，是岩石和矿石的基本单位。b .矿物标本整理:是矿物标本采集(主要是收藏)后为进一步科学研究所做的准备。根据矿物标本资源的描述标准，矿物标本分为标本、薄片、光学薄片、模型(模具)和其他。新矿物的模式矿物标本:用于确定矿物种类的考证样品。新矿物的标本称为标准标本。根据提供的测试数据，可以分为以下三种:正模式:作者提出的单个标本，可以获得原始描述中的所有数据。原型:作者确定的那些可以在原始描述中获得定量数据的标本。所附标本仅用于提供定量数据，并非所有必要数据。——新模式:当全模式和附模式标本丢失时，用修订者或重新研究者选择的标本来代表丢失的标本，即使经过实验研究，在化学式和细胞常数上与原全模式和附模式标本略有不同，但只要确定属于同一物种，就可以作为补充模式标本。所有补充标本必须经中国金属矿物资源网和国际矿物学协会IMA批准。4矿物标本的整理4.1整理取得的矿物标本的工作包括标本的清理、修复、编号、登记、归档，以及与标本有关的影像和资料的收集和归档。4.2修整工具手套、刷子、小凿子、尖针、小锤子、小水枪、放大镜、莫氏矿物硬度标尺、无釉瓷板、磁针、小刀、粘合剂、笔记本、笔和目录卡。4.3样品编号工具:油漆、油漆刷、胶带和编号笔。4.4标本用材料——软纸、海绵、棉花:避免破坏矿物原始晶体的包装材料，也可用作小而完整晶体的包装。-标本盒:装有矿物标本。——玻璃瓶:主要用于存放易潮解、易氧化的矿物标本和较小的矿物标本。4.5工作环境要求:放置标本的场地应有足够的空间和相应的工作台，标本可在此展开和放置，整理室还应有良好的通风和照明设备。4.6整理的内容和方法4.6.1拆开包装箱，按顺序取出每个标本，对照包装登记表核对每个标本包装上的编号和现场记录编号，按顺序排出。4.6.2清理标本。用软刷清除标本表面的灰尘、污垢和其他附着物(可用小凿子和尖针清除)。然后清洗标本，将原标签一起放入托盘。4.6.3标本观察和研究利用肉眼(可使用放大镜和双筒望远镜)观察和研究矿物的形态和表面物理性质，以及生物矿物和伴生矿物之间的时空分布特征。选择切割轻(薄)件的位置和测试方法。如果选择的测试方法是分析单一矿物，就要选择单一矿物，单一矿物样品纯度越高越好。步骤包括破碎和分离，可分为手工分离、重力分离、浮选、磁选和电选。4.6.4标本鉴定与研究要正确命名一个矿物标本，鉴定工作需要运用各种矿物鉴定方法结合野外命名或原始资料，与已知矿物核对，正确命名。对未知矿物提出了进一步的鉴定方案。评估报告需要