LIBS+HSI光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)測量和(he)數據(ju)融合技術應用(yong)於礦物特征和(he)巖(yan)相學(xue)分析

當前(qian)傳(chuan)統(tong)的礦物測定方法數據(ju)準確應用(yong)廣(guang)泛(fan)，但是成(cheng)本(ben)、人(ren)力(li)及時(shi)間(jian)耗費(fei)高。為(wei)了(le)滿(man)足開采策(ce)略(lve)和(he)方法的新要求，礦物分析需(xu)構建(jian)高質量數(shu)據(ju)庫，必(bi)須(xu)速度(du)快、費用(yong)低，反(fan)而對(dui)準確度(du)要求不高(gao)。近(jin)年(nian)來(lai)，包(bao)括(kuo)HSI（高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)技術）、LIBS（激光誘導(dao)擊(ji)穿元(yuan)素光(guang)譜(pu)分析技術）等在內的光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)技術日(ri)漸廣(guang)泛(fan)地應用(yong)於礦物的種(zhong)類(lei)識(shi)別和(he)定量(liang)分析，由(you)於非(fei)常契(qi)合(he)上述(shu)數據(ju)庫構建(jian)的要求，因而開啟(qi)了(le)巖(yan)相學(xue)和(he)礦物學研究(jiu)的新路徑(jing)，為地理、構造(zao)地質、礦物、礦產勘查和(he)加工(gong)等科學領域(yu)中的復(fu)雜過(guo)程(cheng)研(yan)究提供了(le)強(qiang)大(da)技術支撐(cheng)。近(jin)日(ri)，我(wo)國(guo)“祝(zhu)融(rong)號(hao)"火星車在火星烏(wu)托邦(bang)平(ping)原著陸(lu)區(qu)便是利用(yong)短波紅外光譜(pu)等(deng)技術發現(xian)類(lei)似(si)沈積巖(yan)的板狀硬殼(ke)層富(fu)含(han)含(han)水硫(liu)酸(suan)鹽(yan)等礦物。

本文(wen)將(jiang)介(jie)紹(shao)德(de)國聯邦(bang)地球(qiu)科學和(he)自然(ran)資(zi)源(yuan)研究(jiu)所(suo)（Wilhelm Nikonow et al.,2019）應用(yong)HSI、LIBS元(yuan)素分布成(cheng)像(xiang)等光譜(pu)圖(tu)像(xiang)融合技術開展的礦物特征及巖(yan)相學(xue)分析研(yan)究，旨(zhi)在為地球(qiu)化學(xue)和(he)礦物學科研工(gong)作(zuo)者提(ti)供應用(yong)參(can)考。

1.元(yuan)素分布成(cheng)像(xiang)分析

元(yuan)素分布成(cheng)像(xiang)分析能(neng)夠為巖(yan)相學(xue)和(he)模態礦物學提供(gong)重(zhong)要的基(ji)礎數據(ju)。本案例為了(le)獲取(qu)高(gao)分辨率(lv)的元(yuan)素分布圖(tu)像(xiang)，應用(yong)μ-EDXRF技術（30-50μm）進行檢測，因為所(suo)使用(yong)的LIBS品牌(pai)的空間(jian)分辨率(lv)僅達200μm。但是μ-EDXRF的缺憾(han)在於不能檢測輕元(yuan)素，而輕元(yuan)素的定(ding)性定(ding)量(liang)分析往(wang)往是必(bi)須(xu)的，例如Li元(yuan)素經常(chang)存(cun)在於黑(hei)雲母、白雲母、富(fu)Na-斜長石、殘(can)余巖(yan)漿(jiang)等(deng)礦石中。因此需(xu)要訴(su)諸(zhu)能(neng)夠檢測元(yuan)素周(zhou)期(qi)表(biao)中所有(you)元(yuan)素的LIBS技術。

北京易(yi)科泰生態技術有限(xian)公司(si)提(ti)供的FireFly LIBS元(yuan)素分布成(cheng)像(xiang)分析系(xi)統(tong)的空間(jian)分辨率(lv)可達15μm，速度(du)可達100HZ，因此能夠代(dai)替(ti)μ-EDXRF實現(xian)本(ben)案例所需(xu)的高(gao)分辨率(lv)元(yuan)素分布成(cheng)像(xiang)分析，同時(shi)滿足檢測輕元(yuan)素的需(xu)求(qiu)。此外，FireFly具備(bei)專(zhuan)業的光(guang)譜(pu)分析軟(ruan)件，數(shu)據(ju)分析功能完(wan)備，另包(bao)含(han)光譜(pu)圖(tu)像(xiang)數據(ju)融合功能，使此類(lei)研究(jiu)極(ji)大簡化。

FireFly LIBS 元(yuan)素分布成(cheng)像(xiang)系統(tong)，憑(ping)其(qi)超高的分辨率(lv)，可滿(man)足對於μ-EDXRF元(yuan)素分布圖(tu)像(xiang)的參(can)數(shu)要求，並可(ke)同時(shi)測得(de)上圖(tu)中(zhong)的μ-EDXRF和(he)LIBS的所(suo)有數(shu)據(ju)，且速度(du)更(geng)快(kuai)。

2.高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)分析

LIBS等元(yuan)素分布成(cheng)像(xiang)技術能夠為礦物分類(lei)提供(gong)極(ji)有價(jia)值的基(ji)礎化學(xue)數據(ju)，但是對某(mou)些礦物來說(shuo)並不(bu)充分。例如若檢測到(dao)了(le)Fe元(yuan)素，並不(bu)能判(pan)斷(duan)它是赤(chi)鐵礦、菱鐵礦、磁(ci)鐵(tie)礦、還是針鐵(tie)礦，而此時(shi)HSI技術則是解決方案。本(ben)案例采用(yong)SisuROCK高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)分析平(ping)臺，配(pei)備(bei)有VNIR（400-1000nm）、SWIR（970-2500nm）及LWIR長波紅外高光譜(pu)成(cheng)像(xiang)。

北京易(yi)科泰生態技術有限(xian)公司(si)提(ti)供地礦研究分析全(quan)面(mian)解(jie)決方案：

SisuROCK高通(tong)量巖(yan)礦樣芯(xin)高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)分析、SisuSCS單(dan)樣芯(xin)高光(guang)譜(pu)成(cheng)像(xiang)分析

FireFly LIBS元(yuan)素分析技術方案

CoreScanner μ-XRF巖(yan)礦樣芯(xin)分析技術方案

參(can)考文(wen)獻(xian)：

[1] Wilhelm Nikonow et al. , Advanced mineral characterization and petrographic analysis by μ-EDXRF, LIBS, HSI and hyperspectral data merging.,[J]., Mineralogy and Petrology (2019) 113:417–43