谱学分析在造山带硅质岩中的应用及其地质意义

南秦岭造山带旬阳盆地吕河地区发育有泥盆系硅质岩剖面,该剖面中的硅质岩以谱学特征为基础的微区特征清晰的记录了硅质岩的形成及后期演变信息。以南秦岭造山带旬阳盆地吕河硅质岩样品为对象,借助XRF、拉曼光谱、红外光谱和X射线粉晶衍射分析结果表明：该硅质岩内矿物主要为低温石英并包含极少量的碳酸盐矿物。XRD分析结果进一步证实该碳酸盐矿物为白云石。在吕河硅质岩内,SiO₂结构463 cm-1附近拉曼特征峰经高斯拟合后的峰面积和FWHM值证实发生了低温石英的重结晶作用,该过程中伴随了流体作用引发的有序度变化和石英颗粒的自身有序度变化。在重结晶过程中,石英颗粒的自身重结晶伴随了有序度随时间推移而逐渐增高。流体作用对硅质岩的改造表现为硅质岩内碳酸盐脉体的穿插,该过程还导致低温石英有序度提升,其中越靠近矿物边缘处的SiO₂结构有序度越高。造山带演化过程对硅质岩进行的改造主要体现在两个方面：一方面,构造应力破坏了岩石的连续性并为后期热液流体的运移穿插提供了空间;另一方面,后期流体作用的参与促进了石英颗粒重结晶的进程。红外光谱可以系统的识别硅质岩内矿物的结构类型,拉曼光谱分析可以揭示原位（in situ）微组构特征,XRD在硅质岩内微量杂质矿物的识别优势明显,这些谱学手段为研究硅质岩的成岩演化提供了重要示范。     

东秦岭地区硅质岩的有序度及常量元素地球化学特征研究（英文）

东秦岭地区早古生代的二郎坪群海相火山沉积建造中广泛发育有硅质岩建造,这些硅质岩形成于同一时代但因后期成岩演化而产生了结晶程度和有序度的差异。鉴于此,选择西峡、嵩县、南召三地的二郎坪群硅质岩进行了常量元素地球化学特征及有序度的研究。研究结果表明,该硅质岩的SiO2含量为84.75%~94.12%、平均89.09%,SiO2/(K2O+Na2O)值26.69~114.78、平均65.67,SiO2/Al2O3值10.48~61.52、平均30.58,它们极好的吻合大陆边缘环境的热水沉积硅质岩特征;Raman分析结果表明,硅质岩在该研究中的特征Raman位移有394,464,465和467cm-1,石英的特征峰经高斯拟合后的FWHM值按照"嵩县→南召→西峡"逐渐降低,这反映了嵩县、南召、西峡的硅质岩有序度和结晶程度依次逐渐升高。然而,硅质岩中SiO2含量分别为嵩县地区87.36%最低,南召地区硅质岩89.57%其次,西峡地区硅质岩90.35%最高。据此,常量元素中SiO2的含量与有序度之间存在同步递增的趋势,这反映硅质岩内石英的SiO2含量和有序度在成岩过程中增大的同时还可能存在对杂质元素的"剔除作用"。然而,这种成岩演化中的杂质剔除作用应该并不是导致硅质岩全岩常量元素含量差异的决定性因素。在研究中,Raman光谱分析极好的揭示了二氧化硅的有序度,这可能是探究硅质岩后期成岩演化的重要手段。     

华北克拉通南缘舞阳地区太古代BIF中方解石的微区特征及地质意义研究

条带状铁建造(banded iron formation,BIF)是前寒武纪地层中广泛发育的一类富铁沉积岩,它在华北克拉通内广泛发育。在华北克拉通南缘的舞阳地区,晚太古代太华群铁山庙组BIF包含石英-磁铁矿和辉石-磁铁矿两种组合,前者的绝大部分磁铁矿颗粒均自形程度高、粒度粗大并常常紧密伴生有一定量的方解石。舞阳地区铁山庙组BIF的RAMAN, SEM, CL和EDS分析结果表明：石英-磁铁矿矿石中的磁铁矿自形程度最高、石英次之、方解石最低;方解石似条带的RAMAN分析结果指示其有序度、结晶程度沿条带的垂直方向无规律突变,明显不同于裂隙中后期热液流体沉淀形成的方解石脉;方解石发生了塑性流变并最终定位于石英和磁铁矿间的间隙内,其矿物的截面形状和展布特征明显受控于石英和磁铁矿并得到了石英颗粒间微裂隙内方解石的证实;方解石似条带的微区成份存在明显差异,这反映方解石经历了塑性流变及再次汇聚;在磁铁矿颗粒的汇聚及生长过程中,方解石充当了磁铁矿微颗粒迁移的媒介并得到了方解石中磁铁矿微颗粒局部富集现象的证实。     

鲤鱼耳石的拉曼及红外光谱特征研究

鱼耳石是存在于硬骨鱼内耳中的功能性沉积体,主要由碳酸钙和有机质构成,是一种典型的天然生物矿物。鱼的内耳中共有微耳石、星耳石、矢耳石各1对。利用FTIR光谱和Raman光谱对实验室中养殖锦鲤的星耳石和微耳石进行了对比分析,结果表明微耳石的矿物相为文石,而星耳石的矿物相则为球文石,微耳石中纯文石和星耳石中纯球文石的各自独立存在为文石/球文石的矿化机理研究提供了十分优异的天然样品。分别将其与无机和生物成因的文石、球文石的Raman及FTIR图谱进行比较,发现微耳石的FTIR和Raman图谱特征介于无机成因文石和其他生物成因文石之间,而星耳石的FTIR和Raman图谱特征则与其他生物成因的球文石更为接近,这可能是由于有机物参与了生物矿化过程并起到了稳定介稳相的球文石的结果。     

绿泥石矿物成分与光谱特征关系研究

绿泥石矿物广泛发育于各种岩石和地质环境中,其化学成分的变化,可反映出其形成时的物理化学条件及其光谱特征的变化。为了探索矿物光谱特征与其矿物化学成分间的内在关联性,为利用高光谱技术探测矿物微观信息提供基础依据。通过薄片显微分析,鉴定了岩石样品中的矿物种类及矿物组合特征,圈定出典型的绿泥石矿物颗粒和划分了绿泥石的产状特征;并利用现代电子探针微区分析技术,测定了16件岩石样品中共146个具有典型代表性的绿泥石矿物颗粒的化学成分,据此计算了其n(AlⅣ),n(AlⅥ),n(Fe),n(Mg)与Fe/(Fe+Mg)比值等相关化学参数;此外对测量的岩矿光谱进行分析,提取了岩石样品中绿泥石矿物的特征光谱参量。在以上基础上,对绿泥石矿物的光谱特征参量和其主要晶体化学参数的关系进行分析研究,研究表明绿泥石矿物的诊断性特征吸收波长位置随绿泥石中Fe离子含量的增加而向长波方向移动。研究结果对于利用高光谱遥感技术进行蚀变矿物及造岩矿物种类、成分及结构特征的识别和探测具有重要的指导意义。     

汶川地震断裂带断层泥矿物拉曼光谱特征

系统测定了汶川地震断裂带深溪沟剖面断层泥中石英和方解石颗粒的拉曼谱峰。测试结果表明,受到断层滑动、 断裂带构造挤压应力作用,所有样品的特征拉曼谱峰向高波数偏移。所测样品中微裂隙发育、 与绿泥石等粘土矿物共生的石英颗粒的464 cm-1谱峰向高波数偏移量为2.50 cm-1,而比较完整的纯净石英颗粒的464 cm-1谱峰偏移量为3.78 cm-1。这可能是由于石英颗粒早期发育大量微裂隙,并填充了松散的粘土矿物,增加了石英颗粒的表面积,从而加速了石英内应力的释放。断层泥中方解石颗粒的1 085 cm-1谱峰向高波数偏移2.70 cm-1,为汶川8.0级地震断层面所受构造压应力所致。根据方解石颗粒拉曼谱峰的变化及已有的实验数据,估计汶川地震发生时断层面所受压应力的下限为496 MPa。研究表明,对断裂带内矿物颗粒进行拉曼谱峰测试,可以为推测断层活动时断层面所受到的力学机制提供依据。     

用于Raman光谱与微纳米结构同步检测的Raman-AFM系统研究

研究和发展了一种将微区拉曼(Raman)光谱检测与原子力显微镜(AFM)微纳米扫描成像相结合的新型Raman-AFM技术。设计了Raman光谱与AFM扫描成像的原位检测探头;研制出相应的Raman-AFM系统;利用该系统,对ZnO纳米颗粒和TiO2纳米薄膜开展了微区Raman光谱与微纳米结构的检测实验。研究表明,所获得的Raman光谱检测结果与理论值良好吻合,同时,AFM扫描检测得到的图像很好地表征了样品的微纳米结构,从而实现了微区Raman光谱与AFM图像的原位及同步检测,验证了这一技术的可行性,为Raman光谱技术与微纳米技术领域的实际应用提供了技术基础。     

区域熔炼NdBaCuO超导体织构的EBSD研究(英文)

电子背散射衍射技术(electron backscattered diffraction,EBSD)是一项新型的微区织构分析方法,本文介绍了EBSD技术在REBaCuO(RE=稀土元素,包括Y、Nd等)超导体织构分析上的应用.REBaCuO单位晶胞的伪立方特性导致其菊池花样易被90°误标定,识别低衍射强度的特征菊池带并正确标定菊池花样是减少自动取向误标定的有效方法.本实验利用EBSD技术实现了区域熔炼NdBaCuO超导块材微区织构的自动取向成像分析,揭示了区熔NdBaCuO样品的晶体生长特征.EBSD技术能把晶粒取向与微观结构联系起来,是晶体微区织构分析的强有力工具.     

粤西坡仔营钼矿花岗质岩石光谱学特征及意义

选取粤西坡仔营钼矿的花岗质岩石,研究其XRD,FT-NIR和Raman光谱特征。与花岗斑岩及远带样品相比,近带花岗岩样品XRD衍射信号弱,FT-NIR吸收信号强,石英Raman光谱信号弱。分析表明,其石英(101)晶面的XRD衍射峰、绢云母铝羟基(Al—OH)的FT-NIR特征峰(4 529 cm-1)及石英本征位移峰(464 cm-1)的半高宽均大于前二者。与其他样品不同,近带样品造岩矿物含量低,低温蚀变矿物含量高;且该带内矿物结晶度、有序度及结晶温度均较低。研究认为,坡仔营钼矿发育着一个以花岗斑岩为中心的面型低温蚀变带,而控制钼成矿的石英斑岩实为该蚀变带靠近官山嶂岩体的一部分。     

高钙飞灰的矿物学组成及微区特征研究

对小龙潭电厂飞灰及不同密度级的分选灰的矿物学和颗粒微区特征进行了详细研究,高钙飞灰中的含钙矿物主要包括石灰,硬石膏,钙黄长石,镁黄长石和氢氧钙石;同时含有少量斜硅钙石,方解石,钙铁石,陨硫钙石,钙铁榴石和钙铝榴石;不同密度级分选灰矿物组成和微区特征差异很大.石英、莫来石主要存在于低密度级飞灰;石灰、硬石膏在漂珠中明显富集;斜硅钙石和钙铝榴石主要存在于沉珠中;含铁矿物赤铁矿,磁铁矿以及钙铁石在重灰和沉珠中的含量明显高于漂珠和轻质灰.     

Cathodoluminescence Spectral Characteristics of Quartz and Feldspars in Unaltered and Hydrothermally Altered Volcanic Rocks (Almeria,Spain)

The volcanic rocks of the Cabo de Gata region have been transformed by hydrothermal alteration, forming in some areas, highly silicified and feldspatized rocks. Various samples from outcrops of unaltered and hydrothermally altered volcanic rocks were studied by conventional transmitted-light microscopy to determine their genesis (magmatic, inherited or neoformed) and scanning electron microscope cathodoluminescence to define their spectral features. The magmatic quartz shows emission bands at 400, 440, and 480nm., and these bands disappear or decrease in the secondary hydrothermal quartz, characterized also by an intense emission band at around 570–580 nm, and another around 460 nm. The inherited magmatic plagioclase and neoformed anorthoclase have some similar emission bands and their genesis is not marked by cathodoluminescence features. The magmatic K-feldspars (sanidine), have emission bands at around 425, 440, and 490 nm, constituting a strong blue emission (420–500 nm). This emission is weaker in the neoformed K-feldspars that, however, have a strong emission band at around 570 nm. These data show that some cathodoluminescence spectral characteristic can be used to determine the petrogenesis of rock.     

内蒙古维拉斯托锌铜多金属矿床深部断层泥特征及其意义

在维拉斯托矿区深部矿井的不同中段共采集了六组断层泥样品,采用X射线衍射和近红外光谱现代测试分析技术对样品进行分析测试,旨在探讨断层泥的矿物成分特征及其与成矿作用关系。分析结果表明,(1)断层泥中含有低温蚀变的粘土矿物(如蒙脱石、高岭石、地开石、绿泥石等)和中高温热液蚀变矿物(如石墨、黑云母、叶腊石、重晶石、蛇纹石、透闪石、阳起石等),同时也含有与成矿作用密切相关的矿物成分(如铜锌氧化物、氯铜钒、蓝铜矿、斑铜矿等)。(2)不同深度的断层泥矿物成分有所不同,地表浅部以浅变质矿物为主,深部以变质程度较深的矿物为主。(3)从断层泥矿物成分、矿物成因及发展演化规律来看,断层泥主要形成于含矿热液活动时期及矿后构造,且后期经历了表生氧化作用。(4)通过分析断层泥蚀变矿物成分及其矿物组合特征可以推测,该矿床形成于中-高温热液环境下,经历了硅化、高岭石化、绿泥石化、萤石化及绢云母化等蚀变过程。因此,通过分析断层泥的矿物成分及其矿物组合特征,不仅对指导找矿有一定的现实意义,同时也可以对矿床成因类型的判断提供重要的参考信息。     

基于傅里叶变换红外光谱的大白菜根肿病定量测评

大白菜根肿病是白菜生长中的“癌症”,近年来在我国大面积发生,造成巨大经济损失。现有技术不能满足生产中对根肿病检测的需求,迫切需要一种快速、 简便的大白菜根肿病定量化测评及检测技术。本研究利用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR)结合荧光定量PCR(Real-time PCR)技术,进行大白菜根肿病的定量测评技术研究。通过分析芸薹根肿菌、 大白菜发病肿根和健康根的FTIR光谱,选择了1 105,1 145和1 228 cm-1三个根肿菌检测的特异性谱带,利用这三个谱带的峰面积值,建立了芸薹根肿菌的FTIR定量测评模型y=34.17+12.24x₁-9.81x₂-6.05x₃,相关系数r=0.98(p<0.05)。为了验证模型的有效性,田间随机选取10株大白菜根肿病样本,根据建立的大白菜根肿病FTIR光谱定量测评模型,计算大白菜根肿菌Ct值,结果显示平均预测误差为1.60%。说明试验构建的线性模型测定效果良好,可以根据大白菜根部样本的红外光谱,判断芸薹根肿菌的含量。本研究为十字花科蔬菜根肿病的定量、 快速检测提供新的手段,为田间根肿菌的预测预防奠定基础。     

4-乙烯基联吡啶金属配合物的光谱研究

采用水热合成法以4-乙烯基联吡啶（dpe）为有机配体与铜,锌和镉的硫酸盐合成了三种金属有机配合物,利用红外、拉曼、紫外-可见光谱对dpe及合成的配位化合物进行了对比研究,对主要红外和拉曼谱带进行了归属,讨论了配体dpe和配合物的特征谱带与其结构间的关系。红外吸收光谱上,dpe中C—C伸缩和C—N面内弯曲的复合振动,在Cu-dpe,Zn-dpe和Cd-dpe配合物中分别位移到较高的波数处。在拉曼光谱中,对于相应的C—N,CC, C—C和C—H键的振动频率也看到了相同的变化规律。在紫外-可见光谱中,Zn-dpe,Cd-dpe分别只有一个配体本身的跃迁吸收峰,而配合物Cu-dpe由于发生了d—d电子跃迁,产生两个吸收峰,分别归属为配体本身的跃迁吸收谱带和配位体场吸收谱带,可见同一种配体与不同的金属离子合成的配位化合物,由于金属离子核外电子分布的不同,其紫外-可见光谱有很大变化。     

Ni掺杂浓度对硅纳米线光电性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理,对不同直径和浓度Ni掺杂硅纳米线的形成能、能带结构、态密度和光学性质进行了计算,结果表明：杂质Ni的形成能随硅纳米线直径的减小和掺杂浓度的降低而下降,这说明直径越大的硅纳米线掺杂越困难,杂质浓度越高的硅纳米线越不稳定. Ni掺杂在费米能级附近及带隙中引入杂质能级,其主要来自Ni的3d轨道,杂质能级扩展成杂质带,改变Ni的掺杂浓度可改变硅纳米线的带隙,改善其导电性. 另外,还发现掺杂浓度明显改变了硅纳米线的吸收强度和宽度.     

基于元素对研究激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱分析硫化物矿物的基体效应

基体效应是影响LA-ICP-MS分析结果准确性的主要因素之一,但目前却没有一种量化基体效应研究的方法。提出了一种以分析元素与内标元素的强度比(I_i/I_is)为纵坐标、浓度比(c_i/c_is)为横坐标绘制I_i/I_is-c_i/c_is图,以元素对I_i/I_is-c_i/c_is图的线性相关系数ｒ量化基体效应的思路。以Fe为内标,考察了13个常用玻璃标准物质与2个硫化物标准及多个硫化物矿物中6个元素对的基体效应,结果显示Cu/Fe和Zn/Fe的线性相关系数r都小于0.99,而痕量元素对Mn/Fe,Co/Fe,Ga/Fe,Pb/Fe的线性相关系数r都大于0.999;以S为内标,考察了2个硫化物标准与多个硫化物矿物中三个主量元素对Fe/S,Cu/S和Zn/S的基体效应,结果显示其线性相关系数r都小于0.999。无论是以Fe为内标结合玻璃标准为外标,还是以S为内标结合硫化物标准为外标分析硫化物矿物,主量元素大多数分析结果的误差大于10%;而以Fe为内标时,绝大多数玻璃标准获得的痕量元素分析结果与MASS-1较为一致,误差小于15%。研究表明,玻璃标准及硫化物矿物标准均与硫化物矿物存在一定的基体效应差异,而采用元素对I_i/I_is-c_i/c_is图的线性相关系数r量化基体效应具有一定的合理性与实用性。研究也表明了以Fe为内标,采用非基体匹配的玻璃标准可用于定量分析硫化物矿物中的痕量元素,尤其是具有较高痕量元素含量的NIST610。     

Optical study of Ba(Mn_xTi_(1-x)O_3) thin films by spectroscopic ellipsometry

Stoichiometric Ba(Mn_xTi_(1-x)O_3) (BMT)thin films with various values of x were deposited on Si(111)substrates by the sol-gel technique.The influence of Mn content on the optical properties was studied by spectroscopic ellipsometry(SE)in the UV–Vis–NIR region.By fitting the measured ellipsometric parameter(Ψand)with a four-phase model(air/BMT+voids/BMT/Si(111)),the key optical constants of the thin films have been obtained.It was found that the refractive index n and the extinction coefficient k increase with increasing Mn content due to the increase in the packing density.Furthermore,a strong dependence of the optical band gap Egon Mn/Ti ratios in the deposited films was observed,and it was inferred that the energy level of conduction bands decreases with increasing Mn content.     

实测甘草冠层光谱定量估算甘草酸和甘草苷含量

甘草酸(GA)和甘草苷(LQ)是甘草的两个主要的活性成分, 常用作评估甘草的质量主要指标。首次尝试应用实测甘草冠层的可见-短波红外(Vis-SWIR)高光谱数据定量估算甘草中的GA和LQ含量,利用高效液相色谱方法(HPLC)分别测定甘草中GA和LQ含量作为参考值,通过结合一阶导数预处理和运用Wilk’lambda 逐步回归法选择特征波长等光谱预处理方法,在选择9个最优波段基础上建立偏最小二乘(PLS)回归预测模型,甘草GA和LQ的回归精度R2分别为0.953和0.932,校正集的均方根误差(RMSEC)分别为0.31和0.22, 预测精度R2分别为0.875和0.883,验证集的均方根误差(RMSEP)分别为0.39和0.27。结果显示,用光谱预测模型获得甘草GA和LQ含量预测与HPLC方法获得的甘草GA和LQ含量实测之间具有较高的相关性,说明Vis-SWIR技术从遥感数据中来确定GA和LQ含量的可行性。为野外利用外机载和/或星载高光谱传感器对甘草质量遥感监测提供理论依据。     

基于野外Vis-NIR光谱的土壤有机质预测与制图

利用野外实时快速获取的土壤光谱进行土壤有机质(SOM)预测与制图是精确农业与土壤遥感制图的必然需要,利用ASD FieldSpec Pro FR野外型光谱仪实时快速获取的光谱数据,去除噪声较大的边缘波段后,进行倒数的对数转换(Log(1/R))为吸收光谱。在分析吸收光谱和光谱指数与SOM关系的基础上,采用偏最小二乘回归法进行SOM的建模预测并借助地统计学方法进行SOM空间变异制图研究。结果表明,建模效果好的指标分别为特征波段(R2=0.91,RPD=3.28),归一化光谱指数(R2=0.90,RPD=3.08),特征波段与3个光谱指数组合(R2=0.87,RPD=2.67),全波段(R2=0.95,RPD=4.36)。光谱指标的克里格制图与实测SOM制图表现出相同的空间变异趋势,不同的指标均达到了较好的预测效果。