中国前寒武纪铁矿床时空分布和演化特征

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收稿日期：２００５－０３－１５；修订日期：２００５－０５－２０
第３期
胥燕辉，等：磁铁石英岩型铁矿岩芯光谱编录研究
· ·７１
闪石、角闪石、斜长石、黑云母及方解石等，偶见黄铁矿、赤铁矿。磁铁矿含量一般３０％～４５％，石英４０％～５０％，具有工业意义的铁是磁铁矿中的铁，其余尚难利用。矿体围岩主要为（含磁铁）石英岩、混合花岗岩、混合岩化角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、黑云变粒岩、角闪变粒岩。１．２样品采集本次光谱分析样从实验室装箱保存的正样中取所有样品，共计２６１件，送实验室进行光谱反射率测量。ＴＦｅ和ｍＦｅ含量为实验室分析结果，分析方法为氧化还原法，基本分析项目为ＴＦｅ（全铁）、ｍＦｅ（磁性铁），分析结果如表１所示。
澳大利亚科工组织研制成功ＣＳＩＲＯ高光谱岩芯
０引言
随着遥感技术的发展，２０世纪８０年代出现了高０年代得到蓬勃发展。光谱分辨率遥感技术，并于９高光谱遥感波段连续性强，分辨率高，能获得精细光谱信息。由于光谱分辨率大幅度提高，使得精细光
１］谱特征分析和地物参数的定量化反演成为可能［。
６，７］编录系统［，正向产业化方向推进，此外，英国有运８，９］行中的Ｓｐｅｃｔｒａ－Ｍａｐ高光谱岩芯编录系统［，德国
有运行中的Ｍｕｌｔｉ－ＳｅｎｓｏｒＣｏｒｅＬｏｇｇｅｒ（ＧＥＯＴＥＫ）高
两种铁共同作用。其光谱特征为总体反射率低而相对平直，反射率与铁含量呈负相关关系，反射率值一般为５％～２０％，在４００～５５０ｎｍ间反射率值具一定变化，从短波向长波方向，一般逐渐增高，部分较平，部分逐渐下降。在６００～９００ｎｍ间反射率值变化相对较小，主要吸收峰在１０００ｎｍ左右，但不稳定，由于矿石中含铁矿物除主要为磁铁矿外，还含有少量其它含铁矿物，如黄铁矿、赤铁矿、菱铁矿等非暗色矿物，加上角闪石、辉石、黑云母这些暗色矿物，使得吸收峰深度和宽度差别较大。１２００ｎｍ以后反射光谱曲线较为平缓（图１）。
图１磁铁石英岩型铁矿石室内光谱曲线
（ＴＦｅ含量／％：１－２３．４３；２－３０．４４；３－３２．５２；４－３４．４０；５－３８．３６）
２．３波段的选择磁铁矿（ＦｅＯ）为矿石中的主要含铁矿物，为铁３４的氧化物，属于不透明矿物系列，光谱特征被掩
３结论
图３ｍＦｅ含量与反射率相关关系
由图２、图３表明，磁铁石英岩型铁矿ＴＦｅ和ｍＦｅ的含量与８５０～９００ｎｍ反射率均值都呈显著指数负相关关系。２．５验证结果用所剩下５２件样品８５０～９００ｎｍ反射率均值、图３中的回归方程分别计算样品的ＴＦｅ和依据图２ｍＦｅ的含量（预测值），并与理化分析值（实测值）作比较，以对其进行结果验证，得出如下结果：５２件样品ＴＦｅ平均相对误差为１６．８８％，标准．０８％。ｍＦｅ的平均相对误差为２９．３７％，偏差为６标准偏差为７．５１％。５２件样品ＴＦｅ和ｍＦｅ的含量实测值与预测值关系如图４和图５所示。由图４、图５可见，磁铁石英岩型铁矿ＴＦｅ和ｍＦｅ的含量实测值与预测值存在一定误差（ＴＦｅ的平均绝对误差为５．４１％，ｍＦｅ的平均绝对误差为５．８５％），其误差原因主要是矿石中除主要含铁矿物为磁铁矿外，还有其它含铁矿物，且其它含铁矿物比较复杂。尽管如此，ＴＦｅ和ｍＦｅ的
。目前对于深部岩石和矿物的研究相对较
１样品采集
１．１实验区概况实验区位于河北省昌黎县闫庄村，隶属昌黎县２０５国道１５ｋｍ，靖安镇管辖。矿区北距京哈铁路、距昌黎县城３０ｋｍ，交通便利。本区属山前冲积平原，为第四系覆盖区，地势平坦，一般海拔１５～２５ｍ。工作区位于冀东司、马、长铁矿带中，此铁矿带已探明铁矿资源量近３０亿ｔ。本区通过１３个钻孔（１１孔见矿）施工，共见矿体３条，平行产出，呈似层状或多层状，矿体总体走向近南北，西倾，倾角３５～６５ ° ，矿体走向延长约１２００ｍ，倾向延深大于５００ｍ，为“ 鞍山式” 沉积变质铁矿，属中型铁矿床。矿体出露于基岩面，均被第四系所覆盖，埋藏深度１８０～２３０ｍ。矿体全铁平均品位３２．９９％。矿石以磁铁石英岩为主，磁铁石英岩为灰黑至钢灰色，粒状变晶结构，条纹、条带状构造。主要矿物成分为磁铁矿、石英，次为透
第３期，总第６５期５日２００５年９月１
国土资源遥感
ＲＥＭＯＴＥＳＥＮＳＩＮＧＦＯＲＬＡＮＤ＆ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ
Ｎｏ．３，２００５Ｓｅｐｔ．，２００５
磁铁石英岩型铁矿岩芯光谱编录研究
０．７６。其中Ｆ检验Ｆ为１３７０．９８，标准差为０．３５，均
２方根误差为０．３４，复相关系数Ｒ＝０．８７（图３）。
图５ｍＦｅ含量实测值与预测值关系
含量与８５０～９００ｎｍ反射率均值都呈指数负相关关系，用其反射率均值预测磁铁石英岩型铁矿ＴＦｅ和ｍＦｅ的含量在一定应用要求上是可行的。
少，而钻探是成本非常高的探测技术，是地质勘探最重要和最后一个环节，岩芯是钻探获取成果的重要体现，是珍贵的地质资料。钻孔岩芯编录是钻探工程必不可少的工作，传统的岩芯编录采用人工编录，费时又费力且因人而异，还有昂贵的岩矿分析，编录后的岩芯在保存时有的丢失。为了有效地编录和保存珍贵的岩芯资料，一些发达国家对岩芯进行高光谱测量，获取岩芯的光谱数据，进行岩芯矿物的识别、分析和填图
２基本在０．１以下，而发现铁含量与波段的关系数Ｒ
２矿石光谱反射率测量与分析
２．１光谱反射率测量在两台５００Ｗ溴钨灯光照射下，用ＡＳＤ地物光谱仪对样品进行光谱反射率测量，光谱测量范围为
［１１］３５０～２５００ｎｍ，光谱分辨率为３～１０ｎｍ。测量时
２＋３＋２＋矿石主要为磁铁石英岩，主要含Ｆｅ、Ｆｅ，Ｆｅ
的反射率吸收峰为４３０、４５０、５５０、１０００～１１００ｎｍ，
３＋［１２，１３］Ｆｅ的反射率吸收峰为４００、４５０、７００、８７０ｎｍ，
１０］。光谱岩芯编录系统［
本文通过对磁铁石英岩型铁矿床矿石铁含量与光谱反射率相关关系的研究，为高光谱岩芯编录在此类矿床中可行性和适应性研究提供理论依据和技术途径。
利用地物的光谱特性，成像光谱在岩矿识别方面的应用比较成熟技术
［３］［２］
，同时发展了高光谱岩矿识别填图
２最好，复相关系数Ｒ最大，为０．８６，线性、对数、乘２幂、二次式复相关系数Ｒ分别为０．７９、０．８０、０．７６、
视场角为５ ° ，探测头部垂直对准样品，对每一条光谱曲线的扫描时间设定为１ｓ，每个样品光谱测量重复３次，３次进行平均，共计得到２６１条光谱曲线。２．２光谱特征分析
表１ＴＦｅ、ｍＦｅ含量分析结果统计
项目ＴＦｅｍＦｅ样品数／件最小值／％最大值／％平均值／％２６１２６１０．９００．３９４９．９０４３．１７３０．２９２３．４０标准差１０．３９１０．４４
图２ＴＦｅ含量与反射率相关关系
图４ＴＦｅ含量实测值与预测值关系
值与样品ｍＦｅ的含量建立回归关系。其指数相关性
２最好，复相关系数Ｒ最大，为０．８７，线性、对数、乘２幂、二次式复相关系数Ｒ分别为０．６９、０．７５、０．７８、
胥燕辉，田庆久
（南京大学国际地球系统科学研究所，南京２１００９３）
摘要：对河北省昌黎县闫庄铁矿床的磁铁石英岩型铁矿石２６１件样品进行了光谱反射率测量，并与其铁含量进行了相关关系研究，目的是对钻孔岩芯编录的新方法即高光谱岩芯编录在此类矿床中的可行性进行分析。研究结果表明，铁矿石反射率较低，一般为５％～２０％，铁离子的吸收峰主要表现在４００～１１００ｎｍ范围内，铁矿石中铁含量与８５０～９００ｎｍ的反射率均值呈现显著指数负相关关系，为高光谱岩芯编录在此类矿床中的可行性提供了理论依据和技术途径。关键词：岩芯编录；光谱；铁含量；磁铁石英岩中图分类号：ＴＰ７９；Ｐ５７５．４文献标识码：Ａ文章编号：１００１－０７０Ｘ（２００５）０３－００７０－０４
１４］，使其光谱特征为总体反射率低而相对平直，盖［
反射率值一般为２０％以下。矿石中含铁矿物除主要为磁铁矿外，还含有少量其它含铁矿物，使铁的一些特征波谱略显现出来，但由于这些矿物的含量较少且不稳定及磁铁矿的光谱特征掩盖，使特征波谱吸收峰位置、深度和宽度差别较大且很不稳定。通过对光谱吸收特征参数与铁含量相关性分析发现，这些光谱吸收特征参数与铁含量相关性都很差，复相
光谱反射率值相关性却很好。因而选用反射率值与铁含量作相关性分析。根据矿石光谱吸收特征分不同采样间隔，取各波段反射率均值与铁含量作相关性分析。样品均为粉末状铁矿石，样品粒级相近，通过不同波段对比，发现铁含量与８５０～９００ｎｍ波段间的光谱反射率均值相关性最好。因而，本文仅选用８５０～９００ｎｍ反射率均值与铁含量作相关性分析。２．４光谱反射率与ＴＦｅ和ｍＦｅ含量关系研究对２６１件样品８５０～９００ｎｍ反射率取均值。从样品中按ＴＦｅ分析值递增顺序每隔１件取４件共２０９件样品作回归分析，所剩下的５２件样品用来进行验证。０９个样品的８５０～９００ｎｍ反射率均首先，用２Ｆｅ的含量建立回归关系。其指数相关性值与样品Ｔ
［４］
。
５］美国科罗拉多大学的Ｋｒｕｓｅ教授［（１９９６）用
ＰＩＭＡ最早开始高光谱矿物填图技术在岩芯编录中的应用研究，指出了该技术在岩芯编录中的特点是：快速、高效、低成本、永久性、数字图像化存储，自动化、图像化、无损识别岩芯矿物种类，定量、半定量估算矿物含量，甚至取代昂贵的矿物测量方法在岩芯Ｆ为１２５７．９７，标准差为０．２４，
２均方根误差为０．２３，复相关系数Ｒ＝０．８６（图２）。
其次，用２０９个样品的８５０～９００ｎｍ反射率均
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国土资源遥感
２００５年