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[摘要]随着矿产资源勘探产业的不断发展，各种新技术也不断被投入到实践中去。其中，红外多光谱遥感技术是应用最为广泛的一种勘探技术之一。本文首先介绍了岩石的红外发射特征。主要阐述了红外多光谱遥感技术在地质找矿中的应用。
[关键词]红外多光谱 遥感技术 光谱特性
[中图分类号] TP79 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-7-179-2
为了提高地质找矿的效率和准确度，人们不断将各种新技术应用到勘探工作中去，取得了骄人的成果。在众多的勘探技术中，红外多光谱遥感技术是适用范围最广、应用最广泛的勘探技术之一。上世纪八十年代末，我国科学家开始利用红外多光谱遥感技术在新疆进行了相关研究和实验。可以说，红外多光谱遥感技术的应用，大大提升了我国矿产勘探技术的水平。
1红外多光谱遥感技术找矿的原理
研究表明，岩石中某些矿物质在特定波长的红外光作用下，矿物质自身的特性发射率也会有所不同。常见的构成岩石的矿物质成分在8×103～1.4×104nm光谱范围内，在某个波长会出现低光谱发射率带。例如，常见的硅酸盐矿物因为受到内部硅氧基团运动的影响，会在104nm左右出现发射率的最低值。同样的道理，碳酸盐的低光谱发射率带出现在1.13×104nm左右。利用上述特性，我们可以通过检测岩石的低光谱发射率带的位置来确定岩石中的矿物质种类。同时，不同岩石由于主要成分的不同，也会显示出光谱特性，我们也可以根据岩石的光谱特性来识别矿区不同种类的岩石。通过成像设备，我们可以讲遥感数据在图像上显示出来，不同的矿石或岩石在图像上显示为不同的颜色。
2矿物及岩石的红外发射特性
2.1矿物的红外发射特性
岩石的红外发射特性是红外多光谱遥感技术的基础，是人们根据光谱特性区分岩石种类的重要理论依据。具体表现为，不同矿物对一定波长范围的光谱发射率有所不同，同时波长的变化也会造成同一种矿物的发射率发生变化。这种红外发射特性的成因与矿物内部的结构有关。前文已经指出，矿物的红外发射特性主要体现在地发射率带。下表显示了构成岩石的常见矿物质的地发射率带的位置。
2.2岩石的红外光谱特性
岩石的红外光谱特性形成原因与上述原理相似，只是不同岩石的主要矿物成分不同造成了岩石的发射率不同。按照岩石的形成机制不同，一般将岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。目前对岩浆岩的红外光谱特性研究最多，其红外光谱特性也较其他种类岩石更清晰。下图为一些常见的岩浆岩的红外光谱特性曲线。
二氧化硅是岩浆岩的主要成分，也是产生低发射率带的主要原因。上图中二氧化硅含量最高的是花岗岩，向下依次降低。很容易发现，二氧化硅含量越低的岩石，其低发射率带对应的波长就越长。在实际的勘探工作中，便可以通过检测这些低发射率对应波长的数值来确定岩石的类别。由于岩石自身成分等各种因素的限制，目前对于沉积岩和变质岩的研究工作尚未广泛开展。
3红外多光谱遥感技术在地质找矿中的应用
红外多光谱遥感技术兴起于上世纪八十年代，在国外一些发达国家应用成果显著。我国也于八十年代末进行了相关研究和实验，目前已跻身到了国际先进水平。下面笔者就通过国内外一些实例介绍该技术在地质找矿中的应用及成果。
美国是最初将遥感技术应用到地质勘探中的国家。1981年美国科学技术将一种当时称之为“多光谱红外辐射计”的设备安装在航天飞机上，在全球率先开始了这一技术在地质勘探领域的应用。次年底，NASA和美国地质调查所联合开展了航空成像光谱仪的研究工作，仅一年的时间就成功研制出世界第一台成像光谱仪。这种成像光谱仪的谱域为1200～2400nm，共有120多个波段。
1985由中国科学院组成的团队在我国新疆边陲地区进行了利用红外多光谱遥感技术找矿的研究和实验。他们对阿勒泰和准噶尔地区的已知矿区进行了空中地面同步测量，同时对遥感图像进行了处理和分析。该团队所用的成像光谱仪和飞行器全部是当时先进的，其中光谱仪为我国自主研制的当时最新型2000～2500纳米6波段的光谱扫描仪。经过两年的试验，研究人员通过比对发现：利用多光谱红外遥感技术勘测的该地区Fe2O3分布情况与已知的数据基本一致。可以说，这次试验的成功将我国的遥感技术水平推到了世界先进行列。
随后，我国成功经研制出专门用于地质勘探的七通道红外多光谱扫描仪，其光谱范围为8.2～12.2微米。1990年11月，该设备首次在唐山地区进行了飞行试验，获取了两个航带的热红外多光谱数据。该设备可以再图像上很好的呈现矿区岩石的类别和金矿的分布情况。在图像中，花岗岩呈粉色，含金的绿泥石化、硅化石變带呈紫色。
4红外多光谱遥感技术的应用前景
我国地域广袤，资源丰富，科学合理的勘测和开采将会为我国带来巨大的经济效益。同时，与其他国家的矿产资源贸易合作也会稳固我国在国际上的地位。红外多光谱遥感技术经长期实践证实具有很高的准确度，与其他传统勘探技术相比也大大减小了勘探找矿的难度，提高了勘探效率。但由于兴起较晚，仍有很多尚待客服的不足之处，研究空间还很大。笔者认为，未来的对红外光谱遥感技术的研究要从以下几个方面开展：（1）对沉积岩和变质岩的光谱特性的研究，扩大技术的适用范围；（2）对更宽光谱范围下岩石的光谱特性的研究；（3）对搭载设备载体的研究。
5结束语
红外多光谱遥感技术以岩石的光谱特性为主要理论依据，实现了对矿区岩石种类、矿物质种类的识别。通过遥感图像，人们能方便地了解目标矿区的相关情况，在地质找矿中具有准确度高、图像清晰、应用范围广等诸多优势。数十年来，红外多光谱遥感技术已经得到了很大的发展。随着研究的继续开展，红外多光谱遥感技术在将来地质找矿技术中的应用必定会得到更大的延续。
参考文献
[1]耿新霞，杨建民，张玉君，姚佛军. 遥感技术在地质找矿中的应用及发展前景[J]. 地质找矿论丛. 2008（02）.
[2]何国金，胡德永，从柏林，张雯华. 卫星遥感数据开采与知识发现的信息论方法--以地质应用为例[J]. 遥感技术与应用. 1999（01）.
[3]傅碧宏，丑晓伟. 利用热红外多光谱遥感技术提取和识别岩石、矿物信息[J]. 遥感技术与应用. 1994（01）.
[4]丑晓伟，傅碧宏，郑建京. 沉积岩石信息的热红外多光谱遥感探测及有效性评价[J]. 遥感技术与应用. 1996（01）.
[5]童庆禧，郑兰芬，金浩，王晋年，田庆玖，侯宏飞，叶金山. 热红外多光谱遥感技术金矿调查应用研究[J]. 红外与毫米波学报. 1992（03）.
[关键词]红外多光谱 遥感技术 光谱特性
[中图分类号] TP79 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-7-179-2
为了提高地质找矿的效率和准确度，人们不断将各种新技术应用到勘探工作中去，取得了骄人的成果。在众多的勘探技术中，红外多光谱遥感技术是适用范围最广、应用最广泛的勘探技术之一。上世纪八十年代末，我国科学家开始利用红外多光谱遥感技术在新疆进行了相关研究和实验。可以说，红外多光谱遥感技术的应用，大大提升了我国矿产勘探技术的水平。
1红外多光谱遥感技术找矿的原理
研究表明，岩石中某些矿物质在特定波长的红外光作用下，矿物质自身的特性发射率也会有所不同。常见的构成岩石的矿物质成分在8×103～1.4×104nm光谱范围内，在某个波长会出现低光谱发射率带。例如，常见的硅酸盐矿物因为受到内部硅氧基团运动的影响，会在104nm左右出现发射率的最低值。同样的道理，碳酸盐的低光谱发射率带出现在1.13×104nm左右。利用上述特性，我们可以通过检测岩石的低光谱发射率带的位置来确定岩石中的矿物质种类。同时，不同岩石由于主要成分的不同，也会显示出光谱特性，我们也可以根据岩石的光谱特性来识别矿区不同种类的岩石。通过成像设备，我们可以讲遥感数据在图像上显示出来，不同的矿石或岩石在图像上显示为不同的颜色。
2矿物及岩石的红外发射特性
2.1矿物的红外发射特性
岩石的红外发射特性是红外多光谱遥感技术的基础，是人们根据光谱特性区分岩石种类的重要理论依据。具体表现为，不同矿物对一定波长范围的光谱发射率有所不同，同时波长的变化也会造成同一种矿物的发射率发生变化。这种红外发射特性的成因与矿物内部的结构有关。前文已经指出，矿物的红外发射特性主要体现在地发射率带。下表显示了构成岩石的常见矿物质的地发射率带的位置。
2.2岩石的红外光谱特性
岩石的红外光谱特性形成原因与上述原理相似，只是不同岩石的主要矿物成分不同造成了岩石的发射率不同。按照岩石的形成机制不同，一般将岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。目前对岩浆岩的红外光谱特性研究最多，其红外光谱特性也较其他种类岩石更清晰。下图为一些常见的岩浆岩的红外光谱特性曲线。
二氧化硅是岩浆岩的主要成分，也是产生低发射率带的主要原因。上图中二氧化硅含量最高的是花岗岩，向下依次降低。很容易发现，二氧化硅含量越低的岩石，其低发射率带对应的波长就越长。在实际的勘探工作中，便可以通过检测这些低发射率对应波长的数值来确定岩石的类别。由于岩石自身成分等各种因素的限制，目前对于沉积岩和变质岩的研究工作尚未广泛开展。
3红外多光谱遥感技术在地质找矿中的应用
红外多光谱遥感技术兴起于上世纪八十年代，在国外一些发达国家应用成果显著。我国也于八十年代末进行了相关研究和实验，目前已跻身到了国际先进水平。下面笔者就通过国内外一些实例介绍该技术在地质找矿中的应用及成果。
美国是最初将遥感技术应用到地质勘探中的国家。1981年美国科学技术将一种当时称之为“多光谱红外辐射计”的设备安装在航天飞机上，在全球率先开始了这一技术在地质勘探领域的应用。次年底，NASA和美国地质调查所联合开展了航空成像光谱仪的研究工作，仅一年的时间就成功研制出世界第一台成像光谱仪。这种成像光谱仪的谱域为1200～2400nm，共有120多个波段。
1985由中国科学院组成的团队在我国新疆边陲地区进行了利用红外多光谱遥感技术找矿的研究和实验。他们对阿勒泰和准噶尔地区的已知矿区进行了空中地面同步测量，同时对遥感图像进行了处理和分析。该团队所用的成像光谱仪和飞行器全部是当时先进的，其中光谱仪为我国自主研制的当时最新型2000～2500纳米6波段的光谱扫描仪。经过两年的试验，研究人员通过比对发现：利用多光谱红外遥感技术勘测的该地区Fe2O3分布情况与已知的数据基本一致。可以说，这次试验的成功将我国的遥感技术水平推到了世界先进行列。
随后，我国成功经研制出专门用于地质勘探的七通道红外多光谱扫描仪，其光谱范围为8.2～12.2微米。1990年11月，该设备首次在唐山地区进行了飞行试验，获取了两个航带的热红外多光谱数据。该设备可以再图像上很好的呈现矿区岩石的类别和金矿的分布情况。在图像中，花岗岩呈粉色，含金的绿泥石化、硅化石變带呈紫色。
4红外多光谱遥感技术的应用前景
我国地域广袤，资源丰富，科学合理的勘测和开采将会为我国带来巨大的经济效益。同时，与其他国家的矿产资源贸易合作也会稳固我国在国际上的地位。红外多光谱遥感技术经长期实践证实具有很高的准确度，与其他传统勘探技术相比也大大减小了勘探找矿的难度，提高了勘探效率。但由于兴起较晚，仍有很多尚待客服的不足之处，研究空间还很大。笔者认为，未来的对红外光谱遥感技术的研究要从以下几个方面开展：（1）对沉积岩和变质岩的光谱特性的研究，扩大技术的适用范围；（2）对更宽光谱范围下岩石的光谱特性的研究；（3）对搭载设备载体的研究。
5结束语
红外多光谱遥感技术以岩石的光谱特性为主要理论依据，实现了对矿区岩石种类、矿物质种类的识别。通过遥感图像，人们能方便地了解目标矿区的相关情况，在地质找矿中具有准确度高、图像清晰、应用范围广等诸多优势。数十年来，红外多光谱遥感技术已经得到了很大的发展。随着研究的继续开展，红外多光谱遥感技术在将来地质找矿技术中的应用必定会得到更大的延续。
参考文献
[1]耿新霞，杨建民，张玉君，姚佛军. 遥感技术在地质找矿中的应用及发展前景[J]. 地质找矿论丛. 2008（02）.
[2]何国金，胡德永，从柏林，张雯华. 卫星遥感数据开采与知识发现的信息论方法--以地质应用为例[J]. 遥感技术与应用. 1999（01）.
[3]傅碧宏，丑晓伟. 利用热红外多光谱遥感技术提取和识别岩石、矿物信息[J]. 遥感技术与应用. 1994（01）.
[4]丑晓伟，傅碧宏，郑建京. 沉积岩石信息的热红外多光谱遥感探测及有效性评价[J]. 遥感技术与应用. 1996（01）.
[5]童庆禧，郑兰芬，金浩，王晋年，田庆玖，侯宏飞，叶金山. 热红外多光谱遥感技术金矿调查应用研究[J]. 红外与毫米波学报. 1992（03）.