基于短波红外的土壤黏土矿物高岭石含量定量建模

土壤中黏土矿物高岭石的含量在地质找矿和环境治理方面有重要意义。对研究区土壤样品的短波红外反射特性进行了分析,通过连续统去除量化计算了光谱吸收特征参数,对比分析并检验高岭石含量与光谱吸收位置、深度、宽度和面积建立的线性方程以及与整个光谱区间(1 300 nm～2 500 nm)反射率建立的多元逐步线性回归方程,确定最优高岭石预测方程,其回归效果显著,预测精度较高。     

基于地面实测光谱的多金属矿区土壤重金属含量反演研究

多金属矿区土壤重金属元素调查是矿区成矿元素地球化学异常评价和找矿预测的依据,也是矿区可耕种土壤重金属污染调查和恢复的依据。在土壤中羟基官能团与重金属游离态阳离子吸附反应分析的基础上,结合地面实测光谱及其数据处理,提取了研究区土壤在500 nm、770 nm、1 340 nm和2 100~2 300 nm波段范围内的特征光谱。通过土壤重金属元素与实测光谱特征(吸收深度、吸收面积、反射率比值、对称度)的皮尔森相关分析,确定了参加不同金属元素回归分析的实测光谱特征,建立了基于地面实测光谱估算重金属元素含量的回归方程。由此,成功地提取碾子沟-洛金洼多金属矿区土壤中Cu、Pb、Cd、Zn等重金属元素含量。与检验样本比较,Cu的均方根误差为0.392 1ω(B)/10-6,平均绝对误差为0.300 6ω(B)/10-6。在试验矿区,根据土壤中金属元素含量分布,发现采矿场东北方向有一高值异常区,为该区进一步找矿提供依据。另外,采矿场西北农用地中Pb、Cd元素分布相对较高,应该引起重视。     

宣城市岗坡地土壤有机质含量光谱预测分析

利用荷兰AvanSpect2048×14型号地物光谱仪,在实验室条件下,对采自于安徽省宣城市岗坡地29个土壤样品进行反射率光谱数据的采集.对所获取的土壤样品高光谱反射率数据进行标准化比值变换,计算有机质诊断指数,同时将该指数与土壤有机质含量进行相关性分析,寻找最大正相关中心波段.结果表明:最大正相关中心波段为489.87nm,两个次正相关中心波段为481.16nm、490.45nm.随机选取20个样品,对三个中心波段的有机质诊断指数与有机质含量分别进行回归分析,其中以在489.87nm处线性回归模型拟合精度最佳,用该线性模型对其他9个样品土壤有机质含量进行预测,精度达84.660%,表明该线性模型对土壤有机质含量具有较好的预测效果.     

莱州湾东岸三山岛地区表层土壤矿物分析及其意义

为深入了解莱州湾东岸三山岛地区的表层地质特征,本次研究使用X射线衍射、近红外光谱技术和土壤含盐量测试方法,对研究区表层土壤进行矿物成分及其特征识别,综合分析发现：研究区表层土壤主要由白云母、方解石、石英、硅灰石、伊利石、高岭石、绿泥石、菱镁矿、磷灰石等9种矿物组成,根据近红外光谱特征峰分析,土壤样品中白云母Al-OH的吸收峰集中在2 206 nm附近,位于2 200~2 210 nm区间,表明其为形成于较低温度的富Al、K白云母;样品中绿泥石Fe-OH的吸收峰集中在2 245 nm处,位于2 240~2 250 nm区间,并结合X射线衍射分析结果可以确定其为富镁绿泥石,符合绿泥石在表生环境中的地球化学特征。土壤含盐量平均值为1.195 g·kg-1,属轻度盐渍化。结果表明,一方面有效地识别了研究区土壤矿物成分及组合,为未来找矿相关研究提供土壤矿物成分背景信息,另一方面,土壤矿物成分及组合与研究区地质背景和地表气候环境条件密切相关,土壤含盐量测试结果提示研究区可能存在一定的土壤盐渍化风险。使用X射线衍射和近红外光谱技术及土壤含盐量测试进行综合分析,具有快速简单、经济环保、精确可靠等优势,为土壤矿物研究提供了一种科学的技术手段和方法。     

基于模糊识别的土壤性质指标光谱反演

为了获得有效的光谱反演指标,采用数学建模方法对横山县采集的84个土样350nm～2500nm波段的光谱曲线进行了有机质、土壤水含量和全铁土壤性质指标光谱进行反演分析。对土壤光谱进行了14种变换,经分析土壤光谱对数的一阶差分为最佳变换方法,利用单相关分析方法,计算土壤性质指标与光谱反射率变换后的相关系数,得到相关系数曲线,根据极大相关性选择最佳波段作为光谱反演指标;剔除异常样本后,利用模糊识别理论建立土壤性质指标反演模型,通过优化得到模型的最佳模型参数。结果表明:土壤性质3项指标光谱反演模型的平均检验误差均小于10%,模型方程的相关系数均高于0.95。     

基于支持向量机的土壤有机质高光谱反演

为寻找一种土壤有机质快速检测技术,探究了土壤有机质含量对光谱反射率曲线的影响,分析了土壤有机质与光谱曲线间的相关性关系,采用多元逐步回归和支持向量机建立土壤有机质含量高光谱预测模型。研究结果表明:研究区土壤有机质含量对光谱曲线影响较小;光谱平滑和变换技术可以有效提高光谱特征波段与土壤有机质的相关性关系,二阶微分变换的效果最好,相关系数为-0.83;通过决定系数和均方根误差对不同模型的预测效果进行评价,其中基于二阶微分的支持向量机模型的反演效果最优R~2=0.89,RMSE为1.73。研究结果揭示了研究区土壤有机质与光谱反射率间的相关性关系,可以为实现土壤有机质快速检测和实时动态监测提供技术支持和参考。     

土壤磷形态的反射光谱特征及其光谱建模

由于对土壤磷的可见-近红外反射光谱的特征认识不足,土壤磷的光谱模型稳定性较差。为此,通过分离不同磷组分,分别以标准白板和残渣样品为参考光谱,间接和直接测定了不同磷组分的反射光谱。通过分析其光谱特征及光谱模型的间接和直接结果,发现各磷形态具有显著不同的反射光谱特征,光谱形状、反射率大小及峰/谷位置均不同,能够被现有可见-近红外光谱（200~1000 nm）定性和定量分析。在现有研究波段内,250 ~750 nm是土壤磷的敏感波段。研究结果为认识全磷的反射光谱特征及预测全磷含量提供了理论依据。     

土壤粒径对土壤光谱特征的影响

通过野外田间采集土样与室内设置不同粒径土粒、室内光谱测定,研究了土壤粒径与土壤光谱特征的关系,结果表明：不同粒径土壤的平均光谱反射率不管是在全波段（392.53-1095.3nm）还是在分波段（392.53-760.35nm、761.72-1095.3nm）都随土壤粒径的减少反射率而增加,但增加的幅度有所不同;土壤粒径与土壤光谱反射率呈负相关关系,某些在原始光谱数据中比较隐晦的信息,经过微分变换的放大,其相关性有所提高;三种模型的预测结果均比较理想,反射率模型的平均相对误差为6.7%,预测精度为93.3%,RMSE=0.886,一阶微分模型的平均相对误差为15.0%,预测精度达到85.0%,RMSE=1.398,二阶微分模型的平均相对误差为9.2%,预测精度达到90.8%,RMSE=0.968。     

近红外光谱用于土壤锌的快速分析及其稳定性

利用近红外(NIR)光谱结合偏最小二乘(PLS)回归研究珠三角农田土壤锌含量的无试剂快速定量分析方法,基于定标集、预测集的多次划分讨论模型的稳定性。将全部扫描谱区(400~2 498 nm)分成可见区(400~780 nm)、短波近红外区(780~1 100 nm)、长波近红外区(1 100~2 498 nm)和全近红外区(780-2 498 nm)。经过比较、检验,长波近红外区达到最好的模型效果和稳定性,其最优PLS因子个数为8,检验集的预测均方根偏差(V-SEP)和预测相关系数(V-RP)分别为78.847 mg/kg-1和0.731。结果表明,长波近红外光谱可以应用于土壤锌含量的无试剂快速定量分析。     

小波包分析在Hyperion数据提取农田土壤有机质含量中的应用研究

基于星载高光谱遥感影像Hyperion数据,运用连续统去除,小波包分析等技术,探索土壤有机质含量遥感定量提取的新方法.作者对采样点的反射率光谱曲线进行连续统去除、小波包分析处理、连续统去除后的光谱再进行小波包分析,研究了土壤有机质含量与反射率光谱及其变换形式的相关性系数,并建立了13个多元线性回归模型,经分析认为连续统去除后的光谱比原始光谱建立的模型效果好,而小波分析处理的光谱建立的模型的预测能力和精度均比未进行小波分析光谱的反演模型高,其中高频信号的效果要优于低频信号的效果.从研究结果可以看出把小波包分析方法引入到地物特征波谱的增强处理中对于提高定量遥感反演的精度具有良好的效果.     

CT用于动态观察土体内部结构发育过程的试验研究

ＣＴ技术已在土壤科学和岩石力学学科中得到了应用,但还未广泛应用于地理和地质分析中,为了探索ＣＴ技术在动态观察地质体内部结构变化的可行性,设计和研制了一个能适用于ＣＴ观察仓的推力装置,对两种土体模型;一种是由砂子和硅粉组成的散粒体模型;另一种由面粉和高岭土组成的塑性模型进行了平推试验,试验中土体模型中内部结构的变化过程,用ＣＴ进行了连续拍摄,分析和讨论了这些观察结果,试验表明,ＣＴ作为一个强有力的无损伤和无侵入的观察工具,可以研究一般情况下无法观察的土体内部结构的变化过程,是地理和地质分析方面一个十分先进的研究手段。     

桂林红粘土的物质组成及其工程地质性质特征

经差热、X衍射、扫描电镜鉴定和化学成分测试及近千组常规土工试验资料统计分析表明,物质成分上桂林红粘土主要由高岭石、伊利石、绿泥石等次生粘土矿物组成,并含有少量的蒙脱石、蛭石及混层矿物,铁铝氧化物高度富集,粘粒含量一般都在50%以上;工程地质性质上桂林红粘土具有天然含水量、孔隙比、液限及抗剪强度较高,容重、饱和度、比表面较大,压缩性、交换容量较低,透水性、崩解性较小及中-弱胀缩性等特点.     

河南省太行山区山楂地质环境--以辉县山区为例

山楂是河南省太行山区的优势林果资源之一,其生长分布受土壤母岩、土壤母质、水文、地形地貌、地质构造、地球化学等地质环境的影响和制约,这些地质环境因素多通过土壤作用于山楂树体,调节山楂生长所需营养物质和水分的来源、运移、吸收、转化及补偿关系.     

改性高岭土吸附卟啉钒的热力学行为

以环己烷作为溶剂、酸改性和负载镍的高岭土作为吸附剂,研究卟啉钒(钒氧-2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基卟啉,VO-OEP)的吸附行为,从热力学角度探讨其吸附机制.结果表明:酸改性和负载镍的高岭土对卟啉钒的吸附符合Langmuir吸附等温线,说明卟啉钒单层吸附在改性高岭土上;吸附为自发过程,放热反应,吸附热均大于40kJ/tool,说明有化学键的作用力.     

鹤岗煤田泥质岩粘土矿物类型及其地质意义

为了确定鹤岗煤田泥质岩粘土矿物类型及其地质意义,本文采用X射线衍射仪和扫描电镜研究了鹤岗煤田12个泥质岩样品中的粘土矿物。结果表明:本区泥质岩共有4种类型的粘土矿物,并揭示出高岭石主要为来自剥蚀区的碎屑粘土矿物,少部分为自生矿物,伊利石一部分由剥蚀区搬运来,另外则由长石、云母等铝硅酸盐矿物风化形成,伊蒙混层矿物是在成岩过程中,由蒙脱石向伊利石转化的过渡产物,绿泥石则是在深埋阶段由高岭石转变而成。这项研究说明该区在整个晚侏罗世演化过程中处于近中性环境,并在弱酸弱碱环境中频繁振荡。     

土体含盐量对长江口地区软黏土特性的影响

长江口地区广泛分布的软黏土是一种不良地质土,具有压缩性高、强度低、灵敏度高的特点.土体含盐量在不同的季节下会受河流、潮汐、降雨等因素的影响会发生波动.对长江口沿岸软黏土进行采样并测定其含盐量,然后通过对原状样进行直剪试验、侧限压缩试验、渗透试验,得到了土体含盐量对软黏土抗剪特性、压缩特性、渗透特性的影响规律.结果表明:原状软黏土含盐量在0.5％ ～1.1％时,土体含盐量越高,土体的抗剪强度越高、土体压缩性越低、渗透性越强.根据对渗滤过的原状土进行试验对比分析,黏土颗粒中的盐分、孔隙水中的盐分共同影响软黏土的特性;黏土颗粒中的盐分对软黏土特性的影响更大.最后通过压汞试验得到了含盐软黏土的孔隙分布特征.长江口沿岸地区土体冬季的力学性能较差,应该更加注重冬季工程地质灾害的防治.     

高岭土和蒙脱石的混合土对Cu2+的吸附特性研究

本文主要研究了高岭土、蒙脱石和同时包含上述两种矿物的混合土对水溶液中Cu2+的等温吸附特性,重点考察了初始浓度和矿物配比等因素的影响。通过平衡吸附试验得到单种矿物以及混合矿物对Cu2+的平衡吸附量qe,分析并比较混合前后两种矿物吸附性能的变化情况。结果表明,高岭土与蒙脱石对Cu2+等温吸附曲线分别属于“C型”和“H型”;混合矿物对Cu2+的吸附性能由蒙脱石主导;混合矿物的平衡吸附量qe随高岭土占比的增加而线性减小,与单独矿物吸附相比,矿物混合会造成“吸附量损失”混合偏差系数Km<1,且为关于高岭土(或蒙脱石)含量的多项式函数。     

基于土壤地球化学解析揭阳市荔枝种植适宜性

享有"中国荔枝之乡"之称的广东省揭阳市惠来县近年来积极发挥了示范带动作用.本研究是对揭阳市的荔枝种植进行适宜性评价,采集了主要种植区的土壤样品及相关的荔枝样品.通过地球化学的实验方法,首先讨论了揭阳市土壤重金属元素对荔枝的影响以及在地质图上的分布状况,整体重金属超标区域较小,因地质背景、工农业、地质矿产等因素导致自北向南共有3块小面积超标区;其次分析土壤主要元素与荔枝品质的相关性和吸收系数,确定荔枝的特征元素为Ca,Fe,Se,P,Mo,并讨论它们的分布,结合地质背景图可知第四系的土壤更适合荔枝的种植;最后分析整个土壤的地质背景.根据上述3种因素,对荔枝种植进行综合适宜性评价,并采用权重计算法,得到最适合荔枝种植的区域位于揭阳市的东部.     

淮北煤田上石盒子组泥质岩的矿物学研究

淮北煤田上石盒子组泥质岩中粘土矿物以高岭石、伊利石为主,绿泥石、蒙脱石次之,3煤段上部泥质岩中伊利石增多,地球化学指标也表明为半成水环境,说明上石盒子组上部为一套受海水影响的岩性组合。