（高清版）DZT 0441.3-2023 巖芯數(shù)字化技術(shù)規(guī)程 第3部分：光譜掃描

中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)巖芯數(shù)字化技術(shù)規(guī)程第3部分：光譜掃描中華人民共和國自然資源部發(fā)布 I 1范圍 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 25準(zhǔn)備工作 25.1設(shè)備準(zhǔn)備 2 25.3人員準(zhǔn)備 2 3 36.1儀器預(yù)熱 36.2標(biāo)準(zhǔn)參考板測量 36.4光譜儀參數(shù)設(shè)置 46.5光譜數(shù)據(jù)采集 47光譜數(shù)據(jù)處理與解譯 7.1深度數(shù)據(jù)校正 47.2無效數(shù)據(jù)剔除 57.3光譜數(shù)據(jù)解譯 58數(shù)據(jù)整理與組織 58.1巖芯圖像數(shù)據(jù) 58.2巖芯光譜數(shù)據(jù) 68.3巖芯光譜掃描記錄表 69質(zhì)量檢查 69.1總體要求 69.2完整性檢查 69.3規(guī)范性檢查 69.4準(zhǔn)確性檢查 7 7 7附錄A(規(guī)范性)巖芯光譜掃描記錄表 8附錄B(規(guī)范性)質(zhì)量檢查記錄表 9參考文獻(xiàn) I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是DZ/T0441《巖芯數(shù)字化技術(shù)規(guī)程》的第3部分。DZ/T0441已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第1部分：總則；——第3部分：光譜掃描。本文件由中華人民共和國自然資源部提出。本文件由全國自然資源與國土空間規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC93)歸口。本文件起草單位：中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心、中國地質(zhì)調(diào)查局自然資源實(shí)物地質(zhì)資料中心、中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心。Ⅱ保存與高效利用，為地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)資源勘查、生態(tài)環(huán)境評價、地質(zhì)科學(xué)研究和防災(zāi)減災(zāi)等提供技術(shù)服務(wù)和數(shù)據(jù)支撐。DZ/T0441《巖芯數(shù)字化技術(shù)規(guī)程》是指導(dǎo)巖芯保管單位和項(xiàng)目承擔(dān)單位開展巖芯數(shù)字化工作的基礎(chǔ)性和通用性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。鑒于各類巖芯數(shù)字化技術(shù)的工作原理、方法和要求不同，DZ/T0441擬由七個部分組成。——第1部分：總則。確立開展巖芯數(shù)字化工作需遵循的總體原則和基本要求?！?部分：表面圖像數(shù)字化。為采集巖芯表面圖像信息工作確立可操作、可追溯、可證實(shí)的程序 第3部分：光譜掃描。為采集巖芯光譜反射率及礦物信息工作確立可操作、可追溯、可證實(shí)的程序及要求?！?部分：X射線熒光元素測試。為采集巖芯元素信息工作確立可操作、可追溯、可證實(shí)的程序——第5部分：多尺度CT掃描。為采集巖芯內(nèi)部孔隙、裂隙等結(jié)構(gòu)信息工作確立可操作、可追溯、可證實(shí)的程序及要求?！?部分：微區(qū)掃描電鏡成像。為采集巖芯微觀區(qū)域礦物、元素、結(jié)構(gòu)等信息工作確立可操作、——第7部分：物性參數(shù)測量。為采集巖芯電阻率、磁化率等物性參數(shù)信息工作確立可操作、可追巖芯光譜掃描技術(shù)，可通過獲取一定波長范圍內(nèi)的巖芯光譜信息，反演相應(yīng)的礦物成分及分布規(guī)律，劃分蝕變分帶，進(jìn)而研究流體運(yùn)移作用。通過規(guī)范地開展巖芯光譜數(shù)字化工作，可以獲取巖芯的光譜礦物信息并建立數(shù)據(jù)庫，基于網(wǎng)絡(luò)在線服務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查詢、借閱巖芯光譜礦物數(shù)據(jù)，促進(jìn)全國巖芯數(shù)字化資源的共享利用。本文件的制定將進(jìn)一步規(guī)范巖芯光譜掃描工作，對提升巖芯光譜數(shù)字化水平具有巖芯數(shù)字化技術(shù)規(guī)程第3部分：光譜掃描本文件規(guī)定了巖芯光譜掃描的準(zhǔn)備工作、光譜數(shù)據(jù)及圖像采集、光譜數(shù)據(jù)處理與解譯、數(shù)據(jù)整理與組織、質(zhì)量檢查、報(bào)告編寫與資料提交等的基本要求和操作方法。本文件適用于可見光一短波紅外(譜段范圍涵蓋400nm～2500nm)或熱紅外(譜段范圍涵蓋8000nm~14000nm)的巖芯光譜數(shù)據(jù)獲取與處理工作。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。DZ/T0441.1—2023巖芯數(shù)字化技術(shù)規(guī)程第1部分：總則3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。從采集的巖芯光譜數(shù)據(jù)中提取礦物信息的過程。物體對某一波長電磁波的反射輻射通量與其入射輻射通量之比。表征對輻射隨波長變化細(xì)節(jié)分辨能力的參數(shù)，通常用光譜帶寬表示，即輻射測量通道的光譜響應(yīng)曲線峰值的1/2處所對應(yīng)的波長間隔。標(biāo)準(zhǔn)白板standardwhiteboard光譜測試中作為參照標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)性能穩(wěn)定的反射板，其反射特性近似為朗伯反射體。2光譜標(biāo)樣spectralstandardsamp光譜特征穩(wěn)定、表面均勻的用于監(jiān)測巖芯光譜掃描儀穩(wěn)定性的已知樣品。4基本要求4.1開展巖芯光譜掃描工作前，應(yīng)收集鉆孔(井)巖芯所屬工作區(qū)相關(guān)地質(zhì)資料，并通過綜合分析和研究，基本了解工作區(qū)待測巖芯各巖性單元的礦物類型、孔隙度、含水層及其標(biāo)準(zhǔn)光譜曲線特征。4.2巖芯光譜掃描以鉆孔(井)為單元進(jìn)行，掃描完成后應(yīng)提交相應(yīng)的技術(shù)報(bào)告。4.3巖芯光譜掃描采用的光譜儀應(yīng)滿足以下主要技術(shù)指標(biāo)：a)波段范圍：涵蓋400nm～2500nm;b)光譜分辨率：應(yīng)優(yōu)于10nm;c)圖像分辨率：不低于100dpi;d)定位精度：應(yīng)優(yōu)于0.1mm;e)光譜數(shù)據(jù)采集探頭：應(yīng)適應(yīng)直徑40mm～200mm口徑的巖芯；f)信噪比：應(yīng)優(yōu)于500:1(反射率為50%的條件下測試)。4.4根據(jù)巖性變化情況及研究需要確定掃描間隔，一般為5cm,重點(diǎn)鉆孔、重要層位和關(guān)鍵段巖芯可加密；巖性單一的巨厚層巖性段，可適當(dāng)放寬。重點(diǎn)鉆孔、重要層位和關(guān)鍵段巖芯的內(nèi)容詳見DZ/T0441.1—2023第5章。4.5宜采用圖像與光譜礦物同步掃描的方式開展工作。5準(zhǔn)備工作5.1設(shè)備準(zhǔn)備5.1.1所選光譜儀應(yīng)滿足4.3中規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。應(yīng)由具有計(jì)量資質(zhì)的單位對光譜儀的波長、輻射響應(yīng)等特性以及標(biāo)準(zhǔn)白板的反射特性等進(jìn)行標(biāo)定。5.1.2開展巖芯光譜掃描之前，應(yīng)采用光譜標(biāo)樣對光譜儀、光源等進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn)，如儀器狀態(tài)出現(xiàn)異常，應(yīng)重新對儀器進(jìn)行標(biāo)定。5.1.3保持標(biāo)準(zhǔn)白板的清潔度，避免與其他物體接觸。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)白板表面附著塵?；蚬庾V特征出現(xiàn)較明顯退化時，應(yīng)清潔或更換。5.2場地準(zhǔn)備5.2.1巖芯光譜掃描工作應(yīng)選擇無強(qiáng)磁場、無腐蝕性氣體、遠(yuǎn)離火(熱)源的室內(nèi)場所，不應(yīng)將儀器置于振動、潮濕和陽光直射的地方。5.2.2采用可見光一短波紅外波段時，場地溫度應(yīng)確保在5℃~35℃之間。5.2.3采用熱紅外波段時，場地溫度應(yīng)確保在20℃~25℃之間，波動不大于3℃。5.3人員準(zhǔn)備5.3.1巖芯光譜掃描至少應(yīng)配備2名經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的技術(shù)人員，其中1人應(yīng)具有實(shí)時監(jiān)測光譜曲線和圖像質(zhì)量的能力。5.3.2技術(shù)人員在光譜掃描過程中應(yīng)穿著暗色弱反射衣物。35.4巖芯準(zhǔn)備5.4.1巖芯整理與清潔5.4.1.1巖芯整理與清潔方式可參照DZ/T0441.1—2023中6.2.3。5.4.1.2采集光譜數(shù)據(jù)前要確保巖芯表面干燥、無覆蓋，地質(zhì)現(xiàn)象清晰可見。5.4.1.3巖芯盒(箱)材質(zhì)宜為塑料或木質(zhì)，顏色應(yīng)為暗色或原木色，如巖芯盒(箱)顏色不規(guī)范，應(yīng)更換規(guī)范的巖芯盒(箱)后再采集光譜數(shù)據(jù)。5.4.2待掃描巖芯信息記錄5.4.2.1開展巖芯光譜掃描前，應(yīng)先錄入待掃描鉆孔(井)的基本信息，具體見DZ/T0441.1—2023中附錄A。5.4.2.2將每盒(箱)巖芯的起始深度、終止深度、回次信息、各回次實(shí)際長度等信息記錄在紙質(zhì)版和電子版“巖芯光譜掃描記錄表”(見附錄A中表A.1)中，便于后期進(jìn)行深度校正。6光譜數(shù)據(jù)及圖像采集6.1儀器預(yù)熱巖芯光譜掃描儀啟動后預(yù)熱，待儀器性能和光源穩(wěn)定后再開始掃描。6.2標(biāo)準(zhǔn)參考板測量采用可見光一短波紅外時，應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)白板進(jìn)行測量，具體要求如下。a)根據(jù)巖芯孔徑和巖芯盒(箱)底部厚度，測算巖芯表面中軸線高度。將標(biāo)準(zhǔn)白板置于光譜儀探頭正下方，并確保與巖芯表面中軸線的高度一致。b)對標(biāo)準(zhǔn)白板的光譜進(jìn)行測量，結(jié)果應(yīng)滿足儀器技術(shù)參數(shù)要求。c)每更換一盒(箱)巖芯，應(yīng)測量一次標(biāo)準(zhǔn)白板。d)測量時應(yīng)由專業(yè)人員佩戴防護(hù)手套進(jìn)行操作，避免污染標(biāo)準(zhǔn)白板。每次測量后需保存數(shù)據(jù)。e)便攜式光譜儀的標(biāo)準(zhǔn)白板測量參照執(zhí)行。6.3相機(jī)及光譜儀光源調(diào)試6.3.1將巖芯盒(箱)放置到工作臺上，使巖芯盒(箱)內(nèi)巖芯擺放方向與光譜掃描行進(jìn)方向平行。根據(jù)巖芯的顏色和明暗度調(diào)節(jié)相機(jī)光圈或相機(jī)軟件參數(shù)，查看試采集的巖芯圖像效果，使巖芯圖像接近巖芯的自然形態(tài)，地質(zhì)現(xiàn)象清晰可見。a)對于反射率低的深色巖芯，如炭質(zhì)泥巖、基性或超基性巖漿巖等，應(yīng)適當(dāng)加大光圈或降低燈架高度或增大燈光亮度，增強(qiáng)采集圖像的亮度，防止因圖像過暗而無法辨識礦物。b)對于反射率高的淺色巖芯，如砂巖、灰?guī)r、高嶺土、云母片巖等，應(yīng)適當(dāng)減小光圈或提高燈架高度或降低燈光亮度，防止圖片因曝光過度而失真。c)對于由明暗相間的礦物組成的巖芯，以顏色最淺的礦物不曝光過度為準(zhǔn)，調(diào)整光圈大小或燈架的高度或燈光亮度；同時也考慮淺色礦物的含量，如果淺色礦物僅為偶然出現(xiàn)，可不予考慮。6.3.2通過調(diào)整光譜儀光源高度或角度，使光源聚焦到參考板上表面所在高度位置。警示——光譜儀光源調(diào)試過程中，必須佩戴護(hù)目鏡和防護(hù)手套，防止被光源灼傷!46.4光譜儀參數(shù)設(shè)置在采集軟件上設(shè)置相應(yīng)的掃描參數(shù)，設(shè)置的參數(shù)包括：文件名稱、巖芯盒(箱)號、巖芯盒(箱)隔槽數(shù)c)巖芯盒(箱)隔槽數(shù)量，填寫阿拉伯?dāng)?shù)字，如“03”,即表示該巖芯盒(箱)有3個隔槽；e)巖芯盒(箱)長度，填寫阿拉伯?dāng)?shù)字，單位為厘米(cm),如“100”,即表示巖芯盒(箱)長度為f)巖芯盒(箱)起始深度，填寫阿(箱)巖芯的起始深度是3.14m;6.5光譜數(shù)據(jù)采集a)采集光譜標(biāo)樣的光譜數(shù)據(jù)時，應(yīng)觀察曲線是否平滑，是否有明顯跳躍或劇烈抖動現(xiàn)象，與近期光b)采集巖芯的光譜數(shù)據(jù)及圖像時，現(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)注意采集探頭的位置是否偏離巖芯中軸線，若由于巖芯擺放位置不當(dāng)導(dǎo)致測試點(diǎn)偏離巖芯中軸線，則需要重新擺放好巖芯位置后再次對巖芯c)現(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)實(shí)時觀察光譜曲線和圖像質(zhì)量，曲線是否平滑，是否有明顯跳躍或劇烈抖動現(xiàn)象，圖像是否清晰、色調(diào)是否正常，若出現(xiàn)異常，應(yīng)查明原因(標(biāo)準(zhǔn)白板污染、光源位置錯動等),并詳細(xì)記錄；d)采集過程中應(yīng)觀察機(jī)械移動平臺的工作狀態(tài)，如有異響、卡頓等現(xiàn)象時，應(yīng)停機(jī)檢查，排除故障，重新定標(biāo)后再進(jìn)行采集；e)采集完一盒(箱)巖芯數(shù)據(jù)后，按照6.4重新設(shè)置參數(shù)，采集光譜標(biāo)樣的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行下一盒(箱)巖芯數(shù)據(jù)采集。7光譜數(shù)據(jù)處理與解譯7.1深度數(shù)據(jù)校正7.1.1光譜數(shù)據(jù)的深度信息與實(shí)際深度存在誤差。鉆孔(井)巖芯整體采取率不低于85%時，宜以巖芯盒(箱)為單元進(jìn)行深度校正；鉆孔(井)巖芯整體采取率低于85%時，宜以回次為單元進(jìn)行深度校正。7.1.2根據(jù)巖芯光譜掃描記錄表(見附錄A中表A.1)記錄的信息，以回次(箱)為單元計(jì)算實(shí)際采取7.1.3計(jì)算各回次(箱)的實(shí)際采取率，計(jì)算公式為：5L——現(xiàn)場測量的各回次巖芯實(shí)際長度，單位為厘米(cm);H?——各回次(箱)的起始深度，單位為厘米(cm);H?——各回次(箱)的終止深度，單位為厘米(cm)。7.1.4計(jì)算各回次(箱)的實(shí)際掃描間距，計(jì)算公式為：S——初始設(shè)定的掃描間距，單位為厘米(cm);7.1.5計(jì)算各回次(箱)光譜數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的實(shí)際深度，計(jì)算公式為：H=H?+SXn (3)H——光譜數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的實(shí)際深度，單位為厘米(cm);H——各回次(箱)的起始深度，單位為厘米(cm);S——實(shí)際掃描間距，單位為厘米(cm);n——該回次光譜數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的順序數(shù)。7.2無效數(shù)據(jù)剔除巖芯盒(箱)、油漆等光譜數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)，應(yīng)進(jìn)行剔除。選擇各類非巖芯物質(zhì)的光譜特征參數(shù)作為參考數(shù)據(jù)，計(jì)算光譜數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)的相似度，一般大于90%視為無效數(shù)據(jù)(干擾嚴(yán)重時可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整)。7.3光譜數(shù)據(jù)解譯7.3.1用光譜求導(dǎo)、去包絡(luò)線等方法增強(qiáng)巖芯光譜特征的差異對比性。7.3.2根據(jù)實(shí)測光譜曲線與標(biāo)準(zhǔn)礦物曲線相似度，確定礦物種類。7.3.3提取吸收深度、吸收波長位置、半高寬、不對稱性、特征面積等光譜特征參數(shù)，計(jì)算礦物的分布和相對含量。7.3.4礦物的種類至少應(yīng)提取到亞族。8數(shù)據(jù)整理與組織8.1巖芯圖像數(shù)據(jù)8.1.1圖像文件應(yīng)建立三級文件夾存儲。包括：項(xiàng)目所有鉆孔(井)的巖芯圖像、單個鉆孔(井)的巖芯圖像、單個鉆孔(井)的原始巖芯圖像(LO)或裁剪、拼接等處理后的巖芯圖像(L1)。8.1.2一級文件夾保存項(xiàng)目所有鉆孔(井)的巖芯圖像，命名格式為：項(xiàng)目編碼_IMG。8.1.3二級文件夾保存所拍攝或掃描鉆孔(井)的所有巖芯圖像，命名格式為：鉆孔(井)號_IMG。8.1.4三級文件夾分為原始巖芯圖像(L0)文件夾和處理后巖芯圖像(L1)文件夾，分別保存儀器獲取的原始巖芯圖像和裁剪、拼接處理后的巖芯圖像，命名格式分別為：鉆孔(井)號_LO_IMG和鉆孔(井)號_L?68.1.5圖像文件存儲在相應(yīng)的文件夾內(nèi)，存儲格式應(yīng)為JPG或TIFF。8.2巖芯光譜數(shù)據(jù)8.2.1光譜數(shù)據(jù)文件應(yīng)建立三級文件夾存儲。包括：項(xiàng)目所有鉆孔(井)巖芯的光譜數(shù)據(jù)，單個鉆孔(井)巖芯的光譜數(shù)據(jù)，單個鉆孔(井)巖芯的原始光譜反射率數(shù)據(jù)(LO)、單個鉆孔(井)巖芯處理后的光譜反射率數(shù)據(jù)(L1)、單個鉆孔(井)巖芯解譯后的礦物數(shù)據(jù)(L2)。8.2.2一級文件夾存放項(xiàng)目所有鉆孔(井)的光譜數(shù)據(jù)，命名格式為：項(xiàng)目編碼_SPE。8.2.3二級文件夾存放所測鉆孔(井)巖芯所有光譜數(shù)據(jù)，命名格式為：鉆孔(井)號_SPE。8.2.4三級文件夾為鉆孔(井)巖芯的原始光譜反射率數(shù)據(jù)(LO)文件夾、單個鉆孔(井)巖芯處理后的光譜反射率數(shù)據(jù)(L1)文件夾和單個鉆孔(井)巖芯解譯后的礦物數(shù)據(jù)(L2)文件夾，共同存儲在二級文件夾內(nèi)，命名格式為：鉆孔(井)號_L0_SPE、鉆孔(井)號_L?_CS8.2.5光譜原始數(shù)據(jù)包括光譜原始數(shù)據(jù)和儀器標(biāo)定數(shù)據(jù)。8.2.6光譜數(shù)據(jù)格式應(yīng)為CSV或TXT。8.3巖芯光譜掃描記錄表8.3.1以鉆孔(井)為單位，按照記錄深度由淺到深的順序?qū)⒓埥橘|(zhì)版巖芯光譜掃描記錄表統(tǒng)一整理后否有重復(fù)記錄等。8.3.2