Техника - молодёжи 2007-10, страница 14
Техника и технологии ных пород. Более плавные вариации, например в соотношении частиц песка и глины, свидетельствуют о медленной трансгрессии или наступлении океана либо о постепенном сдвиге условий осаждения пород. Изучение зон осаждения важно потому, что большинство цивилизаций развивается в таких зонах, и в них сосредоточены запасы многих полезных материалов — песка, нефти. В настоящее время разработана математическая модель спектральной отражательной характеристики, которая учитывает состав горных пород, например состоит ли порода из одного минерала или из нескольких минералов. В этой модели отражательная характеристика является функцией от ряда параметров, таких как угол падения света на подстилающую поверхность, изотропное рассеяние, обратное рассеяние и т.д. С помощью этой модели, а также привлекая дополнительные характеристики минералов, появилась возможность рассчитать спектральные отражатель ные характеристики различных типов горных пород и их составляющих. Таким образом, известное поведение спектральной отражательной способности может быть использовано при дешифрировании космических снимков Земли. Для решения задач геологии применяются гиперспектральные приборы, например, AVIRIS (Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer) авиационного базирования и HYPERION, установленный на борту космического аппарата ЕО-1 (США). Эти приборы обладают высоким спектральным разрешением (так HYPERION имеет свыше 220 спектральных каналов). Кроме того, полезными для решения задач геологии являются мультиспектраль-ные сенсоры, такие как МСУ-Э, ЕТМ + , ТМ, MSS, ASTER и другие. Такие приборы, с большим количеством спектральных каналов, позволяют фиксировать даже незначительные изменения в для химическом составе и структуре породы, поскольку отражательная способность и собственное излучение пород зависит от их химического состава. Спектральная отражательная способность различных пород для отражённого солнечного излучения в видимой и инфракрасной областях электромагнитного спектра определяется несколькими различными явлениями. К числу наиболее значимых, от которых в основном зависит величина спектральной отражательной способности пород, относятся электронные процессы переноса зарядов, эффекты, связанные с полями в кристаллах, и колебательные процессы. Электронные процессы переноса зарядов в системе Fe-O происходят в синей и ультрафиолетовой частях спектра, а так как железо присутствует всюду, практически у всех минералов и почв отражательная способность в видимой части спектра растёт с увеличением длины волны. Электронные переходы в d-орби-талях атомов элементов переходной группы (например, Fe, Си), находя- КА ш0ш Полоса захвата МСУ-Э (76-118 км) Зона обзора МСУ-Э (1324 км) Схема проведения съёмки местности с космического аппарата «Метеор-ЗМ» №1 с помощью многозонального оптико-электронного сканирующего устройства высокого разрешения МСУ-Э щихся в полях кристаллических решёток, создают поглощение в видимой и ближней инфракрасной областях спектра. И здесь наиболее часто наблюдаемые явления также связаны с железом, находящимся в состоянии либо Fe2+ либо Fe3+. Наибольшее число резко выраженных и уникальных спектральных линий поглощения (преимущественно в области длин волн от 2 до 2.5 мкм) обусловлено колебательными процессами. Гармонические колебательно-вращательные переходы в молекулах Н,Ог ОН, AlOH и др. вызывают появление уникальных спектров поглощения, по которым можно идентифицировать большинство обычных поверхностных материалов и продуктов выветривания. Спектральные характеристики пород, получаемые спектрометрами, имеют минимумы и максимумы на различных длинах волн. Минимумы обусловлены тем, что на этих длинах волн происходит сильное поглощение излучения. Например, основные полосы поглощения каолинита (глинистый минерал из группы водных силикатов алюминия, главная составная часть огнеупорных и фарфоровых глин) находятся на длинах волн 2.17, 2.21, 2.32 и 2.38 мкм (рис. 1а). Соответственно если неизвестная спектральная отражательная характеристика имеет на этих длинах волн минимумы, то это может быть каолинит. Такое плотное наличие минимумов требует высокого спектрального разрешения аппаратуры — около 10 нм, так как аппаратура с разрешением 20 нм будет пропускать характерные для спектра породы особенности. Однако некоторые из распространённых породообразующих минералов, например кварц, не обладают пригодными для диагностики спектрами поглощения в видимой и ближней инфракрасной области электромагнитного спектра (рис. 16). Для силикатов длины волн основных 12 2007 №10 ТМ |
