Introducción a la Espectroscopia de Reflectancia (VNIR - SWIR)...Después de la referencia blanca externa inicial, HALO continuará tomando escaneos de referencia blancos internamente.

Introducción a la Espectroscopia de Reflectancia (VNIR - SWIR)

REFLEX HALO Paul Vargas A.

Introducción

• Usos de Reflectancia Infraroja en las Ciencias de la tierra

• Clima • Sensores Remotos • Mineralogía,

entre otros.

• ¿Porqué? • Particularmente bueno

para detectar agua y materiales con enlaces OH y otros compuestos.

El Dominio de 350-2500 nm del espectro de radiación EM

Espectroscopia VNIR

Principios de Espectroscopia Infrarojo

• Los enlaces iónicos en moléculas de H2O y en minerales que contienen grupos OH vibran con frecuencias características.

• Cuando la radiación infrarroja entrante resuena con estas frecuencias, la energía es absorbida por el material a la longitud de onda asociada.

• El espectro de reflectancia resultante muestra características de absorción en longitudes de onda específicas de enlace que permiten la identificación de minerales.

Estiramiento Simétrico

Estiramiento Antisimétrico

Tijeras

Balanceo Meneando Torsión

Modos de Vibración de

Enlace:

Espectros de Reflectancia infraroja

Espectros de Reflectancia infraroja

Espectro de reflectancia infraroja

• Espectros apilados para el rango de solución sólida caolinita-illita (simulación).

Granulometría

(a) Espectros de grano grueso (FC> 1 mm), malla 150 (<100 um), malla 400 (<38 um) y (b) primera derivada de los espectros en (a) enfatizando el espectro diferencias de contraste entre los tamaños de partícula.

Librería Mineral Espectral

• La identificación de minerales por espectroscopía IR se basa en la comparación de un espectro de muestra con espectros de referencia de análisis de minerales individuales.

• Los espectros de reflectancia característicos de los minerales individuales han sido recopilados por varias instituciones de investigación y proveedores de servicios.

• Estos espectros de referencia han sido compilados en extensas bibliotecas de minerales espectrales.

• La biblioteca espectral PANalytical contiene una compilación de las principales bibliotecas de referencia disponibles al público.

•

•

Los minerales en esta biblioteca fueron examinados por otros análisis de minerales como XRD y SEM, y se ampliaron con el análisis espectral de colecciones privadas de minerales.

Actualmente, PANalytical es el único proveedor de servicios que construye bibliotecas de referencia personalizadas para sus clientes

TerraSpec HALO - ¿Qué es?

• Identificados mineral Proporciona predicciones multiminerales, confianza en la

predicción (puntajes de estrella) y escalares espectrales

• Un dispositivo portátil NIR todo en uno de rango completo (350-2500nm)

Incluye software de identificación mineral

GPS

Grabación de notas de Audio

También se puede ver el espectro en la pantalla del equipo o en el software.

¿Porqué se llama HALO?

Los cuerpos de mineral a menudo están delimitados por bandas de diferentes conjuntos de minerales. Estas bandas de mineralogías cambiantes a menudo se conocen como Halo.

Rasgos

• Resultados en tiempo real

• Sin cables o alambres

• Fácil para No Geólogos

• Fácil para No Espectroscopistas

• Full rango (350-2500 nm)

• GPS

• Verificación interna en blanco / oscuro

y verificación de longitud de onda

Rasgos

• Identificación Mineral y Escalares

• Grabador de Audio

• Configuración multi lenguaje

• Librería Mineral Extensa

• Librería personalizable y escalares

disponibles Fácil exportación a

softwares de terceros

¿Cómo empiezo?

• TerraSpec HALO está listo para usar; sin embargo Le recomendamos que cargue las baterías primero ¡Le recomendamos que configure el software Halo

Manager antes de usarlo en el campo!

• Viene con un proyecto predeterminado y dos ubicaciones predeterminadas

Puede ir inmediatamente al campo y recopilar datos Puede agregar nuevas ubicaciones además de las

predeterminadas

HALO identifica hasta 7 minerales y muestra los 4 mejores resultados, y hasta 7 valores de escalares.

Viene con configuraciones de ubicación personalizables

¿Cómo empiezo?

Paso 2 – Deje que HALO se caliente • A medida que HALO se inicia, se ejecuta un

conjunto completo de pruebas de diagnóstico y toma automáticamente un escaneo de referencia blanco desde el disco Spectralon externo.

• Después de la referencia blanca externa inicial, HALO continuará tomando escaneos de referencia blancos internamente. Esto toma alrededor de 20 segundos. (Durante la primera media hora, se detendrá para escanear cada 2 minutos. Después de la primera media hora, se detendrá cada 10 minutos).

•

•

No puede recopilar espectros mientras HALO está haciendo un escaneo de referencia interno.

Después de que HALO se haya reiniciado, verá la pantalla del menú principal que se muestra a la derecha

Configuración de Halo

GPS – On/Off Unidades – Pies, Metros Lenguaje - Ingles, Español y Chino

Zona horaria: cualquiera de las zonas horarias universales

Tipo de Usuario - Técnico, Geólogo.

Configuración de Halo

• Hay dos tipos de usuario disponible en HALO: Geólogo y Técnico La configuración del Geólogo mostrará todas las identificaciones minerales,

incluidas aquellas con una confianza de una estrella, el nivel de confianza más bajo.

Configuración del técnico mostrará solo resultados de dos y tres estrellas.

Ubicaciones

Default Location 1 Default Location 2

Spectrum 0001 Spectrum 0002 Spectrum 0003

Spectrum 0001 Spectrum 0002 Spectrum 0003

• Para mantener sus datos organizados, los espectros se organizan en proyectos y ubicaciones.

• Cada espectro se recopila en una Ubicación, varias Ubicaciones se agrupan en un Proyecto.

• HALO viene con un proyecto predeterminado y 2 ubicaciones predeterminadas ya cargadas en él.

Default Project

Colectando Data

Jale el gatillo! • HALO identifica hasta 7 coincidencias de

minerales de su base de datos mineral e informa las 4 principales. (Halo Manager muestra las 7 coincidencias).

•

•

HALO también calcula los escalares minerales correspondientes e informa los primeros 7.

El puntaje de estrella al lado de cada mineral indica confianza.

– 90% Confianza

– 60-90% Confianza

– Menos de 60% Confianza

Colecta de datos y espectros

Caolinita + Montomorillonita +

Goetita

Colecta de datos y espectros

Goetita + Montmorillonita +

Caolinita

Colecta de datos y espectros

Librería Mineral

• La biblioteca mineral a bordo está compuesta por aproximadamente 125 minerales con más de 550 espectros recogidos de universidades, colecciones privadas, instituciones internacionales y el catálogo de minerales del USGS.

• Todos los minerales en la biblioteca han sido escaneados con HALO

• Las bibliotecas personalizadas están disponibles en 2 opciones: La biblioteca actual se puede adaptar para

satisfacer las necesidades de los clientes Envíenos sus espectros. ¡Crearemos

una biblioteca propia!

*Las personalizaciones de la biblioteca deben coordinarse a través de ASD-PANalytical

Algoritmo de combinación mineral

• HALO usa un algoritmo patentado para parear minerales. • El espectro desconocido se ajusta a la biblioteca mineral a bordo. Una

vez que el espectro mineral mejor ajustado coincide, se resta del espectro desconocido.

• Usando el resto del espectro desconocido, el proceso se repite para generar hasta 7 coincidencias de minerales

Sincronización

• Una vez que hayas reunido tus espectros, sincronízalos con HALO usando Halo Manager.

Todos los datos y las nuevas ubicaciones creadas en HALO se sincronizan con Halo Manager y se almacenan en el proyecto y las ubicaciones correctos.

El proyecto con las ubicaciones seleccionadas y su configuración en la cola de sincronización de Halo Manager se cargan en HALO.

¿Qué es el Halo Manager?

• Halo Manager es el software que puede descargar espectros y escalares en una computadora con Windows. Puede crear proyectos y ubicaciones Configurar ajustes para ubicaciones Ver datos, escuchar notas de audio, agregar notas escritas Exportar a un software de terceros

• ¡Importante! ¡No puede mover espectros / datos entre proyectos o ubicaciones en Halo Manager! Puede cambiar el nombre de las ubicaciones en Halo Manager Puede exportar espectros / datos y reorganizar

Halo Manager

Halo Manager

Exportación de archivos

Hay muchas opciones para exportar datos en Halo Manager. La manera mas directa es exportando todas las muestras en una locación. • Para seleccionar todas

las muestras colectadas bajo una marca de locación, marque la casilla "select all".

• Clic en el menú desplegable "Sample Actions".

• Escoger "Export Selected"

Tabla de datos

• Una vez que las muestras se han exportado, usted puede navegar hacia ellas usando Windows Explorer. Ellas están siempre almacenadas en C:\Users\Public\Halo\Exports

• Los datos

espectrales son exportados en formato .ASD

• IDs de los minerales, puntuación de estrellas e información escalar se puede hallar en el archivo de texto al final.

Tabla de datos

EscalaresAl-OH Kx ISM Mg-OH Fe-OH Fe3t Fe3i Al-Fe-Mg

S_30044_0015 21 Montmorillonita Illita Vermiculita -- 2205.2 -- -- 2383.9 -- 964.3 1.8 --S_30044_0016 21 Montmorillonita Illita Esmectita ferrosa Caolinita 2206.7 -- -- -- -- 970.9 2.1 2206.7S_30044_0017 28T Montmorillonita Illita - Esmectita Goetita Goetita 2206.2 -- 1.3 -- -- 922.8 1.5 --

S_30044_0018 28T Montmorillonita Illita - Esmectita Jarosita -- 2206.3 1.1 1.3 -- -- 958.2 1.5 --

S_30044_0019 29T Caolinita Montmorillonita Goetita -- 2208.0 1.0 -- -- -- 964.2 1.6 --

S_30044_0020 29T Caolinita Montmorillonita Goetita -- 2208.0 1.0 -- -- -- 964.3 1.5 --

S_30044_0021 31T Montmorillonita Illita - Esmectita Yeso -- 2204.6 -- 1.4 -- -- 921.1 1.7 --S_30044_0022 31T Montmorillonita Illita - Esmectita -- -- 2204.7 -- -- -- -- 930.9 1.8 --S_30044_0023 32T Montmorillonita Illita - Esmectita Goetita Caolinita 2207.6 1.0 -- -- -- 918.9 1.6 --

S_30044_0024 32T Montmorillonita Illita - Esmectita Goetita Caolinita 2207.0 -- -- -- -- 916.1 1.8 --

S_30044_0025 33 Montmorillonita Caolinita -- -- 2206.4 1.0 -- -- -- -- 1.7 --

S_30044_0026 33 Montmorillonita Caolinita -- -- 2206.3 1.0 -- -- -- 979.1 1.9 --

S_30044_0027 34T Montmorillonita Halloysita Goetita -- 2205.4 -- -- -- -- 920.9 1.7 2205.4

S_30044_0028 34T Montmorillonita Halloysita Goetita -- 2205.5 1.0 -- -- -- 921.7 1.8 --

S_30044_0029 35 Goetita Montmorillonita Caolinita -- 2206.7 -- 1.2 2353.4 -- 925.0 2.7 2206.7

S_30044_0030 35 Goetita Montmorillonita Caolinita -- 2206.6 -- 1.2 2352.0 -- 930.6 2.6 2206.6S_30044_0013 36 Goetita Esmectita ferrosa -- -- 2207.8 1.0 -- -- 2301.3 931.2 1.8 2207.8S_30044_0014 36 Montmorillonita Goetita -- -- 2206.2 -- 1.1 2351.8 -- -- 1.7 2206.2

S_30044_0011 37 Caolinita Esmectita Clorita Epidota 2203.4 -- -- -- -- -- 1.4 2339.4

S_30044_0012 37 Caolinita Esmectita Clorita Epidota 2205.4 -- -- -- 2243.0 998.8 1.4 2205.4

S_30044_0009 39 Illita - Esmectita Montmorillonita Silice -- -- -- -- -- -- 981.1 1.5 --

S_30044_0010 39 Illita - Esmectita Montmorillonita Silice -- -- -- -- -- -- -- 1.4 --

S_30044_0007 40 Illita - Esmectita Montmorillonita -- -- 2206.1 -- -- -- -- -- -- --

S_30044_0008 40 Illita - Esmectita Montmorillonita -- -- 2206.5 -- -- -- -- -- -- --

S_30044_0005 41 Illita - Esmectita Montmorillonita Caolinita -- 2204.6 -- 1.1 2347.3 -- 919.9 1.9 2204.6

S_30044_0006 41 Illita - Esmectita Montmorillonita Caolinita -- 2204.4 -- 1.1 2349.0 -- 897.3 2.0 2204.4

S_30044_0003 42 Illita - Esmectita Halloysita Montmorillonita -- 2204.5 1.0 -- -- -- -- -- --

S_30044_0004 42 Illita - Esmectita Halloysita Montmorillonita -- 2204.6 1.0 -- -- -- -- -- --

Min_4Sample ID Sample number Min_1 Min_2 Min_3

Exportación a software terceros

• Puede cargar o importar datos espectrales a cualquier software tercero como TSG de manera sencilla, navegando al folder de exportación.

Data colectada - TSG

Spectrum TSG muestra una serie de muestras colectadas en superficie a lo largo de una grid. Cada circulo representa una muestra. Los tres ploteos han sido coloreados por diferentes tipos de datos: mineralización de cobre, cristalinidad de las micas y presencia o ausencia de goestita.

Recomendaciones para colectar muestras

Tanto como sea posible, las muestras deben estar: • Secas, Secas, Secas! La humedad enmascara rasgos diagnosticos de

muchos minerales. La superficie de la muestra debe estar seca. Si sospecha de humedad en la superficie

de la muestra, sostenga la muestra contra la ventana de medición del HALO por 30 segundos antes de presionar el gatillo. La fuente de luz del HALO frecuentemente secará la superficie de la muestra lo suficiente para obtener una buena lectura.

• Limpio – libre de material orgánico; libre de superficies de oxidación. Esto incluye capas minerales y humedad excesiva. Residuo orgánico como suelo,

algas, liquenes y otros materiales de plantas que oculte la mineralogía subyacente, y mientras que es posible tomar datos en superficies intemperizadas, esto complica la interpretación ya que los minerales producto del intemperismo se muestran en aquellos identificados por el HALO.

• Sujete la muestra firme y estable tanto como sea posible contra la ventana de medición del HALO, mientras el sistema esta escaneando.

¿Qué es un escalar?

Los escalares describen propiedades de la cristalinidad o composición mineral.

Estos le dicen al geólogo acerca de las condiciones geológicas o geotermales que pueden vectorizar hacia la potencial mineralización.

Cuando un mineral es identificado, la base de datos busca el escalar relacionado. El escalar apropiado será activado de acuerdo a los minerales identificados en la muestra. Por ejemplo, la Phengita, la cual

contiene enlaces de Al, activa el escalar AL-OH.

Pueden reportarse como una posición en nanometros de un rasgo en la región de longitud de onda (Al-OH 2200) O como el valor de reflectancia de un ratio (e.g. Kx 0.9)

Ejemplo de Escalar: AL-OH

A medida que cambia la mineralogía del sistema, el rasgo Al-OH se desplaza de la izquierda a la derecha (2189 a 2200 a 2224), se profundiza y se ensancha.

Al observar cómo cambian los valores de la función Al-OH, un geólogo podría saber si están en la parte paragonítica o fengítica del sistema.

NaAl2(Si3Al)O10(OH)2

KAl2(Si3Al)O10(OH)2

K(Al,Mg)2(Al,Si)4O10(OH)2

Escalares reportados en Halo

Los escalares son reportados en el lado derecho de la pantalla.

Hasta 9 escalares son reportados, mientras que 7 pueden ser reportados en la palnatalla. Todos los escalares pueden ser vistos en el Halo Manager.

Minerales y escalares son listados por separado.

Los escalares presentes solo corresponden a los minerales encontrados y se ordenan de acuerdo a la frecuencia de uso.

Escalares reportados

Al-OH – Reportado cuando el HALO detecta un mineral que tiene un enlace Al-OH en la estructura; útil para establecer gradientes geoquímicos ya que esta característica cambia con la composición.

Kx – Reportado cuando el HALO detecta el mineral caolinita; valores > 1 indicativos de caolinita producida por intemperie, valores <1 asociados a los producidos por alteración.

ISM – Reportado cuando el HALO detecta un mineral del grupo de las Illitas; aumentar el valor de ISM indicativo de una madurez térmica creciente o un grado metamórfico.

CSM – Reportado cuando el HALO detecta un mineral del grupo de las CLoritas; aumentar el valor de CSM es indicativo de una madurez térmica o un grado metamórfico cada vez mayor.

Escalares reportados

Mg-OH - Se reporta siempre que el HALO detecta un mineral que tiene un enlace Mg-OH en la estructura; útil para establecer gradientes geoquímicos.

Fe-OH - Reportado cuando el HALO detecta un mineral que tiene un enlace Fe-OH en la estructura; útil para establecer gradientes geoquímicos.

Fe3t – Reportado cada vez que HALO detecta un mineral Fe3+; útil para establecer la mineralogía Fe3 +.

Fe3i – Intensidad de Minerales Férricos. Se informa cuando el HALO detecta un mineral Fe3 +; rastrear la intensidad de la función de absorción Fe3 +.

Al-Fe-Mg - Reportado siempre que el HALO detecte un mineral que tenga un enlace Al-OH, Fe-OH o Mg-OH en la estructura.

Escalares cuantificados

Nanometros - Las unidades en algunos escalares estarán en nanómetros. La posición de longitud de onda de estas características espectrales es un indicador de las condiciones geoquímicas en el momento de la alteración. Éstas incluyen:

Al-OH (2160-2240 nm) Mg-OH (2310-2370 nm) Fe-OH (2240-2270 nm)

Fe3t (750-1000 nm) Al-Fe-Mg (2160-2370 nm)

Ratios of Reflectance Values (unit-less) - estos escalares sin unidad son el resultado del ratio entre uno de los valores de reflectancia mencionados anteriormente dividido por el valor de reflectancia del espectro normalizado del Hull. Éstas incluyen:

Kx ISM

CSM Fe3i

Invalid Value (INV) – Si no hay un valor mínimo de reflectancia, o no se encuentra ninguna característica en el rango especificado, el escalar no se puede calcular y, por lo tanto, se clasifica como "Valor no válido".

Química de las micas blancas

• Las variaciones en la longitud de onda del rasgo de absorción de 2200 nm de la sericita indican sustituciones de solución sólida en el enrejado de la mica. • Mayor Longitud de onda=> mayor contenido de Mg2+ & Fe2+ • i.e. longitud de onda corta = muscovita, longitud de onda larga = fengita

From: Halley, 2013

Zonificación espectral a través de zonas de caolinita

From: Halley, 2013

Cristalinidad de la Caolinita:Kx

La caolinita es producida por eventos de alteración e intemperismo. La cristalinidad de la caolinita resultante está fuertemente influenciada por la temperatura de los fluidos en el momento de la formación. Dado que la cristalinidad de la caolinita influye en la forma de la característica de absorción de Al-OH centrada cerca de 2200 nm, una medición de esta forma característica es indicativa de la temperatura de formación.

Madurez Espectral de la Illita: ISM

• Los filosilicatos del grupo illita-moscovita se producen en una amplia gama de condiciones geoquímicas. Con el grado metamórfico creciente, el espectro de reflectancia de estos minerales indica una pérdida de agua molecular (como se deduce de la profundidad de absorción de H2O cerca de 1950 nm) junto con un aumento en la cristalinidad (como se deduce de la profundidad de la absorción de Al-OH función cerca de 2200 nm). Los valores escalares ISM mayores que uno son indicativos de una Illita de bajo grado metamórfico, mientras que los valores menores a uno están generalmente asociados con los producidos por eventos de alteración de temperatura más alta; cuanto menor es el valor de ISM, mayor es la temperatura de alteración.

• El valor del escalar ISM es la relación entre el valor de reflectancia del espectro normalizado del casco en la característica de absorción de Al-OH dividido por el valor de reflectancia del espectro normalizado del Hull en la característica de absorción de agua.

Madurez Espectral de la Illita: ISM

Madurez Espectral de la Clorita: CSM

• Los minerales del grupo clorita se producen en una amplia gama de condiciones geoquímicas. Con un grado metamórfico creciente, el espectro de reflectancia de estos minerales indica una pérdida de agua molecular (como se deduce de la profundidad de la característica de absorción de H2O cerca de 1950 nm) junto con un aumento en la cristalinidad (como se deduce de las profundidades del Mg-OH, cerca de 2350 nm, y Fe-OH, cerca de 2260 nm, características de absorción. Los valores escalares de CSM mayores que uno son indicativos de clorita de bajo grado metamórfico, mientras que los valores menores a uno generalmente están asociados con los producidos por eventos de alteración de temperatura más alta; el valor de CSM, mayor será la temperatura de alteración.

• El valor del escalar CSM es la relación de una suma ponderada de los valores de reflectancia del espectro normalizado del hull en las características de absorción de Mg-OH y Fe-OH dividido por el valor de reflectancia del espectro normalizado del hull en la característica de absorción de agua.

Madurez Espectral de la Clorita: CSM

From: Halley, 2013

Conclusiones

• La Espectroscopia IR es una poderosa técnica, no destructiva para identificar la presencia de minerales que contienen H2O, -OH y Fe- O en rocas.

• Así como los procesos hidrotermales producen muchos minerales hidratados, esta técnica es particularmente idónea para mapear la extensión de las zonas de alteración en sistemas minerales economicos.

• El rival predecesor del HALO; TerraSpec® IV es la base en para la resolución y rango espectral.

• HALO viene con una librería espectral de clase mundial, la cual mejora grandemente la certeza en la identificación mineral.

• La información escalar del análisis espectral proporciona medios cuantitativos de las composiciones relativas del mineral.

Brigado!!

Paul Vargas | GeoSciences – REFLEX PERÚ

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