引言

地物光譜儀測量原理是利用不同地物對太陽光的反射不同，根據反射率與入射波長之間的變化規律，將反射率與波長之間的關系繪成地物反射光譜曲線，基于此原理設計的地物光譜儀可實現目標物體反射光譜的快捷表征。光譜儀應用于熱致變色材料表征中的結果表明其可以準確快速地記錄顏色的改變過程，并利用成像系統進行顏色變化的描述,可利用光譜對油畫顏色進行測量，分析不同顏色的波長關系;通過對茶葉表面反射率的三刺激值計算，快速檢測茶葉表面總顏色，此外，在農業應用中，光譜反射率多用于光譜匹配，進一步定量估算牛羊肉肌紅蛋白、水稻氮素或植物葉綠素等指標。

江盆地紅層顏色系統建立與呈色分析

2.1 紅層顏色分布與系統建立

2.1.1 河口組顏色分布

信江盆地河口組巖層主要出露于盆地南北邊緣，采樣區從東部上饒玉山-信州，中部弋陽龜峰，向西到鷹潭貴溪-龍虎山一線，范圍較廣。按采集地點分為Ι、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(圖1)，河口組采集樣品67個，野外露頭情況如圖2所示。統計該沉積地層樣品顏色表征參數情況，計算其最大值、最小值、平均值及標準差，結果如表1所示。

圖 1 河口組采樣區分布圖

表 1 河口組紅層顏色表征參數表

河口組紅層顏色敏感強度L*的范圍在31.03~52.68之間，咖啡棕色樣品YT-14為最小值，陶土紅棕色樣品GUIX-11為最大值，亮度逐漸升高。紅綠色值a*的范圍在11.62~25.47之間，佛羅倫薩棕色樣品YT-16為最小值，鐵銹色樣品YY-17-2為最大值，由黃褐色系到橙粉色系，紅色調加深。黃藍色值b*的范圍在 7.99~23.07之間，梵戴克棕色樣品GUIX-17為最小值，鐵銹色樣品YUS-03為最大值，由棕紅色系到橙粉色系，黃色調逐漸加深。計算樣品的L*、a*、b*和色差值的標準差分別為5.43、 3.79、5.09和1.12.L*、b*離散性大于a*，說明亮度和黃藍色調差異較明顯，紅綠色調變化較不明顯;色差值離散性較小，說明顏色匹配效果較好。

圖 2 河口組紅層野外露頭照片

a-貴溪石背壟河口組(GUIX-06);b-信州饒東路天王殿河口組(XZ-05)，發育正序層理構造;c-玉山姜家山河口組(YUS-04);d-貴溪白楊嶺河口組(GUIX-18);e-弋陽童家河口組(YY-01);f-鉛山上萬家河口組(YANS-33)

圖 3 河口組4個采樣區碎屑巖顏色表征參數變化規律

分別將巖石樣品按采集地點由東向西的順序排列，據圖3可以看出，區域范圍內河口組巖石顏色表征參數在方向上變化明顯，L*、a*、b*值波動呈鋸齒狀分布，亮度大的樣品顏色較淺(發白)，亮度小的樣品顏色較深。此外，a*值與b*值波動態勢大致相同，表征參數變化幅度較小，局部呈現相反情況，L*值、與 a*、b*值整體變化無相關性。當0﹤△E2000﹤4 時，色差值在可接受范圍，表明與標準色卡中的顏色差距小，顏色匹配效果較好。在河口組67個樣品中，47個樣品色差值在0~4范圍內，20個樣品色差值大于4.實際根據這47個樣品建立仿真顏色體系。得到瑪瑙棕色顏色仿真樣品13個，鐵銹色顏色仿真樣品10個，梵戴克棕色顏色仿真樣品9個、曼越莓紅色顏色仿真樣品6個，其余顏色佛羅倫薩棕色、咖啡棕色、栗棕色、陶土紅棕色、磚褐色等樣品較少。因此，信江盆地河口組礫巖、砂礫巖主要呈現瑪瑙棕色、鐵銹色、梵戴克棕色及曼越莓紅色，顏色分屬橙粉色系和棕紅色系。黃褐色系出露較少。整體上從盆地東北盆緣至盆南緣，河口紅層顏色呈現橙粉色系、棕紅色系—橙粉色系—棕紅色系的變化規律。

2.1.2 塘邊組顏色分布

信江盆地塘邊組巖層主要沿信江河出露于盆地中部，采樣區從東部上饒鉛山，中部弋陽南巖寺-龜峰，向西到鷹潭貴溪一線，范圍較廣。按采集地點分為Ι、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(圖4)，地層整合于河口組之上、蓮荷組之下。塘邊組采集樣品68個，統計該沉積地層樣品顏色表征參數情況，計算其最大值、最小值、平均值及標準差，結果如表3所示。

圖 4 塘邊組采樣區分布圖

表 2 塘邊組紅層顏色表征參數表

塘邊組紅層顏色敏感強度L*的范圍在26.74~56.49之間，咖啡棕色樣品GUIX-21-2為最小值，中棕色樣品YANS-03為最大值，亮度逐漸升高。紅綠色值a*的范圍在8.97~25.30之間，咖啡棕色樣品GUIX-21-2為最小值，土地橙色色樣品YANS-21為最大值，由棕紅色系到為橙粉色系，紅色調變化不明顯。黃藍色值b*的范圍在2.07~24.03之間，胡桃棕色樣品YY-19為最小值，金棕色樣品YANS-14為最大值，由灰紫色系到黃褐色系，黃色調逐漸加深。計算樣品的L*、a*、b*和色差值的標準差分別為5.75、3.90、5.33和1.13.L*、b*離散性大于a*，亮度和黃藍色調差 異較明顯，紅綠色調變化較不明顯;色差值離散性較小，說明顏色匹配效果較好。

圖 5 塘邊組4個采樣區碎屑巖顏色表征參數變化規律

分別將巖石樣品按采集地點由東向西的順序排列，據圖5可以看出，區域范圍內塘邊組巖石顏色表征參數在方向上變化明顯，L*值波動呈鋸齒狀分布，a*值與 b*值波動態勢大致相同，表征參數變化幅度較小，局部呈現相反情況，L*值、與a*、 b*值整體變化無相關性。在鉛山塘邊組68個樣品中，51個樣品色差值在0~4范圍內，18個樣品色差值大于4.實際根據這51個樣品建立仿真顏色體系。得到鐵銹色顏色仿真樣品10個，瑪瑙棕色顏色仿真樣品9個，金棕色顏色仿真樣品8個，栗棕色顏色仿真樣品7個、范戴克棕色顏色仿真樣品5個，其余顏色零星分布。因此，此區域范圍內塘邊組砂、 粉砂巖主要呈現鐵銹色、瑪瑙棕色和金棕色，顏色分屬黃褐色系和橙粉色系。整體上盆地中部從東至西，塘邊組紅層顏色呈現黃褐色系、橙粉色系—橙粉色系 —橙粉色系、棕紅色系—棕紅色系的變化規律。盆內粉砂巖、泥巖多呈金棕色(黃褐色系)，而砂巖多呈鐵銹色、栗棕色等。

2.1.3 標準顏色系統建立

由于人眼對顏色的感知是光源、物體和觀察者之間交互的結果，既與物體本身的分光特性有關，又取決于照明條件、觀測條件、觀察者的視覺特性等。從圖2可知，受自然光照、水流、植被等影響，使用目視測色很難統一顏色淡、淺及復雜色命名。野外工作初期，嘗試使用213色的勞爾(RAL K5)標準比色卡，對紅層的顏色進行精確描述，卻發現標準色卡的對色工作進行較為困難。終其原因是標準色卡的標準并不是為紅層量身打造。因此，在野外作業的后期，改用以標準比色卡為參考，選擇具有代表性顏色的紅層點位進行紅色碎屑巖樣品采集。室內對不同呈色的樣品進行光譜信號采集，經信號處理后顯示數據，得到精度較高的顏色參數。根據在信江盆地上白堊統河口組、塘邊組紅層樣品進行顏色仿真提取，將色差值在符合色差評級標準范圍內的標準顏色視為信江盆地野外標準顏色系統，并制作了標準顏色色環，如圖6所示。如此一來，通過標準顏色的提取，初步完成了信江盆地紅層呈色的精確描述。后續野外工作中，使用此標準顏色色環作為參照，可在一定程度上優化紅層顏色的描述過程。

圖 6 信江盆地紅層野外標準顏色色環

2.2 巖性與呈色的關系

2.2.1 河口組

河口組巖性主要為厚層狀礫巖、砂礫巖、含礫砂巖夾少量砂巖及粉砂巖，以鐵質膠結為主，局部少量泥質膠結。根據研究發現，河口組巖石樣品主要呈現瑪瑙棕色、鐵銹色、梵戴克棕色及曼越莓紅色四種顏色，根據這四種主要顏色統計樣品采樣位置、 巖性及出露區地貌情況(見表 3)

表 3 河口組紅層呈色研究樣品信息

表 3 河口組紅層呈色研究樣品信息

由上表可知，河口組樣品顏色敏感強度L*范圍為 36.79~43.57.紅綠色值a*的范圍為13.34~18.95.黃藍色值b*的范圍為 8.24~13.88.砂巖樣品主要呈瑪瑙棕色、鐵銹色，顏色分屬橙粉色系，顏色敏感強度L*的范圍為45.37~52.26.紅綠色值a*的范圍為15.29~25.47.黃藍色值b*的范圍為12.33~23.07.丹霞和紅層中的砂礫巖可呈現瑪瑙棕色、鐵銹色、梵戴克棕色及曼越莓紅色四種顏色，顏色敏感強度L*的范圍為38.86~51.37.紅綠色值a*的范圍為12.80~21.73.黃藍色值b*范圍為 9.02~18.94. 三個表征參數值介于砂巖樣品之間，其中礫石含量少于百分之五，顆粒粒徑較小的含礫砂巖主要呈現瑪瑙棕色、鐵銹色;礫石含量大于百分之五，顆粒粒徑較大的砂礫巖 則主要呈現曼越莓紅、梵戴克棕色，這與河口組礫巖、砂巖呈色特征相似。

2.2.2 塘邊組

塘邊組巖性主要為砂巖、細砂巖和粉砂巖，成分主要為石英、長石及巖屑，以鈣質膠結為主，填隙物為黏土礦物。此外，部分地區出露砂質細礫巖，中層狀，礫石粒徑在0.2～0.4cm 之間，分選性較好，磨圓度較好，以鐵質膠結與鈣質膠結為主。根據研究發現，塘邊組巖石樣品主要呈現瑪瑙棕色、鐵銹色、栗棕色、梵戴克棕色及曼 越莓紅色五種顏色，根據這五種主要顏色統計樣品采樣位置、巖性及出露區地貌情況 (見表 4)。

表 4 塘邊組紅層呈色研究樣品信息

表 4 塘邊組紅層呈色研究樣品信息

由上表可知，塘邊組樣品顏色敏感強度L*的范圍為 36.77~52.58.紅綠色值a*的范圍為15.16~24.28.黃藍色值 b*的范圍為12.29~23.65.礫巖樣品主要呈梵戴克棕色，顏色分屬棕紅色系，顏色敏感強度L*的范圍為 38.56~42.56.紅綠色值 a*范圍15.28~18.83.黃藍色值b*的范圍為12.02~14.89.粉砂巖、泥巖樣品主要呈金棕色，顏色分屬黃褐色系，顏色敏感強度 L*范圍為46.64~52.29.紅綠色值a*的范圍為 20.03~23.81.黃藍色值b*的范圍為20.99~24.03.

2.2.3 巖性對紅層呈色的影響

巖性是丹霞地貌的物質基礎與主要致色機制，砂巖和礫巖中礦物成分、結構特征的差異會直接影響著致色鐵離子類型、分布及含量的差異，導致紅層呈現不同的顏色。信江盆地紅層礫巖主要為紅棕色系的曼越莓紅和梵戴克棕色，砂巖為橙粉色系的瑪瑙棕色、鐵銹色和紅棕色系的栗棕色，粉砂巖為黃 褐色系的金棕色。通過顏色表征參數L*、a*、b*值在河口組、塘邊組不同巖性樣品中的變化，分析地層顏色與巖性的關系：(1)隨著碎屑巖粒徑的增大，L*值(亮度)有下降的趨勢，在河口組砂巖中樣品 L*值明顯高于礫巖樣品，而 a*值和 b*值無明顯變化趨勢，表明砂巖中白色成較高分，推測顏色亮度值與石英及膠結物中碳酸鹽含量有關。(2)a*、b*分別表示紅度值和黃度值，在不同沉積環境中單一表征參數即可很好的區分出顏色差異，但在陸相紅色碎屑巖中，無法單獨呈現規律，利用紅度值與黃度值相關性，分析不同紅色與巖性關系， 計算 a*(紅度)/ b*(黃度)值可知(表 5)，礫巖與砂礫巖樣品a*/ b*值范圍大于1.表示樣品偏紅色，粉砂巖樣品 a*/ b*值范圍小于1.表示樣品顏色偏黃色，砂巖樣品 a*/ b*值范圍介于礫巖與粉砂巖之間，部分樣品呈現偏紅色，部分樣品呈現偏黃色， 隨巖石粒徑增大，紅色調逐漸增強，黃色調逐漸變弱，這與實際呈色特征一致。

表 5不同巖性樣品a*（紅度）/b*（黃度）比值

3、本章小結

上白堊統河口組、塘邊組地層受巖性影響，呈現不同顏色變化規律。河口組地層巖石序列較粗，主要呈現鐵銹色、瑪瑙棕色、梵戴克棕色。從盆地東北盆緣至盆南緣，河口紅層顏色呈現橙粉色系、棕紅色系—橙粉色系—棕紅色系的變化規律。塘邊組地層巖石序列較細，主要呈現金棕色、瑪瑙棕色、栗棕色，粉砂巖、泥巖多呈現黃褐色調。對比不同巖性樣品呈色情況，礫巖樣品紅度略高于砂巖、粉砂巖，隨巖石粒徑增大，L*值(亮度)有下降的趨勢，而 a*/b*有上升趨勢，紅色調逐漸增強，黃色調逐漸變弱。本章還分析了巖石風化對紅層顏色的影響，風化面黑色與巖壁表面藻類植物 消解為有機質有關，白色與礦物水解有關，也一定程度上反映了氧化鐵的含量變化。

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審核編輯 黃宇