Diffuse reflectance spectra of smectite minerals in the near infrared and their relationship to chemical composition / Spectres de réflectance diffuse de smectites dans le proche infrarouge, en relation avec la composition chimique

Résumé En Fr

High resolution reflectance spectra of 12 selected smectite minerals were determined in the near infrared (NIR) region (1.0-2.5 μm). The total concentration of four constituents (AI, Mg, Fe and Si) in the minerals was determined by XRF. Two approaches were studied in order to get the best correlation between chemical and spectroscopical data : (I) Selection of bands according to known OH-cation absorption features and calculation of the correlation between corrected absorption values and the constituent concentration. Some trends, but generally poor correlations (r2= 0.36-0.85) were obtained between chemical and spectroscopic data. (II) Selection of wavelengths from all the spectral regions in which high linear correlation exists between a given constituent concentration and the absorption intensity. Using the wavelengths for which the highest correlation coefficient exists, calibration equations were then fitted for each element by a forward multivariate linear regression procedure. Most wavelengths selected by approach II were spectroscopically explained as overtones and combinations of various OH-cation fundamental modes. High R2values were obtained (0.97-0.99) and correspondingly low standard error of calibration. Validation was done using a procedure adapted for the relatively small suite of samples under study. Reasonable precision was obtained with coefficient of variation for the studied suite of smectites in the range of 5-29% for the four elemental constituents, provided one outlier was omitted from each set. Near infrared analysis (NIRA) based upon approach II may have promising applications as a non-destructive and rapid method for analysis of constituent concentration in clays.

Spectres de reflectance diffuse de smectites dans le proche infrarouge en relation avec la composition chimique. — Les spectres-de réflectance haute résolution de 12 smectites sélectionnées ont été réalisés dans le domaine du proche infrarouge (1,0 à 2,5 μm). Les teneurs en Al, Mg, Fe et Si de ces minéraux ont été déterminées par fluorescence X. Deux méthodes ont été étudiées pour trouver la meilleure corrélation entre les données chimiques et spectroscopiques : (I) sélection des bandes en fonction de structures d'adsorption cation-OH connues, et calcul de la corrélation entre les valeurs d'absorption corrigées et la concentration du constituant. Quelques tendances ont été décelées mais les corrélations étaient généralement faibles (r2= 0,36-0,85) entre données chimiques et données spectroscopiques ; (II) sélection de longueur d'onde dans toutes les régions du spectre où existe une forte corrélation linéaire entre une concentration d'un élément donné et l'intensité d'absorption. En utilisant les longueurs d'onde pour lesquelles on détecte le plus fort coefficient de corrélation, les équations de calibration étaient ajustées pour chaque élément par une méthode de régression linéaire multivariable. La plupart des longueurs d'onde sélectionnées par l'approche II ont été expliquées spectroscopiquement comme étant des harmoniques et des combinaisons de modes fondamentaux de diverses liaisons OH-cation. Des valeurs élevées du coefficient R2 (0.97-0.99) ont été obtenues et correspondaient à de faibles erreurs standard de calibration. La validation a été faite en utilisant une procédure adaptée aux séries relativement petites d'échantillons étudiés. Une précision acceptable a été obtenue pour les quatre éléments constituants à condition qu'un point aberrant soit exclu dans chaque lot. L'analyse dans le proche infrarouge fondée sur l'approche II pourrait avoir des applications prometteuses comme méthode rapide et non destructive d'analyse des concentrations des constituants des argiles.