LIBS是一项用于分析物质成分的有力手段, 但是定量分析时存在结果不准确、 重复性低等缺点。 为了准确预测自然界中橄榄石的成分信息, 通过按照自然界中的橄榄石的成分信息制作15组橄榄石样品, 将其中的11组作为标准样品, 另外4组作为测试样品进行LIBS定量分析。 每个样本采50条LIBS光谱建立橄榄石的LIBS数据库。 然后采用多元线性回归算法和反向传播算法对样本的50组数据进行分析, 有效的降低了由于随机误差造成的测试结果的不准确。 最终结果表明, 使用激光诱导击穿光谱和反向传播算法对橄榄石中镁橄榄石与铁橄榄石含量进行检测, 预测结果的决定系数为0.901, 接近常规的多元线性回归算法得到的0.911, 这说明反向传播算法对橄榄石含量的预测精度接近多元线性回归算法。 同时使用反向传播算法得到的结果的均方根误差为28.64, 优于后者的29.23, 说明使用反向传播算法得到的结果分布更加集中。 此外, 通过分析关联矩阵中各数值的大小与各元素谱线的位置的对应关系, 表明使用反向传播算法反演出来的关联矩阵F与之所代表的物理含义的相关性更高。 说明反向传播运算不仅与传统的多元线性回归算法性能相当, 而且在预测数据的一致性上表现得更好。 此外使用反向传播算法可以直接对激光诱导击穿光谱得到的橄榄石全谱数据进行数据反演, 而不需要经过光谱寻峰这一步骤, 简化了数据分析流程, 弥补了多元线性回归算法难以分析全谱数据的不足。

地球内部是一个高温高压环境。 温度对于矿物的物理－化学性质有着非常重要的影响。 随着温度的升高, 矿物的分子振动、 弹性模量、 地震波波速等诸多性质有可能发生显著的变化, 从而对地球内部的相关物理－化学过程产生非常重要的影响。 高温谱学研究(如高温红外及高温拉曼)对了解矿物在高温下的物理－化学性质有着非常重要的意义。 尽管高温谱学研究中常用的加热台带有冷却装置, 能够确保加热台在很高温度下也能正常运转 (如1 500 ℃), 然而加热元件在高温下辐射出的大量热量可能使相关光聚焦物镜系统的温度急剧升高, 从而造成热损伤, 进而限制了高温谱学研究的温度范围。 本文的创新点在于为克服这个困难, 我们提供了一种简单而有效的防止高温光谱实验中显微物镜温度过高的装置, 从而扩展高温谱学研究的温度范围。 通过在物镜系统的附近添加了一套空气吹扫装置, 加速空气流动而带走多余的热量, 从而降低物镜系统的温度。 测试表明: 尽管这一装置非常简单, 但却非常有效; 当实验温度为～1 000 ℃时, 物镜下表面的温度由原来的～235 ℃下降到～68 ℃。 利用该空气吹扫装置, 我们对镁橄榄石进行了温度高达～1 300 ℃的原位拉曼光谱研究, 实验结果与其他研究报道的结果一致。 这一事实表明, 通过添加该空气吹扫装置, 高温谱学研究可以比较容易地在超过1 300 ℃的高温下进行, 所用物镜系统基本没有热损伤, 从而避免采用能承受更高温度的不同材质的物镜或者运用长焦距物镜的昂贵办法。

研究橄榄石的分布和成分, 对于估测如月球类的火成岩行星体的地质演化有重要的意义。 以嫦娥系列卫星探测区域虹湾地区为例, 基于M3高光谱数据采用波谱特征拟合方法调查橄榄石物质的分布情况。 虹湾地区橄榄石主要分布在北部坑壁和侏罗山脉山脚, 且周围伴生辉石及少量斜长石。 所处地层单元为撞击产生的溅射物和弹射物, 地质年龄较老。 以月球橄榄石样品镁数为因变量, 经改进高斯模型(MGM)拟合得到的月球橄榄石样品光谱吸收中心参数为自变量, 利用多元线性回归的统计方法建立月球橄榄石物质的镁数(Fo#)反演模型。 在此基础上, 通过MGM模型提取虹湾18个橄榄石富集点光谱的吸收中心参数, 利用镁数反演模型反演虹湾橄榄石的镁数。 反演结果表明, 虹湾橄榄石物质的镁数较高, 均值为Fo~80.84, 而富镁橄榄石指示了深源特性, 因此虹湾地区的橄榄石绝大多数来自于月幔。

全月表橄榄石作为月球形成演化的指示矿物，其含量分布是月球探测研究的热点。月球卫星多光谱或高光谱数据，为利用反射光谱反演全月表橄榄石含量提供了可能。利用51组由月壤特征协会(LSCC)得出的月壤反射波谱及相应的实验室实测橄榄石含量，建立了4个反射波谱与橄榄石含量回归模型，其余6组LSCC数据作为模型验证数据。在分别解算不同模型系数的基础上，结合LSCC验证数据，比较评价不同模型标准偏差和相关系数，以及橄榄石含量分布散点图，优选出利用光谱反射率数据反演月表橄榄石含量的模型。从而利用Clementine卫星 UV/VIS/NIR 5个波段的反射光谱数据反演了全月表橄榄石含量分布，通过与Apollo登月采样点实际测量橄榄石含量进行比较，验证了其结果可靠性。

山东蒙阴金伯利岩中的橄榄石样品的OH红外光谱研究结果表明, 在橄榄石的红外光谱图中, 3 800～3 000 cm-1范围内共有60多个νOH吸收峰。 其中3 800～3 710 cm-1范围内的νOH吸收峰主要是由空气中的水蒸气所引起的, 并非橄榄石的本质或非本质νOH; 3 710～3 620 cm-1范围内的νOH吸收峰主要归属于蛇纹石、 滑石、 含镁闪石三种含水蚀变矿物相, 是橄榄石的非本质νOH。 含水矿物相中的H主要是在金伯利岩浆后期侵位期间进入橄榄石的; 3 620～3 425 cm-1范围内的νOH吸收峰源于H占据橄榄石结构中的Si空位后形成的硅镁石型缺陷, 及(或)H占据橄榄石结构中的(Mg, Fe)等阳离子空位后形成的缺陷, 因而是橄榄石的本质νOH。 H主要是在地幔环境中, 当橄榄石存在于高温的、 富流体的金伯利岩浆中时进入橄榄石的; 3 425～3 000 cm-1范围内的νOH吸收峰主要是由流体水分子所引起的, 是橄榄石的非本质νOH。 流体水可以在地幔环境中, 也可以在金伯利岩浆后期侵位期间进入橄榄石。

在变温条件下,利用激光拉曼光对辉石、橄榄石进行了测试,测试结果表明,随着温度的升高,辉石和橄榄石的特征峰向低波数方向偏移,并且随着温度的升高,特别是温度超过1000℃后,特征峰的相对强度降低.根据实验结果,定性分析了橄榄石、辉石晶体结构随温度变化及热力学参数的变化规律.