新疆白杨河铀矿区白色云母短波红外光谱及电子探针成分特征

徐清俊，叶发旺，张志新，张川，李新春，李瑞炜，田程

1 核工业北京地质研究院 遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室，北京 100029

2 水利部信息中心，北京 100053

3 核工业航测遥感中心，河北 石家庄 050002

4 核工业二三〇研究所，湖南 长沙 410007

铀矿是核工业的“基石”，广泛应用于军事、核电、工业生产和医学等方面，是重要的战略资源和能源矿产［1］。为实现气候目标，我国需要利用核能推进经济部门的脱碳，核能作为一种绿色能源，日益得到重视与发展，未来需要相当规模的铀矿资源储量作保障［2］。我国铀矿资源较为丰富，矿床类型主要包括砂岩型、花岗岩型、火山岩型和碳硅泥岩型等四类。热液型铀矿（花岗岩型和火山岩型）是我国重要的铀矿来源，对热液型铀矿床来说，围岩蚀变是热液成矿作用的重要组成部分，围岩蚀变与成矿热液的物质组成、温度、压力及围岩性质等存在密切联系，围岩蚀变能够提供成矿时的物理-化学条件、成矿热液的性质和演化。同时，由于蚀变围岩与伴生矿体有着密切的成因和空间关系，蚀变岩的分布范围一般比矿体分布范围广，更易于被发现，是极重要的找矿标志之一［3］。许多热液型铀矿床的围岩蚀变在空间上和时间上有明显的分带特征，如江西相山铀矿床蚀变自矿化中心到两侧依次发育萤石化→伊利石化→赤铁矿化→绿泥石化［4-5］，时间上，蚀变类型变化也很明显，成矿前主要发育伊利石化、碳酸盐化和绿泥石化，成矿早期阶段发育钠长石化和赤铁矿化，主成矿阶段主要为伊利石化和萤石化，成矿晚期阶段则发育碳酸盐化、绿泥石化和硅化［6］；新疆白杨河铀矿床的围岩蚀变具有明显的分带性，横向上，自矿化中心到两侧对称发育硅化+赤铁矿化+萤石化+伊利石化+锰矿化→硅化+赤铁矿化+萤石化→硅化+赤铁矿化→弱硅化+弱赤铁矿化［7］，垂向上，自上而下发育绢云母化+赤铁矿化+蒙脱石化→绢云母化+赤铁矿化→绢云母化+绿泥石化+碳酸盐化［8］；粤北棉花坑铀矿床自矿化中心到两侧分别发育绢云母化+黄铁矿化+赤铁矿化→伊利石化+碳酸盐化→黏土化+绿泥石化+绢云母化→钾化+黏土化［9］，垂向上，自上而下发育弱绢云母化→高岭石化+绢云母化→强绢云母化+绿泥石化→绢云母化+硅化+萤石化+赤铁矿化［10］。上述研究表明：白色云母（绢云母、白云母和伊利石等的统称）是热液铀矿中最为普遍的一类蚀变矿物，与铀成矿作用关系密切。

白云母是一种为2：1 型（TOT 型，T 为四面体片，O 为八面体片）层状硅酸盐矿物，光谱吸收特征与其结构中主要的两种含氢基团Al-OH 和H2O有密切的关系，两个主要特征吸收峰位分别位于2 200 nm（主要吸收峰）和2 350 nm附近（次要吸收峰）（USGS，1999）；绢云母是具有丝绢光泽的细粒白云母，与白云母均属于白云母族矿物；伊利石是一种类似云母的有层状结构的黏土矿物，也被称为水白云母，其短波红外光谱特征和云母族矿物类似，在实际应用中利用短波红外光谱很难将白云母与伊利石区分。因此，本文述及的“白色云母”术语是白云母、绢云母和伊利石等矿物或者多个矿物组合的统称。

新疆白杨河火山岩型矿床是一个以铀、铍为主，铍储量有望达到超大型规模热液型的铀-多金属矿床［11-12］。矿床围岩蚀变发育，尤其是水云母化蚀变。因此，有不少地质学者从高光谱遥感地质角度对矿床围岩蚀变进行了研究。张川等（2017 年） 通过航空高光谱CASI/SASI 蚀变矿物填图，发现白杨河矿床赤铁矿化和高铝绢云母的空间分布特征与铀矿化点分布高度一致，绢云母的空间分布指示矿床南北部热液活动温度存在差异，区域上存在多期热液活动［13］。白杨河矿床钻孔数量众多，且保存完整，因此，大量研究将钻孔岩心高光谱技术应用到围岩蚀变研究，划分蚀变矿物组合和蚀变分带，并通过典型蚀变矿物白色云母的光谱特征反演成矿流体特征，进而圈定矿床热液活动中心［8，14-15］。虽然前人对其热液蚀变矿物白色云母有过一定的研究，但是不够精细和深入，并未系统地研究白色云母短波红外光谱变化规律，化学组分和含量以及温度如何制约光谱参数的变化。因此，本文对白杨河矿区白色云母短波红外光谱所包含的地质信息进行深度挖掘与研究，运用短波红外光谱技术、电子探针微区分析等分析方法对白色云母进行分析，揭示白色云母短波红外光谱特征及相关地质影响因素，并分析其与铀成矿的关系，找寻可能的热液矿化中心，这不仅对完善热液铀矿床成因和深部与外围勘探具有重要的实际意义，对其他热液型金属矿产勘查亦具有重要的参考价值。

1 地质背景

雪米斯坦（有些文献中称之为谢米斯台）火山岩带地跨西准噶尔增生杂岩、博什库尔—成吉斯岩浆弧和扎尔玛—萨乌尔岩浆弧三个构造单元，大地构造位置处于东哈萨克斯坦地体和西准噶尔地体交汇的西准噶尔地体一侧，为准噶尔板块的陆缘活动带（图1A），经历了碰撞前、碰撞期和陆内演化等三个大的阶段［16］。区内古生代早期地壳稳定，晚期活动，经过了海西期、印支期、燕山期和喜山期等多期构造活动的改造和影响，地壳演化成熟度相对较高，特别是在晚石炭系碰撞造山伸展过程中发育许多火山机构，喷发有大量的中酸性火山岩和次火山岩侵入体，成为矿体赋存的有利围岩。在岩浆期后热液活动中，早期和成矿期构造中含矿体经蚀变交代作用形成了研究区铀、铍矿化［12］。雪米斯坦区内主要出露泥盆系、石炭系、侏罗系及第四系部分地层，该区发育众多铀矿点和矿床，包括马门特铀矿点、十月工区铀矿点、七一工区铀矿点、雪米斯坦铀矿点和白杨河铀矿床等［17］（图1B）。

新疆白杨河铍铀矿床是近年来发现的亚洲最大的次火山岩型铍铀矿床，位于雪米斯坦铀多金属成矿带西部（图1B），为典型的热液矿床［17］。白杨河铀矿区内广泛出露上泥盆统中酸性火山岩、上石炭统岩浆岩、二叠系花岗斑岩以及第四系地层（图2）。矿区褶皱构造与断裂构造发育，褶皱构造主要见于杨庄岩体西南及西部，南翼为平缓的单斜构造，多被次级断裂所切割。本区断裂构造演化复杂，总体上看，走向以EW 向为主，杨庄断裂为白杨河矿区最老的断裂，控制着花岗斑岩体的带状分布。矿区围岩蚀变发育，种类多样，特别是花岗斑岩、石英斑岩，蚀变现象明显，主要包括赤铁矿化、绿泥石化、碳酸岩化、萤石化、伊利石化、高岭土化和硅化等。白杨河矿区地表铀矿点主要位于杨庄岩体北部与泥盆纪地层的交界位置［8，14-15］（图2）。

2 方法与样品采集

2.1 白色云母短波红外光谱测量

本次研究对白杨河铀矿区白色云母分布区带进行了系统的短波红外光谱测量和样品采集，光谱测量路线几乎覆盖整个矿区内白色云母蚀变分布带。白色云母短波红外光谱测量使用的高光谱仪器为美国生产的ASD（Analytica Spectra Devices，Inc）便携式可见光-短波红外地面光谱仪，其光谱探测范围介于350～2 500 nm之间，光谱分辨率在350～1 050 nm为3 nm，1 050～2 500 nm 为10 nm，可以识别碳酸盐矿物、硫酸盐矿物和硅酸盐矿物等［8］。在测量过程中，采用内置光源探头接触岩石测量，免除外界大气等因素的影响，并且每隔一段时间用干净的布条擦净光源探头外部的保护玻璃罩，以免影响后续光谱测量，这样保证光谱测试的准确性。光谱测试点间距大约为20～30 cm，并对白色云母蚀变发育区域加密测量点，测试点覆盖矿区白色云母蚀变分布范围，每个测试点记录2 条光谱曲线。光谱数据获取后，利用ENVI 软件平台的光谱分析功能分析光谱曲线，同时对比美国标准光谱库（USGS），并建立白色云母光谱库，为了更准确地识别光谱曲线，通过人工目视解译逐条曲线核对。最后通过编程批量计算得到白色云母重要的短波红外光谱参数（如Al-OH 特征吸收峰波长等）。

2.2 样品采集

为了探究白色云母化学组分和含量，对采集的19 件代表性的白色云母蚀变岩样品用于岩相学观察和电子探针微区分析。其中7 件样品BYH-09、BYH-10、BYH-15、BYH-16、BYH-17、BYH-19 和BYH-22 采自白杨河铀矿区北部蚀变区域，9 件样品BYH-01、BYH-02、BYH-04、BYH-05、BYH-07、BYH-08、BYH-11、BYH-12 和BYH-18 采自二叠纪微晶花岗斑岩与上泥盆纪酸性火山岩的接触带，剩下的3 件样品BYH-06、BYH-20 和BYH-21 则来自矿区南部蚀变带（图2）。19 件白色云母蚀变岩样品的具体GPS 位置信息和平均Al-OH 特征吸收峰波长见表1。

表1 白杨河铀矿区19 件白色云母蚀变岩样品的位置和岩性信息Table 1 Locations and lithologies of 19 white mica altered rock samples from Baiyanghe uranium district

2.3 电子探针分析

本次研究采集的19 件白色云母蚀变岩样品，通过野外观察和显微镜下鉴定后，进行电子探针（EPMA）分析测试。在19 件样品中，每件样品挑选1 个白色云母作单矿物分析，为了提高数据的可靠程度，每件样品选取2～4 个测点分析。白色云母电子探针成分测试是由河北省廊坊峰泽源岩矿检测技术实验室利用日本电子JEOL JXA-8230 型号的电子探针完成。测试过程中采用的加速电压为15 kV，电流为5～20 nA，束斑直径为10 µm。Si、Ti、Al、Fe、Mn、Mg、Ca、Na 和K 峰位的测试时间为10 s，Cr峰位的测量时间为20 s，上下背景的测试时间为峰位的一半。采用ZAF 法对数据进行基体校正。所用标样如下：绿泥石（Si）、金红石（Ti）、绿泥石（Al）、橄榄石（Fe）、钙蔷薇辉石（Mn）、绿泥石（Mg）、钙蔷薇辉石（Ca）、钠长石（Na）、正长石（K）和氧化铬（Cr）［18-19］。

3 结 果

3.1 白色云母短波红外光谱

白色云母的Al-OH 在2 200 nm 附近出现特征的吸收，该吸收位置被称为白色云母2 200 nm 吸收峰位（Al-OH 波长），相应吸收峰的深度称为2 200 nm 吸收峰深度（Depth 2 200），相应吸收峰的吸收深度一半位置的宽度称为半峰宽（FWHM 2 200）。同理，白色云母的含氢基团H2O 在1 900 nm 附近出现特征的吸收，该位置被称为1 900 nm 吸收峰位（H2O 波长），相应吸收深度称为1 900 nm 吸收峰深度（Depth 1 900）（图3）。白色云母2 200 nm吸收深度（Depth 2 200）与其1 900 nm 吸收峰深度（Depth 1 900）的比值，可以用来确定白色云母类矿物的成熟度，即伊利石光谱成熟度（Illite Spectral Maturity，ISM = Depth 2 200/Depth 1 900），也被称为短波红外伊利石结晶度（Short Wavelength Infrared Illite Crystallinity，简称SWIR-IC）［20-22］（图3）。

图3 白色云母Hull Qoutient 光谱Fig. 3 Hull Qoutient spectra of white mica

光谱特征分析主要是对测量的各条波谱曲线的形态、主要吸收峰波长位置和吸收峰组合特征等分析。前人根据白色云母Al-OH 特征吸收峰波长位置在2 200 nm 附近的规律变化将其划分为三个亚类：钠云母Al-OH 特征吸收峰波长变化于2 180 和2 195 nm 之间，白云母Al-OH 特征吸收峰波长位于2 195和2 228 nm 之间，而多硅白云母Al-OH 特征吸收峰波长则介于2 210 和2 230 nm 之间［23-24］。或认为白云母Al-OH 特征吸收峰波长漂移变换于2 195 和2 215 nm 之间，而多硅白云母Al-OH 特征吸收峰波长则变化于2 215 与2 220 nm 之间［25-27］。抑或是将白色云母划分为高铝绢云母（富铝绢云母或短波绢云母）、中铝绢云母（中铝绢云母或中波绢云母）和低铝绢云母（贫铝绢云母或长波绢云母）。由于研究区域和实际需要的差异，则划分的Al-OH 特征吸收峰波长区间也不尽相同。本文根据对白杨河铀矿区白色云母Al-OH 特征吸收峰波长的统计，以2 202 nm为界限将其划分为短波和长波白色云母两个亚类，短波白色云母Al-OH 特征吸收峰波长位于2 190和2 202 nm之间，平均波长为2 197.5 nm，而长波白色云母波长则变化于2 202和2 216 nm之间，平均波长为2 206.5 nm（图4）。

图4 白杨河铀矿区白色云母Al-OH 波长频率分布直方图Fig. 4 Histogram showing the frequency distribution of Al-OH wavelengths for white mica from Baiyanghe uranium district

白色云母的伊利石成熟度（ISM 或SWIRIC）和Al-OH 特征吸收峰在2 200 nm 处的半峰宽（FWHM 2 200）是云母族矿物的重要光谱参数（图3），与矿物形成的热液温度密切相关，对指示热液矿化中心具有重要的作用［21-22，28］。白杨河铀矿床杨庄岩体南北接触带白色云母Al-OH 特征吸收峰波长在2 190 和2 215 nm 之间变化，靠近铀矿化带，Al-OH 特征吸收峰波长向短波方向（2 190 nm 方向）漂移，而远离矿化带，则向长波方向（2 215 nm 方向）漂移；白色云母的伊利石成熟度（ISM）变化范围介于0.4～2.2 之间，大多数大于0.8，少部分小于0.8，靠近铀矿化带，伊利石成熟度（ISM）值变大，几乎都大于0.8（图5a）；半峰宽（FWHM 2 200）变化范围介于44～62 nm 之间，靠近铀矿化带半峰宽（FWHM 2 200）值变小，大多数值小于52 nm，少数值大于52 nm；而远离矿化带，半峰宽（FWHM 2 200）值则呈现变大趋势，大多数值大于52 nm，少部分值小于52 nm（图5b）。

图5 白杨河铀矿床杨庄岩体南北接触带白云母ISM 值与Al-OH 特征吸收峰波长的关系图（a）；白色云母的FWHM 2 200 值与Al-OH 特征吸收峰波长的关系图（b）Fig. 5 Plot of ISM values versus Al-OH wavelength for white mica from the south and north contact zones of the Yangzhuang plutom in the Baiyanghe uranium deposit（a） and plot of FWHM 2200 values versus Al-OH wavelength for white mica（b）

3.2 白色云母岩石学特征

代表性的岩石样品类型主要包括绢云母化蚀变岩、绢云次生石英岩和蚀变流纹质凝灰岩（图6A～F）。绢云母化蚀变岩主要由绢云母、石英和残余石英组成。绢云母呈片状，片直径一般介于0.001～0.02 mm 之间，部分介于0.02～0.05 mm 之间，少部分介于0.05～0.1 mm之间，杂乱分布，为岩石之主体部分，少部分集合体似斜长石假象产出，局部被不透明矿物交代。石英半自形-他形粒状，大小一般介于0.001～0.01 mm 之间，部分介于0.01～0.02 mm之间，少部分残余石英呈棱角状，大小一般介于0.1～0.2 mm 之间，部分介于0.2～0.5 mm 之间，少部分介于0.5～1 mm 之间，星散状分布，可能为原岩中晶屑残留（图6G）。绢云次生石英岩主要由石英和绢云母组成。石英为半自形粒状，大小一般介于0.001～0.01 mm 之间，部分介于0.01～0.02 mm 之间，少部分介于0.02～0.05 mm 之间，杂乱分布，为岩石之主体部分，部分集合体不规则状堆状分布。绢云母呈片状，片直径一般介于0.001～0.01 mm 之间，部分介于0.01～0.02 mm，少部分介于0.02～0.05 mm之间，极少部分介于0.05～0.1 mm 之间，杂乱分布，部分集合体不规则状、堆状分布（图6H）。绢云母化流纹质凝灰岩主要由火山角砾和凝灰物组成，火山角砾为蚀变流纹岩，角粒径介于2～5 mm 之间，呈星散状分布。凝灰物为晶屑、玻屑和岩屑。晶屑为斜长石，棱角状，大小一般介于0.2～0.5 mm之间，部分介于0.1～0.2 mm之间，少部分介于0.5～1 mm 之间，星散状分布，被绢云母及方解石交代，局部可见聚片双晶，绢云母呈片状，片直径一般介于0.001～0.02 mm 之间，部分介于0.02～0.05 mm 之间，少部分介于0.05～0.1 mm 之间，星散状分布，少部分脉状分布。玻屑弧面棱角状，杂乱分布，脱玻、重结晶为霏细状长英质，常被绢云母及方解石交代，呈假象产出，界限多模糊不清或消失。岩屑为蚀变流纹岩、蚀变流纹质凝灰岩，棱角状，大小一般介于0.5～1 mm 之间，部分介于1～2 mm 之间，少部分介于0.2～0.5 mm之间，星散状分布（图6I）。这些蚀变岩样品中绢云母含量介于70 %～90 % 之间，石英含量则介于10 %～30 % 之间，这也证实了白杨河矿区相应白色云母短波红外光谱数据的准确性。

图6 白杨河矿区用于电子探针分析的代表性样品白色云母野外、手标本及镜下照片Fig. 6 Representative white mica sample under microscope for electron probe analysis from Baiyanghe uraniumd istrict

3.3 电子探针分析结果

白色云母的特征值和相关参数基于11 个氧原子计算所得，计算过程中认为所有铁均为二价铁离子，且四面体位置被完全占据［29-30］，数据详见补充材料①补充资料见中国知网该文章的文献知网节。。根据白色云母化学组分和含量，可计算得出白杨河矿区白色云母的化学组分通式为（K0.79-0.94Na0-0.12）（Fe0-0.10Mg0-0.15ⅥAl1.82-1.97）（ⅣAl0.79-1.01Si2.99-3.21）O10（OH）2。在（K + Na + Ca）-（Total Al）图中，（K + Na + Ca）含量介于0.8～1.0 apfu（单位分子式中的原子数）之间，总Al 含量则介于2.70～2.95 apfu（单位分子式中的原子数）区间，投点多数靠近白云母与铝绿磷石一侧（图7a）。在（Mg + Fe +Mn）-（Total Al）关系图中，白色云母发生了明显的Tschermak（契尔马克）替换VIAl3++IVAl3+nIVSi4++VI（Fe2+， Mg2+， Mn2+）（图7b），随着Fe和Mg 含量的增加，也就是Tschermak（契尔马克）替换增强，AlVI（六次配位铝）含量则相应地减少（图7c）。在（K/（K + Na + Ca））-（Total Al）图解中，白色云母的成分中发生了一定的Na+与K+的直接层间替换，大多数点相对更靠近白云母与铝绿磷石一侧（图7d）。

图7 白杨河矿区白色云母（K + Na + Ca）-（ Total Al）图解（a），白杨河铀矿区白色云母Total Al vs. （Fe + Mg + Mn）图解（b），白杨河矿区白色云母Mg 或Fe 含量变化与AlVI（六次配位铝）变化关系图（c），白杨河矿区白色云母Total Al与 K/（K + Na + Ca）关系图（d）Fig. 7 Total Al vs. （K + Na + Ca） diagram for white mica from Baiyanghe deposit（a），Total Al vs. （Fe + Mg + Mn） diagram for white mica from the Baiyanghe district（b），variations in Mg or Fe vs. AlVI for white mica（c），Total Al vs. K/（K + Na + Ca）diagram（d）

4 讨 论

4.1 白色云母化学组分和含量对Al-OH 波长的影响

白杨河铀矿区白色云母的化学组分和含量变化主要包括两种不同的替换过程：1）Na+与K+）（Na+↔ K+）的直接层间替换（图7d），当白色云母中Na+替换K+时，Na 含量增多，表现出钠云母的组分特征，Al-OH 特征吸收峰波长则向短波方向漂移，而当白色云母中K+替换Na+时，白色云母表现出相对富K 的特征，Al-OH 特征吸收峰波长向长波方向移动［31］。 2）Tschermak（契尔马克）替换VIAl3++IVAl3+nIVSi4++VI（Fe2+、Mg2+和Mn2+）（图7b），白色云母的分子通式为XY2Z4O10（OH， F）2，其中X代表大阳离子（如K+、Na+和Li+），Y代表八面体配位阳离子（如Al3+、Ti4+、Fe2+、Fe3+和Mg2+），Z代表四面体配位阳离子（如Al3+、Si4+）［32］，电子探针分结果显示白杨河矿区白色云母总Al 含量和总（Si + Fe + Mg）呈明显的负相关关系，说明矿区白色云母八面体中发生了明显的Mg 和Fe 对Al 的替换（图8a）。随着Mg 和Fe 替换Al，白色云母Al-OH 特征吸收峰波长产生相应的变化，当Mg 和Fe 含量增多，AlVI（六次配位铝）含量减少时，白色云母Al-OH 特征吸收峰波长总体呈现向长波方向（2 215 nm 方向）移动趋势，当Mg和Fe 含量减少，AlVI（六次配位铝）含量增多时，Al-OH 特征吸收峰波长则呈现向短波方向（2 190 nm 方向）移动趋势（图8b～e）。白杨河矿区白色云母Mg、Fe 和AlVI对Al-OH 特征吸收峰波长的影响，与前人研究的加拿大蒙大拿州铜崖矿床、西澳大利亚Sunrise Dam 和Kanowna Belle 金矿床、中国东北争光浅成低温热液型金锌矿床中的白色云母相似［19，30，32-33］。此外，随着Fe/（Fe + Mg）比值减小，白色云母Al-OH 特征吸收峰波长总体有向长波方向移动的趋势，随着Fe/（Fe + Mg）比值增大，则有向短波方向移动的趋势（图8f）。

研究表明：富Fe 氧化流体会导致矿床的赤铁矿化蚀变，然后影响绢云母化蚀变，从而产生含铁量更高的多硅白云母（长波白色云母）［19，34-36］。相较于白色云母Fe 含量，Mg 含量似乎对Tschermak（契尔马克）替换有更强的制约作用（图7c），但是在白杨河铀矿区，综合矿区野外地质资料，Tschermak（契尔马克）替换主要受到白色云母中Fe 含量的控制，产生这些差异的原因可能是围岩成分中富含富铁矿物，白色云母短波红外光谱多是混合了铁绿泥石或赤铁矿等蚀变矿物的混合光谱。实际的地质证据有力地支持了围岩效应的影响，这与先前报道的研究一致。

4.2 温度对白色云母光谱参数的制约

白色云母的Tschermak（契尔马克）替换VIAl3++IVAl3+↔IVSi4++VIFe2+和Na+与K+的直接层间替换可通过短波红外光谱技术监测到，主要受到其形成热液流体的温度和pH 值的影响［19，24，27，37］。白云母［KVIAl2IVAlSi3O10（OH）2］中层间阳离子K+被Na+替换，形成钠云母［NaVIAl2IVAlSi3O10（OH）2］，导致其Al-OH特征吸收峰波长向短波方向移动（2 190 到2 185 nm）［38］，钠云母（短波白色云母或富铝白色云母）形成于更高温度的热液环境［39］。白云母［KVIAl2IVAlSi3O10（OH）2］发生Tschermak（契尔马克）替换VIAl3++IVAl3+nIVSi4++VIFe2+，导致白色云母Al-OH 特征吸收峰波长从2 190 nm 漂移到2 200 nm，形成多硅白云母［K（VIAl，Fe，Mg）1.5IVAl0.5Si3.5O10（OH）2］［38］，多硅白云母相较于白云母形成于温度相对较低的热液环境［40］。在KMASH （K2O-MgO-Al2O3-SiO2-H2O）体系中，与钾长石、金云母和石英共存的多硅白云母的Si含量会随着温度的升高而降低，Si含量与Al-OH 特征吸收峰波长呈现负相关，进而表明Al-OH 波长与温度呈负相关关系［32，41］。在实际的地质勘探中，Al-OH 波长相对较短的白色云母（富铝白色云母或贫硅白色云母）与成矿关系密切，位置更靠近矿体，也就是热液矿化中心，而Al-OH 波长相对较长的白色云母则距离热液矿化中心较远［42-45］。综上所述，长波白色云母（多硅白云母或贫铝白云母）形成于相对低温的热液环境，而短波白色云母（贫硅白云母或富铝白云母）形成于相对高温的热液环境。

白色云母两个重要的光谱参数ISM（伊利石光谱成熟度，在一些文献中也称为短波红外伊利石结晶度或SWIR-IC）和Al-OH 特征吸收峰在2 200 nm 处的半峰宽（FWHM 2 200），与温度密切相关，因此，它们经常被用来讨论其形成的热液环境的相对温度。在热液蚀变条件下，靠近热液中心形成的白色云母其ISM 值相对较高，FWHM 2 200 值相对较小，而远离热液中心，其ISM 值相对较低，FWHM 2 200 值相对较大［21-22］。通常情况下，白云母族矿物的配比成分在相对高温的环境中更接近达到理想状态，而四面体位置的Al 和K 中心逐渐被Si 和一些空缺所替换，导致层间位置的水含量随着温度的降低而增加［46］，水含量的增加可在约1 900 nm 处引起强吸收峰，进而引起白色云母在1 900 nm 附近的吸收深度增加，导致白色云母的ISM 值降低。大量研究表明：白色云母ISM 值与矿化作用和Al-OH 波长呈正相关，也就是说，ISM 值越高，矿化作用越强，Al-OH 波长越短［19，28，32，47-48］，本研究中靠近白杨河铀矿床矿体的白色云母Al-OH 波长相对较短，ISM值明显大于相对远离矿体的白色云母ISM 值，与前人研究结论一致。此外，在相对高温的热液环境下，白色云母的蚀变强度明显强于相对低温条件下的蚀变强度，这使得白色云母在2 200 nm 附近的Al-OH 特征吸收峰深度明显深于相对低温环境下的Al-OH 特征吸收峰深度，致使Al-OH 波长相对较短的白色云母半峰宽值相对较小，Al-OH 波长相对较长的白色云母半峰宽值则相对较大。因此，这些证据表明具有较短Al-OH 波长（富Al 或富Si）的白色云母反映了相对高温的热液流体环境，而具有较长Al-OH 波长（贫Al 或富Si）的白色云母则表明了相对低温的热液流体环境。

4.3 白色云母在铀矿勘查中的应用

白杨河铀矿床杨庄花岗斑岩的Rb-Sr 等时线年龄为293 ± 15 Ma，锆石U-Pb 年龄为313.4 ± 2.3 Ma，表明其形成于石炭纪晚期或二叠纪早期［49］，而铀的成矿年龄为197.8 ±2.8 Ma、224 ± 3.1 Ma 和237.8 ± 3.3 Ma（U-Pb同位素年龄），晶质铀矿U-Th-Pb 化学年龄为316 ± 8 Ma，表明白杨河铀矿床铀成矿是多期次热液作用的结果［49］。另有研究发现白杨河矿床白云母的Ar-Ar 年龄为303.0 ± 1.6 Ma，与早期的铀成矿年龄相近［12］。以上研究表明：矿床至少有一期热液作用形成的白色云母与铀成矿热液流体密切相关。本研究发现短波（富铝或贫硅）白色云母主要靠近杨庄岩体北部接触区铀矿化带，Al-OH 特征吸收峰波长介于2 195 nm 和2 202 nm 之间变化，稍微远离接触区铀矿化带的白色云母Al-OH 特征吸收峰波长则在2 202 nm 与2 207 nm 之间变化，而在矿床的南部接触带主要为长波（贫铝或富硅）白色云母，其Al-OH 特征吸收峰波长在2 207 nm 至2 220 nm 区间。同时，杨庄岩体北部接触区铀矿化带的白色云母ISM 值明显大于南部接触带的ISM 值，而半峰宽（FWHM 2 200）值则显示出相反的特征，值得注意的是，白杨河矿床的铀矿化位于二叠纪杨庄花岗斑岩与上泥盆统中基性火山岩的北部接触带，短波（富铝或贫硅）白色云母极为发育（图2）。基于白杨河矿床白色云母短波红外光谱参数的空间规律性变化，推断白杨河铀矿床热液矿化中心位于北部接触带是合理可信的。

白色云母短波红外光谱蕴含着丰富的地质信息，记录了其形成热液环境及其与矿化的关系，尤其是Al-OH 特征吸收峰波长、伊利石光谱成熟度（ISM）和半峰宽（FWHM 2 200）与热液温度密切相关，在指示矿床热液矿化中心方面发挥着重要作用，因此，利用白色云母短波红外光谱特征参数的空间规律性变化，可以直接定位矿床的热液矿化中心，这已成为短波红外光谱技术在矿产勘查中的重要应用。研究表明：大部分Al-OH 特征吸收峰波长相对较短的白色云母主要发育于铀矿化部位，这在雪米斯坦铀成矿带的雪米斯坦工区、七一工区、十月工区、马门特铀矿点、江西相山河源背铀矿床和广西苗儿山铀矿田均得到了很好的印证［3，50］。值得注意的是，白色云母的伊利石成熟度（ISM）在不同的矿床系统中变化规律呈现出一致性，即靠近热液矿化中心伊利石成熟度值相对较大，而远离热液矿化中心伊利石成熟度值则相对较小。而白色云母Al-OH 特征吸收峰波长往往与热液矿化中心显示出一定的系统变化规律，或呈现正相关关系，或呈现负相关，会因地质环境的不同而呈现出不同的变化规律。因此，在利用白色云母Al-OH 特征吸收峰波长定位矿床热液矿化中心时，应综合考虑相关地质因素的制约，如矿床后期构造改造、热液流体的物理-化学条件、水-岩比值的空间变化和围岩组分等。

5 主要结论

1）白杨河铀矿区白色云母Al-OH 特征吸收峰波长介于2 190 和2 220 nm 之间漂移变化，且发生了明显的Tschermak（契尔马克）替换，Al-OH 特征吸收峰波长直接受化学组分和含量的影响，主要包括Mg 和Fe 含量以及Fe/（Fe + Mg）比值，也受围岩成分的影响。

2）白色云母Al-OH 特征吸收峰波长的变化间接受到温度的制约，具有较短Al-OH 波长（富Al 或富Si）的白色云母反映了相对高温的热液流体环境，而具有较长Al-OH 波长（贫Al或富硅）的白色云母则代表了相对低温的热液流体环境。

3）白杨河铀矿床铀矿化点附近的白色云母具有相对较短的Al-OH 波长、较大的ISM（伊利石光谱成熟度）值和较低的FWHM 2 200（半峰宽）值。综合白色云母的Al-OH 波长、ISM 值和FWHM 2 200 值的空间变化规律，可以推断白杨河铀矿床的热液矿化中心位于杨庄花岗斑岩与上泥盆统火山岩的北部接触带。