新疆白楊河鈾礦區白色云母短波紅外光譜及電子探針成分特征

徐清俊，葉發旺，張志新，張川，李新春，李瑞煒，田程

1 核工業北京地質研究院 遙感信息與圖像分析技術國家級重點實驗室，北京 100029

2 水利部信息中心，北京 100053

3 核工業航測遙感中心，河北 石家莊 050002

4 核工業二三〇研究所，湖南 長沙 410007

鈾礦是核工業的“基石”，廣泛應用于軍事、核電、工業生產和醫學等方面，是重要的戰略資源和能源礦產［1］。為實現氣候目標，我國需要利用核能推進經濟部門的脫碳，核能作為一種綠色能源，日益得到重視與發展，未來需要相當規模的鈾礦資源儲量作保障［2］。我國鈾礦資源較為豐富，礦床類型主要包括砂巖型、花崗巖型、火山巖型和碳硅泥巖型等四類。熱液型鈾礦（花崗巖型和火山巖型）是我國重要的鈾礦來源，對熱液型鈾礦床來說，圍巖蝕變是熱液成礦作用的重要組成部分，圍巖蝕變與成礦熱液的物質組成、溫度、壓力及圍巖性質等存在密切聯系，圍巖蝕變能夠提供成礦時的物理-化學條件、成礦熱液的性質和演化。同時，由于蝕變圍巖與伴生礦體有著密切的成因和空間關系，蝕變巖的分布范圍一般比礦體分布范圍廣，更易于被發現，是極重要的找礦標志之一［3］。許多熱液型鈾礦床的圍巖蝕變在空間上和時間上有明顯的分帶特征，如江西相山鈾礦床蝕變自礦化中心到兩側依次發育螢石化→伊利石化→赤鐵礦化→綠泥石化［4-5］，時間上，蝕變類型變化也很明顯，成礦前主要發育伊利石化、碳酸鹽化和綠泥石化，成礦早期階段發育鈉長石化和赤鐵礦化，主成礦階段主要為伊利石化和螢石化，成礦晚期階段則發育碳酸鹽化、綠泥石化和硅化［6］；新疆白楊河鈾礦床的圍巖蝕變具有明顯的分帶性，橫向上，自礦化中心到兩側對稱發育硅化+赤鐵礦化+螢石化+伊利石化+錳礦化→硅化+赤鐵礦化+螢石化→硅化+赤鐵礦化→弱硅化+弱赤鐵礦化［7］，垂向上，自上而下發育絹云母化+赤鐵礦化+蒙脫石化→絹云母化+赤鐵礦化→絹云母化+綠泥石化+碳酸鹽化［8］；粵北棉花坑鈾礦床自礦化中心到兩側分別發育絹云母化+黃鐵礦化+赤鐵礦化→伊利石化+碳酸鹽化→黏土化+綠泥石化+絹云母化→鉀化+黏土化［9］，垂向上，自上而下發育弱絹云母化→高嶺石化+絹云母化→強絹云母化+綠泥石化→絹云母化+硅化+螢石化+赤鐵礦化［10］。上述研究表明：白色云母（絹云母、白云母和伊利石等的統稱）是熱液鈾礦中最為普遍的一類蝕變礦物，與鈾成礦作用關系密切。

白云母是一種為2：1 型（TOT 型，T 為四面體片，O 為八面體片）層狀硅酸鹽礦物，光譜吸收特征與其結構中主要的兩種含氫基團Al-OH 和H2O有密切的關系，兩個主要特征吸收峰位分別位于2 200 nm（主要吸收峰）和2 350 nm附近（次要吸收峰）（USGS，1999）；絹云母是具有絲絹光澤的細粒白云母，與白云母均屬于白云母族礦物；伊利石是一種類似云母的有層狀結構的黏土礦物，也被稱為水白云母，其短波紅外光譜特征和云母族礦物類似，在實際應用中利用短波紅外光譜很難將白云母與伊利石區分。因此，本文述及的“白色云母”術語是白云母、絹云母和伊利石等礦物或者多個礦物組合的統稱。

新疆白楊河火山巖型礦床是一個以鈾、鈹為主，鈹儲量有望達到超大型規模熱液型的鈾-多金屬礦床［11-12］。礦床圍巖蝕變發育，尤其是水云母化蝕變。因此，有不少地質學者從高光譜遙感地質角度對礦床圍巖蝕變進行了研究。張川等（2017 年） 通過航空高光譜CASI/SASI 蝕變礦物填圖，發現白楊河礦床赤鐵礦化和高鋁絹云母的空間分布特征與鈾礦化點分布高度一致，絹云母的空間分布指示礦床南北部熱液活動溫度存在差異，區域上存在多期熱液活動［13］。白楊河礦床鉆孔數量眾多，且保存完整，因此，大量研究將鉆孔巖心高光譜技術應用到圍巖蝕變研究，劃分蝕變礦物組合和蝕變分帶，并通過典型蝕變礦物白色云母的光譜特征反演成礦流體特征，進而圈定礦床熱液活動中心［8，14-15］。雖然前人對其熱液蝕變礦物白色云母有過一定的研究，但是不夠精細和深入，并未系統地研究白色云母短波紅外光譜變化規律，化學組分和含量以及溫度如何制約光譜參數的變化。因此，本文對白楊河礦區白色云母短波紅外光譜所包含的地質信息進行深度挖掘與研究，運用短波紅外光譜技術、電子探針微區分析等分析方法對白色云母進行分析，揭示白色云母短波紅外光譜特征及相關地質影響因素，并分析其與鈾成礦的關系，找尋可能的熱液礦化中心，這不僅對完善熱液鈾礦床成因和深部與外圍勘探具有重要的實際意義，對其他熱液型金屬礦產勘查亦具有重要的參考價值。

1 地質背景

雪米斯坦（有些文獻中稱之為謝米斯臺）火山巖帶地跨西準噶爾增生雜巖、博什庫爾—成吉斯巖漿弧和扎爾瑪—薩烏爾巖漿弧三個構造單元，大地構造位置處于東哈薩克斯坦地體和西準噶爾地體交匯的西準噶爾地體一側，為準噶爾板塊的陸緣活動帶（圖1A），經歷了碰撞前、碰撞期和陸內演化等三個大的階段［16］。區內古生代早期地殼穩定，晚期活動，經過了海西期、印支期、燕山期和喜山期等多期構造活動的改造和影響，地殼演化成熟度相對較高，特別是在晚石炭系碰撞造山伸展過程中發育許多火山機構，噴發有大量的中酸性火山巖和次火山巖侵入體，成為礦體賦存的有利圍巖。在巖漿期后熱液活動中，早期和成礦期構造中含礦體經蝕變交代作用形成了研究區鈾、鈹礦化［12］。雪米斯坦區內主要出露泥盆系、石炭系、侏羅系及第四系部分地層，該區發育眾多鈾礦點和礦床，包括馬門特鈾礦點、十月工區鈾礦點、七一工區鈾礦點、雪米斯坦鈾礦點和白楊河鈾礦床等［17］（圖1B）。

新疆白楊河鈹鈾礦床是近年來發現的亞洲最大的次火山巖型鈹鈾礦床，位于雪米斯坦鈾多金屬成礦帶西部（圖1B），為典型的熱液礦床［17］。白楊河鈾礦區內廣泛出露上泥盆統中酸性火山巖、上石炭統巖漿巖、二疊系花崗斑巖以及第四系地層（圖2）。礦區褶皺構造與斷裂構造發育，褶皺構造主要見于楊莊巖體西南及西部，南翼為平緩的單斜構造，多被次級斷裂所切割。本區斷裂構造演化復雜，總體上看，走向以EW 向為主，楊莊斷裂為白楊河礦區最老的斷裂，控制著花崗斑巖體的帶狀分布。礦區圍巖蝕變發育，種類多樣，特別是花崗斑巖、石英斑巖，蝕變現象明顯，主要包括赤鐵礦化、綠泥石化、碳酸巖化、螢石化、伊利石化、高嶺土化和硅化等。白楊河礦區地表鈾礦點主要位于楊莊巖體北部與泥盆紀地層的交界位置［8，14-15］（圖2）。

2 方法與樣品采集

2.1 白色云母短波紅外光譜測量

本次研究對白楊河鈾礦區白色云母分布區帶進行了系統的短波紅外光譜測量和樣品采集，光譜測量路線幾乎覆蓋整個礦區內白色云母蝕變分布帶。白色云母短波紅外光譜測量使用的高光譜儀器為美國生產的ASD（Analytica Spectra Devices，Inc）便攜式可見光-短波紅外地面光譜儀，其光譜探測范圍介于350～2 500 nm之間，光譜分辨率在350～1 050 nm為3 nm，1 050～2 500 nm 為10 nm，可以識別碳酸鹽礦物、硫酸鹽礦物和硅酸鹽礦物等［8］。在測量過程中，采用內置光源探頭接觸巖石測量，免除外界大氣等因素的影響，并且每隔一段時間用干凈的布條擦凈光源探頭外部的保護玻璃罩，以免影響后續光譜測量，這樣保證光譜測試的準確性。光譜測試點間距大約為20～30 cm，并對白色云母蝕變發育區域加密測量點，測試點覆蓋礦區白色云母蝕變分布范圍，每個測試點記錄2 條光譜曲線。光譜數據獲取后，利用ENVI 軟件平臺的光譜分析功能分析光譜曲線，同時對比美國標準光譜庫（USGS），并建立白色云母光譜庫，為了更準確地識別光譜曲線，通過人工目視解譯逐條曲線核對。最后通過編程批量計算得到白色云母重要的短波紅外光譜參數（如Al-OH 特征吸收峰波長等）。

2.2 樣品采集

為了探究白色云母化學組分和含量，對采集的19 件代表性的白色云母蝕變巖樣品用于巖相學觀察和電子探針微區分析。其中7 件樣品BYH-09、BYH-10、BYH-15、BYH-16、BYH-17、BYH-19 和BYH-22 采自白楊河鈾礦區北部蝕變區域，9 件樣品BYH-01、BYH-02、BYH-04、BYH-05、BYH-07、BYH-08、BYH-11、BYH-12 和BYH-18 采自二疊紀微晶花崗斑巖與上泥盆紀酸性火山巖的接觸帶，剩下的3 件樣品BYH-06、BYH-20 和BYH-21 則來自礦區南部蝕變帶（圖2）。19 件白色云母蝕變巖樣品的具體GPS 位置信息和平均Al-OH 特征吸收峰波長見表1。

表1 白楊河鈾礦區19 件白色云母蝕變巖樣品的位置和巖性信息Table 1 Locations and lithologies of 19 white mica altered rock samples from Baiyanghe uranium district

2.3 電子探針分析

本次研究采集的19 件白色云母蝕變巖樣品，通過野外觀察和顯微鏡下鑒定后，進行電子探針（EPMA）分析測試。在19 件樣品中，每件樣品挑選1 個白色云母作單礦物分析，為了提高數據的可靠程度，每件樣品選取2～4 個測點分析。白色云母電子探針成分測試是由河北省廊坊峰澤源巖礦檢測技術實驗室利用日本電子JEOL JXA-8230 型號的電子探針完成。測試過程中采用的加速電壓為15 kV，電流為5～20 nA，束斑直徑為10 μm。Si、Ti、Al、Fe、Mn、Mg、Ca、Na 和K 峰位的測試時間為10 s，Cr峰位的測量時間為20 s，上下背景的測試時間為峰位的一半。采用ZAF 法對數據進行基體校正。所用標樣如下：綠泥石（Si）、金紅石（Ti）、綠泥石（Al）、橄欖石（Fe）、鈣薔薇輝石（Mn）、綠泥石（Mg）、鈣薔薇輝石（Ca）、鈉長石（Na）、正長石（K）和氧化鉻（Cr）［18-19］。

3 結 果

3.1 白色云母短波紅外光譜

白色云母的Al-OH 在2 200 nm 附近出現特征的吸收，該吸收位置被稱為白色云母2 200 nm 吸收峰位（Al-OH 波長），相應吸收峰的深度稱為2 200 nm 吸收峰深度（Depth 2 200），相應吸收峰的吸收深度一半位置的寬度稱為半峰寬（FWHM 2 200）。同理，白色云母的含氫基團H2O 在1 900 nm 附近出現特征的吸收，該位置被稱為1 900 nm 吸收峰位（H2O 波長），相應吸收深度稱為1 900 nm 吸收峰深度（Depth 1 900）（圖3）。白色云母2 200 nm吸收深度（Depth 2 200）與其1 900 nm 吸收峰深度（Depth 1 900）的比值，可以用來確定白色云母類礦物的成熟度，即伊利石光譜成熟度（Illite Spectral Maturity，ISM = Depth 2 200/Depth 1 900），也被稱為短波紅外伊利石結晶度（Short Wavelength Infrared Illite Crystallinity，簡稱SWIR-IC）［20-22］（圖3）。

圖3 白色云母Hull Qoutient 光譜Fig. 3 Hull Qoutient spectra of white mica

光譜特征分析主要是對測量的各條波譜曲線的形態、主要吸收峰波長位置和吸收峰組合特征等分析。前人根據白色云母Al-OH 特征吸收峰波長位置在2 200 nm 附近的規律變化將其劃分為三個亞類：鈉云母Al-OH 特征吸收峰波長變化于2 180 和2 195 nm 之間，白云母Al-OH 特征吸收峰波長位于2 195和2 228 nm 之間，而多硅白云母Al-OH 特征吸收峰波長則介于2 210 和2 230 nm 之間［23-24］?；蛘J為白云母Al-OH 特征吸收峰波長漂移變換于2 195 和2 215 nm 之間，而多硅白云母Al-OH 特征吸收峰波長則變化于2 215 與2 220 nm 之間［25-27］。抑或是將白色云母劃分為高鋁絹云母（富鋁絹云母或短波絹云母）、中鋁絹云母（中鋁絹云母或中波絹云母）和低鋁絹云母（貧鋁絹云母或長波絹云母）。由于研究區域和實際需要的差異，則劃分的Al-OH 特征吸收峰波長區間也不盡相同。本文根據對白楊河鈾礦區白色云母Al-OH 特征吸收峰波長的統計，以2 202 nm為界限將其劃分為短波和長波白色云母兩個亞類，短波白色云母Al-OH 特征吸收峰波長位于2 190和2 202 nm之間，平均波長為2 197.5 nm，而長波白色云母波長則變化于2 202和2 216 nm之間，平均波長為2 206.5 nm（圖4）。

圖4 白楊河鈾礦區白色云母Al-OH 波長頻率分布直方圖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 處的半峰寬（FWHM 2 200）是云母族礦物的重要光譜參數（圖3），與礦物形成的熱液溫度密切相關，對指示熱液礦化中心具有重要的作用［21-22，28］。白楊河鈾礦床楊莊巖體南北接觸帶白色云母Al-OH 特征吸收峰波長在2 190 和2 215 nm 之間變化，靠近鈾礦化帶，Al-OH 特征吸收峰波長向短波方向（2 190 nm 方向）漂移，而遠離礦化帶，則向長波方向（2 215 nm 方向）漂移；白色云母的伊利石成熟度（ISM）變化范圍介于0.4～2.2 之間，大多數大于0.8，少部分小于0.8，靠近鈾礦化帶，伊利石成熟度（ISM）值變大，幾乎都大于0.8（圖5a）；半峰寬（FWHM 2 200）變化范圍介于44～62 nm 之間，靠近鈾礦化帶半峰寬（FWHM 2 200）值變小，大多數值小于52 nm，少數值大于52 nm；而遠離礦化帶，半峰寬（FWHM 2 200）值則呈現變大趨勢，大多數值大于52 nm，少部分值小于52 nm（圖5b）。

圖5 白楊河鈾礦床楊莊巖體南北接觸帶白云母ISM 值與Al-OH 特征吸收峰波長的關系圖（a）；白色云母的FWHM 2 200 值與Al-OH 特征吸收峰波長的關系圖（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 白色云母巖石學特征

代表性的巖石樣品類型主要包括絹云母化蝕變巖、絹云次生石英巖和蝕變流紋質凝灰巖（圖6A～F）。絹云母化蝕變巖主要由絹云母、石英和殘余石英組成。絹云母呈片狀，片直徑一般介于0.001～0.02 mm 之間，部分介于0.02～0.05 mm 之間，少部分介于0.05～0.1 mm之間，雜亂分布，為巖石之主體部分，少部分集合體似斜長石假象產出，局部被不透明礦物交代。石英半自形-他形粒狀，大小一般介于0.001～0.01 mm 之間，部分介于0.01～0.02 mm之間，少部分殘余石英呈棱角狀，大小一般介于0.1～0.2 mm 之間，部分介于0.2～0.5 mm 之間，少部分介于0.5～1 mm 之間，星散狀分布，可能為原巖中晶屑殘留（圖6G）。絹云次生石英巖主要由石英和絹云母組成。石英為半自形粒狀，大小一般介于0.001～0.01 mm 之間，部分介于0.01～0.02 mm 之間，少部分介于0.02～0.05 mm 之間，雜亂分布，為巖石之主體部分，部分集合體不規則狀堆狀分布。絹云母呈片狀，片直徑一般介于0.001～0.01 mm 之間，部分介于0.01～0.02 mm，少部分介于0.02～0.05 mm之間，極少部分介于0.05～0.1 mm 之間，雜亂分布，部分集合體不規則狀、堆狀分布（圖6H）。絹云母化流紋質凝灰巖主要由火山角礫和凝灰物組成，火山角礫為蝕變流紋巖，角粒徑介于2～5 mm 之間，呈星散狀分布。凝灰物為晶屑、玻屑和巖屑。晶屑為斜長石，棱角狀，大小一般介于0.2～0.5 mm之間，部分介于0.1～0.2 mm之間，少部分介于0.5～1 mm 之間，星散狀分布，被絹云母及方解石交代，局部可見聚片雙晶，絹云母呈片狀，片直徑一般介于0.001～0.02 mm 之間，部分介于0.02～0.05 mm 之間，少部分介于0.05～0.1 mm 之間，星散狀分布，少部分脈狀分布。玻屑弧面棱角狀，雜亂分布，脫玻、重結晶為霏細狀長英質，常被絹云母及方解石交代，呈假象產出，界限多模糊不清或消失。巖屑為蝕變流紋巖、蝕變流紋質凝灰巖，棱角狀，大小一般介于0.5～1 mm 之間，部分介于1～2 mm 之間，少部分介于0.2～0.5 mm之間，星散狀分布（圖6I）。這些蝕變巖樣品中絹云母含量介于70 %～90 % 之間，石英含量則介于10 %～30 % 之間，這也證實了白楊河礦區相應白色云母短波紅外光譜數據的準確性。

圖6 白楊河礦區用于電子探針分析的代表性樣品白色云母野外、手標本及鏡下照片Fig. 6 Representative white mica sample under microscope for electron probe analysis from Baiyanghe uraniumd istrict

3.3 電子探針分析結果

白色云母的特征值和相關參數基于11 個氧原子計算所得，計算過程中認為所有鐵均為二價鐵離子，且四面體位置被完全占據［29-30］，數據詳見補充材料①補充資料見中國知網該文章的文獻知網節。。根據白色云母化學組分和含量，可計算得出白楊河礦區白色云母的化學組分通式為（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）圖中，（K + Na + Ca）含量介于0.8～1.0 apfu（單位分子式中的原子數）之間，總Al 含量則介于2.70～2.95 apfu（單位分子式中的原子數）區間，投點多數靠近白云母與鋁綠磷石一側（圖7a）。在（Mg + Fe +Mn）-（Total Al）關系圖中，白色云母發生了明顯的Tschermak（契爾馬克）替換VIAl3++IVAl3+nIVSi4++VI（Fe2+， Mg2+， Mn2+）（圖7b），隨著Fe和Mg 含量的增加，也就是Tschermak（契爾馬克）替換增強，AlVI（六次配位鋁）含量則相應地減少（圖7c）。在（K/（K + Na + Ca））-（Total Al）圖解中，白色云母的成分中發生了一定的Na+與K+的直接層間替換，大多數點相對更靠近白云母與鋁綠磷石一側（圖7d）。

圖7 白楊河礦區白色云母（K + Na + Ca）-（ Total Al）圖解（a），白楊河鈾礦區白色云母Total Al vs. （Fe + Mg + Mn）圖解（b），白楊河礦區白色云母Mg 或Fe 含量變化與AlVI（六次配位鋁）變化關系圖（c），白楊河礦區白色云母Total Al與 K/（K + Na + Ca）關系圖（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 討 論

4.1 白色云母化學組分和含量對Al-OH 波長的影響

白楊河鈾礦區白色云母的化學組分和含量變化主要包括兩種不同的替換過程：1）Na+與K+）（Na+? K+）的直接層間替換（圖7d），當白色云母中Na+替換K+時，Na 含量增多，表現出鈉云母的組分特征，Al-OH 特征吸收峰波長則向短波方向漂移，而當白色云母中K+替換Na+時，白色云母表現出相對富K 的特征，Al-OH 特征吸收峰波長向長波方向移動［31］。 2）Tschermak（契爾馬克）替換VIAl3++IVAl3+nIVSi4++VI（Fe2+、Mg2+和Mn2+）（圖7b），白色云母的分子通式為XY2Z4O10（OH， F）2，其中X代表大陽離子（如K+、Na+和Li+），Y代表八面體配位陽離子（如Al3+、Ti4+、Fe2+、Fe3+和Mg2+），Z代表四面體配位陽離子（如Al3+、Si4+）［32］，電子探針分結果顯示白楊河礦區白色云母總Al 含量和總（Si + Fe + Mg）呈明顯的負相關關系，說明礦區白色云母八面體中發生了明顯的Mg 和Fe 對Al 的替換（圖8a）。隨著Mg 和Fe 替換Al，白色云母Al-OH 特征吸收峰波長產生相應的變化，當Mg 和Fe 含量增多，AlVI（六次配位鋁）含量減少時，白色云母Al-OH 特征吸收峰波長總體呈現向長波方向（2 215 nm 方向）移動趨勢，當Mg和Fe 含量減少，AlVI（六次配位鋁）含量增多時，Al-OH 特征吸收峰波長則呈現向短波方向（2 190 nm 方向）移動趨勢（圖8b～e）。白楊河礦區白色云母Mg、Fe 和AlVI對Al-OH 特征吸收峰波長的影響，與前人研究的加拿大蒙大拿州銅崖礦床、西澳大利亞Sunrise Dam 和Kanowna Belle 金礦床、中國東北爭光淺成低溫熱液型金鋅礦床中的白色云母相似［19，30，32-33］。此外，隨著Fe/（Fe + Mg）比值減小，白色云母Al-OH 特征吸收峰波長總體有向長波方向移動的趨勢，隨著Fe/（Fe + Mg）比值增大，則有向短波方向移動的趨勢（圖8f）。

研究表明：富Fe 氧化流體會導致礦床的赤鐵礦化蝕變，然后影響絹云母化蝕變，從而產生含鐵量更高的多硅白云母（長波白色云母）［19，34-36］。相較于白色云母Fe 含量，Mg 含量似乎對Tschermak（契爾馬克）替換有更強的制約作用（圖7c），但是在白楊河鈾礦區，綜合礦區野外地質資料，Tschermak（契爾馬克）替換主要受到白色云母中Fe 含量的控制，產生這些差異的原因可能是圍巖成分中富含富鐵礦物，白色云母短波紅外光譜多是混合了鐵綠泥石或赤鐵礦等蝕變礦物的混合光譜。實際的地質證據有力地支持了圍巖效應的影響，這與先前報道的研究一致。

4.2 溫度對白色云母光譜參數的制約

白色云母的Tschermak（契爾馬克）替換VIAl3++IVAl3+?IVSi4++VIFe2+和Na+與K+的直接層間替換可通過短波紅外光譜技術監測到，主要受到其形成熱液流體的溫度和pH 值的影響［19，24，27，37］。白云母［KVIAl2IVAlSi3O10（OH）2］中層間陽離子K+被Na+替換，形成鈉云母［NaVIAl2IVAlSi3O10（OH）2］，導致其Al-OH特征吸收峰波長向短波方向移動（2 190 到2 185 nm）［38］，鈉云母（短波白色云母或富鋁白色云母）形成于更高溫度的熱液環境［39］。白云母［KVIAl2IVAlSi3O10（OH）2］發生Tschermak（契爾馬克）替換VIAl3++IVAl3+nIVSi4++VIFe2+，導致白色云母Al-OH 特征吸收峰波長從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］，多硅白云母相較于白云母形成于溫度相對較低的熱液環境［40］。在KMASH （K2O-MgO-Al2O3-SiO2-H2O）體系中，與鉀長石、金云母和石英共存的多硅白云母的Si含量會隨著溫度的升高而降低，Si含量與Al-OH 特征吸收峰波長呈現負相關，進而表明Al-OH 波長與溫度呈負相關關系［32，41］。在實際的地質勘探中，Al-OH 波長相對較短的白色云母（富鋁白色云母或貧硅白色云母）與成礦關系密切，位置更靠近礦體，也就是熱液礦化中心，而Al-OH 波長相對較長的白色云母則距離熱液礦化中心較遠［42-45］。綜上所述，長波白色云母（多硅白云母或貧鋁白云母）形成于相對低溫的熱液環境，而短波白色云母（貧硅白云母或富鋁白云母）形成于相對高溫的熱液環境。

白色云母兩個重要的光譜參數ISM（伊利石光譜成熟度，在一些文獻中也稱為短波紅外伊利石結晶度或SWIR-IC）和Al-OH 特征吸收峰在2 200 nm 處的半峰寬（FWHM 2 200），與溫度密切相關，因此，它們經常被用來討論其形成的熱液環境的相對溫度。在熱液蝕變條件下，靠近熱液中心形成的白色云母其ISM 值相對較高，FWHM 2 200 值相對較小，而遠離熱液中心，其ISM 值相對較低，FWHM 2 200 值相對較大［21-22］。通常情況下，白云母族礦物的配比成分在相對高溫的環境中更接近達到理想狀態，而四面體位置的Al 和K 中心逐漸被Si 和一些空缺所替換，導致層間位置的水含量隨著溫度的降低而增加［46］，水含量的增加可在約1 900 nm 處引起強吸收峰，進而引起白色云母在1 900 nm 附近的吸收深度增加，導致白色云母的ISM 值降低。大量研究表明：白色云母ISM 值與礦化作用和Al-OH 波長呈正相關，也就是說，ISM 值越高，礦化作用越強，Al-OH 波長越短［19，28，32，47-48］，本研究中靠近白楊河鈾礦床礦體的白色云母Al-OH 波長相對較短，ISM值明顯大于相對遠離礦體的白色云母ISM 值，與前人研究結論一致。此外，在相對高溫的熱液環境下，白色云母的蝕變強度明顯強于相對低溫條件下的蝕變強度，這使得白色云母在2 200 nm 附近的Al-OH 特征吸收峰深度明顯深于相對低溫環境下的Al-OH 特征吸收峰深度，致使Al-OH 波長相對較短的白色云母半峰寬值相對較小，Al-OH 波長相對較長的白色云母半峰寬值則相對較大。因此，這些證據表明具有較短Al-OH 波長（富Al 或富Si）的白色云母反映了相對高溫的熱液流體環境，而具有較長Al-OH 波長（貧Al 或富Si）的白色云母則表明了相對低溫的熱液流體環境。

4.3 白色云母在鈾礦勘查中的應用

白楊河鈾礦床楊莊花崗斑巖的Rb-Sr 等時線年齡為293 ± 15 Ma，鋯石U-Pb 年齡為313.4 ± 2.3 Ma，表明其形成于石炭紀晚期或二疊紀早期［49］，而鈾的成礦年齡為197.8 ±2.8 Ma、224 ± 3.1 Ma 和237.8 ± 3.3 Ma（U-Pb同位素年齡），晶質鈾礦U-Th-Pb 化學年齡為316 ± 8 Ma，表明白楊河鈾礦床鈾成礦是多期次熱液作用的結果［49］。另有研究發現白楊河礦床白云母的Ar-Ar 年齡為303.0 ± 1.6 Ma，與早期的鈾成礦年齡相近［12］。以上研究表明：礦床至少有一期熱液作用形成的白色云母與鈾成礦熱液流體密切相關。本研究發現短波（富鋁或貧硅）白色云母主要靠近楊莊巖體北部接觸區鈾礦化帶，Al-OH 特征吸收峰波長介于2 195 nm 和2 202 nm 之間變化，稍微遠離接觸區鈾礦化帶的白色云母Al-OH 特征吸收峰波長則在2 202 nm 與2 207 nm 之間變化，而在礦床的南部接觸帶主要為長波（貧鋁或富硅）白色云母，其Al-OH 特征吸收峰波長在2 207 nm 至2 220 nm 區間。同時，楊莊巖體北部接觸區鈾礦化帶的白色云母ISM 值明顯大于南部接觸帶的ISM 值，而半峰寬（FWHM 2 200）值則顯示出相反的特征，值得注意的是，白楊河礦床的鈾礦化位于二疊紀楊莊花崗斑巖與上泥盆統中基性火山巖的北部接觸帶，短波（富鋁或貧硅）白色云母極為發育（圖2）?；诎讞詈拥V床白色云母短波紅外光譜參數的空間規律性變化，推斷白楊河鈾礦床熱液礦化中心位于北部接觸帶是合理可信的。

白色云母短波紅外光譜蘊含著豐富的地質信息，記錄了其形成熱液環境及其與礦化的關系，尤其是Al-OH 特征吸收峰波長、伊利石光譜成熟度（ISM）和半峰寬（FWHM 2 200）與熱液溫度密切相關，在指示礦床熱液礦化中心方面發揮著重要作用，因此，利用白色云母短波紅外光譜特征參數的空間規律性變化，可以直接定位礦床的熱液礦化中心，這已成為短波紅外光譜技術在礦產勘查中的重要應用。研究表明：大部分Al-OH 特征吸收峰波長相對較短的白色云母主要發育于鈾礦化部位，這在雪米斯坦鈾成礦帶的雪米斯坦工區、七一工區、十月工區、馬門特鈾礦點、江西相山河源背鈾礦床和廣西苗兒山鈾礦田均得到了很好的印證［3，50］。值得注意的是，白色云母的伊利石成熟度（ISM）在不同的礦床系統中變化規律呈現出一致性，即靠近熱液礦化中心伊利石成熟度值相對較大，而遠離熱液礦化中心伊利石成熟度值則相對較小。而白色云母Al-OH 特征吸收峰波長往往與熱液礦化中心顯示出一定的系統變化規律，或呈現正相關關系，或呈現負相關，會因地質環境的不同而呈現出不同的變化規律。因此，在利用白色云母Al-OH 特征吸收峰波長定位礦床熱液礦化中心時，應綜合考慮相關地質因素的制約，如礦床后期構造改造、熱液流體的物理-化學條件、水-巖比值的空間變化和圍巖組分等。

5 主要結論

1）白楊河鈾礦區白色云母Al-OH 特征吸收峰波長介于2 190 和2 220 nm 之間漂移變化，且發生了明顯的Tschermak（契爾馬克）替換，Al-OH 特征吸收峰波長直接受化學組分和含量的影響，主要包括Mg 和Fe 含量以及Fe/（Fe + Mg）比值，也受圍巖成分的影響。

2）白色云母Al-OH 特征吸收峰波長的變化間接受到溫度的制約，具有較短Al-OH 波長（富Al 或富Si）的白色云母反映了相對高溫的熱液流體環境，而具有較長Al-OH 波長（貧Al或富硅）的白色云母則代表了相對低溫的熱液流體環境。

3）白楊河鈾礦床鈾礦化點附近的白色云母具有相對較短的Al-OH 波長、較大的ISM（伊利石光譜成熟度）值和較低的FWHM 2 200（半峰寬）值。綜合白色云母的Al-OH 波長、ISM 值和FWHM 2 200 值的空間變化規律，可以推斷白楊河鈾礦床的熱液礦化中心位于楊莊花崗斑巖與上泥盆統火山巖的北部接觸帶。