近年来，短波红外（short wave infrared, SWIR）光谱技术正逐渐成为矿产勘查领域内的主要技术方法之一，并已成功运用于斑岩-矽卡岩型矿床、浅成低温热液矿床、火山成因块状硫化物矿床（VMS）和部分铁氧化物-铜-金矿床（IOCG）。
目前，SWIR光谱在热液矿床蚀变填图方面已有较广泛的应用。如Thompson等（1999）对多种类型矿床进行了大量的SWIR光谱分析，确定了不同类型矿床各个蚀变带中主要存在的蚀变矿物种类及组合特征；在此基础上，详细地划分了围岩蚀变分带，并建立了矿床蚀变模型，为进一步找矿勘查提供了重要的地质信息。近年来，随着大矿区深部及外围进一步找矿勘查的需求，SWIR光谱三维蚀变填图也得到了较广泛的应用。如Harraden等（2013）对北美东部Pebble斑岩型Cu-Au-Mo矿床开展了大量详细的钻孔岩心SWIR光谱分析，在矿区三维尺度上查明了不同蚀变矿物及组合分布特征，详细划分了围岩蚀变分带，并建立了Pebble矿床的三维地质和蚀变模型，从而达到了“三维可视化”效果（图1）。
图1 阿拉斯加Pebble斑岩铜金钼矿床三维蚀变模型图（Harraden et al., 2013）
短波红外光的波长范围在1300 ~ 2500 nm，是介于近红外光与中红外光之间的电磁波。短波红外（Short wave infrared light）光谱是分子振动光谱的倍频和主频吸收光谱，主要是由分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的（章革等, 2005; 杨志明等, 2012）。在应用于地质研究时，由于不同的矿物含有不同的基团，不同的基团有不同的能级，不同的基团与同一基团在不同的物理化学环境中，对短波红外光的吸收波长有明显的差别。当短波红外光照射样品时，频率相同的光线与基团会发生共振现象，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，同时也会被吸收并被仪器记录。利用这一物理化学原理，并选用连续变化频率的短波红外光来照射某样品时，样品对不同波长红外光的选择性吸收并被仪器记录，透射出来的短波红外光就携带着样品矿物成分和结构的信息（图2; 许超等, 2017; 张世涛, 2018）。由于同一族/类矿物往往具有相似的光谱特征吸收峰，利用它们的空间分布和光谱特征参数变化可以有效进行蚀变填图和热液矿化中心定位（图3-5）。
图2 短波红外光谱吸收峰范围及典型矿物特征吸收谱线（据Harraden et al., 2013）
图3 绿泥石族矿物SWIR光谱特征吸收谱线（Chang ZS, 2011; 张世涛, 2018）
图4 云母类和蒙脱石SWIR光谱特征吸收谱线（Chang ZS, 2011; 张世涛, 2018）
图5 高岭石族矿物SWIR光谱特征吸收谱线（Chang ZS, 2011; 张世涛, 2018）
目前，测试短波红外光谱的仪器主要有4种，分别为澳大利亚Integrated Spectronics Pty. Ltd.公司生产的PIMA（已停产）（图6a），美国Analytical Spectral Devices，Inc. (ASD)公司生产的TerraSpec（图6b），中国地质调查局南京地质调查中心与南京中地仪器有限公司联合开发的PNIRS（已停产）（图6c）和可见光近红外地物波谱仪（图6d）。澳大利亚的PIMA于20世纪90年代开始商业化生产，其光谱分辨率为7 ~ 10 nm，光谱取样间距2 nm，测试窗口为直径1 cm的圆型区域，测试样品所用时间固定，完成一个测点需要50 s。美国TerraSpec生产于2006年，属便携式光谱仪，其光谱分辨率为6 ~ 7 nm，光谱取样间距2 nm，测试窗口为直径2.5 cm的圆型区域，测试样品所用时间可由用户自行设置，完成一个岩矿样品测点需4 ~ 10 s。美国Analytical Spectral Devices，Inc. (ASD)公司生产的TerraSpec，在仪器性能、稳定性和用户体验度等方面都具有良好的优势，因而受到广大地质工作者的青睐，是目前国际上使用最广泛的光谱仪器之一。国产PNIRS自2005年开始商业化销售，为便携式光谱仪器，野外需要一个6 V电源供电，可维持几个小时，重量约3 kg，其分辨率优于8 nm，光谱取样间距为2 ~ 4 nm，测试窗口为2 cm的正方形区域，测试样品所用的时间范围在30 ~ 120 s。可见光近红外地物波谱仪是最新的国产光谱仪器，其各项参数与美国生产的TerraSpec相似，测试速度稍优于后者。关于这几种仪器的具体参数、测试方法及注意事项，可参考杨志明等（2012）和Chang和Yang（2012）。
图6 常用的短波红外光谱仪（Chang ZS, 2011; 张世涛, 2018）
在蚀变填图的基础上，利用典型矿物SWIR光谱特征参数变化来直接定位热液矿化中心，已成为SWIR光谱勘查的核心内容（Chang et al., 2011; 杨志明等, 2012; 张世涛等, 2017)。由于受化学成分和/或温度的控制，某些蚀变矿物对SWIR光谱特征吸收峰有显著的变化，如明矾石1480 nm H₂O吸收峰位、绿泥石2250 nm Fe-OH吸收峰位和云母类2200 nm Al-OH吸收峰位及IC值等，这些参数变化对指示热液矿化中心都具有重要的作用。例如，Chang等（2011）对菲律宾Lepanto高硫型浅成低温热液Cu-Au矿床进行研究，发现其SWIR光谱特征变化明显，标志峰值1480 nm位置与K及Na含量相关，即高K含量导致低1480nm值，而高Na含量对应高1480 nm值。实验表明明矾石中的K/Na含量与温度相关，即高温明矾石一般具有较高Na含量，而低温则含K较高。因此，利用明矾石1480 nm谱线值可以很好指示导致高硫蚀变热源（即斑岩体）的来源方向，从而帮助发现邻近侵入体的高品位浅成低温金矿体或者隐伏的斑岩矿体（图7）。
图7 菲律宾Lepanto高硫型浅成低温热液铜金矿床明矾石1480峰值空间变化特征（Chang et al., 2011）
近年来，国内地质学者利用相关的SWIR光谱特征参数，建立了较有效的蚀变矿物SWIR勘查标志。如新疆土屋、西藏驱龙和多龙、云南普朗、福建紫金山和黑龙江小柯勒河等斑岩（-浅成低温）铜多金属矿区（Yang et al., 2005; Feng et al, 2019; 连长云等, 2005; 章革等, 2005; 杨志明等, 2012; 许超等, 2017; 郭娜等, 2018; 李光辉等, 2019），以及鄂东南矿集区为代表的矽卡岩型铜金铁矿床等（如铜绿山铜金铁矿床和鸡冠嘴金铜矿床等, 图8-9; Han et al., 2018; Tian et al., 2019; Zhang et al., 2020; 张世涛等, 2017; 陈华勇等, 2019, 2021）。
图8 铜绿山矽卡岩型铜金铁矿床典型剖面绿泥石Pos2250空间变化特征（Zhang et al., 2020）
图9 鄂东南鸡冠嘴矽卡岩型金铜矿床典型钻孔云母类矿物Pos2200值与距离主矿体距离的相关性图（Tian et al., 2019）
除了目前研究相对较多的中高温岩浆-热液成矿系统（如斑岩-矽卡岩-浅成低温热液成矿系统），其它中低温热液成矿系统，如锑多金属矿床（包括单锑、锑金、锑钨、锑金钨等组合）、造山型金矿、SEDEX等矿床类型，SWIR光谱勘查技术都具有较大的应用潜力。另外，未来通过将短波红外（SWIR）和热红外（TIR）光谱技术相结合，将会在不同尺度蚀变矿物填图和综合勘查标识方面起到重要的作用，并推动新一轮深部找矿战略行动。
附主要参考文献
陈华勇, 肖 兵, 张世涛, 等. 2021. 蚀变矿物勘查标识体系. 科学出版社, p1-219.
陈华勇, 张世涛, 初高彬, 等. 2019. 鄂东南矿集区蚀变矿物研究及勘查应用. 岩石学报, 35(12): 3629-3643.
许超, 陈华勇, Noel WHITE, 等. 2017.福建紫金山矿田西南铜钼矿段蚀变矿化特征及SWIR勘查应用研究. 矿床地质, 36(5): 1013–1038.
杨志明, 侯增谦, 杨竹森, 等. 2012. 短波红外光谱技术在浅剥蚀斑岩铜矿区勘查中的应用¬以西藏念村矿区为例. 矿床地质, 31(4): 699–717.
张世涛, 陈华勇, 张小波, 等. 2017. 短波红外光谱技术在矽卡岩型矿床中应用—以鄂东南铜绿山铜铁金矿床为例. 矿床地质, 36(6): 1263–1288.
Chang ZS, Hedenquist JW, White NC, et al., 2011. Exploration tools for linked porphyry, epithermal deposits: Example from the Mankayan intrusion-centered Cu–Au District, Luzon, Philippines. Economic Geology, 106, 1365–1398.
Harraden CL, Mcnulty BA, Gregory MJ, et al., 2013. Shortwave infrared spectral analysis of hydrothermal alteration associated with the Pebble porphyry copper–gold–molybdenum deposit, Iliamna, Alaska. Economic Geology, 108(3), 483-494.
Zhang, S., Chu, G., Cheng, J., et al., 2020. Short wavelength infrared (SWIR) spectroscopy of phyllosilicate minerals from the Tonglushan Cu-Au-Fe deposit, Eastern China: New exploration indicators for concealed skarn orebodies. Ore Geology Reviews, 122, 103516.