随着新能源产业发展，锂资源重要性不断上升。铝土矿伴生黏土型锂矿是一种沉积型锂矿，在滇中盆地广泛分布。小石桥矿区是典型代表，Li₂O储量3.4×10⁵ t，面积7.2 km²。但锂主要赋存在哪些黏土矿物、如何富集，仍有不同认识。研究用高光谱岩芯成像和机器学习，对锂与黏土矿物进行毫米级定量填图。
研究采集682件黏土岩样品，来自露头、探槽和钻孔。样品用ICP-MS和ICP-OES测定Li等元素，用XRD定量蒙脱石、伊利石、高岭石和绿泥石，并用高光谱成像仪扫描岩芯和压片。高光谱数据覆盖950-2500 nm，共288个波段，空间分辨率可达0.7 mm。研究提取吸收位置、深度、面积和光谱吸收指数等337个特征，建立Transformer-多层感知机（MLP）回归模型，并与PLSR、SVR、XGBoost和传统MLP比较。
结果显示，Transformer-MLP对锂含量预测精度高。训练集R²=0.92，交叉验证集R²=0.91，盲测集R²=0.89，RPD均大于3，RMSE为247.15-277.55 μg/g。盲测集R²=0.89、RPD=3.07，优于PLSR的0.76、SVR的0.82、XGBoost的0.80和传统MLP的0.84。对黏土矿物，伊利石和高岭石反演最好，盲测R²约为0.85和0.90，RPD大于2.5；绿泥石R²约为0.77，RPD约为2.07；蒙脱石R²约为0.67，RPD约为1.74，精度稍低，但仍能反映分布趋势。蒙脱石精度受2200 nm附近与伊利石、高岭石光谱重叠影响，也受高含量样品较少影响。
把模型用于钻孔高光谱图像后，得到锂和黏土矿物的毫米级分布图。ZK1506和ZK2306两个钻孔均显示，锂高值区与蒙脱石高值区高度一致，与伊利石、高岭石、绿泥石没有明显空间对应关系。显微尺度验证也支持这一结论：LA-ICP-MS、微区拉曼和光学显微镜分析表明，锂含量由高到低为蒙脱石 >> 高岭石 > 伊利石。这说明蒙脱石是研究区主要载锂矿物，其强吸附能力控制锂富集。
高光谱填图还揭示了传统离散采样难以发现的细节。传统分析常按1 m间隔取样，只能得到平均结果；高光谱反演可在毫米级连续观察。研究发现，富锂层内部存在多个锂含量高低变化的旋回，蒙脱石和伊利石也呈周期性变化。结合古地理指标，研究区经历了由海到陆再到海的沉积循环。石炭纪为浅海碳酸盐潮坪，海水Li⁺浓度低且缺少吸附锂的黏土矿物，锂含量极低。二叠纪倒石头组沉积期，气候变干、水位下降，形成陆相湖盆，湖水逐渐浓缩，Li⁺被黏土矿物吸附，锂开始富集。随后气候进一步变干，环境转为湖盆-沼泽过渡，蒸发作用使Li⁺浓度升高，蒙脱石大量形成并强烈吸附锂，形成富锂矿层。早二叠世栖霞组沉积期海平面上升，环境回到浅海碳酸盐潮坪，Li⁺浓度快速下降，黏土层锂含量也随之降低。
古地理指标也印证了这一过程。Ga含量和Sr/Ba比值可反映水体盐度：咸水中Ga<8 μg/g、Sr/Ba>1.0，淡水中Ga>17 μg/g、Sr/Ba<0.6。Mo和Re可反映氧化还原条件：Mo>25 μg/g、Re>0.03 μg/g指示还原环境，Mo<5 μg/g、Re<0.01 μg/g指示氧化环境。研究区上部湖盆部分层段Mo>20 μg/g、Re>0.02 μg/g，为弱还原环境，对应碳质黏土岩与煤线，说明当时处于湖盆与沼泽过渡。富锂层内，干旱期湖水蒸发使Li⁺浓缩，湿润期蒙脱石形成并吸附锂，构成干旱-湿润小旋回控制下的锂富集模式。
这项研究表明，高光谱岩芯成像与Transformer-MLP结合，可以快速、无损地预测岩芯锂含量和黏土矿物含量，并在毫米尺度展示锂与蒙脱石的空间关系。该方法能为黏土型锂矿的找矿评价和古地理重建提供新工具，也为滇中盆地寻找大规模锂资源提供重要依据。
图1：早二叠世古地理、研究区地质与钻孔高光谱图像。
图2：光谱描述参数示意图。
图3：低、中、高锂品位样品光谱曲线。
图4：Transformer-MLP回归流程图。
图5：锂含量反演建模结果。
图6：黏土矿物定量建模结果。
图7：ZK1506钻孔锂与矿物分布图。
图8：ZK2306钻孔锂与矿物分布图。
图9：代表性样品显微尺度验证。
图10：锂变化相关古地理指标剖面。
图11：基于ZK1506的锂富集机制示意图。
