CN107764975A - 一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于固体矿产勘查领域，具体公开一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法，该方法包括以下步骤：步骤1、铀矿床成矿深度估算；步骤2、锆石、磷灰石裂变径迹分析；步骤3、步骤3、根据上述步骤2中得到的锆石、磷灰石热演化史、上述步骤1中得到的铀矿床成矿深度，估出算花岗岩中铀矿床深部找矿空间范围。本发明的方法能够定量估算花岗岩型铀矿床深部找矿空间，推动花岗岩型铀矿深部铀资源的快速突破。

Description

一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法
技术领域
本发明属于固体矿产勘查领域，具体涉及一种基于花岗岩型热液铀矿床流体包裹体研究和锆石、磷灰石裂变径迹热年代学研究的花岗岩型铀矿床深部找矿空间定量估算方法。
背景技术
由于我国经济社会的快速发展，对各种固体矿产资源的消耗日益增大，因而近年来固体矿产勘查已经由较浅的第一找矿空间向深部第二找矿空间进军。以胶东金矿为例，近年来的勘查深度已由原来的1000米以浅，大幅拓展至2000米以浅，局部甚至已经钻探至3000～4000米。随着勘查深度的大幅拓展，胶东金矿的资源量也获得巨大的增加。
反观铀矿资源的勘查，尤其是我国南方花岗岩型铀矿的勘查，目前仍处于1000米以浅，甚至大部分勘查区的钻探评价深度只有700～800米左右，导致花岗岩型铀矿的资源量长期以来未得到大幅的增加。制约花岗岩型铀矿床勘查深度长期止步不前的重要因素，就是对这类铀矿床深部找矿潜力的认识裹足不前，即未能科学评价花岗岩型铀矿床成矿的地壳垂向幅度及其成矿后的剥蚀深度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种花岗岩型铀深部找矿空间定量估算方法，该方法能够定量估算花岗岩型铀矿床深部找矿空间，推动花岗岩型铀矿深部铀资源的快速突破。
实现本发明目的的技术方案：一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、铀矿床成矿深度估算，步骤1具体包括如下步骤：
步骤1.1、采集铀矿床典型样品；
步骤1.2、将上述步骤1.1中采集到的样品制备成流体包裹体片；
步骤1.3、观察上述步骤1.2中得到的流体包裹体片类型、分布特征，并测量流体包裹体片的关键温度；
步骤1.4：根据上述步骤1.3中得到的流体包裹体的成分相变的关键温度，计算得到流体包裹体均一压力；
步骤1.5：估算铀矿成矿深度；
步骤2、锆石、磷灰石裂变径迹分析，步骤2具体包括如下步骤：
步骤2.1、采集典型样品，分选锆石、磷灰石单矿物
步骤2.2、上述步骤2.1中裂变径迹分析后的锆石、磷灰石裂变径迹进行分析测试，得到锆石、磷灰石裂变径迹数据；
步骤2.3、根据上述步骤2.2中得到的锆石、磷灰石裂变径迹数据，反演锆石、磷灰石热演化史；
步骤2.4、选定合理地温梯度，将上述步骤2.3中的热演化史转化为抬升剥蚀过程；
步骤3、根据上述步骤2中得到的锆石、磷灰石热演化史、上述步骤1中得到的铀矿床成矿深度，估出算花岗岩中铀矿床深部找矿空间范围，步骤3具体包括如下步骤：
步骤3.1、获取铀矿床成矿的地质年龄
步骤3.2、根据上述步骤2.3中得到的锆石、磷灰石热演化史，扣除铀矿床形成前花岗岩体的剥蚀深度，得到花岗岩型铀矿床形成后剥蚀深度；
步骤3.3、根据上述步骤1.5中得到的铀矿床成矿深度、上述步骤3.2中得到的成矿后剥蚀深度定量估算出深部找矿空间范围。
所述的步骤1.1中的铀矿床典型样品包括蚀变围岩、铀矿石岩石样品。
所述的步骤1.3中蚀变围岩样品、铀矿石样品包裹体类型主要以气液两相包裹体为主，蚀变围岩中含少量含CO2的三相流体包裹体；所述的测量流体包裹体片的关键温度的具体步骤如下：将蚀变围岩样品、铀矿石样品流体包裹体片与载玻片进行分离、清洗干净后，采用偏光显微镜配合冷热台，对蚀变围岩样品、铀矿石样品流体包裹体片进行重复性的多次冷冻、加热操作，记录多个流体包裹体的成分相变的关键温度，其中气液两相流体包裹体的冰点温度为-0.5℃～-5.4℃，均一温度为110℃～430℃；含CO2的三相流体包裹体的二氧化碳水合物消失温度为6.3℃～6.8℃，均一温度为229℃～352℃。
所述的步骤1.4具体包括如下步骤：根据上述步骤1.3中得到的蚀变围岩样品、铀矿石样品流体包裹体的成分相变的关键温度，采用GeoFluid1.0软件计算得到蚀变围岩样品、铀矿石样品流体包裹体的均一压力，其中气液两相流体包裹体的均一压力为5×105～199×105Pa，含CO2的三相流体包裹体的均一压力为884×105～1789×105Pa。
所述的步骤1.5具体包括如下步骤：对气液两相流体包裹体，采用75×105Pa/km的地压梯度换算，得到的深度为0.02～2.65km；对含CO2的三相流体包裹体，按照250×105Pa/km的地压梯度换算，得到的深度为3.54～7.16km。以气液两相流体包裹体均一压力对应的最大深度作为花岗岩型铀矿成矿的最浅深度，以含CO2的三相流体包裹体均一压力对应的深度平均值作为花岗岩型铀矿成矿的最大深度，即花岗岩型铀矿成矿的深度范围为2.65～5.35km。
所述的步骤2.1中分选锆石、磷灰石单矿物具体包括如下步骤：将采集到的岩石样品，经过破碎、重砂分离、单矿物提纯，得到纯度大于99％的锆石单矿物、磷灰石单矿物样品。
所述的步骤2.2具体包括如下步骤：将上述步骤2.1中裂变径迹分析后的锆石、磷灰石单矿物，经过放射性照射、制靶、径迹蚀刻、显微镜观察、综合计算等流程，得到锆石、磷灰石裂变径迹年代学数据。
所述的步骤2.3具体包括如下步骤：锆石裂变径迹年龄的封闭温度为250℃，退火带温度为210～310℃，磷灰石裂变径迹年龄的封闭温度为100℃，退火带温度为60～110℃。锆石裂变径迹年龄为76Ma，磷灰石裂变径迹年龄为24～30Ma；说明从矿床形成时的76Ma到24～30Ma，矿床的温度从250℃下降到100℃；从磷灰石裂变径迹的封闭温度100℃降低到近地表的30℃，经历了24～30Ma。
所述的步骤3.2具体包括如下步骤：从上述步骤2.3中得到的锆石裂变径迹年龄76Ma，对应的封闭温度250℃，到磷灰石裂变径迹年龄24～30Ma对应的封闭温度100℃，温度降低幅度为150℃，抬升剥蚀幅度为2.05km，平均抬升速率为39.52～44.67m/Ma；由此可计算得到，76Ma至70Ma，花岗岩型铀矿床形成后抬升剥蚀深度为39.52～44.67m/Ma×6Ma≈0.25km。
所述的步骤3.3具体包括如下步骤：上述步骤1.5中估算得到，花岗岩型铀矿成矿的深度范围为2.65～5.35km，上述步骤3.2中估算得到花岗岩型铀矿床形成以后70Ma以来抬升剥蚀程度约为2.75km，从而得到，花岗岩型铀矿床的深部找矿空间为(2.65～5.35)-2.75＝-0.1～2.6km。
本发明的有益技术效果在于：本发明的方法相对已有技术，大幅度增加了我国南方花岗岩型铀矿床的深部找矿空间，使得深部找矿空间增加至现今地表2000米以下，定量估算了花岗岩型铀矿资源的深部找矿空间，对未来的花岗岩型铀资源大突破具有极其重要的技术支撑功能和理论指导作用。
附图说明
图1为本发明所提供的一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
华南棉花坑铀矿床为花岗岩型铀矿床，下面以华南棉花坑铀矿床为例，对本发明进一步阐述。
如图1所示，本发明所提供的一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、铀矿床成矿深度估算
步骤1.1、采集铀矿床典型样品
实地考察棉花坑铀矿床，其热液蚀变包括硅化、赤铁矿化、绿泥石化、伊利石化、碳酸盐化等，铀矿化类型包括硅质脉型矿石、蚀变花岗岩型矿石。采集具有代表性的蚀变围岩、铀矿石岩石样品，包括各类蚀变围岩、脉状铀矿石、蚀变花岗岩型铀矿石等。
步骤1.2、将上述步骤1.1中采集到的样品制备成流体包裹体片
将上述步骤1.1中采集到的蚀变围岩、铀矿石样品磨制成双面剖光的流体包裹体片。
步骤1.3、观察上述步骤1.2中得到的流体包裹体片类型、分布特征，并测量流体包裹体片的关键温度
将上述步骤1.2中磨制好的蚀变围岩样品、铀矿石样品流体包裹体片，在偏光显微镜下进行观察，了解其中流体包裹体的类型、分布特征，蚀变围岩样品、铀矿石样品包裹体类型主要以气液两相包裹体为主，蚀变围岩中含少量含CO2的三相流体包裹体，流体包裹体的分布特征呈线状排列或集群式分布。将蚀变围岩样品、铀矿石样品流体包裹体片与载玻片进行分离、清晰干净后，采用偏光显微镜配合冷热台，对蚀变围岩样品、铀矿石样品流体包裹体片进行重复性的多次冷冻、加热操作，通常可重复5-10次冷冻、加热操作，记录多个流体包裹体的成分相变的关键温度，其中气液两相流体包裹体的冰点温度为-0.5℃～-5.4℃，均一温度为110℃～430℃；含CO2的三相流体包裹体的二氧化碳水合物消失温度为6.3℃～6.8℃，均一温度为229℃～352℃。
步骤1.4：根据上述步骤1.3中得到的流体包裹体的成分相变的关键温度，计算得到流体包裹体均一压力
根据上述步骤1.3中得到的蚀变围岩样品、铀矿石样品流体包裹体的成分相变的关键温度数据，采用GeoFluid1.0软件计算得到蚀变围岩样品、铀矿石样品流体包裹体的均一压力，其中气液两相流体包裹体的均一压力为5×105～199×105Pa，含CO2的三相流体包裹体的均一压力为884×105～1789×105Pa。
步骤1.5：估算铀矿成矿深度
对气液两相流体包裹体，采用75×105Pa/km的地压梯度换算，得到的深度为0.02～2.65km；对含CO2的三相流体包裹体，按照250×105Pa/km的地压梯度换算，得到的深度为3.54～7.16km。以气液两相流体包裹体均一压力对应的最大深度作为棉花坑铀矿(花岗岩型铀矿)成矿的最浅深度，以含CO2的三相流体包裹体均一压力对应的深度平均值作为棉花坑铀矿(花岗岩型铀矿)成矿的最大深度，即棉花坑铀矿(花岗岩型铀矿)成矿的深度范围为2.65～5.35km。该步骤对棉花坑铀矿成矿的深度估算远大于以往估算的成矿的深度范围1～2.5km。
步骤2、锆石、磷灰石裂变径迹分析
步骤2.1、采集典型样品，分选锆石、磷灰石单矿物
在棉花坑铀矿床深部采矿坑道，采集不用类型热液蚀变的花岗岩样品。将采集到的岩石样品，经过破碎、重砂分离、单矿物提纯，得到纯度大于99％的锆石单矿物、磷灰石单矿物样品。
步骤2.2、上述步骤2.1中分选提纯后的锆石、磷灰石样品，进行裂变径迹分析测试，得到锆石、磷灰石裂变径迹数据
将上述步骤2.1中裂变径迹分析后的锆石、磷灰石单矿物，经过放射性照射、制靶、径迹蚀刻、显微镜观察、综合计算流程，得到锆石、磷灰石裂变径迹年代学数据如下表1所示。
表1裂变径迹数据实例
步骤2.1中的放射性照射、制靶、径迹蚀刻、显微镜观察、综合计算流程采用现有技术中。
步骤2.3、根据上述步骤2.2中得到的锆石、磷灰石裂变径迹数据，反演锆石、磷灰石热演化史
锆石裂变径迹年龄的封闭温度为250℃，退火带温度为210～310℃，磷灰石裂变径迹年龄的封闭温度为100℃，退火带温度为60～110℃。锆石裂变径迹年龄为76Ma，磷灰石裂变径迹年龄为24～30Ma。综合锆石、磷灰石裂变径迹的测试结果，说明从矿床形成时的76Ma到24～30Ma，矿床的温度从250℃下降到100℃。从磷灰石裂变径迹的封闭温度100℃降低到近地表的30℃，经历了24～30Ma。
步骤2.4、选定合理地温梯度，将上述步骤2.3中的热演化史转化为抬升剥蚀过程
由于粤北地区是一个地热异常区，温泉活动十分常见，因此该地区的地温梯度应该远远不止25.1℃/km。资料显示，国内几个温泉分布区的地温梯度均较高，例如，云南滕冲-龙陵，地温梯度高达51.9～139℃/km，云南江川74.2℃/km，福建漳州和福建福州地温梯度分别高达85℃/km和72.9℃/km。因此，可以将73℃/km作为长江地区较为合理的地温梯度。
按照73℃/km的地温梯度，换算的抬升剥蚀程度约为3km，即锆石裂变径迹封闭时代76Ma以来，棉花坑铀矿床所在地区的抬升剥蚀程度约为3km。
步骤3、根据上述步骤2中得到的锆石、磷灰石热演化史、上述步骤1中得到的铀矿床成矿深度，估出算花岗岩中铀矿床深部找矿空间范围
步骤3.1、获取铀矿床成矿的地质年龄
查阅相关现有技术中的地质报告等资料，棉花坑铀矿床的成矿时代为70Ma。
步骤3.2、根据上述步骤2.3中得到的锆石、磷灰石热演化史，扣除铀矿床形成前花岗岩体的剥蚀深度，得到花岗岩型铀矿床形成后剥蚀深度
从上述步骤2.3中得到的锆石裂变径迹年龄76Ma(对应的封闭温度250℃)到磷灰石裂变径迹年龄24～30Ma(对应的封闭温度100℃)，温度降低幅度为150℃，抬升剥蚀幅度为2.05km，平均抬升速率为39.52～44.67m/Ma。由此可计算得到，76Ma至70Ma，花岗岩型铀矿床形成后抬升剥蚀深度为39.52～44.67m/Ma×6Ma≈237～268m(平均约250m或0.25km)。
76Ma以来，棉花坑铀矿床所在地区的抬升剥蚀程度约为3km。那么70Ma以来，棉花坑铀矿床所在地区的抬升剥蚀程度约为3km-0.25km＝2.75km。
步骤3.3、根据上述步骤1.5中得到的铀矿床成矿深度、上述步骤3.2中得到的成矿后剥蚀深度定量估算出深部找矿空间范围
上述步骤1.5中估算得到，棉花坑铀矿成矿的深度范围为2.65～5.35km。上述步骤3.2中估算得到棉花坑铀矿床形成以后70Ma以来抬升剥蚀程度约为2.75km，从而得到，棉花坑铀矿床的深部找矿空间为(2.65～5.35)-2.75＝-0.1～2.6km。这说明，棉花坑铀矿床只遭受了轻微的剥蚀，只有其上部的约100m遭受剥蚀被破坏，现今地表深部2.6km具有巨大的成矿和找矿空间。目前，棉花坑铀矿的钻探揭露深度相对现今地表只有约650m。通过本发明的方法进行估算，棉花坑铀矿床的深部找矿空间可以在现有基础上进一步延伸约2km。该步骤估算的深部找矿空间拓展至现今地表以下2km，远大于以往估计的仅局限于1km以内的认识。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (10)

1.一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、铀矿床成矿深度估算，步骤1具体包括如下步骤：
步骤1.1、采集铀矿床典型样品；
步骤1.2、将上述步骤1.1中采集到的样品制备成流体包裹体片；
步骤1.3、观察上述步骤1.2中得到的流体包裹体片类型、分布特征，并测量流体包裹体片的关键温度；
步骤1.4：根据上述步骤1.3中得到的流体包裹体的成分相变的关键温度，计算得到流体包裹体均一压力；
步骤1.5：估算铀矿成矿深度；
步骤2、锆石、磷灰石裂变径迹分析，步骤2具体包括如下步骤：
步骤2.1、采集典型样品，分选锆石、磷灰石单矿物
步骤2.2、上述步骤2.1中裂变径迹分析后的锆石、磷灰石裂变径迹进行分析测试，得到锆石、磷灰石裂变径迹数据；
步骤2.3、根据上述步骤2.2中得到的锆石、磷灰石裂变径迹数据，反演锆石、磷灰石热演化史；
步骤2.4、选定合理地温梯度，将上述步骤2.3中的热演化史转化为抬升剥蚀过程；
步骤3、根据上述步骤2中得到的锆石、磷灰石热演化史、上述步骤1中得到的铀矿床成矿深度，估出算花岗岩中铀矿床深部找矿空间范围，步骤3具体包括如下步骤：
步骤3.1、获取铀矿床成矿的地质年龄
步骤3.2、根据上述步骤2.3中得到的锆石、磷灰石热演化史，扣除铀矿床形成前花岗岩体的剥蚀深度，得到花岗岩型铀矿床形成后剥蚀深度；
步骤3.3、根据上述步骤1.5中得到的铀矿床成矿深度、上述步骤3.2中得到的成矿后剥蚀深度定量估算出深部找矿空间范围。
2.根据权利要求1所述的一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法，其特征在于：所述的步骤1.1中的铀矿床典型样品包括蚀变围岩、铀矿石岩石样品。
3.根据权利要求2所述的一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法，其特征在于：所述的步骤1.3中蚀变围岩样品、铀矿石样品包裹体类型主要以气液两相包裹体为主，蚀变围岩中含少量含CO2的三相流体包裹体；所述的测量流体包裹体片的关键温度的具体步骤如下：将蚀变围岩样品、铀矿石样品流体包裹体片与载玻片进行分离、清洗干净后，采用偏光显微镜配合冷热台，对蚀变围岩样品、铀矿石样品流体包裹体片进行重复性的多次冷冻、加热操作，记录多个流体包裹体的成分相变的关键温度，其中气液两相流体包裹体的冰点温度为-0.5℃～-5.4℃，均一温度为110℃～430℃；含CO2的三相流体包裹体的二氧化碳水合物消失温度为6.3℃～6.8℃，均一温度为229℃～352℃。
4.根据权利要求3所述的一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法，其特征在于：所述的步骤1.4具体包括如下步骤：根据上述步骤1.3中得到的蚀变围岩样品、铀矿石样品流体包裹体的成分相变的关键温度，采用GeoFluid1.0软件计算得到蚀变围岩样品、铀矿石样品流体包裹体的均一压力，其中气液两相流体包裹体的均一压力为5×105～199×105Pa，含CO2的三相流体包裹体的均一压力为884×105～1789×105Pa。
5.根据权利要求4所述的一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法，其特征在于：所述的步骤1.5具体包括如下步骤：对气液两相流体包裹体，采用75×105Pa/km的地压梯度换算，得到的深度为0.02～2.65km；对含CO2的三相流体包裹体，按照250×105Pa/km的地压梯度换算，得到的深度为3.54～7.16km。以气液两相流体包裹体均一压力对应的最大深度作为花岗岩型铀矿成矿的最浅深度，以含CO2的三相流体包裹体均一压力对应的深度平均值作为花岗岩型铀矿成矿的最大深度，即花岗岩型铀矿成矿的深度范围为2.65～5.35km。
6.根据权利要求8所述的一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法，其特征在于：所述的步骤2.1中分选锆石、磷灰石单矿物具体包括如下步骤：将采集到的岩石样品，经过破碎、重砂分离、单矿物提纯，得到纯度大于99％的锆石单矿物、磷灰石单矿物样品。
7.根据权利要求6所述的一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法，其特征在于：所述的步骤2.2具体包括如下步骤：将上述步骤2.1中裂变径迹分析后的锆石、磷灰石单矿物，经过放射性照射、制靶、径迹蚀刻、显微镜观察、综合计算等流程，得到锆石、磷灰石裂变径迹年代学数据。
8.根据权利要求7所述的一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法，其特征在于：所述的步骤2.3具体包括如下步骤：锆石裂变径迹年龄的封闭温度为250℃，退火带温度为210～310℃，磷灰石裂变径迹年龄的封闭温度为100℃，退火带温度为60～110℃。锆石裂变径迹年龄为76Ma，磷灰石裂变径迹年龄为24～30Ma；说明从矿床形成时的76Ma到24～30Ma，矿床的温度从250℃下降到100℃；从磷灰石裂变径迹的封闭温度100℃降低到近地表的30℃，经历了24～30Ma。
9.根据权利要求8所述的一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法，其特征在于：所述的步骤3.2具体包括如下步骤：从上述步骤2.3中得到的锆石裂变径迹年龄76Ma，对应的封闭温度250℃，到磷灰石裂变径迹年龄24～30Ma对应的封闭温度100℃，温度降低幅度为150℃，抬升剥蚀幅度为2.05km，平均抬升速率为39.52～44.67m/Ma；由此可计算得到，76Ma至70Ma，花岗岩型铀矿床形成后抬升剥蚀深度为39.52～44.67m/Ma×6Ma≈0.25km。
10.根据权利要求9所述的一种花岗岩型铀矿深部找矿空间定量估算方法，其特征在于：所述的步骤3.3具体包括如下步骤：上述步骤1.5中估算得到，花岗岩型铀矿成矿的深度范围为2.65～5.35km，上述步骤3.2中估算得到花岗岩型铀矿床形成以后70Ma以来抬升剥蚀程度约为2.75km，从而得到，花岗岩型铀矿床的深部找矿空间为(2.65～5.35)-2.75＝-0.1～2.6km。
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