CN109580687A - 一种识别砂岩型铀成矿目的层物源的综合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铀矿成矿理论和找矿技术方法领域，具体涉及一种识别砂岩型铀成矿目的层物源的综合方法，包括如下步骤：步骤一、采集目的层砂岩样品；步骤二、鉴定样品中的重矿物组成及含量；将采集的砂岩样品破碎至80目，经淘选，将样品中的重矿物选出，在双目镜下鉴定重矿物的组成和各种类重矿物的相对含量；步骤三、测试样品中的元素组成；将部分样品粉碎至200目，利用ICP‑MS微量元素分析仪和X荧光光谱仪，分别测试样品中的微量元素和主量元素含量；步骤四、碎屑锆石U‑Pb同位素测试；将碎屑锆石从重矿物中分离选出来，利用激光剥蚀等离子质谱LA‑ICP‑MS测试其中锆石中的U‑Pb同位素组成；获得U‑Pb同位素数据后，采用Isoplot4.15软件处理，拟合出年龄谐和图；步骤五、物源区判别。

Description

一种识别砂岩型铀成矿目的层物源的综合方法
技术领域
本发明属于铀矿成矿理论和找矿技术方法领域，具体涉及一种识别砂岩型铀成矿目的层物源的综合方法。
背景技术
充足的铀源是砂岩型铀矿床形成的必要物质基础，是评价盆地铀成矿潜力的首要基础条件。目前普遍认为沉积盆地内的砂岩型铀矿的铀源包括“外部”和“内部”双重铀源，特别是盆地蚀源区古陆块和成熟陆壳可为铀成矿提供良好的物质来源和铀源。我国的砂岩型铀矿大多分布在浅部盆缘部位，因此前期的勘查和研究工作过多关注外部铀源对铀成矿的贡献。然而，随着铀矿勘查工作的推进，在我国的松辽盆地腹部500米以深发现了沉积成岩作用形成的铀矿体和众多的铀异常，充分显示了盆地内目的层自身的铀源同样重要。因此，深部成矿的铀源更多的要侧重目的层自身的原始含铀性。可见，目的层自身的铀源对铀成矿至关重要，而目的层自身的铀源取决于目的层沉积时期的物源，因此，目的层物源区的岩石组成及其原始含铀性就间接决定了目的层的自生的含铀性。
传统的恢复沉积层物源的方法主要有砂岩岩屑成分鉴定法、重矿物法和元素组成判别等。其中，岩屑成分鉴定方法是通过系统采集目的层的砂岩沉积物，然后切片，在镜下观察组成沉积物的岩屑成分，从而可以大致确定组成物源区岩石的岩性。对于在不同时代形成的相同岩性的岩石，该方法无法分辨出沉积物具体来自哪个时代的岩石。重矿物法是通过系统采集目的层砂岩沉积物，通过重矿物淘选、鉴别，判断其来自何种岩石，可以大致区分物源岩石所属的大类。该方法对物源区的判别精度太低。元素组成判别法是采集目的层的沉积物，通过测试其中的主、微量元素组成，判断其所属的大致物源区。同样该方法的判别精度较低。
因此，传统的方法对目的层物源区的识别精度有限，而且人为主观性太强，不利于客观、准确地判别目的层沉积时的物源区，迫切需要建立一种综合识别方法，能够有效提高识别的精度，客观地对物源区进行识别，以便明确目的层的含铀性和形成砂岩型铀矿床的能力。
发明内容
本发明的目的在于克服传统单一方法在识别精度和人为主观方面的缺陷，提供一种综合、客观的识别砂岩型铀成矿目的层物源的方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种识别砂岩型铀成矿目的层物源的综合方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、采集目的层砂岩样品；
步骤二、鉴定样品中的重矿物组成及含量
将采集的砂岩样品破碎至80目，经淘选，将样品中的重矿物选出，在双目镜下鉴定重矿物的组成和各种类重矿物的相对含量；
步骤三、测试样品中的元素组成；
将部分样品粉碎至200目，利用ICP-MS微量元素分析仪和X荧光光谱仪，分别测试样品中的微量元素和主量元素含量；
步骤四、碎屑锆石U-Pb同位素测试
将碎屑锆石从重矿物中分离选出来，利用激光剥蚀等离子质谱LA-ICP-MS测试其中锆石中的U-Pb同位素组成；获得U-Pb同位素数据后，采用Isoplot4.15软件处理，拟合出年龄谐和图；
步骤五、物源区判别；
分析重矿物的组成，推测可能的物源；利用主、微量元素的测试含量，编制物源区判别图；在以上大致确定物源区范围的基础上，根据软件拟合所获得的碎屑锆石的形成年龄，精确确定物源区岩石的形式时代和分布范围。
所述的步骤一中采集的样品重量要超过5公斤，且要求新鲜。
所述的步骤二中将至少5公斤的样品破碎至80目，以便获取足够的重矿物；
所述的步骤三中将至少100克新鲜样品粉碎至200目。
所述的步骤四中需要在重矿物鉴定后，将其中的锆石挑选出来，并粘在树脂靶上。
本发明的有益效果是：本发明的方法综合了重矿物鉴定、元素组成判别和碎屑锆石U-Pb年龄拟合多种方法，可以有效克服传统单一方法的局限性和人为主观性，从而提高物源区识别的客观性和精度。
附图说明
图1为本发明所提供的一种识别砂岩型铀成矿目的层物源的综合方法的流程图
图2准噶尔盆地南缘头屯河剖面清水河组碎屑锆石U-Pb年龄
图3主量元素物源区识别图
图4微量元素物源区识别图
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。
一种识别砂岩型铀成矿目的层物源的综合方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、采集目的层砂岩样品；
步骤二、鉴定样品中的重矿物组成及含量
将采集的砂岩样品破碎至80目，经淘选，将样品中的重矿物选出，在双目镜下鉴定重矿物的组成和各种类重矿物的相对含量；
步骤三、测试样品中的元素组成；
将部分样品粉碎至200目，利用ICP-MS微量元素分析仪和X荧光光谱仪，分别测试样品中的微量元素和主量元素含量；
步骤四、碎屑锆石U-Pb同位素测试
将碎屑锆石从重矿物中分离选出来，利用激光剥蚀等离子质谱LA-ICP-MS测试其中锆石中的U-Pb同位素组成；获得U-Pb同位素数据后，采用Isoplot4.15软件处理，拟合出年龄谐和图；
步骤五、物源区判别；
分析重矿物的组成，推测可能的物源；利用主、微量元素的测试含量，编制物源区判别图；在以上大致确定物源区范围的基础上，根据软件拟合所获得的碎屑锆石的形成年龄，精确确定物源区岩石的形式时代和分布范围。
所述的步骤一中采集的样品重量要超过5公斤，且要求新鲜。
所述的步骤二中将至少5公斤的样品破碎至80目，以便获取足够的重矿物；
所述的步骤三中将至少100克新鲜样品粉碎至200目。
所述的步骤四中需要在重矿物鉴定后，将其中的锆石挑选出来，并粘在树脂靶上。
如图1所示，本发明提供的一种识别砂岩型铀成矿目的层物源的综合方法，包括以下步骤：
(1)采集目的层砂岩样品
根据目的层深厚均匀采集目的层新鲜的砂岩样品，并去除表面杂质或氧化层，通常一个时代地层采集3件样品，且每件样品重量需超过5公斤。
(2)鉴定样品中的重矿物组成及含量
将至少5公斤的样品破碎至80目，经淘选，将样品中的重矿物选出，在双目镜下鉴定重矿物的组成和各种类重矿物的相对含量。
(3)测试样品中的元素组成
将至少100克的新鲜样品粉碎至200目，利用ICP-MS微量元素分析仪和X荧光光谱仪，分别测试样品中的微量元素和主量元素含量。
(4)碎屑锆石U-Pb同位素测试
在重矿物鉴定后，将其中的锆石挑选出来，并粘在树脂靶上，利用激光剥蚀等离子质谱(LA-ICP-MS)测试其中锆石中的U-Pb同位素组成。获得U-Pb同位素数据后，采用Isoplot4.15软件处理，拟合出年龄谐和图。
(5)物源区判别
分析重矿物的组成，推测可能的物源；利用主、微量元素的测试含量，编制物源区判别图；在以上大致确定物源区范围的基础上，根据软件拟合所获得的碎屑锆石的形成年龄，精确确定物源区岩石的形成时代和分布范围。
实施例1准噶尔盆地南缘下白垩统清水河组物源区判别应用实例
利用本发明的方法对准噶尔盆地南缘下白垩统清水河组物源区判别的具体步骤如下：
(1)采集准噶尔盆地南缘下白垩统清水河组(K1q)砂岩样品
采集3件准噶尔盆地南缘下白垩统清水河组底部、中部和上部新鲜砂岩样品，去除样品表面氧化层，且每件样品重量至少5公斤。
(2)鉴定样品中的重矿物组成及含量。
将至少5公斤的样品破碎至80目后，经过淘选，将样品中的重矿物选出，在双目镜下鉴定重矿物的组成和各种类重矿物的相对含量。如下表所示：
表1准噶尔盆地南缘头屯河剖面清水河组重矿物种类和含量
(3)测试样品中的元素组成
将至少100克的新鲜样品粉碎至200目，利用ICP-MS微量元素分析仪和X荧光光谱仪，分别测试样品中的微量元素和主量元素含量。测试结果见表2。
表2准噶尔盆地南缘头屯河剖面清水河组主、微量元素含量
(4)碎屑锆石U-Pb同位素测试
在重矿物鉴定后，将其中的锆石挑选出来，并粘在树脂靶上，利用激光剥蚀等离子质谱(LA-ICP-MS)测试其中锆石中的U-Pb同位素组成。获得U-Pb同位素数据后，采用Isoplot4.15软件处理，拟合出年龄谐和图，如图2所示。
(5)物源区判别
不同的重矿物组合往往是不同母岩类型的反映。母岩类型与主要重矿物组合对应关系为：石榴子石-绿帘石-角闪石-磁铁矿组合一般代高级变质岩源区；电气石-白钛石组合一般代表低级变质岩源区；金红石-辉石组合一般代表基性岩源区；锆石-磷灰石-角闪石-磁铁矿组合一般代表中酸性岩浆岩源区；重晶石代表沉积岩源区。由表1鉴定结果，分析推测源区岩石可能由锆石为主的中酸性岩浆岩和石榴子石为主的高级变质岩共同组成。
利用主、微量元素的测试含量，编制物源区判别图，如图3和图4所示。图3和图4分析结果显示，样品点均落在了长英质火成岩物源区，即物源区岩石由长英质火成岩组成。
软件拟合所获得的碎屑锆石的形成年龄分布在两个区间：140～180Ma和280～320Ma。根据准噶尔盆地南缘区域地质图分析，140～180Ma期间本区存在酸性花岗岩(即长英质火成岩)，280～320Ma时代区间分布有大量高级变质岩。由此可以综合判定本区物源区岩石形成于140～180Ma和280～320Ma期间，岩性主要为酸性花岗岩和高级变质岩，而酸性花岗岩是富铀岩类，可为铀成矿提供丰富的铀源。
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 (5)

1.一种识别砂岩型铀成矿目的层物源的综合方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、采集目的层砂岩样品；
步骤二、鉴定样品中的重矿物组成及含量
将采集的砂岩样品破碎至80目，经淘选，将样品中的重矿物选出，在双目镜下鉴定重矿物的组成和各种类重矿物的相对含量；
步骤三、测试样品中的元素组成；
将部分样品粉碎至200目，利用ICP-MS微量元素分析仪和X荧光光谱仪，分别测试样品中的微量元素和主量元素含量；
步骤四、碎屑锆石U-Pb同位素测试
将碎屑锆石从重矿物中分离选出来，利用激光剥蚀等离子质谱LA-ICP-MS测试其中锆石中的U-Pb同位素组成；获得U-Pb同位素数据后，采用Isoplot4.15软件处理，拟合出年龄谐和图；
步骤五、物源区判别；
分析重矿物的组成，推测可能的物源；利用主、微量元素的测试含量，编制物源区判别图；在以上大致确定物源区范围的基础上，根据软件拟合所获得的碎屑锆石的形成年龄，精确确定物源区岩石的形式时代和分布范围。
2.根据权利要求1所述的一种识别砂岩型铀成矿目的层物源的综合方法，其特征在于：所述的步骤一中采集的样品重量要超过5公斤，且要求新鲜。
3.根据权利要求1或2所述的一种识别砂岩型铀成矿目的层物源的综合方法，其特征在于：所述的步骤二中将至少5公斤的样品破碎至80目，以便获取足够的重矿物。
4.根据权利要求1所述的一种识别砂岩型铀成矿目的层物源的综合方法，其特征在于：所述的步骤三中将至少100克新鲜样品粉碎至200目。
5.根据权利要求1所述的一种识别砂岩型铀成矿目的层物源的综合方法，其特征在于：所述的步骤四中需要在重矿物鉴定后，将其中的锆石挑选出来，并粘在树脂靶上。
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