CN109581539A - 一种盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率的计算方法 - Google Patents

一种盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率的计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于盆地内砂岩型铀矿成矿潜力评价和找矿技术方法领域，具体涉及一种盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率的计算方法，步骤一：确定研究区，选取图件并圈定铀源体；步骤二：采集盆缘铀源体火成岩样品；步骤三：将采集的火成岩样品粉碎，用重液、磁选矿物分选方法分离出磷灰石和锆石单矿物，进行裂变径迹测试；步骤四：根据步骤三测定的磷灰石和锆石裂变径迹年龄计算视隆升速率，分析判断构造活动强度，评估研究区铀矿找矿潜力。

Description

一种盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率的计算方法
技术领域
本发明属于盆地内砂岩型铀矿成矿潜力评价和找矿技术方法领域，具体涉及一种盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率的计算方法。
背景技术
我国砂岩型铀矿床通常产在构造活动强烈，构造样式复杂的盆山结合部位。且其产出范围和规模受多种地质因素制约，构造活动的强弱是其中比较重要的控制因素，它不仅可以直接控矿，还能通过影响铀源条件、水文地质条件、沉积相、主砂体及其后生蚀变作用等间接控制砂岩型铀矿床的产出与分布。
蚀源区铀源体的抬升剥蚀、迁移搬运直至最终沉积在相邻盆地中，这一沉积过程可以通过控制沉积地层的岩性特征、沉积相、盆地充填序列、不整合面发育等方面影响铀矿的预富集，同时也反映了蚀源区构造活动的强弱。因此，对蚀源区铀源体的隆升剥蚀历史的研究不仅能获得砂岩型铀矿物源区的铀源供给信息，还可以通过定量计算铀源体的隆升速率来反演构造活动的强度，进而能够评估研究区铀矿找矿潜力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率的计算方法，为沉积盆地铀成矿潜力评价提供条件，实现更精准圈定铀成矿有利区。
本发明所采用的技术方案如下所述：
一种盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率的计算方法，包括以下步骤：
步骤一：确定研究区，选取图件并圈定铀源体；
步骤二：采集盆缘铀源体火成岩样品；
步骤三：将采集的火成岩样品粉碎，用重液、磁选矿物分选方法分离出磷灰石和锆石单矿物，进行裂变径迹测试；
步骤四：根据步骤三测定的磷灰石和锆石裂变径迹年龄计算视隆升速率，分析判断构造活动强度，评估研究区铀矿找矿潜力。
所述的步骤一，确定研究区，选取图件并圈定铀源体，包括：研究区选取1:5万～1:50万比例尺地质图，研究区包括所有蚀源区地质体，并标明各地质体的形成年龄；根据航放高场值和岩性，圈定铀源体，铀源体包括中酸性火成岩、酸性凝灰岩以及变质岩类，并对铀源体统一编号。
所述的步骤二，采集盆缘铀源体火成岩样品，包括：选取样品新鲜无蚀变和风化，样品重5Kg，将样品粉碎，分选出磷灰石和锆石单矿物。
所述的步骤三，将采集的火成岩样品粉碎，用重液、磁选矿物分选方法分离出磷灰石和锆石单矿物，进行裂变径迹测试，包括：
利用环氧树脂将分离的磷灰石和锆石制成光薄片，在25℃恒温的6.6％HNO3溶液中蚀刻30s；挑选晶形完整的透明锆石置于载玻片上，让透明锆石C轴平行于水平面分布，利用一定的高温使之镶入聚四氟乙丙烯片中，通过研磨和抛光露出内表面，在220℃温度下的8gNaOH+11.5gKOH熔体中蚀刻33h；采用外探测器法定年，将低铀白云母贴在光薄片上，与铀玻璃一起构成定年组件；样品均置于反应堆内辐照，照射的中子注量为1×1016n·cm-2；之后将云母外探测器置于25℃的HF中蚀刻35min，揭示诱发裂变径迹；裂变径迹长度为封闭径迹长度。
所述的步骤四，根据步骤三测定的磷灰石和锆石裂变径迹年龄计算视隆升速率，分析判断构造活动强度，评估研究区铀矿找矿潜力，还包括：
步骤4.1：基于样品中的锆石、磷灰石通过裂变径迹退火带的时间不同，进行视隆升速率的计算；磷灰石裂变径迹封闭温度采用100℃～120℃，锆石裂变径迹封闭温度采用200℃～300℃，即磷灰石和锆石之间的封闭温度差值按t＝140℃计算；
步骤4.2：确定研究区内古地温梯度值t0，可根据H＝t/t0换算出样品中磷灰石和锆石进入各自封闭温度的高程差H；
步骤4.3：根据步骤三测定的裂变径迹结果，分别计算磷灰石和锆石的年龄；
步骤4.4：根据步骤4.2中计算磷灰石和锆石进入各自封闭温度的高程差H，除以步骤4.3中计算失误磷灰石和锆石的年龄差值，即得铀源体的视隆升速率V，判断构造活动的强度，评估研究区铀矿找矿潜力。
本发明的有益效果是：
本发明设计的一种盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率的计算方法，样品采集对象和分析测试要求简单明确，可操作性强；通过计算铀源体火成岩磷灰石和锆石裂变径迹年龄，根据其各自的不同封闭温度，计算获得铀源体的视隆升速率，从而判断盆地边缘构造活动的强弱，根据构造活动对铀矿体的产出和分布的控制作用，进一步圈定铀成矿有利区域。
附图说明
图1为本发明所提供的一种盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率的计算方法的流程图；
图2为准噶尔盆地东缘蚀源区出露的铀源体(1：20万比例尺)的平面示意图
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。
如图1所示，本发明提供的一种盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率的计算方法，包括以下步骤：
步骤一：确定研究区，选取图件并圈定铀源体；
在研究区内选择1:5万～1:50万比例尺地质图或地质矿产图，包括所有蚀源区地质体，标明各地质体的形成年龄；根据航放高场值和岩性，圈定铀源体，铀源体包括中酸性火成岩、酸性凝灰岩以及变质岩类，并对铀源体统一编号。
步骤二：采集盆缘铀源体火成岩样品；
要求样品新鲜无蚀变和风化，重约5Kg，将样品粉碎，分选出磷灰石和锆石单矿物。
步骤三：将采集的火成岩样品粉碎，用重液、磁选等常规矿物分选方法分离出磷灰石和锆石单矿物，进行裂变径迹测试；
裂变径迹年龄测定方法的原理即在一个封闭的体系内，根据矿物中U238自发裂变产生的径迹数和自发裂变的速度即可计算出发生裂变的时间(即裂变径迹年龄)，测定的是裂变的一种辐射损伤效应。其计算公式是如下：
对于单颗粒年龄：ρration＝ρs/ρi
公式中T为裂变径迹年龄
λd＝1.551 25×l0-10/a-1是238U的衰变常数；
ζ为Zeta常数，
ρs为矿物中自发裂变径迹密度，Ns为所测径迹数；
ρi为云母外探测器记录的矿物中诱发裂变径迹密度；
ρd为中子注量监测器标准铀玻璃组件的诱发裂变径迹密度；
g＝0.5，为几何因子。
步骤四：根据步骤三测定的磷灰石和锆石裂变径迹年龄计算视隆升速率，进而来确定构造活动的强度，评估研究区铀矿找矿潜力；
步骤4.1：依据Hurford(1982)和Yamada(1995)研究结果，基于样品中的锆石、磷灰石通过裂变径迹退火带的时间不同这一规律，进行视隆升速率的计算。磷灰石裂变径迹封闭温度范围在：100℃～120℃；一般采用在(110±10)℃区间，锆石裂变径迹封闭温度范围在：200℃～300℃，一般采用(250±50)℃温度区间，即磷灰石和锆石之间的封闭温度差值按t＝140℃计算。
步骤4.2：确定研究区内古地温梯度值t0，可根据H＝t/t0换算出样品中磷灰石和锆石进入各自封闭温度的高程差H。
步骤4.3：根据步骤三测定的裂变径迹结果，分别计算磷灰石和锆石的年龄。年龄计算依据Hurford常数法，本文获得磷灰石和锆石的Zeta常数分别为385±12和132.7±5.5。
步骤4.4：根据步骤:4.2计算磷灰石和锆石进入各自封闭温度的高程差H，除以步骤4.3计算磷灰石和锆石的年龄差值，即可得铀源体的视隆升速率V，进一步确定构造活动的强度，评估研究区铀矿找矿潜力。
实施例1新疆准噶尔盆地东缘实例
以准噶尔盆地东缘为例，利用本发明的方法定量判断盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率，其具体步骤如下：
(1)如图2所示，选取研究程度较高的准噶尔盆地东缘为研究区，挑选研究区1：20万地质图为底图，标明各地质体的形成年龄，根据航放高场值和性特征，圈出铀源体，铀源体包括花岗岩、闪长岩、花岗闪长岩、黑云母石英片岩和晶屑凝灰岩。
(2)采集盆缘铀源体火成岩样品D407/1和D407/5，要求样品新鲜无蚀变和风化，重约5Kg，将样品粉碎，用重液、磁选等常规矿物分选方法分离出磷灰石和锆石单矿物。
(3)将磷灰石和锆石单矿物进行裂变径迹测试，磷灰石裂变径迹封闭温度采用(110±10)℃，锆石裂变径迹封闭温度采用(250±50)℃，磷灰石和锆石之间的封闭温度差值按140℃计算，可换算出样品中(D407/1、D407/5)磷灰石和锆石进入各自封闭温度的高程差为4930m，侏罗纪晚期－白垩纪早期古地温梯度取28.4℃/Km。
裂变径迹年龄测定方法的原理即在一个封闭的体系内，根据矿物中U238自发裂变产生的径迹数和自发裂变的速度即可计算出发生裂变的时间(即裂变径迹年龄)，测定的是裂变的一种辐射损伤效应。其计算公式是如下：
对于单颗粒年龄：ρration＝ρs/ρi
公式中T为裂变径迹年龄
λd＝1.551 25×l0-10/a-1是238U的衰变常数；
ζ为Zeta常数，
ρs为矿物中自发裂变径迹密度，Ns为所测径迹数；
ρi为云母外探测器记录的矿物中诱发裂变径迹密度；
ρd为中子注量监测器标准铀玻璃组件的诱发裂变径迹密度；
g＝0.5，为几何因子。
具体计算样式及分析结果见表1。
(4)用磷灰石与锆石进入各自封闭温度的高程差除以所测得的磷灰石与锆石之间的年龄差值，即可得到视隆升速率。
表1准噶尔东缘锆石及磷灰石裂变径迹分析数据表
准噶尔东北缘造山带D407/1样品在晚侏罗世－白垩世(151～66Ma)视隆升速率为58m/Ma；D407/5样品在白垩世(124～62Ma)视隆升速率为79.5m/Ma。
以上通过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)

1.一种盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率的计算方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：确定研究区，选取图件并圈定铀源体；
步骤二：采集盆缘铀源体火成岩样品；
步骤三：将采集的火成岩样品粉碎，用重液、磁选矿物分选方法分离出磷灰石和锆石单矿物，进行裂变径迹测试；
步骤四：根据步骤三测定的磷灰石和锆石裂变径迹年龄计算视隆升速率，分析判断构造活动强度，评估研究区铀矿找矿潜力。
2.根据权利要求1所述的一种盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率的计算方法，其特征在于：所述的步骤一，确定研究区，选取图件并圈定铀源体，包括：研究区选取1:5万～1:50万比例尺地质图，研究区包括所有蚀源区地质体，并标明各地质体的形成年龄；根据航放高场值和岩性，圈定铀源体，铀源体包括中酸性火成岩、酸性凝灰岩以及变质岩类，并对铀源体统一编号。
3.根据权利要求1所述的一种盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率的计算方法，其特征在于：所述的步骤二，采集盆缘铀源体火成岩样品，包括：选取样品新鲜无蚀变和风化，样品重5Kg，将样品粉碎，分选出磷灰石和锆石单矿物。
4.根据权利要求1所述的一种盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率的计算方法，其特征在于：所述的步骤三，将采集的火成岩样品粉碎，用重液、磁选矿物分选方法分离出磷灰石和锆石单矿物，进行裂变径迹测试，包括：
利用环氧树脂将分离的磷灰石和锆石制成光薄片，在25℃恒温的6.6％HNO3溶液中蚀刻30s；挑选晶形完整的透明锆石置于载玻片上，让透明锆石C轴平行于水平面分布，利用一定的高温使之镶入聚四氟乙丙烯片中，通过研磨和抛光露出内表面，在220℃温度下的8gNaOH+11.5gKOH熔体中蚀刻33h；采用外探测器法定年，将低铀白云母贴在光薄片上，与铀玻璃一起构成定年组件；样品均置于反应堆内辐照，照射的中子注量为1×1016n·cm-2；之后将云母外探测器置于25℃的HF中蚀刻35min，揭示诱发裂变径迹；裂变径迹长度为封闭径迹长度。
5.根据权利要求1所述的一种盆缘砂岩型铀矿铀源体视隆升速率的计算方法，其特征在于：所述的步骤四，根据步骤三测定的磷灰石和锆石裂变径迹年龄计算视隆升速率，分析判断构造活动强度，评估研究区铀矿找矿潜力，还包括：
步骤4.1：基于样品中的锆石、磷灰石通过裂变径迹退火带的时间不同，进行视隆升速率的计算；磷灰石裂变径迹封闭温度范围在100℃～120℃，锆石裂变径迹封闭温度在200℃～300℃，即磷灰石和锆石之间的封闭温度差值按t＝140℃计算；
步骤4.2：确定研究区内古地温梯度值t0，可根据H＝t/t0换算出样品中磷灰石和锆石进入各自封闭温度的高程差H；
步骤4.3：根据步骤三测定的裂变径迹结果，分别计算磷灰石和锆石的年龄；
步骤4.4：根据步骤4.2中计算磷灰石和锆石进入各自封闭温度的高程差H，除以步骤4.3中计算失误磷灰石和锆石的年龄差值，即得铀源体的视隆升速率V，判断构造活动的强度，评估研究区铀矿找矿潜力。
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