CN110988101A - 一种识别火山岩型铀矿中指示元素的方法 - Google Patents

一种识别火山岩型铀矿中指示元素的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及火山岩型铀矿地质勘查技术领域，尤其涉及一种识别火山岩型铀矿中指示元素的方法。本发明提供的方法，包括以下步骤：采集火山岩型铀矿中不同蚀变程度的岩石，得到采集样品；将所述采集样品进行切割、钻孔取样和研磨，得到200目的采集样品；将所述200目的采集样品进行微量元素测定，并确定蚀变过程中的不活动元素；计算标准化因子，并利用所述标准化因子对各采集样品中微量元素的含量进行标准化，得到标准化后各采集样品中微量元素的含量，并根据标准化后各采集样品中微量元素的含量计算各采集样品中的各微量元素迁移比例；根据各微量元素的迁移比例确定指示元素。本发明所述的方法覆盖面广、成本低、效率快、精度高。

Description

一种识别火山岩型铀矿中指示元素的方法
技术领域
本发明涉及火山岩型铀矿地质勘查技术领域，尤其涉及一种识别火山岩型铀矿中指示元素的方法。
背景技术
近年来，随着核电、核动力、核医学等尖端国防科技领域的稳步发展，我国对于天然铀的需求不断增加，实现铀矿找矿的突破迫在眉睫。与火山岩 (包括火山熔岩、火山碎屑岩及次火山岩)在空间、成因上密切相关，矿体主要产在火山岩与围岩底层的接触带附近，也可赋予火山岩或围岩地层中的构造破碎带内的火山岩型铀矿，具有品味高、伴生有用组分丰富等特征，是我国铀资源最为重要的成矿类型之一。然而，限于当前较低的勘查程度(几种在地表和近地表)，该类矿床规模不大(多为中小型)，对矿区深部及外围开展勘查工作十分必要。
分量化探法作为一种效率高、找矿效果显著的方法，已经成为寻找火山岩型铀矿深部及外围隐伏铀矿的主要手段。它是指采用有效的提取剂，提取土壤中铀及与铀成矿相关指示元素的活动态分量，研究其分布规律，发现地球化学异常，从而进行找矿工作。因此，指示元素的选择是分量化探工作中最基础也是最关键的一步。传统确定指示元素主要是采用元素含量比值法 (即通过矿石与原岩中元素含量的比值来识别迁入的元素)或基于多元统计分析法(即对大量品位不同的矿石开展相关性分析、聚类分析和因子分析，识别出与成矿元素相关性强、聚成一类且累积贡献率高的一组元素)。然而，上述两种方法并未对矿石按岩性、围岩蚀变类型等特征加以区分，且并未考虑到蚀变过程中各元素不同程度的迁入或迁出必然会造成矿石与原岩总质量的不同。因此，亟待提供一种能够准确识别火山岩型铀矿中指示元素的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种识别火山岩型铀矿中指示元素的方法，所述方法能够准确识别火山岩型铀矿中的指示元素。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种识别火山岩型铀矿中指示元素的方法，包括以下步骤：
采集火山岩型铀矿中不同蚀变程度的岩石，得到采集样品；
将所述采集样品进行切割、钻孔取样和研磨，得到200目的采集样品；
将所述200目的采集样品进行微量元素测定，并确定蚀变过程中的不活动元素；
计算标准化因子，并利用所述标准化因子对各采集样品中微量元素的含量进行标准化，得到标准化后各采集样品中微量元素的含量，并根据标准化后各采集样品中微量元素的含量计算各采集样品中的各微量元素迁移比例；
根据各微量元素的迁移比例确定指示元素。
优选的，所述不同蚀变程度的岩石包括矿石和未蚀变的岩石；
所述矿石为构造破碎带旁侧、具有围岩蚀变分带性、赋矿围岩为火山岩的铀矿石；
所述未蚀变的岩石为未遭风化、未遭受热液蚀变的新鲜火山岩。
优选的，所述切割后得到的岩块的尺寸为：长*宽*高为(3.5～4.5)cm* (1.5～2.5)cm*(0.5～1.5)cm；
所述钻孔取样后得到的圆柱体样品的直径为0.5cm，所述圆柱体样品的高为0.8～1.2cm。
优选的，所述微量元素测定的方法为混酸消解ICP-MS法。
优选的，所述确定蚀变过程中的不活动元素的过程包括以下步骤：
排除在蚀变过程中的活动元素；
利用SPSS软件对所有样品和原点样品中剩余的微量元素含量进行相关性分析，得到不活动元素；
所述活动元素包括成矿元素、碱金属元素和碱土金属元素；
所述原点样品为假设各元素含量均为0的样品。
优选的，所述标准化因子为新鲜火山岩中不活动元素的含量与所述矿石中不活动元素的含量的比值。
优选的，所述标准化后各采集样品中微量元素的含量为各采集样品的标准化因子与各采集样品中微量元素的原始含量之积；
所述原始含量为进行所述微量元素测定后得到的各元素含量。
优选的，所述各采集样品中的各微量元素迁移比例＝(标准化后各采集样品中微量元素的含量-新鲜火山岩中各微量元素的含量)÷新鲜火山岩中各微量元素的含量×100％。
优选的，所述指示元素的确定标准为微量元素的迁移比例在采集样品中的迁移比例均大于0。
优选的，所述不同蚀变程度的岩石选自铀矿体；
所述铀矿体的选取：依据矿区地质图和钻孔柱状图，选取矿区内产在火山岩构造破碎带内的铀矿体。
本发明提供了一种识别火山岩型铀矿中指示元素的方法，包括以下步骤：采集火山岩型铀矿中不同蚀变程度的岩石，得到采集样品；将所述采集样品进行切割、钻孔取样和研磨，得到200目的采集样品；将所述200目的采集样品进行微量元素测定，并确定蚀变过程中的不活动元素；计算标准化因子，并利用所述标准化因子对各采集样品中微量元素的含量进行标准化，得到标准化后各采集样品中微量元素的含量，并根据标准化后各采集样品中微量元素的含量计算各采集样品中的各微量元素迁移比例；根据各微量元素的迁移比例确定指示元素。
所述方法具有下述有益效果：1)本发明所述的方法适用于大多数火山岩型铀矿中指示元素的识别，覆盖面广；
2)本发明所述方法成本低、效率快、精度高，能够保证研究结果的真实客观性。
附图说明
图1为本发明所述识别火山岩型铀矿中指示元素的方法的流程图；
图2为实施例中白杨河铀矿的矿区地质图和采集样品的位置图；
图3为实施例的采样位置及铀矿石和火山岩的手标本照片(1为 YZD-326-1，2为YZD-326-2，3为YZD-326-3，4为YZD-326-4)；
图4为实施例钻孔取样得到的样品(1为YZD-326-1，2为YZD-326-2， 3为YZD-326-3)；
图5为实施例中得到的200目的采集样品的实物图；
图6为将实施例中得到的200目的采集样品分装进标有对应样品好的小号塑封袋的实物图(1为YZD-326-1，2为YZD-326-2，3为YZD-326-3)。
具体实施方式
本发明提供了一种识别火山岩型铀矿中指示元素的方法，包括以下步骤：
采集火山岩型铀矿中不同蚀变程度的岩石，得到采集样品；
将所述采集样品进行切割、钻孔取样和研磨，得到200目的采集样品；
将所述200目的采集样品进行微量元素测定，并确定蚀变过程中的不活动元素；
计算标准化因子，并利用所述标准化因子对各采集样品中微量元素的含量进行标准化，得到标准化后各采集样品中微量元素的含量，并根据标准化后各采集样品中微量元素的含量计算各采集样品中的各微量元素迁移比例；
根据各微量元素的迁移比例确定指示元素(如图1所示)。
本发明采集不同蚀变程度的岩石，得到采集样品。在本发明中，进行采集前优选确定矿区的位置，并收集所述矿区的矿区地质图和钻孔柱状图；然后根据所述矿区地质图和钻孔柱状图选取矿区内产在火山岩构造破碎带内的铀矿体。在本发明中，所述不同蚀变程度的岩石优选包括矿石和未蚀变的岩石；所述矿石为构造破碎带旁侧、具有明显围岩蚀变分带性、赋矿围岩为火山岩的铀矿石；所述未蚀变的岩石为远离构造破碎带、未遭受分化、未遭受热液蚀变的新鲜火山岩。在本发明中，所述“明显”可以理解为围岩蚀变分带性能够清晰可见；所述“远离”可以理解为能够避免构造破碎带带来的任何程度上的蚀变的可能性的位置。
得到采集样品后，本发明将所述采集样品进行切割、钻孔取样和研磨，得到200目的采集样品；在本发明中，所述切割后得到的岩块的尺寸为：长 *宽*高优选为(3.5～4.5)cm*(1.5～2.5)cm*(0.5～1.5)cm，更优选为 4cm*2cm*1cm。在本发明中，所述钻孔取样优选采用微型台钻床(搭配0.5cm 口径的空心钻)。在本发明中，所述取样的部位优选为所述矿石的不同围岩蚀变特征的部位和所述新鲜火山岩岩块的任一部位。在本发明中，所述钻孔取样后得到的圆柱体样品的直径优选为0.5cm；所述圆柱体样品的高优选为0.8～1.2cm，更优选为1.0cm。所述钻孔取样后优选对得到的圆柱形样品进行清洗和干燥；本发明对所述清洗和干燥没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
本发明对所述研磨没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行，并能够得到200目的采集样品即可。在本发明的具体实施例中，得到200目的采集样品后，需要将得到的采集样品分装至对应样品号的塑封袋中备用，且所述塑封袋中的样品质量≥0.5g。
得到200目的采集样品后，本发明将所述200目的采集样品进行微量元素测定，并确定蚀变过程中的不活动元素；在本发明中，所述微量元素测定的方法优选为混酸消解ICP-MS法；所述微量元素测定优选采用电感耦合等离子体质谱仪。本发明对所述微量元素测定的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，所述微量元素测定过程的目的是测得采集样品中各个微量元素的原始含量。
在本发明中，所述确定蚀变过程中的不活动元素的过程优选包括以下步骤：
排除在蚀变过程中的活动元素；
利用SPSS软件对所有样品和原点样品中剩余的微量元素含量进行相关性分析，得到不活动元素；
在本发明中，所述不活动元素的选取标准优选为选取相关系数最大、元素含量最高的元素。
所述活动元素包括成矿元素、碱金属元素和碱土金属元素；
所述原点样品优选为假设各元素含量均为0的样品。
确定蚀变过程中的不活动元素后，本发明计算标准化因子，并利用所述标准化因子对各采集样品中微量元素的含量进行标准化，得到标准化后各采集样品中微量元素的含量，并根据标准化后各采集样品中微量元素的含量计算各采集样品中的各微量元素迁移比例。在本发明中，所述标准化的目的是为了得到标准化后各采集样品中微量元素的含量；所述标准化后各采集样品中微量元素的含量为各采集样品的标准化因子与各采集样品中微量元素的原始含量之积。所述标准化因子为新鲜火山岩中不活动元素的含量与所述矿石中不活动元素的含量的比值。所述各采集样品中的各微量元素迁移比例＝ (标准化后各采集样品中微量元素的含量-新鲜火山岩中各微量元素的含量)÷新鲜火山岩中各微量元素的含量×100％。
得到各采集样品中的各微量元素迁移比例后，本发明根据各微量元素的迁移比例确定指示元素。在本发明中，所述指示元素的确定标准为微量元素的迁移比例在采集样品中的迁移比例均大于0。
下面结合实施例对本发明提供的识别火山岩型铀矿中指示元素的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
本实施例选用新疆白杨河火山岩型铀-(铍-钼)矿；
1)收集白杨河铀矿床的矿区地质图(如图2所示)和钻孔柱状图，选取矿区内产在花岗斑岩构造破碎带内的铀矿体；
2)采集矿石(构造破碎带旁侧、具有明显围岩蚀变分带性、赋矿围岩为花岗岩的铀矿石如图3C所示)和岩石(远离构造破碎带、未遭受风化、未遭受热液蚀变的新鲜花岗斑岩如图3B所示)样品，得到采集样品；
3)将采集样品分别切割成4cm*2cm*1cm岩块，再利用微型台钻床(搭配0.5cm口径空心钻)对矿石岩块中具有不同围岩蚀变特征的部位和新鲜火山岩岩块开展钻孔取样，钻取后的样品为高1cm，直径为0.5cm的圆柱体(如图4所示)；然后用酒精和去离子水对钻取后的样品进行清洗和烘干，研磨至200目的粉末(如图5所示)，分装进标有对应样品号的小号塑封袋中(如图6所示)(样品编号分别为YZD-326-1，YZD-326-2，YZD-326-3， YZD-326-4)，所述塑封袋中的样品质量≥0.5g；
4)对所述样品编号分别为YZD-326-1，YZD-326-2，YZD-326-3， YZD-326-4的样品利用电感耦合等离子体质谱仪，采用混酸消解ICP-MS法，进行微量元素测定，各样品中微量元素的含量如表1所示：
表1YZD-326-1，YZD-326-2，YZD-326-3和YZD-326-4 中微量元素的原始含量
Figure 1
Figure BDA0002312521550000071
5)排除在蚀变过程中的活动元素(成矿元素：U、Be、Mo、Pb；碱金属元素Li、Rb和Cs；碱土金属元素：Be、Sr和Ba)；利用SPSS软件对所有样品和原点样品中剩余的微量元素含量进行相关性分析(如表2所示)，选取元素相关系数最大、元素含量最高的元素Th作为不活动元素；
表2所有样品和原点样品微量元素含量相关系数矩阵
Figure BDA0002312521550000072
Figure BDA0002312521550000081
6)计算各样品的标准化因子，标准化后的样品中微量元素的含量(如表3所示)和对应微量元素的迁移比例(如表4所示)：
表3标准化后YZD-326-1，YZD-326-2和YZD-326-3中微量元素的含量 (单位：ppm)
Figure BDA0002312521550000082
Figure BDA0002312521550000091
表4YZD-326-1，YZD-326-2和YZD-326-3中微量元素的迁移结果(单位：％)
Figure BDA0002312521550000092
7)选取个样品中元素迁移比例均大于0的元素作为指示元素，即Li、 Ni、Cu、Zn、Sr、Cd、Cs和Pb。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种识别火山岩型铀矿中指示元素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集火山岩型铀矿中不同蚀变程度的岩石，得到采集样品；
将所述采集样品进行切割、钻孔取样和研磨，得到200目的采集样品；
将所述200目的采集样品进行微量元素测定，并确定蚀变过程中的不活动元素；
计算标准化因子，并利用所述标准化因子对各采集样品中微量元素的含量进行标准化，得到标准化后各采集样品中微量元素的含量，并根据标准化后各采集样品中微量元素的含量计算各采集样品中的各微量元素迁移比例；
根据各微量元素的迁移比例确定指示元素。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同蚀变程度的岩石包括矿石和未蚀变的岩石；
所述矿石为构造破碎带旁侧、具有围岩蚀变分带性、赋矿围岩为火山岩的铀矿石；
所述未蚀变的岩石为未遭风化、未遭受热液蚀变的新鲜火山岩。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切割后得到的岩块的尺寸为：长*宽*高为(3.5～4.5)cm*(1.5～2.5)cm*(0.5～1.5)cm；
所述钻孔取样后得到的圆柱体样品的直径为0.5cm，所述圆柱体样品的高为0.8～1.2cm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微量元素测定的方法为混酸消解ICP-MS法。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定蚀变过程中的不活动元素的过程包括以下步骤：
排除在蚀变过程中的活动元素；
利用SPSS软件对所有样品和原点样品中剩余的微量元素含量进行相关性分析，得到不活动元素；
所述活动元素包括成矿元素、碱金属元素和碱土金属元素；
所述原点样品为假设各元素含量均为0的样品。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标准化因子为新鲜火山岩中不活动元素的含量与所述矿石中不活动元素的含量的比值。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标准化后各采集样品中微量元素的含量为各采集样品的标准化因子与各采集样品中微量元素的原始含量之积；
所述原始含量为进行所述微量元素测定后得到的各元素含量。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各采集样品中的各微量元素迁移比例＝(标准化后各采集样品中微量元素的含量-新鲜火山岩中各微量元素的含量)÷新鲜火山岩中各微量元素的含量×100％。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指示元素的确定标准为微量元素的迁移比例在采集样品中的迁移比例均大于0。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同蚀变程度的岩石选自铀矿体；
所述铀矿体的选取：依据矿区地质图和钻孔柱状图，选取矿区内产在火山岩构造破碎带内的铀矿体。
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