CN111044545A - 一种有效获取钍矿床钍-铅同位素年龄方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核地质领域，具体涉及一种有效获取钍矿床钍‑铅同位素年龄方法，该方法具体包括以下步骤：步骤1、查明铀钍矿床地质特征，采集不同矿化类型的钍矿化样品；步骤2、采集上述步骤1中不同矿化类型的铀钍矿化富钍矿石样品的富钍矿石样品，并对富钍矿石样品进行光薄片制作；步骤3、对上述步骤2中得到的富钍矿石样品光薄片进行岩矿鉴定，获取并富钍矿物样品背散射电子图像；步骤4，根据上述步骤3中的富钍矿物电子探针背散射电子图像，获取铀钍矿床的钍‑铅同位素年龄信息。本发明的方法能够提供钍矿物、富钍矿物的Th‑Pb同位素年龄，为钍成矿年代学研究提供最直接、精确的测试数据。

Description

一种有效获取钍矿床钍-铅同位素年龄方法
技术领域
本发明属于核地质领域，具体涉及一种有效获取钍矿床钍-铅同位素年龄方法。
背景技术
矿床的成矿地质年龄是矿床地质研究的关键问题之一。近年来钍资源的开发受到越来越多的重视，钍矿物的成矿年龄问题是钍矿床成矿机理研究的基础之一。传统的同位素定年是通过U-Pb同位素体系获得的，但钍矿床中的矿物多富钍，且大部分钍矿床的成因多与热液活动有关，传统的同位素定年体系(Ru-Sr、U-Pb)获得的年龄不能精确代表钍成矿年龄，因此富钍矿物的Th-Pb同位素定年是可以有效获取精确钍矿化年龄的技术方法。
目前我国没有单独的钍矿床，钍往往与铀及稀土共伴生。与钍矿化共生的富钍矿物及含钍矿物的Th-Pb同位素年龄为钍成矿机理研究提供了最直接和精确的证据。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种有效获取钍矿床钍-铅同位素年龄的方法，该方法能够提供钍矿物、富钍矿物的Th-Pb同位素年龄，为钍成矿年代学研究提供最直接、精确的测试数据，解决钍资源开发和利用过程中的基础理论问题。
实现本发明目的的技术方案：一种有效获取钍矿床钍-铅同位素年龄的方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤1、查明铀钍矿床地质特征，采集不同矿化类型的钍矿化样品；
步骤2、采集上述步骤1中不同矿化类型的铀钍矿化富钍矿石样品的富钍矿石样品，并对富钍矿石样品进行光薄片制作；
步骤3、对上述步骤2中得到的富钍矿石样品光薄片进行岩矿鉴定，获取并富钍矿物样品背散射电子图像；
步骤4，根据上述步骤3中的富钍矿物电子探针背散射电子图像，获取铀钍矿床的钍-铅同位素年龄信息。
所述的步骤1中的铀钍矿床的钍矿化的地质特征包括钍矿化的种类、期次、蚀变特征及矿体出露的空间位置
所述的步骤2中的富钍矿石样品为野外伽玛能谱测量的eTh值大于50ppm的样品。
所述的步骤3中的岩矿鉴定具体步骤如下：在光学显微镜上通过矿物的光学特征，识别样品的矿物组成和蚀变特征。
所述的步骤3中的采用电子探针获取富钍矿物样品背散射电子图像。
所述的步骤4中利用LA-ICP-MS系统对上述步骤3中的的富钍矿物样品的电子探针背散射电子图像进行Th-Pb测试。
所述的步骤4中对获取Th-Pb同位素年龄信息采用锆石标准91500作外标进行同位素分馏校正，同时利用沥青铀矿的标准年龄进行年龄校正。
本发明的有益技术效果在于：本发明的方法对已知铀钍矿床进行地质调查后，在调查区域采集矿石样品，制作光薄片，利用光学显微镜进行岩矿鉴定后，在光薄片上圈钍矿物的冨存位置，利用电子探针获得富钍矿物及含钍矿物的背散射电子图像。随后利用LA-ICP-MS测试完成Th-Pb同位素定年，最终可以有效获取钍矿床钍-铅同位素年龄，为钍成矿期次研就提供直接、精确的测试数据。本发明的方法精确、直观地有效获取钍矿床中富钍矿物钍-铅同位素年龄，解决钍资源开发利用过程中基础理论问题，直接、精确的提供钍成矿年代信息。本发明的方法样品采集、薄片制作、实验过程及后期数据图像处理的方便快捷，可操作性强，获得的同位素年龄可以精确代表钍矿化的年代学数据。本发明的方法是基于对江西省相山矿田西部铀钍矿床(邹家山矿床)样品的研究成果，具有快捷、方便，可操作性强、适用性好，精确、直观的优点，可适用于钍矿床及伴生钍矿床的年代学研究，本发明的方法突破传统的U-Pb同位素定年体系，利用铀矿物的标准位置校正，有效获取富钍矿物的Th-Pb同位素年龄，Th-Pb同位素年龄精确代表钍矿化的成矿年龄。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
本实施例以我国南方江西省相山西部铀钍矿床(邹家山矿床)为例，对本发明的快速定位钍矿物并识别其矿物共伴生关系的法进一步阐述。本发明所提的一种有效获取钍矿床钍-铅同位素年龄的方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤1，查明铀钍矿床地质特征，采集不同矿化类型的钍矿化样品
系统收集邹家山铀钍矿床的地质资料，进行野外地质调查，查明邹家山铀钍矿化的类型和分布特征。查明邹家山铀钍矿床钍矿化的基本地质特征，包括钍矿化的种类、期次、蚀变特征及矿体出露的空间位置，采集邹家山矿床不同矿化类型的钍矿化样品。
在矿床地质资料总结研究的基础上，通过野外地质调查查明邹家山铀钍矿床钍矿化的基本地质特征。
步骤2，采集上述步骤1中不同矿化类型的铀钍矿化富钍矿石样品的富钍矿石样品，，并对富钍矿石样品进行光薄片制作
在野外地质工作中，采集相山矿田西部邹家山矿床各矿化类型的富钍矿石样品，样品野外伽玛能谱测量的eTh值大于50ppm(高于背景值的三倍均方差)的为富钍矿石样品。采集为富钍矿石样品前，进行GPS采样点定位，采集样品的蚀变特征、脉体穿插情况和基本矿物组成，样品编号拍照，采集样品标准大小为3cm×6cm×9cm，每种矿化类型采集样品1块即可，共采集样品5块。制作光薄片，厚度0.3mm左右。
步骤3，对上述步骤2中得到的富钍矿石样品光薄片进行岩矿鉴定，获取并富钍矿物样品背散射电子图像
对上述步骤2中制作的富钍矿石样品光薄片进行岩矿鉴定，在光学显微镜上通过矿物的光学特征，识别样品的矿物组成和蚀变特征。通过岩矿鉴定，选取不同钍矿化类型样品中最典型的富钍光薄片，在光薄片上圈定邹家山富钍矿物出富钍矿物的位置。
随后，采用电子探针精确获取邹家山矿床富钍矿物的位置及背散射电子图像，背散射电子图像清晰反映了邹家山铀钍矿化样品钍矿物的存在形式、粒度、形态及与其它矿物的共伴生关系。
步骤4，根据上述步骤3中的富钍矿物电子探针背散射电子图像，获取铀钍矿床的钍-铅同位素年龄信息
在利用LA-ICP-MS系统对上述步骤3中的富钍矿物样品的电子探针背散射电子图像进行Th-Pb测试，获取铀钍矿床的钍-铅同位素年龄信息。
LA-ICP-MS系统的激光剥蚀系统为GeoLas 2005，LA-ICP-MS系统的ICP-MS为Agilent 7500a。激光斑束为10μm，激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度；每个时间分辨分析数据包括20-30s的空白信号和50s的样品信号。获取Th-Pb同位素年龄信息采用锆石标准91500作外标进行同位素分馏校正，每分析5个样品点，分析2次，同时利用沥青铀矿的标准年龄进行年龄校正。沥青铀矿元素含量测试以USGS参考玻璃(如BCR-2G,BIR-1G玻璃和BHVO-2G玻璃)为校正标准，采用多外标、无内标法对元素含量进行定量计算。富钍样品的Th-Pb年龄权重平均计算均采用Isoplot/Ex_ver3方法完成。
获取了江西相山矿田富钍磷灰石的Th-Pb同位素年龄信息，由数据表1可以看出，磷灰石样品中U-Pb年龄一致性较差，且数据误差较大。因此，由磷灰石获得的U-Pb同位素年龄均不可靠，其原因为磷灰石中U-Pb体系相对不稳定，U-Pb同位素体系在磷灰石中不封闭，存在外界铀的带出与带入，导致U、Pb丢失严重。
而获得的磷灰石的Th-Pb年龄的一致性较好，误差范围小，获得的Th-Pb年龄范围96-98.8Ma，平均年龄为97.5Ma，年龄误差范围为1.0-1.3Ma。磷灰石中的钍一般呈四价状态，稳定、不迁移，因此Th-Pb体系稳定。
最终利用LA-ICP-MS系统，对相山矿田邹家山矿床中富钍样品中磷灰石进行微区定年，获得了可靠的Th成矿的Th-Pb年龄，97.5Ma(96-98.8Ma)，邹家山地区的钍成矿年龄与相山地区第二期的主成矿期的年龄99±6Ma一致，即邹家山矿床的钍矿化主要发育于相山地区的第二主成矿期，钍的成矿年龄为97.5Ma。
表1邹家山磷灰石LA-ICP-MS微区Th-Pb定年测试数据
Figure BDA0002345005400000051
Figure BDA0002345005400000061
本发明适用于我国钍成矿年达学的基础研究，可以为我国钍资源开发利用提供最直接和精确的信息。上述实施方案仅为本发明的最优方法组合，但本发明不限于上述实施案例，在本领域的技术人员所具备的知识范围内，可在不脱离本发明宗旨的前提下提出其他方法组合。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (7)

1.一种有效获取钍矿床钍-铅同位素年龄的方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：
步骤1、查明铀钍矿床地质特征，采集不同矿化类型的钍矿化样品；
步骤2、采集上述步骤1中不同矿化类型的铀钍矿化富钍矿石样品的富钍矿石样品，并对富钍矿石样品进行光薄片制作；
步骤3、对上述步骤2中得到的富钍矿石样品光薄片进行岩矿鉴定，获取并富钍矿物样品背散射电子图像；
步骤4，根据上述步骤3中的富钍矿物电子探针背散射电子图像，获取铀钍矿床的钍-铅同位素年龄信息。
2.根据权利要求1所的一种有效获取钍矿床钍-铅同位素年龄的方法，其特征在于：所述的步骤1中的铀钍矿床的钍矿化的地质特征包括钍矿化的种类、期次、蚀变特征及矿体出露的空间位置。
3.根据权利要求2所的一种有效获取钍矿床钍-铅同位素年龄的方法，其特征在于：所述的步骤2中的富钍矿石样品为野外伽玛能谱测量的eTh值大于50ppm的样品。
4.根据权利要求3所的一种有效获取钍矿床钍-铅同位素年龄的方法，其特征在于：所述的步骤3中的岩矿鉴定具体步骤如下：在光学显微镜上通过矿物的光学特征，识别样品的矿物组成和蚀变特征。
5.根据权利要求4所的一种有效获取钍矿床钍-铅同位素年龄的方法，其特征在于：所述的步骤3中的采用电子探针获取富钍矿物样品背散射电子图像。
6.根据权利要求5所的一种有效获取钍矿床钍-铅同位素年龄的方法，其特征在于：所述的步骤4中利用LA-ICP-MS系统对上述步骤3中的的富钍矿物样品的电子探针背散射电子图像进行Th-Pb测试。
7.根据权利要求5所的一种有效获取钍矿床钍-铅同位素年龄的方法，其特征在于：所述的步骤4中对获取Th-Pb同位素年龄信息采用锆石标准91500作外标进行同位素分馏校正，同时利用沥青铀矿的标准年龄进行年龄校正。
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