CN111044549A - 一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铀矿技术领域,具体公开一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法,步骤1、黑色岩系样品采集;步骤2、针对上述步骤1中采集到的黑色岩系样品进行P2O5含量,V、Ni、Cu、Zn元素含量,以及U‑Pb同位素年龄的测量;步骤3、判断黑色岩系样品磷的含量;步骤4、判断黑色岩系样品的成矿要素;步骤5:判断黑色岩系样品的全岩年龄,从而判断出样品采集区域的黑色岩系是否有开采价值。本发明的方法能够快速判断出目标地区的黑色岩系有无铀多金属开采价值,从而提高在黑色岩系中的找矿效率,节约时间和资金成本。
Description
技术领域
本发明属于铀矿技术领域,具体涉及一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法。
背景技术
黑色岩系是我国重要的稀有金属、非金属以及油气源岩的赋矿地层,常见成矿元素有铂族元素、稀土元素、磷、钒、镍、钼、铀、金、银、锰等有用元素种类可达30种以上,同时黑色岩系在我国的分布范围十分广泛,在北方的青海、新疆、西藏、内蒙古,南方的贵州、湖南、广西、浙江、江西、安徽等省均有分布,但不是每个地区每种成因类型的黑色岩系中都含有矿产资源,所以要在分布面积如此广阔的黑色岩系中优选出含矿性较好的区域,利用传统的地质找矿手段效率十分低下,同时会造成大量人力、物力及勘查经费的损耗。因此,建立一种快速判断黑色岩系中有无矿产资源开发利用价值的判断方法是十分有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法,该方法能够于快速判断黑色岩系有无开采利用价值,从而提高找矿效率,优选找矿地区,提高在黑色岩系中的找矿效果。
实现本发明目的的技术方案:一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法,该方法具体包括以下步骤:
步骤1、黑色岩系样品采集;
步骤2、针对上述步骤1中采集到的黑色岩系样品进行P2O5含量,V、Ni、Cu、Zn元素含量,以及U-Pb同位素年龄的测量;
步骤3、判断上述步骤2中得到的黑色岩系样品磷的含量,从而判断样品采集区域的黑色岩系是否有开采价值,如果有开采价值则继续执行步骤4;
步骤4、判断上述步骤2中得到的黑色岩系样品的成矿要素,从而判断样品采集区域的黑色岩系是否有开采价值,如果有开采价值则继续执行步骤5;
步骤5:判断上述步骤2中得到的黑色岩系样品的全岩年龄,从而判断出样品采集区域的黑色岩系是否有开采价值。
所述的步骤1中黑色岩系样品采集的具体步骤如下:选择需要开展判断的黑色岩系地层,以垂直于黑色岩系岩石层理的方向自下向上采集多块重量相同的黑色岩系岩石样品。
所述的步骤2具体包括以下步骤:
步骤2.1、将上述步骤1中所有采集到的黑色岩系样品粉碎;
步骤2.2、每块黑色岩系样品取一定重量的粉末,对每块黑色岩系样品粉末的P2O5含量进行测量定;
步骤2.3、每块黑色岩系样品取一定重量的粉末,对每块黑色岩系样品中的V、Ni、Cu、Zn元素含量进行测定,根据测定结果计算出每件样品各自的V/(V+Ni)比值和Cu/Zn比值;
步骤2.4、每块黑色岩系样品取一定重量的粉末对每片地区黑色岩系样品的U-Pb同位素年龄进行测量,得出黑色岩系样品的U-Pb同位素年龄分别代表各自地区的黑色岩系全岩年龄。
所述的步骤3具体包括以下步骤:对步骤2.2中得出的每块黑色岩系样品的P2O5含量进行判断,如果黑色岩系样品中的P2O5含量大于2%的样品数量大于等于样品总数的10%,则继续执行步骤4;如果每块黑色岩系样品中P2O5的含量大于2%的样品数量小于样品总数的10%,则判断得出样品采集区域的黑色岩系无铀多金属开采价值。
所述的步骤4具体包括以下步骤:对步骤2.3中得出的每块黑色岩系样品的V/(V+Ni)比值、Cu/Zn比值进行判断,如果样品中V/(V+Ni)比值大于0.46的样品总数大于等于样品总数的65%,则继续执行步骤5;如果V/(V+Ni)比值大于0.46的样品总数小于样品总数的65%,则需要采用Cu/Zn的比值来进一步判断,如果Cu/Zn比值大于0.2的样品总数大于等于样品总数的60%,则继续执行步骤5,如果Cu/Zn比值大于0.2的样品总数小于样品总数的60%,则判断得出样品采集区域的黑色岩系无铀多金属开采价值。
所述的步骤5具体包括以下步骤:对步骤2.4中得出的黑色岩系样品的全岩年龄进行判断,如果黑色岩系的全岩年龄大于等于415Ma且小于等于1000Ma,则判断得出样品采集区域的黑色岩系有铀多金属开采价值;如果根据步骤2.4中得出的黑色岩系样品的全岩年龄小于415Ma或者大于1000Ma则判断得出样品采集区域的黑色岩系无铀多金属开采价值。
所述的步骤1中以垂直于黑色岩系岩石层理的方向自下向上每相同厚度采集一块黑色岩系岩石样品。
所述的步骤2.2中采用硅酸盐岩石化学分析方法,使用X射线荧光光谱仪进行P2O5含量测定。
所述的步骤2.3中采用硅酸盐岩石化学分析方法,使用等离子体质谱仪对V、Ni、Cu、Zn元素含量进行测定。
所述的步骤2.4中采用岩石中铅、锶、钕同位素测定方法,使用热电离质谱仪对黑色岩系样品的U-Pb同位素年龄进行测量。
本发明的有益技术效果在于:本发明提供的快速判断黑色岩系中有无铀多金属开采价值的方法,将元素分析测试、定年、经典的成矿条件判断方法和传统的地质找矿方法相结合,提取成矿关键要素,建立流程化的判别依据,快速判断出目标地区的黑色岩系有无铀多金属开采价值,从而提高在黑色岩系中的找矿效率,节约时间和资金成本,为我国铀多金属资源量的扩大提供保障。
采用本发明的快速判断黑色岩系中有无铀多金属开采价值的方法,可以从广泛分布的黑色岩系中快速、高效的筛选出具有铀多金属开采价值的区域,减少70%以上的大型工程勘查工作,免去常规勘探工作对于环境的破坏,节约时间、节省资金、结论直观。
本发明的方法涵盖面广、有效性好、适用性强,可有效推广至整个地学领域,采用抽取黑色岩系成矿的指标元素、氧化还原条件、时代年龄等关键要素作为判据,剪去细枝末节的干扰因素,快速直观的得出结论。利用本发明的快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法,已在湖南省大面积发育的黑色岩系中得到验证,共判断出具有铀多金属开采价值的区域57片,总面积300km2,铀含量最高达到1817×10-6,其余有用金属元素平均含量达到地壳丰度的数百至数千倍,在这一地区取得了重要的黑色岩系铀多金属找矿突破。
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。
下面以湖南省西北部地区大面积发育的黑色岩系为例对本发明作进一步详细说明。
本发明所提供的一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法,该方法具体包括以下步骤:
步骤1:黑色岩系样品采集
选择需要开展判断的黑色岩系地层,以垂直于黑色岩系岩石层理的方向自下向上每3cm的厚度采集一块重量大于等于200克的岩石样品,样品总数根据需要评判含矿性的黑色岩系的厚度来定。
本实施例中,选择湖南省西北部三处黑色岩系发育的地区开展样品采集工作,以垂直于黑色岩系岩石层理的方向自下向上每3cm的厚度采集一块重量大于等于200克的黑色岩系样品,三处地区根据各自黑色岩系的厚度采样总数分别为大坪39块、罗依溪31块、均匀坪36块。
步骤2:针对上述步骤1中采集到的黑色岩系样品进行P2O5含量,V、Ni、Cu、Zn元素含量,以及U-Pb同位素年龄的测量
步骤2.1:将上述步骤1中所有采集到的黑色岩系样品粉碎至200目。
步骤2.2:每块黑色岩系样品取50克粉末,采用硅酸盐岩石化学分析方法,使用X射线荧光光谱仪对每块黑色岩系样品粉末的P2O5含量进行测定,P2O5含量的结果见下表1中的P2O5列。
步骤2.3:每块黑色岩系样品取50克样品粉末,采用硅酸盐岩石化学分析方法,使用等离子体质谱仪对每块黑色岩系样品中的V、Ni、Cu、Zn元素含量进行测定,并根据测定结果计算出每件样品各自的V/(V+Ni)比值和Cu/Zn比值,比值见下表1相关列。
步骤2.4:每块黑色岩系样品取50克样品粉末,采用岩石中铅、锶、钕同位素测定方法,使用ISOPROBE-T型热电离质谱仪对每片地区黑色岩系样品的U-Pb同位素年龄进行测量、并且忽略测量误差,得出的忽略测量误差后的黑色岩系样品的U-Pb同位素年龄分别代表各自地区的黑色岩系全岩年龄,三片地区的黑色岩系全岩年龄分别为大坪576Ma,罗依溪456Ma,均匀坪525Ma。
表1黑色岩系样品判别要素表
步骤3:判断上述步骤2中得到的黑色岩系样品磷的含量,从而判断样品采集区域的黑色岩系是否有开采价值,如果有开采价值则继续执行步骤4对步骤2.2中得出的每块黑色岩系样品的P2O5含量进行判断,如果黑色岩系样品中的P2O5含量大于2%的样品数量大于等于样品总数的10%,则继续执行步骤4;如果每块黑色岩系样品中P2O5的含量大于2%的样品数量小于样品总数的10%,则判断得出样品采集区域的黑色岩系无铀多金属开采价值。
P元素是海洋生物重要的构成元素,黑色岩系在海底沉积形成的过程中,如果伴随有强烈的生物化学富集作用,所形成的黑色岩系就会含有较高的P元素,同时通过生物化学富集作用,在富集P的同时铀多金属也会发生富集,因此P含量的高低可以作为黑色岩系在形成过程中生物化学富集作用强烈与否的直接指标。
采用硅酸盐岩石化学分析方法使用X射线荧光光谱仪测量出的本实施例中湖南省西北部三处地区的黑色岩系样品的P2O5含量情况分别为:大坪地区共39件黑色岩系样品,其中P2O5含量大于2%的样品数量为13件,占比为33%,大于等于样品总数的10%,可以继续执行步骤4;罗依溪地区共31件黑色岩系样品,其中P2O5含量大于2%的样品数量为10件,占比为32%,大于等于样品总数的10%,可以继续执行步骤4;均匀坪地区共36件黑色岩系样品,其中P2O5含量大于2%的样品数量为9件,占比为25%,大于等于样品总数的10%,可以继续执行步骤4。
步骤4:判断上述步骤2中得到的黑色岩系样品的成矿要素,从而判断样品采集区域的黑色岩系是否有开采价值,如果有开采价值则继续执行步骤5
对步骤2.3中得出的每块黑色岩系样品的V/(V+Ni)比值、Cu/Zn比值进行判断,如果样品中V/(V+Ni)比值大于0.46的样品总数大于等于样品总数的65%,则继续执行步骤5;如果V/(V+Ni)比值大于0.46的样品总数小于样品总数的65%,则需要采用Cu/Zn的比值来进一步判断,如果Cu/Zn比值大于0.2的样品总数大于等于样品总数的60%,则继续执行步骤5,如果Cu/Zn比值大于0.2的样品总数小于样品总数的60%,则判断得出样品采集区域的黑色岩系无铀多金属开采价值。
如果海洋环境是缺氧的还原环境,U6+就会被还原为U4+而发生沉淀形成矿产资源,所以成矿条件、成矿环境的判定对于快速判断黑色岩系是否具有铀多金属开采价值具有关键作用。这里采用V和Ni两种元素的比值作为主要判别依据,采用Cu和Zn两种元素的比值作为辅助判别。V和Ni都属于铁族元素,两者的离子价态较多,并随着氧化还原环境的变化而改变,V元素容易在氧化环境中被吸附富集,而Ni元素则相反,容易在还原环境中被吸附,两种元素主要都是通过被胶体和粘土矿物的吸附而沉淀富集,因此可以根据V/(V+Ni)的比值来判断当时海洋中的氧化还原环境。
对本实施例中湖南省西北部三处地区根据步骤2.2中得出的每块黑色岩系样品的V/(V+Ni)比值进行判断,情况如下:大坪地区共39件黑色岩系样品,其中V/(V+Ni)比值大于0.46的样品数量为35件,占比为90%,大于等于样品总数的65%,可以继续执行步骤5;罗依溪地区共31件黑色岩系样品,其中V/(V+Ni)比值大于0.46的样品数量为15件,占比为48%,小于样品总数的65%,则需要采用Cu/Zn的比值来进一步判断,31件样品中,Cu/Zn比值大于0.2的样品总数为15件,占比为48%,小于样品总数的60%,所以判断得出罗依溪地区的黑色岩系无铀多金属开采价值,没有进一步开展后续工作的必要。均匀坪地区共36件黑色岩系样品,其中V/(V+Ni)比值大于0.46的样品数量为21件,占比为58%,小于样品总数的65%,则需要采用Cu/Zn的比值来进一步判断,36件样品中,Cu/Zn比值大于0.2的样品总数为26件,占比为72%,大于等于样品总数的60%,则继续执行步骤5。
步骤5:判断上述步骤2中得到的黑色岩系样品的全岩年龄,判断从而判断出样品采集区域的黑色岩系是否有开采价值
对步骤2.4中得出的黑色岩系样品的全岩年龄进行判断,如果黑色岩系的全岩年龄大于等于415Ma且小于等于1000Ma,则判断得出样品采集区域的黑色岩系有铀多金属开采价值;如果根据步骤2.4中得出的黑色岩系样品的全岩年龄小于415Ma或者大于1000Ma则判断得出样品采集区域的黑色岩系无铀多金属开采价值。
黑色岩系形成的时代年龄跨度很大,从中元古代到古生代均有黑色岩系的生成,时间跨度从1600Ma~251Ma,但是黑色岩系中成矿条件最佳,最适合成矿的形成时代为新远古代到志留纪,时间跨度为1000Ma~415Ma,所以在通过前4项步骤后,再通过步骤5,可以从最佳成矿时代角度判断出黑色岩系是否有铀多金属开采价值,进一步提升判断准确度。根据步骤2.4中得出的大坪地区黑色岩系全岩年龄为576Ma,大于415Ma且小于1000Ma,所以判断得出大坪地区黑色岩系具有铀多金属开采价值。根据步骤2.4得出均匀坪地区黑色岩系全岩年龄为525Ma,大于等于415Ma且小于等于1000Ma。根据步骤2.4中得出的均匀坪地区黑色岩系全岩年龄为525Ma,大于415Ma且小于1000Ma,所以同样判断得出均匀坪地区黑色岩系具有铀多金属开采价值。
依据以上步骤判断出的大坪和均匀坪两片地区具有铀多金属开采价值的黑色岩系,采用黑色岩系非常规铀资源预测方法勘查所得出的U含量大坪地区最高为1817×10-6,平均含量为379×10-6,平均含量是国家核行业标准规定含量的2.52倍,Mo元素最高为12406×10-6,平均含量为1712×10-6,平均含量是国家核行业标准规定含量的17.12倍,Ni元素最高为6634×10-6,平均含量为855×10-6,平均含量是国家核行业标准规定含量的4.28倍。
均匀坪地区采用黑色岩系非常规铀资源预测方法,勘查所得出的U含量最高为529×10-6,平均含量为258×10-6,平均含量是国家核行业标准规定含量的1.72倍,Mo元素最高为273×10-6,平均含量为129×10-6,平均含量是国家核行业标准规定含量的1.29倍,Ni元素最高为521×10-6,平均含量为231×10-6,平均含量是国家核行业标准规定含量的1.16倍。
上面结合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)
1.一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:
步骤1、黑色岩系样品采集;
步骤2、针对上述步骤1中采集到的黑色岩系样品进行P2O5含量,V、Ni、Cu、Zn元素含量,以及U-Pb同位素年龄的测量;
步骤3、判断上述步骤2中得到的黑色岩系样品磷的含量,从而判断样品采集区域的黑色岩系是否有开采价值,如果有开采价值则继续执行步骤4;
步骤4、判断上述步骤2中得到的黑色岩系样品的成矿要素,从而判断样品采集区域的黑色岩系是否有开采价值,如果有开采价值则继续执行步骤5;
步骤5:判断上述步骤2中得到的黑色岩系样品的全岩年龄,从而判断出样品采集区域的黑色岩系是否有开采价值。
2.根据权利要求1所述的一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法,其特征在于,所述的步骤1中黑色岩系样品采集的具体步骤如下:选择需要开展判断的黑色岩系地层,以垂直于黑色岩系岩石层理的方向自下向上采集多块重量相同的黑色岩系岩石样品。
3.根据权利要求2所述的一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法,其特征在于,所述的步骤2具体包括以下步骤:
步骤2.1、将上述步骤1中所有采集到的黑色岩系样品粉碎;
步骤2.2、每块黑色岩系样品取一定重量的粉末,对每块黑色岩系样品粉末的P2O5含量进行测量定;
步骤2.3、每块黑色岩系样品取一定重量的粉末,对每块黑色岩系样品中的V、Ni、Cu、Zn元素含量进行测定,根据测定结果计算出每件样品各自的V/(V+Ni)比值和Cu/Zn比值;
步骤2.4、每块黑色岩系样品取一定重量的粉末对每片地区黑色岩系样品的U-Pb同位素年龄进行测量,得出黑色岩系样品的U-Pb同位素年龄分别代表各自地区的黑色岩系全岩年龄。
4.根据权利要求3所述的一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法,其特征在于,所述的步骤3具体包括以下步骤:对步骤2.2中得出的每块黑色岩系样品的P2O5含量进行判断,如果黑色岩系样品中的P2O5含量大于2%的样品数量大于等于样品总数的10%,则继续执行步骤4;如果每块黑色岩系样品中P2O5的含量大于2%的样品数量小于样品总数的10%,则判断得出样品采集区域的黑色岩系无铀多金属开采价值。
5.根据权利要求4所述的一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法,其特征在于,所述的步骤4具体包括以下步骤:对步骤2.3中得出的每块黑色岩系样品的V/(V+Ni)比值、Cu/Zn比值进行判断,如果样品中V/(V+Ni)比值大于0.46的样品总数大于等于样品总数的65%,则继续执行步骤5;如果V/(V+Ni)比值大于0.46的样品总数小于样品总数的65%,则需要采用Cu/Zn的比值来进一步判断,如果Cu/Zn比值大于0.2的样品总数大于等于样品总数的60%,则继续执行步骤5,如果Cu/Zn比值大于0.2的样品总数小于样品总数的60%,则判断得出样品采集区域的黑色岩系无铀多金属开采价值。
6.根据权利要求5所述的一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法,其特征在于,所述的步骤5具体包括以下步骤:对步骤2.4中得出的黑色岩系样品的全岩年龄进行判断,如果黑色岩系的全岩年龄大于等于415Ma且小于等于1000Ma,则判断得出样品采集区域的黑色岩系有铀多金属开采价值;如果根据步骤2.4中得出的黑色岩系样品的全岩年龄小于415Ma或者大于1000Ma则判断得出样品采集区域的黑色岩系无铀多金属开采价值。
7.根据权利要求6所述的一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法,其特征在于:所述的步骤1中以垂直于黑色岩系岩石层理的方向自下向上每相同厚度采集一块黑色岩系岩石样品。
8.根据权利要求7所述的一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法,其特征在于:所述的步骤2.2中采用硅酸盐岩石化学分析方法,使用X射线荧光光谱仪进行P2O5含量测定。
9.根据权利要求8所述的一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法,其特征在于:所述的步骤2.3中采用硅酸盐岩石化学分析方法,使用等离子体质谱仪对V、Ni、Cu、Zn元素含量进行测定。
10.根据权利要求9所述的一种快速判断黑色岩系有无铀多金属开采价值的方法,其特征在于:所述的步骤2.4中采用岩石中铅、锶、钕同位素测定方法,使用热电离质谱仪对黑色岩系样品的U-Pb同位素年龄进行测量。
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