CN111045106A - 一种圈定盆地层间氧化带砂岩型铀矿体产出部位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于盆地内砂岩型铀矿技术方法领域，具体公开一种圈定盆地层间氧化带砂岩型铀矿体产出部位的方法，该方法包括如下步骤：①工作区及目的层选取；②钻孔选取及其间距计算；③氧化砂岩岩心样品采集；④三价铁矿物分选及其(U‑Th)/He定年；⑤平均氧化速率计算；⑥铀矿体产出部位圈定。本发明的方法能够定量且较准确圈定沉积盆地深部隐伏层间氧化带型铀矿体的发育部位，最大限度的缩小找矿靶区，为进一步的找矿钻孔部署提供定量的数据参考，提高钻孔探矿成功率，大幅度节省经济成本。

Description

一种圈定盆地层间氧化带砂岩型铀矿体产出部位的方法

技术领域

本发明属于盆地内砂岩型铀矿技术领域，具体涉及一种圈定盆地层间氧化带砂岩型铀矿体产出部位的方法。

背景技术

层间氧化带型铀矿的形成与后生氧化作用密切相关，它是由浅部含铀含氧地下水沿盆缘目的层出露部位贯入，并沿着泥岩隔水层中间所夹的砂岩含水层向深部下渗，当其中的氧离子不断被目的层灰色砂岩中本身所含的植物茎干、碳屑或黄铁矿等还原介质逐渐消耗时，黄铁矿会被逐步氧化蚀变成褐铁矿(针铁矿、水针铁矿)、赤铁矿，灰色砂岩的颜色也慢慢变成红(黄)色砂岩，含水层的地球化学环境则逐步由氧化向还原环境转变，进而导致六价铀也随之被吸附还原沉淀富集；伴随着氧化水源源不断的贯入，铀矿体又再次被氧化还原不断往前推进，进而形成了经典的层间氧化带型卷状铀矿体。相应的，含矿目的层砂体自盆缘往盆内可依次划分为红(黄)色后生氧化带、浅灰(绿)色氧化-还原过渡带、灰(绿)色原生还原带；而铀矿体常定位于氧化-还原过渡带，受后生氧化前锋线控制极其明显。

目前，该类型铀矿的找矿勘探思路是：自盆缘往盆内逐步实施钻探，当钻孔揭露到目的层黄色后生氧化带时，可定为氧化孔；并继续往盆地内部方向实施钻孔，当钻孔揭露到目的层灰色原生砂岩时，则定为还原孔；之后不断反复地在氧化孔和还原孔之间的氧化还原过渡带内布置钻孔追索氧化带前锋线，进而不断地缩小找矿靶区，直到定位到铀矿体的产出部位。然而，当前钻孔实施的费用约800元/米，一口500m的钻孔需要近40万左右的费用；考虑到后生氧化作用在使得砂岩中的黄铁矿不断被氧化蚀变成褐铁矿和赤铁矿的同时也伴随着铀矿的形成，两者是同一地质作用事件形成的伴生产物。因此，在进一步的钻孔部署之前，可以对已实施钻孔的氧化带内砂岩样品中的这些三价铁矿物进行(U-Th)/He定年，从而获取后生氧化带形成时间和前锋线向前推进的平均速率，最后结合区域铀成矿时代，则可以较准确圈定出氧化带前锋线及铀矿体的产出范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种推测盆地层间氧化带推进速率及铀矿体产出部位的方法，能够最大限度的缩小找矿靶区，直接为下一步钻孔部署提供定量的技术支撑，节约勘探的经济成本。

本发明所采用的技术方案是：

一种圈定沉积盆地层间氧化带砂岩型铀矿体发育部位的方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤1为砂岩型铀矿找矿部位及主攻层位确定，获取区域上主要的铀成矿时代(t₀)；

步骤2是在上述步骤1中的找矿部位按勘探线选取数个氧化钻孔，获取各钻孔离盆缘第一口钻孔之间的距离L_n-1；

步骤3对上述步骤2选取的钻孔进行后生氧化砂岩样品采集；

步骤4是针对上述步骤3中采集的样品进行三价铁矿物分选，并对其进行(U-Th)/He定年t_n；

步骤5是根据上述步骤2的钻孔间距L_n-1和上述步骤4得到的氧化年龄t_n，计算出后生氧化向前推进的平均速率V；

步骤6是联合根据上述步骤1的区域主要铀成矿时代t₀，上述步骤2的钻孔间距L_n-1，上述步骤4得出的后生氧化带形成年龄t_n和上述步骤5得到的平均速率V，综合圈定氧化带前锋线及铀矿体可能发育的部位。

所述的步骤1中确定盆地砂岩型铀矿勘探部位及其主攻的找矿目标层，要求区内按钻孔勘探线实施过若干口钻孔，且钻孔中目的层砂岩具有后生氧化作用；并结合区域构造演化史和前人的铀成矿定年结果，获取区域主要铀成矿时间为t₀。

所述的步骤2中将对所述步骤1中的铀矿找矿部位按钻孔勘探线方向(由盆缘往盆内)选取已实施的氧化钻孔，并依次进行编号：钻孔1、钻孔2、……、钻孔n，其中，n≥2；并分别根据钻孔坐标计算获得其它各个钻孔离钻孔1的平面间距L_n-1。

所述的步骤3中将对所述步骤2选取的钻孔分别采集同一找矿目的层红(黄)色后生氧化砂岩样品，样品数量各1个，重量≥3kg，并依次编号为样品1、样品2、……、样品n，其中，n≥2。

所述的步骤4中将对所述步骤3中采集的氧化砂岩样品进行矿物分选，分离出三价铁矿物(赤铁矿、针铁矿或水针铁矿均可)，矿物总重量≥10mg，并把这些三价铁矿物送到实验室进行(U-Th)/He定年，获得各样品后生氧化的表生年龄，分别为t₁、t₂、……、t_n，其中，n≥2。

所述的步骤5中将结合所述的步骤2)的钻孔平面间距L_n-1和所述的步骤4中的后生氧化时间t_n，计算获得后生氧化向盆地内部推进的平均速率V，其中，V＝[L₁/(t₁-t₂)+L₂/(t₁-t₃)+……+L_n-1/(t₁-t_n)]/(n-1)，n≥2；通常，越靠近盆缘的砂岩氧化时间越早，年龄越大，因此，t₁>t₂>……>t_n。

所述的步骤6中将结合所述的步骤1中的区域主要铀成矿时间t₀，所述的步骤2中的钻孔平面间距L_n-1，以及所述的步骤4中的后生氧化时间t_n和所述的步骤5中计算的氧化推进平均速率V，计算获得矿体可能离各钻孔的平面间距为L_n’，L_n’＝V(t_n-t₀)，一般来说，铀成矿相对滞后于后生氧化时间，即t_n>t₀；之后计算得出矿体离钻孔n的相对距离ΔL_n，ΔL_n＝L_n’-(L-L_n-1)，其中，L为首尾钻孔间的平面距离；当ΔL_n<0时，数据无意义，予以去除，反之保留，并对保留的数值从小到大进行排序；最终得出氧化带前锋线及其铀矿体发育的可能位置，即离钻孔n的最小和最大平面距离分别为Min(ΔL_n)和Max(ΔL_n)，方位为沿钻孔1到钻孔n的方向。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种圈定盆地层间氧化带砂岩型铀矿体产出部位的方法，在进一步的铀矿勘查钻孔布置前期，利用已实施的找矿钻孔的后生氧化砂岩岩心样品，通过获取后生氧化前锋线推进的平均速率，进而推测得出铀矿体发育的可能位置，能更精确定量预测找矿靶区，最大程度的缩小了后期钻孔部署的范围，这可以较大程度降低钻孔布置的盲目性，提高钻探揭露矿体的成功率，并大幅度节约矿床勘探的经济成本。

附图说明

图1为本发明所提供的一种圈定盆地层间氧化带砂岩型铀矿体产出部位的方法流程图；

图2为典型层间氧化带型铀矿钻孔勘探线剖面图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明所提供的一种测定沉积盆地层间氧化带前锋线及铀矿体产出位置的方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤1、为铀矿勘探区及目的层选取，确定区域主成矿时间为t₀；具体步骤如下：

步骤1.1、在某一沉积盆地选择一找矿部位为研究对象，要求该部位按盆缘往盆内的勘探线方向已实施过若干口钻孔；

步骤1.2、确定主要的找矿目标层，要求钻孔中的目标层砂岩发育后生氧化现象；

步骤1.3、根据盆地区域构造演化史和前人的铀成矿定年结果，确定区域主要铀成矿时间为t₀。

例如，选择海拉尔盆地克鲁伦凹陷西部为研究对象，以下白垩统大磨拐河组为主要找矿目标层，前人已布置实施了多条钻孔勘探线，且在钻孔中发现该层位砂岩发育明显的红色、黄色后生氧化作用；此外，区内古近纪为构造抬升剥蚀期，地表铀矿点矿石样品的U-Pb定年结果为67Ma，因此，确定主要的成矿时间t₀为67Ma。

步骤2、在步骤1中的找矿部位按盆缘往盆内的钻孔勘探线方向进行钻孔选取，并依次对选取的钻孔进行编号：钻孔1、钻孔2、……、钻孔n，n≥2；以钻孔1为起点，根据钻孔的大地坐标计算得出其它各钻孔离钻孔1的平面距离L_n-1，如图2所示。

例如，选择克鲁伦凹陷西部0号勘探线的3口钻孔为例，分别编号为钻孔1、钻孔2、钻孔3，钻孔1至钻孔3的方位为SE130°，计算得出钻孔2离钻孔1的平面距离为L₁＝10km，钻孔3离钻孔1的平面距离为L₂＝12km。

步骤3、将对上述步骤2中选取的钻孔分别进行后生氧化砂岩样品采集，并编号样品1、样品2、……、样品n。

例如，分别对钻孔1、钻孔2、钻孔3中大磨拐河组的红、黄色后生氧化砂岩进行样品采集，重量均大于或等于3kg，并分别编号样品1、样品2和样品3。

步骤4、对上述步骤3中采集的砂岩样品分别进行矿物分离，至少分选出重量≥10mg的三价铁矿物(赤铁矿、针铁矿或水针铁矿均可)，并将它们送至实验室进行(U-Th)/He定年，得到各样品后生氧化形成的时间t_n，由于越靠近盆缘，后生氧化的形成越早，年龄越大，因此，t₁>t₂>……>t_n。

例如，分别测年得出了钻孔1、钻孔2和钻孔3中大磨拐河组砂岩的后生氧化时间分别为80Ma、72Ma、69Ma。

步骤5、中对上述步骤2的平面间距L_n-1和上述步骤4中的后生氧化时间t_n，计算获得后生氧化向盆地内部推进的平均速率V，通常，越往盆地内深部方向，受压实作用砂岩致密化和重力驱动作用变小的影响，后生氧化带的速率会逐步减慢，具体包括以下步骤：

步骤5.1、获取各钻孔n相对钻孔1的后生氧化速率：V_n-1＝L_n-1/(t₁-t_n)；

步骤5.2、计算区内后生氧化向前推进的平均速率：V＝[L₁/(t₁-t₂)+L₂/(t₁-t₃)+……+L_n-1/(t₁-t_n)]/(n-1)。

例如，通过计算得出，钻孔2相对于钻孔1的后生氧化速率为V₁＝10/(80-72)＝1.25km/Ma，钻孔3相对于钻孔1的后生氧化速率为V₂＝12/(80-69)＝1.09km/Ma；进而计算得出后生氧化往盆地推进的平均速率为V＝(1.25+1.09)/2＝1.17km/Ma。

步骤6、结合上述步骤1中的区域主要铀成矿时间t₀，上述步骤2中的钻孔平面间距L_n-1，上述步骤4中的后生氧化时间t_n和上述步骤5中计算的氧化推进平均速率V，计算得出矿体可能离各钻孔的平面间距为L_n’，L_n’＝V(t_n-t₀)，由于铀成矿相对滞后于后生氧化时间，因此，t₀<t_n；之后计算相对离钻孔n的氧化带前锋线及其铀矿体发育的可能位置ΔL_n，ΔL_n＝L_n’-(L-L_n-1)，其中，L为最远离盆缘的钻孔n与最靠近盆缘的钻孔1之间的平面距离；保留ΔL_n>0的数值，并从小到大进行排序；即离钻孔n的最小和最大平面距离分别为Min(ΔL_n)和Max(ΔL_n)，如图2所示，方位为沿钻孔1到钻孔n的方向。

例如，通过计算得到，克鲁伦西部0号勘探线的矿体可能距离钻孔1、钻孔2和钻孔3的距离分别为L₁’＝1.17*(80-67)＝15.21km、L₂’＝1.17*(72-67)＝5.85km、L₃’＝1.17*(69-67)＝2.34km；进而得出矿体距离钻孔3的相对距离分别为ΔL₁＝15.21-(12-0)＝3.21km，ΔL₂＝5.85-(12-10)＝3.85km，ΔL₃＝2.34-(12-12)＝2.34km；最终统计得出，铀矿体可能产于离钻孔3往盆地方向的2.34km至3.85km的范围内，如图2所示，方位SE130°。

本发明能够广泛用于国内伊犁、鄂尔多斯、二连及松辽等盆地中诸多部位的砂岩型铀矿找矿，能最大程度的逼近铀矿体可能发育的部位，缩小找矿靶区，为找矿钻孔的部署提供定量的参考数据，直接服务于实际找矿生产需求，大幅度节约勘探经济成本，具有重要的实际应用价值；对盆地内其它相似类型(沉积型铁、铜、铅锌矿)矿床的找矿钻孔布置也具有重要的借鉴意义。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一定的变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有成熟的技术。

Claims (7)

1.一种圈定盆地层间氧化带砂岩型铀矿体产出部位的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤(1)铀矿勘查区及目的层选取，确定区域上主要的铀成矿时间t₀；

步骤(2)在上述步骤(1)中铀矿勘查工作区按勘探线选取钻孔；

步骤(3)在上述步骤(2)中的钻孔中采集目的层后生氧化砂岩样品；

步骤(4)对上述步骤(3)中采集的氧化砂岩样品进行三价铁矿物分选及其(U-Th)/He定年，得出后生氧化时间为t_n；

步骤(5)是根据上述步骤(2)中钻孔间距和上述步骤(4)中的后生氧化时间t_n，计算后生氧化平均速率V；

步骤(6)是根据上述步骤(1)的主成矿时间t₀，上述步骤(2)中钻孔间距，上述步骤(4)中的后生氧化时间t_n，以及上述步骤(5)中的后生氧化平均速率V，计算得到铀矿体离钻孔的最小平面距离Min(ΔL_n)和最大平面距离Max(ΔL_n)，进而圈出矿体发育的范围。

2.根据权利要求1所述的一种圈定盆地层间氧化带砂岩型铀矿体产出部位的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中工作区需要已按勘探线方向实施过若干口钻孔，并揭露到主攻找矿目标层；确定区域上含矿建造主要成矿年龄为t₀。

3.根据权利要求2所述的一种圈定盆地层间氧化带砂岩型铀矿体产出部位的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中钻孔是位于步骤(1)的铀矿勘查区内，自盆缘往盆内依次编号为钻孔1、钻孔2、……、钻孔n，计算得出其它钻孔离钻孔1的平面间距L_n-1；钻孔要求：沿一定方向展布，钻孔中的目标层具有后生氧化现象。

4.根据权利要求3所述的一种圈定盆地层间氧化带砂岩型铀矿体产出部位的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中在步骤(2)中的钻孔中采集步骤(1)中的目的层后生氧化砂岩样品；样品要求：重量大于等于3kg，每个钻孔采集一个样品，并依次进行编号：样品1、样品2、……、样品n。

5.根据权利要求4所述的一种圈定盆地层间氧化带砂岩型铀矿体产出部位的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中将步骤(3)中采集的氧化砂岩样品进行矿物分离，分选出三价铁矿物，并将其送至实验室进行(U-Th)/He定年，获得各样品后生氧化的时间t_n。

6.根据权利要求5所述的一种圈定盆地层间氧化带砂岩型铀矿体产出部位的方法，其特征在于：所述的步骤(5)中结合步骤(2)中的钻孔间距L_n-1和步骤(4)中的后生氧化时间t_n，通过计算获得后生氧化的平均速率V，V＝[L₁/(t₁-t₂)+L₂/(t₁-t₃)+……+L_n-1/(t₁-t_n)]/(n-1)，n≥2。

7.根据权利要求6所述的一种圈定盆地层间氧化带砂岩型铀矿体产出部位的方法，其特征在于：所述的步骤(6)中根据步骤(1)中的区域主要铀成矿时间t₀、步骤(4)中的后生氧化时间t_n和步骤(5)中的后生氧化平均速率V，计算得到矿体离各钻孔的平面距离L_n’，L_n’＝V(t_n-t₀)；结合步骤(2)中的钻孔平面间距L_n-1和方位就可以得出矿体距离钻孔n的最大和最小平面距离ΔL_n，ΔL_n＝L_n’-(L-L_n-1)，其中，L为首尾两钻孔间的平面距离，进而定量圈出铀矿体发育范围。

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