CN113534285B - 一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核地质领域，具体公开一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法，包括：步骤1、已知热液型钍矿床现有勘查及研究资料的收集和整理；步骤2、分析确定已知热液型钍矿床成矿的基本要素；步骤3、对已知热液型钍矿床进行野外地质调查及样品采集；步骤4、利用分析测试数据和野外调查资料厘定各成矿模式要素；步骤5、综合研究进行已知热液型钍矿床成矿模式构建。本发明方法能够有效厘定热液型钍矿床成矿的关键地质信息，模拟热液型钍成矿的地质过程，首次针对已知典型热液型钍矿床进行成矿模式构建。
Description
技术领域
本发明属于核地质领域，具体涉及一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法。
背景技术
钍作为第二核能源，是重要的核能源“储备粮”。在核能源大力发展的背景下，开发利用钍资源十分必要。目前我国钍资源调查研究程度较低，绝大多数钍矿床(点)、矿化点及异常点是在其它矿产的勘查过程中顺带发现的。鉴于目前我国钍资源研究程度较低，针对现有钍资源矿床进行成矿模式构建，以期指导后期钍资源勘查开发。热液型钍资源是目前我国资源潜力最大的一种钍资源，没有建立过专门的钍资源成矿模式，针对该类型钍资源进行成矿模式构建意义重大。
目前我国没有单独的热液型钍矿床，热液型钍矿床往往与铀及稀土资源共伴生。
因此，非常有必要针对典型的热液型钍矿床进行成矿地质背景、控矿构造、赋矿围岩、蚀变分带、矿石特征、矿化期次等研究，构建热液型钍资源成矿模式，指导热液型钍资源找矿。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法，能够有效厘定热液型钍矿床成矿的关键地质信息，模拟热液型钍成矿的地质过程，首次针对已知典型热液型钍矿床进行成矿模式构建。
实现本发明目的的技术方案：一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1、已知热液型钍矿床现有勘查及研究资料的收集和整理；
步骤2、分析确定已知热液型钍矿床成矿的基本要素；
步骤3、对已知热液型钍矿床进行野外地质调查及样品采集；
步骤4、利用分析测试数据和野外调查资料厘定各成矿模式要素；
步骤5、综合研究进行已知热液型钍矿床成矿模式构建。
进一步地，所述步骤1中收集矿床的资料包括：成矿地质背景、矿床地质特征、构造特征、蚀变类型和分类、成矿期次和矿物学特征以及成矿热液的成分和演化。
进一步地，所述步骤2中已知热液型钍矿床成矿的基本要素包括：矿床的地质特征，含矿构造及控矿构造，矿化热液的期次及成矿蚀变类型，成矿物质来源。
进一步地，所述步骤3中对已知热液型钍矿床进行野外地质调查包括：开展区域成矿地质背景调查，厘定控矿构造，确定赋矿围岩，研究蚀变分带，研究矿石特征。
进一步地，所述地质背景调查包括：大地构造背景、赋矿地层、盖层情况调查。
进一步地，所述厘定控矿构造具体为：确定富钍地层中与成矿相关并且控制矿体产生的构造。
进一步地，所述赋矿围岩确定具体为：通过矿石富存的地层，赋矿岩石与矿石的空间关系，确定赋矿围岩。
进一步地，所述研究蚀变分带具体为：确定矿化带的蚀变类型，蚀变带的分布特征。
进一步地，所述研究矿石特征包括：研究矿石的结构构造、共伴生元素种类。
进一步地，所述步骤3中样品采集包括：化学分析样品、包裹体测试样品、岩矿鉴定样品、同位素分析及年龄测定样品的采集。
进一步地，所述步骤4具体为：根据野外调查研究资料和各项分析测试数据，总结已知热液型钍矿床成矿地质背景；通过对矿区矿石特征及矿化蚀变的详细研究，厘定钍矿化的控矿构造和赋矿围岩；利用系统样品的主微量分析数据，在蚀变分带研究的基础上分析矿化特征及共伴生元素分析；在矿床矿石的基础上，确定找矿标志；利用矿石样品的流体包裹体研究，确定成矿热液的来源、成矿温度和成矿期次，研究热液型钍矿床的矿化过程。
进一步地，所述步骤5具体为：通过上述研究结果和数据分析，模拟分析已知热液型钍矿床的成矿过程，提取关键的热液型钍成矿地质要素，分析矿床成因，根据获得的地质分析数据，运用热液成矿理论，编制已知热液型矿床的成矿模式图。
本发明的有益技术效果在于：
1、本发明提供的一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法借用前人研究资料，通过进一步地野外地质调查和室内分析测试，综合研究热液型钍矿床的成矿过程，建立热液型钍矿床成矿模式，为我国后期热液型钍矿床的规划部署提供理论基础，并为该类型钍资源的勘查开发和和提供技术支撑。
2、本发明提供的一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法包括资料收集及二次开发、野外地质调查、分析测试、室内综合研究及成矿模式构建技术流程清晰，可操作性强，构建的热液型钍资源成矿模式，可以很好地指导热液型钍资源的找矿预测工作。
3、本发明提供的一种针对热液型钍矿床成矿模式构建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)成矿过程的研究成果，具有技术流程清晰、方便，可操作性强、适用性好，精确、直观的优点，可适用于热液型钍矿床及伴生钍矿床的成矿模式研究，
4、本发明提供的一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法能够有效厘定热液型钍矿床成矿的关键地质信息，模拟热液型钍成矿的地质过程，首次针对已知典型热液型钍矿床进行成矿模式构建。
附图说明
图1为江西相山矿田西部铀钍矿床成矿模式图。
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。
以江西相山矿田西部铀钍矿床(邹家山矿床)为例，本发明提供的一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法，具体包括以下步骤：
步骤1、江西相山矿田西部铀钍矿床(邹家山矿床)现有勘查及研究资料的收集和整理
系统收集江西相山矿田西部铀钍矿床(邹家山矿床)的勘查及研究资料。对前人资料进行分析总结和二次开发，充分掌握江西相山矿田西部铀钍矿床(邹家山矿床)的基础资料，查证核实不同来源资料的可靠性，厘定前人工作中需要补充工作和缺失的数据。收集与矿床的成矿地质背景、矿床地质特征、构造特征、蚀变类型和分类、成矿期次和矿物学特征以及成矿热液的成分和演化有关的前人研究资料和报告。
步骤2、分析确定江西相山矿田西部铀钍矿床(邹家山矿床)钍矿床成矿的基本要素
分析确定成矿模式构建的基本要素，包括邹家山矿床的地质特征，含矿构造及控矿构造，矿化热液的期次及成矿蚀变类型，成矿物质来源等。
步骤3、对江西相山矿田西部铀钍矿床(邹家山矿床)进行野外地质调查及样品采集
对江西相山矿田西部铀钍矿床(邹家山矿床)进行野外地质调查，开展区域成矿地质背景调查，相山火山盆地总体上分为三层，基底主要为中元古统，部分为下石炭统、上三叠统，基底之上为上侏罗统火山岩系，盆地北西侧火山岩之上有上白垩统红层覆盖；控矿构造厘定，矿床内各类构造发育，主要有断裂构造、复杂的火山塌陷构造、“褶曲构造”及裂隙构造，断裂构造主要是北东向的邹家山—石洞区域性断裂，“褶曲”发育及界面倒转处，是形成穿越不同岩性连续矿化的富大矿体的主要场所；赋矿围岩确定，通过邹家山矿床钻孔资料确定了碎斑熔岩是矿床的主要含矿围岩；蚀变分带研究，邹家山矿床的远矿蚀变带主要为灰绿色的水云母化、绿泥石化带；矿石特征，富钍矿石主要为块状紫黑色萤石化、磷灰石化矿石，矿石为铀钍共生矿石，常见有沥青铀矿、铀钍石及少量的钛铀矿。根据步骤2分析确定的江西相山矿田西部铀钍矿床(邹家山矿床)钍矿床成矿的基本要素，包括邹家山矿床的地质特征，含矿构造及控矿构造，矿化热液的期次及成矿蚀变类型，成矿物质来源等，结合野外调查结果，系统采集了矿化及蚀变样品，包括化学分析样品、包裹体测试样品、岩矿鉴定样品、同位素分析及年龄测定样品。野外调查及样品采集工作参照《铀矿地质勘查规范》(DZT0199-2015)标准。
步骤4、利用分析测试数据和野外调查资料厘定各成矿模式要素
对步骤3采集的样品分别进行分析测试，通过专业的地质实验室(核工业北京地质研究院分析测试中心)获得分析测试数据，包括主微量元素分析数据、流体包裹体测温、同位素分析数据、成分数据和单矿物钍铅定年。
根据野外调查结果和各项分析测试数据，总结江西相山矿田西部铀钍矿床(邹家山矿床)成矿地质背景为中生代相山火山盆地，在后期经历了地幔来源的热液活动，形成了早期与碱性热液相关的铀矿化及晚期与酸性热液相关的铀钍矿化；厘定了钍矿化的控矿构造为“褶曲构造”及裂隙构造，赋矿围岩为鹅湖岭组碎斑熔岩。
在蚀变分带研究的基础上分析矿化特征及共伴生元素分析，根据多元统计的结果，根据样品主量元素的分析测试数据，计算U，Th与各主量元素的相关系数，计算公式为：
其中，cov(x,y)为x与y的协方差，var[x]为x的方差，var[y]为y的方差。
根据地质工作经验，相关系数小于0.6的不予考虑，不具有相关性，结果见表1。
表1邹家山矿床中铀钍与各主量元素的相关系数
| r | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | CaO | Na2O | K2O | MnO | TiO2 | P2O5 | U |
| Th | -0.88 | 0.36 | -0.58 | -0.57 | 0.36 | -0.55 | 0.56 | -0.95 | -0.01 | 0.62 | 0.72 |
| U | -0.69 | -0.89 | -0.81 | -0.7 | 0.75 | 0.38 | -0.68 | 0.3 | -0.95 | 0.73 | / |
表1结果显示，邹家山矿床为酸性成矿热液，SiO2与U和Th的相关系数为-0.69和-0.88，显示为一定程度的负相关；P2O5与U和Th的相关系数分别为0.73和0.62，显示了一定程度的正相关；另外U和Th的相关性为0.72，U与CaO的相关系数为0.75，也为正相关；U与Al2O3、Fe2O3、MgO、K2O和TiO2均显示有一定的负相关性；Th与Mn具有明显的负相关性；U和Th与其他元素均没有明显的相关性。通过对矿化蚀变带的研究与分析，确定了紫黑色萤石化是邹家山矿床钍矿化的找矿标志；同时，利用成矿流体包裹体研究，确定成矿热液的来源、成矿温度和成矿期次，研究热液型钍矿床的矿化过程。成矿流体包裹体研究包括：首先通过包裹体片的镜下观察找出原生的流体包裹体，对每个包裹体的形态、大小、分布规律进行描述，对挑选出的包裹体进行照相、编号、标记；对上述前期准备好的流体包裹体在冷热台上进行冰点温度及均一温度的测试，并根据编号进行逐一记录。在每组流体包裹体中选取典型的流体包裹体运用激光拉曼进行成份测试。本次测试的所有包裹体数据的冰点温度和均一温度均是在核工业北京地质研究院地质矿产研究所岩矿鉴定实验室完成，测试仪器为英国Linham公司THMSG600型冷热台，样品为用酒精溶解掉粘合剂洗净后的两面抛光的包裹体片。
结果显示，流体包裹体的气相成分主要为N2、CH4、H2、CO2等代表地幔物质的气体，成矿期流体的温度要低于成矿前期的流体温度，但成矿期流体的盐度要高于成矿前期的流体的盐度，邹家山矿床的铀矿化发育在碱性热液蚀变过程中，成矿年龄为110Ma，代表早期碱性单铀型矿化的成矿年龄。邹家山矿床钍成矿主要是在碱性热液蚀变后的酸性蚀变中，这一过程即为萤石—水云母化阶段，该蚀变是相山矿田3次大的热液活动的第二个阶段。铀钍矿物的U-Pb同位素测年，获得的Th-Pb年龄范围96～98.8Ma，平均年龄为97.5Ma，代表邹家山地区钍矿化的成矿年龄。
步骤5、综合研究进行江西相山矿田西部铀钍矿床(邹家山矿床)热液型钍矿床成矿模式构建
通过上述研究结果和数据分析，模拟分析江西相山矿田西部铀钍矿床(邹家山矿床)的成矿过程，提取关键的热液型钍成矿地质要素，分析矿床成因，编制了江西相山矿田西部铀钍矿床(邹家山矿床)的两阶段成矿模式图，如图1所示。
该成矿模式图是在步骤1-4的研究基础上，查明了矿床铀钍成矿的各成矿要素，运用热液成矿的理论编制的。相山矿田西部铀钍混合矿床的蚀变带的普遍特征为：碱交代期发育早期单铀型矿化蚀变；酸交代期紫色萤石化、磷灰石化与后期钍铀成矿关系最密切。相山矿田的成矿热液流体的来源，来源于深部地幔岩浆-为碱性热液流体，在演化过程中热液流体(富集不相容元素现对地幔岩浆)沿基底断裂、区域断裂、火山塌陷构造上升，途径变质基底、及火山岩，萃取了大量的铀钍元素，并发生碱交代，在减压还原作用下于110Ma形成了第一期碱交代型单铀矿化。
在火山活动后区域拉张环境下形成的张性断裂中，热液流体进一步与围岩发生反应并向上迁移，热液最终演化为阳离子以Ca2+为主，阴离子以F-、CO3 2-、H2PO4 -、SO4 2-、Cl-等为主的热液，在97.5Ma时，PH值降到一定程度，磷灰石和萤石大量沉淀，继而大量的铀钍矿物沉淀生成，形成第二期铀钍矿化。
该成矿模式图综合反映了江西相山西部矿床热液型钍资源的成矿过程，并对该类型钍资源找矿和预测具有指导意义。
本发明适用于我国热液型钍资源的基础研究，可以为我国热液型钍资源开发利用提供最直接和精确的信息。
上面结合附图和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 (8)
1.一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1、已知热液型钍矿床现有勘查及研究资料的收集和整理；
步骤2、分析确定已知热液型钍矿床成矿的基本要素；
步骤3、对已知热液型钍矿床进行野外地质调查，根据步骤2分析确定的基本要素，结合野外地质调查结果，进行样品采集；
步骤4、对步骤3采集的样品进行分析测试，获得分析测试数据，利用分析测试数据和野外地质调查资料厘定各成矿模式要素；
步骤5、根据步骤4厘定的各成矿模式要素进行已知热液型钍矿床成矿模式构建；
所述步骤2中已知热液型钍矿床成矿的基本要素包括：矿床的地质特征，含矿构造及控矿构造，矿化热液的期次及成矿蚀变类型，成矿物质来源；
所述步骤3中样品采集包括：化学分析样品、包裹体测试样品、岩矿鉴定样品、同位素分析及年龄测定样品的采集；
所述步骤4具体为：对步骤3采集的样品进行分析测试，获得分析测试数据，分析测试数据包括主微量元素分析数据、流体包裹体测温、同位素分析数据、成分数据和单矿物钍铅定年；根据野外地质调查研究资料和各项分析测试数据，总结已知热液型钍矿床成矿地质背景；通过对矿区矿石特征及矿化蚀变的详细研究，厘定钍矿化的控矿构造和赋矿围岩；利用主微量元素分析数据，在蚀变分带研究的基础上分析矿化特征及共伴生元素分析；在矿床矿石的基础上，确定找矿标志；利用矿石样品的流体包裹体研究，确定成矿热液的来源、成矿温度和成矿期次，研究热液型钍矿床的矿化过程；
所述步骤5具体为：根据步骤4厘定的各成矿模式要素，模拟分析已知热液型钍矿床的成矿过程，提取关键的热液型钍成矿地质要素，分析矿床成因，根据获得的地质分析数据，运用热液成矿理论，编制已知热液型矿床的成矿模式图。
2.根据权利要求1所述的一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法，其特征在于，所述步骤1中收集矿床的资料包括：成矿地质背景、矿床地质特征、构造特征、蚀变类型和分类、成矿期次和矿物学特征以及成矿热液的成分和演化。
3.根据权利要求1所述的一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法，其特征在于，所述步骤3中对已知热液型钍矿床进行野外地质调查包括：开展区域成矿地质背景调查，厘定控矿构造，确定赋矿围岩，研究蚀变分带，研究矿石特征。
4.根据权利要求3所述的一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法，其特征在于，所述地质背景调查包括：大地构造背景、赋矿地层、盖层情况调查。
5.根据权利要求3所述的一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法，其特征在于，所述厘定控矿构造具体为：确定富钍地层中与成矿相关并且控制矿体产生的构造。
6.根据权利要求3所述的一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法，其特征在于，所述赋矿围岩确定具体为：通过矿石富存的地层，赋矿岩石与矿石的空间关系，确定赋矿围岩。
7.根据权利要求3所述的一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法，其特征在于，所述研究蚀变分带具体为：确定矿化带的蚀变类型，蚀变带的分布特征。
8.根据权利要求3所述的一种针对热液型钍矿床成矿模式构建的方法，其特征在于，所述研究矿石特征包括：研究矿石的结构构造、共伴生元素种类。
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