CN113933260A - 一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铀矿地质与资源评价技术领域，具体公开了一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法，包括：步骤1、野外地质考察，布设采样剖面和采样点；步骤2、野外蚀变样品采集；步骤3、样品前处理，分选锆石单矿物；步骤4、利用傅里叶变换红外光谱技术获得锆石谱学特征；步骤5、计算锆石变生系数，获得锆石变生强度；步骤6、圈定热液活动中心区。本发明方法通过开展矿区范围内蚀变围岩中副矿物锆石的红外光谱分析，根据613cm‑1特征峰形态确定锆石变生程度，准确识别热液流体活动中心，为铀成矿中心预测提供依据。
Description
技术领域
本发明属于铀矿地质与资源评价技术领域，具体涉及一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法。
背景技术
国防军工和核电的快速发展对铀资源提出了重大而长远需求，如何科学有效寻找大矿、富矿和经济可采矿是铀矿地质工作者在新时代面临的难题，尤其是浅表铀资源经过多年开发已经面临资源枯竭，向深部进军是铀矿地质工作的重大战略部署。
深部铀资源的快速突破依赖于新技术、新手段和新方法的使用，铀成矿热液流体作用中心往往是能量交换、流体交换和物质交换的中心，更重要的是很可能为成矿物质沉淀和成矿作用中心。成矿流体在到达作用中心时往往会对周围岩石形成热液蚀变，且从成矿流体活动中心向外逐渐减弱，相应地对围岩的改造作用同样减弱。热液流体通过改变岩石颜色、矿物组成和结构构造对围岩进行改造，体现在岩石中造岩矿物和副矿物的主量元素、微量元素、稀土元素和光谱学特征变化。
锆石是一种各类岩石中广泛存在的硅酸盐副矿物，其为目前已知矿物同位素体系中封闭温度最高的，为确定各类岩石形成时代的理想对象。与此同时，由于锆石中U和Th产生的α粒子裂变，导致锆石结晶结构损失，随时间推移，锆石逐渐丧失有序的结晶状态而趋于玻璃质状态，即锆石发生了变生，具体而言在显微镜下表现为锆石矿物边界模糊、颜色加深、光学性质发生变化。在热液铀矿床中，含铀成矿热液对围岩进行蚀变交代会造成围岩中锆石铀元素含量的增高，进而会造成锆石变生程度的加剧。
傅里叶变换红外光谱是一种对矿物晶体结构性质具有敏感反映的测试技术，利用613cm-1峰位形态可以准确识别锆石变生程度，进而反映研究对象中热液蚀变强度。
前人针对热液铀矿床热液流体活动作用中心研究中往往利用蚀变强度和蚀变交代类型进行定性判断，并且在进行该项研究之前需要对研究区开展大量的蚀变作用强度、类型、叠加方式、与铀成矿之间关系等基础性地质调查工作，缺乏较为快速、准确和定量判定方法。
利用傅里叶变换红外光谱技术，对研究区开展围岩中锆石蚀变特征识别，可以定量判别热液作用区内热液蚀变强度，方法快捷并且操作简单，进而追踪热液活动中心，推断成矿作用中心，指导研究区深部与边部成矿预测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法，该方法通过开展矿区范围内蚀变围岩中副矿物锆石的红外光谱分析，根据613cm-1特征峰形态确定锆石变生程度，准确识别热液流体活动中心，为铀成矿中心预测提供依据。
实现本发明目的的技术方案：
一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1、野外地质考察，布设采样剖面和采样点；
步骤2、野外蚀变样品采集；
步骤3、样品前处理，分选锆石单矿物；
步骤4、利用傅里叶变换红外光谱技术获得锆石谱学特征；
步骤5、计算锆石变生系数，获得锆石变生强度；
步骤6、圈定热液活动中心区。
所述步骤1中布设采样剖面具体为：布设穿越整个矿区的采样剖面2-3条，采样剖面应切穿矿床内主要含矿地质体，切穿不同岩石类型，并且与矿床内主要构造或界面垂直相交。
所述步骤1中布设采样点具体为：采样点沿采样剖面布设，采样点间距应小于50m，在岩性变化或构造带位置加密采样点。
所述步骤2具体为：沿布设的采样剖面及采样点进行岩石样品采集，各岩石样品之间不可混染，一般为3×6×9cm，采集总重量应达到2kg，强烈构造破碎和蚀变部位岩石样品应达到5kg。
所述步骤3具体为：
步骤3.1、对样品进行破碎、过筛混匀、缩分，获得副样及测试样；
步骤3.2、去除测试样中的磁性矿物，获得无磁性矿物；
步骤3.3、利用双目镜从无磁性矿物中分选锆石单矿物。
所述步骤3.2具体为：使用永久磁铁，去除岩石中的强磁性矿物；使用重选方法，分选出岩石中重矿物；使用磁力分离仪，对分选后的重矿物进行电磁分选，获得无磁性矿物。
所述步骤4具体为：在锆石单矿物中混合KBr粉末，进行充分研磨、压铸，获得锆石红外光谱测试压片；利用红外光谱仪对锆石红外光谱测试压片进行测试，获得锆石红外光谱曲线。
所述步骤5具体为：在锆石样品红外光谱曲线中，选择613cm-1特征峰，测量其峰高H和半高宽M，并计算锆石变生系数H/M值，判断锆石变生强度。
所述步骤6具体为：锆石变生程度，获得矿区内不同部位热液活动强度，圈定矿床中的热液流体活动中心。
所述步骤6中圈定的矿床中的热液流体活动中心的分布状态包括：强变生锆石呈中心状分布、强变生锆石呈条带状分布。
本发明的有益技术效果在于：
1、本发明提供的一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法可以实现热液铀矿床流体活动中心的定量识别，可操作性强；
2、本发明提供的一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法对于地质工作程度较低的地区，可以快速进行采样测试，圈定流体活动中心，方法快捷，准确性高；
3、本发明提供的一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法结合研究区钻探岩心研究，可以实现热液活动中心的三维定量圈定，突破传统地表研究。
附图说明
图1为本发明所提供的一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法流程图；
图2为邹家山矿床地质略图及采样点分布图；
图3为邹家山矿床P1剖面锆石红外光谱曲线图。
图2中：1-鹅湖岭组上段碎斑流纹岩；2-线性构造及编号；3-推测火山塌陷构造；4-铀矿体；5-采样剖面及编号；6-采样点及编号。
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。
本实施例以江西相山铀矿田邹家山矿床利用锆石蚀变特征识别矿床热液流体活动中心为例，如图1所示，提供一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法，具体包括以下步骤：
步骤1、野外地质考察，布设采样剖面和采样点。
对整个矿区开展野外地质踏勘，布设穿越整个矿区的采样剖面2-3条，采样剖面应切穿矿床内主要含矿地质体，尽可能多地切穿不同岩石类型，另外力求与矿床内主要构造或界面垂直相交。采样点沿采样剖面布设，采样点间距应小于50m，并且在岩性变化或构造带位置进行适当加密采样点。
对邹家山矿床开展野外初步踏勘，确定主要矿体和构造分布特征。邹家山矿床位于相山矿田邹-石断裂带中段，邹-石断裂在邹家山地区由几条北东向的次级断裂构成，如图2所示，分别为F1、F6和F7。火山塌陷构造与北东向邹-石断裂的叠加复合共同控制了邹家山矿床矿体在该地区的产出，形成了近北东向展布的矿带，包括一号矿带、二号矿带、三号矿带和四号矿带。根据以上分析，确定邹家山矿床热液蚀变中心研究样品采集剖面和采样点。如图2所示，样品采集剖面布设与邹家山矿床主要控矿构造(邹-石断裂)近于直交，跨越矿床内主要矿体，共布设3条采样剖面，分别为P1、P2和P3，采样点间距不大于50米，共计布设采样点32个。
步骤2、野外蚀变样品采集。
沿布设的采样剖面及采样点进行岩石样品采集，各岩石样品之间不可混染，一般为3×6×9cm，采集总重量应达到2kg，强烈构造破碎和蚀变部位岩石样品应达到5kg，以便于分选出可供分析测试的锆石样品。
步骤3、样品前处理，分选锆石单矿物。
对所采集的32件岩石样品采用无污染方案进行加工和制备。
步骤3.1、对样品进行破碎、过筛混匀、缩分，获得副样及测试样。
样品使用刚玉颚式破碎机破碎至80目，过筛，混匀，然后缩分，取约50g作为副样，剩下样品作为测试样。
步骤3.2、去除测试样中的磁性矿物，获得无磁性矿物。
测试样首先使用永久磁铁，将岩石中的磁铁矿、钛磁铁矿及自然铁等强磁性矿物去除，然后使用重选方法对岩石进行淘洗，分选出岩石中重矿物。随后将重矿物使用WCF2-72型多用磁力分离仪对分选后的矿物进行电磁分选，水平倾角(α)选择为10°，侧面倾角(β)选择为2°，磁场强度选择4500奥斯特。经过以上步骤，可以在无磁性矿物部分获得锆石、晶质铀矿等矿物。
步骤3.3、利用双目镜从无磁性矿物中分选锆石单矿物。
将获得的无磁性矿物放在双目镜下进行挑选，锆石单矿物无色透明，少数为半透明淡黄色，晶形为正方形短柱状，少数呈长柱状晶体、双锥晶体。
步骤4、利用傅里叶变换红外光谱技术获得锆石谱学特征。
将获得的锆石单矿物约1mg，混合约200mgKBr粉末。然后使用刚玉研钵充分研磨。然后将研磨好的混合物均匀放入磨具，使用压片机压铸，静置30秒，获得锆石红外光谱测试压片。最后，将测试压片送入PE983G红外光谱仪中，设置光谱扫描范围为4000cm-1～180cm-1，获得锆石样品的红外光谱曲线，P1剖面锆石红外光谱曲线，如图3所示。
步骤5、计算锆石变生系数，获得锆石变生强度。
在锆石样品红外光谱曲线中，选择613cm-1特征峰，测量其峰高H和半高宽M，并计算锆石变生系数H/M值，判断锆石变生强度，锆石变生系数H/M与锆石变生程度关系见表1。
表1 锆石变生程度的红外光谱特征判别表
邹家山矿床锆石变生系数及变生强度见表2。
表2 邹家山锆石变生系数及变生强度一览表
步骤6、圈定热液活动中心区。
根据矿床内部布设的采样剖面中锆石变生程度，获得矿区内不同部位热液活动强度，进而圈定矿床中的热液流体活动中心。对于热液活动中心的圈定有两种情况：第一是强变生锆石呈中心状分布，即地表岩石样品热液蚀变强度以一个或两个样品为中心向四周减弱；第二是强变生锆石呈条带状分布，即地表岩石样品强热液蚀变作用区沿线性构造或界面分布。第一种情况代表该矿床强热液蚀变活动中心很可能位于深部，深部具有较好的资源潜力；第二种情况代表该矿床热液流体活动主要沿线性构造或界面分布，资源扩大应主要围绕该线性构造或界面展开。
对于邹家山矿床，依据锆石变生强度圈定热液活动中心区，区域范围内S5、S6、S16、S17、S27、S28样品锆石样品经过傅里叶变换红外光谱测试判定为强变生锆石，定义为热液活动中心区，且其分布呈近北东向，与矿区内邹-石断裂相复合，如图2所示。据此，可以认为邹家山铀矿床热液活动主要沿北东向邹-石断裂发育，呈条带状分布，该断裂应为矿床深边部预测的重点地区，具有较好的成矿潜力，该矿床深边部资源扩大概勘探应主要围绕该构造展开。
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 (10)
1.一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1、野外地质考察，布设采样剖面和采样点；
步骤2、野外蚀变样品采集；
步骤3、样品前处理，分选锆石单矿物；
步骤4、利用傅里叶变换红外光谱技术获得锆石谱学特征；
步骤5、计算锆石变生系数，获得锆石变生强度；
步骤6、圈定热液活动中心区。
2.根据权利要求1所述的一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法，其特征在于，所述步骤1中布设采样剖面具体为：布设穿越整个矿区的采样剖面2-3条，采样剖面应切穿矿床内主要含矿地质体，切穿不同岩石类型，并且与矿床内主要构造或界面垂直相交。
3.根据权利要求2所述的一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法，其特征在于，所述步骤1中布设采样点具体为：采样点沿采样剖面布设，采样点间距应小于50m，在岩性变化或构造带位置加密采样点。
4.根据权利要求1所述的一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法，其特征在于，所述步骤2具体为：沿布设的采样剖面及采样点进行岩石样品采集，各岩石样品之间不可混染，采集总重量应达到2kg，强烈构造破碎和蚀变部位岩石样品应达到5kg。
5.根据权利要求1所述的一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
步骤3.1、对样品进行破碎、过筛混匀、缩分，获得副样及测试样；
步骤3.2、去除测试样中的磁性矿物，获得无磁性矿物；
步骤3.3、利用双目镜从无磁性矿物中分选锆石单矿物。
6.根据权利要求5所述的一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法，其特征在于，所述步骤3.2具体为：使用永久磁铁，去除岩石中的强磁性矿物；使用重选方法，分选出岩石中重矿物；使用磁力分离仪，对分选后的重矿物进行电磁分选，获得无磁性矿物。
7.根据权利要求1所述的一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法，其特征在于，所述步骤4具体为：在锆石单矿物中混合KBr粉末，进行充分研磨、压铸，获得锆石红外光谱测试压片；利用红外光谱仪对锆石红外光谱测试压片进行测试，获得锆石红外光谱曲线。
8.根据权利要求1所述的一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法，其特征在于，所述步骤5具体为：在锆石样品红外光谱曲线中，选择613cm-1特征峰，测量其峰高H和半高宽M，并计算锆石变生系数H/M值，判断锆石变生强度。
9.根据权利要求1所述的一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法，其特征在于，所述步骤6具体为：锆石变生程度，获得矿区内不同部位热液活动强度，圈定矿床中的热液流体活动中心。
10.根据权利要求9所述的一种热液铀矿床流体活动中心的识别方法，其特征在于，所述步骤6中圈定的矿床中的热液流体活动中心的分布状态包括：强变生锆石呈中心状分布、强变生锆石呈条带状分布。
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