CN114089439A - 一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铀矿成矿预测领域，具体公开了一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，包括：步骤1、样品采集并制备光薄片和包裹体岩石薄片；步骤2、绿泥石和包裹体测点挑选；步骤3、绿泥石成分测定及形成温度计算；步骤4、流体包裹体均一温度测定；步骤5、热改造温度综合判断。本发明方法利用电子探针分析技术，精确厘定矿物地球化学特征，综合、客观的判断砂岩型铀矿床热改造温度。
Description
技术领域
本发明属于铀矿成矿预测领域，具体涉及一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法。
背景技术
砂岩型铀矿已成为世界和我国最主要的工业铀矿床类型。一般认为，砂岩型铀矿以表生层间氧化或潜水氧化作用为主。近30年的勘查实践表明，横贯中国北方的古亚洲洋造山带及其两侧的中-新生代陆相沉积盆地，是我国沉积型铀矿床形成的最重要的成矿构造域，自西向东分布着伊犁、吐哈、鄂尔多斯、二连和松辽等五大砂岩型铀矿聚集区。以上区域发现的砂岩型铀矿床均具有氧化流体改造作用明显、蚀变分带清晰、砂体疏松、易于地浸等特点，但也有很多的证据表明，沉积盆地中砂岩型铀矿与深部流体活动存在一定的关系。在我国中东部很多砂岩型铀矿床就发现存在后期热流体活动叠加改造的痕迹。后期热流体改造作用叠加在早期氧化成矿作用之上，铀矿化特征仍与典型层间氧化带型铀矿床相似，从而使热流体活动与铀矿化关系并不明确，其主要在于缺乏不同期次流体活动对铀富集过程影响的详细证据。
传统的对盆地热流体性质的研究主要采用流体包裹体分析技术来确定热流体的温度，方法单一且人为因素误差大。
因此，亟需研究一种热流体热改造温度综合判断方法，为研究盆地深部热流体活动与铀成矿叠加改造作用提供基础与前提。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，克服传统单一方法在识别精度和人为主观方面的缺陷，利用电子探针分析技术，精确厘定矿物地球化学特征，综合、客观的判断砂岩型铀矿床热改造温度。
实现本发明目的的技术方案：
一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1、样品采集并制备光薄片和包裹体岩石薄片；
步骤2、绿泥石和包裹体测点挑选；
步骤3、绿泥石成分测定及形成温度计算；
步骤4、流体包裹体均一温度测定；
步骤5、热改造温度综合判断。
所述步骤1具体为：采集砂岩型铀矿床样品，样品表面除污、风化，将样品磨制成光薄片和包裹体岩石薄片。
所述步骤2包括：
步骤2.1、对光薄片进行岩相学和矿物学分析，挑选出绿泥石；
步骤2.2、对包裹体岩石薄片进行显微镜观察，识别包裹体类型，选择次生包裹体群。
所述步骤2.1具体为：对步骤1中制作而成的光薄片在光学显微镜和扫描电镜下进行岩相学和矿物学分析，识别岩石样品中绿泥石的产出状态、分布位置及形貌特征，划分绿泥石的地质产状及其矿物组合关系，挑选蚀变程度低、颗粒粒径大的绿泥石样品，在单偏光显微镜下用记号笔圈出绿泥石的位置。
所述步骤2.2具体为：对步骤1中制作而成的包裹体岩石薄片进行显微镜观察，识别孔、洞、缝充填物种类及其捕获的流体包裹体特征，识别包裹体类型；通过流体包裹体片岩相学研究，选择碳酸盐胶结物与石英次生加大中的次生包裹体群。
所述步骤3包括：
步骤3.1、利用电子探针分析仪对挑选出的绿泥石进行元素含量分析；
步骤3.2、筛选电子探针分析结果，计算绿泥石的各阳离子数和特征值；
步骤3.3、根据绿泥石的阳离子数和特征值计算面网间距d001和绿泥石的形成温度T。
所述步骤3.1具体为：对步骤2.1挑选出的不同产状的绿泥石，利用电子探针分析仪进行元素含量分析，进行含量分析的元素包括MnO、MgO、Al2O3、SiO2、CaO、Na2O、K2O、FeO、TiO2。
所述步骤3.2具体为：对步骤3.1电子探针分析测试数据进行筛选，挑选Na2O+K2O+CaO的总含量小于0.5％的样品进行阳离子数和特征值计算，绿泥石的各阳离子数和特征值的计算为：利用Minpet软件以28个氧原子为基础进行计算。
所述步骤3.3中面网间距d001的计算公式为：
d001＝14.339－0.1155AlⅣ－0.0201Fe2+
式中：AlⅣ表示四面体空穴中Al原子的个数，Fe2+表示Fe2+的个数。
所述步骤3.3中绿泥石的形成温度T的计算公式为：
T＝(14.339－d001)/0.001。
所述步骤4具体为：对步骤2.2挑选出的不同期次的碳酸盐胶结物与石英次生加大中的次生包裹体群进行均一温度测定，通过测定的均一温度数据统计分析，确定均一温度统计峰温。
所述步骤5具体为：与研究区砂岩型铀矿床含矿目的层正常埋藏所能达到的最大古地温比较，结合绿泥石形成温度和流体包裹体均一温度，综合判断砂岩型铀矿床热改造温度。
本发明的有益技术效果在于：
1、本发明提供的一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法利用电子探针测定了砂岩中绿泥石的化学成分，并计算了特征值和形成温度，克服了传统单一使用流体包裹体均一温度判断热改造温度的方法受实验操作者的视觉影响，可能会错过均一温度的零点，导致均一温度过高或过低，在识别精度和人为主观方面的缺陷；利用电子探针等微区分析技术，精确厘定矿物地球化学特征，提供一种综合、客观的判断砂岩型铀矿床热改造温度的方法。
2、本发明提供的一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法涵盖从野外地质观察、采集样品到室内实验与数据分析过程，设计方法切入点准确，抓住本质问题，采集样品对象、分析测试要求明确，可操作性强。
3、本发明提供的一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法是在鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿关键因素识别与靶区优选研究中完成的，为地质人员研究盆地深部热流体活动与砂岩型铀矿床叠加改造提供了依据，也为砂岩型铀矿床成矿机理与成矿理论研究提供了新思路和新方法。
附图说明
图1为鄂尔多斯盆地东北部铀矿床绿泥石形成温度分布直方图；
图2为鄂尔多斯盆地东北部铀矿床包裹体均一温度分布直方图。
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。
本实施例以鄂尔多斯盆地东北部地区的热改造温度判断为例，提供一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，具体包括以下步骤：
步骤1、样品采集并制备光薄片和包裹体岩石薄片
采集一套砂岩型铀矿床样品，包含：不同颜色、粒度的成矿围岩和矿石样品；去除样品表面不洁物及风化表皮后，将样品磨制成大小约40mm×20mm、厚度约0.03mm的光薄片和大小约40mm×20mm、厚度为0.1～0.3mm的包裹体岩石薄片，以备后续试验分析处理。
步骤2、绿泥石和包裹体测点挑选
步骤2.1、对光薄片进行岩相学和矿物学分析，挑选出绿泥石
对步骤1中制作而成的光薄片在光学显微镜和扫描电镜下进行岩相学和矿物学分析，识别不同颜色、粒度的岩石样品中绿泥石的产出状态、分布位置及形貌特征，划分绿泥石的地质产状及其矿物组合关系，尤其在光学显微镜和扫描电镜根据产出状态重点划分与黄铁矿伴生、黑云母蚀变等与铀成矿关系密切的绿泥石。挑选蚀变程度低、颗粒粒径大的绿泥石样品，在单偏光显微镜下用记号笔圈出绿泥石的位置，以备后续快速进行电子探针成分测定。
步骤2.2、对包裹体岩石薄片进行显微镜观察识别包裹体类型，选择次生包裹体群
对步骤1中制作而成的包裹体岩石薄片进行显微镜观察，识别孔、洞、缝充填物种类及其捕获的流体包裹体特征(包括宿主矿物类型、发育期次、形态大小、成因类型以及含油气性)，识别包裹体类型。通过流体包裹体片岩相学研究，选择碳酸盐胶结物与石英次生加大中的次生包裹体群，进行后续操作。
步骤3、绿泥石成分测定及形成温度计算
步骤3.1、利用电子探针分析仪对挑选出的绿泥石进行元素含量分析
对步骤2.1挑选出的不同产状的绿泥石，利用JXA-8100电子探针分析仪进行包括MnO、MgO、Al2O3、SiO2、CaO、Na2O、K2O、FeO、TiO2等元素含量分析，分析结果如表1所示。
表1鄂尔多斯盆地巴音青格利铀矿床绿泥石的电子探针分析结果(wB/％)
表1中，同一样品编号指的是同一样品磨制的光薄片，不同产出状态的绿泥石在电子探针下测试得到的不同数据。
步骤3.2、筛选电子探针分析结果，计算绿泥石的各阳离子数和特征值
对步骤3.1电子探针分析测试数据进行筛选，挑选Na2O+K2O+CaO的总含量小于0.5％的样品进行阳离子数和特征值计算。利用Minpet软件以28个氧原子为基础计算绿泥石的各阳离子数和特征值，阳离子包括：Si4+、AlIV(四面体的Al离子)、AlVI(八面体的Al离子)、Ti4+、Fe3+、Fe2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+、Na+、K+，特征值包括：AlIV、AlVI、Fe/(Fe+Mg)和Fe/(Al+Fe+Mg)，计算结果如表2和表3所示。
表2鄂尔多斯盆地巴音青格利铀矿床绿泥石的阳离子数
表2中，Al指的是AlIV+AlVI，Fe指的是Fe3++Fe2+。
表3鄂尔多斯盆地巴音青格利铀矿床绿泥石的特征值、面网间距和绿泥石形成温度
步骤3.3、根据绿泥石的阳离子数和特征值计算面网间距d001和绿泥石的形成温度T
根据绿泥石的的阳离子数和特征值计算面网间距d001，进而采用Stefano公式计算绿泥石的形成温度T，其中，面网间距d001和Stefano公式如下：
d001＝14.339－0.1155AlⅣ－0.0201Fe2+
式中：AlⅣ表示四面体空穴中Al原子的个数，Fe2+表示Fe2+的个数。
T＝(14.339－d001)/0.001
面网间距d001和绿泥石的形成温度T的计算结果如表3所示。
需要说明的是，虽然理论上是存在Fe2+和Fe3+，但是电子探针只能测试出Fe2+，不能测出Fe3+，计算面网间距d001时，Fe的阳离子个数即为Fe2+。
根据表3计算出的数据，以绿泥石形成温度T为横坐标，绿泥石分布数量为N为纵坐标，制作鄂尔多斯盆地东北部铀矿床绿泥石形成温度分布直方图，如图1所示。
图1结果表明绿泥石的形成温度在110～190℃之间，且主要位于140～170℃之间，为低温条件的范围。
步骤4、流体包裹体均一温度测定
对步骤2.2挑选出的不同期次的碳酸盐胶结物与石英次生加大中的次生包裹体群在冷热台上进行均一温度测定。通过测定的均一温度数据统计分析，确定均一温度统计峰温。
表4鄂尔多斯盆地巴音青格利铀矿床包裹体均一温度范围表
| 序号 | 温度范围(℃) | 个数(N) |
| 1 | 70～85 | 6 |
| 2 | 85～100 | 19 |
| 3 | 100～115 | 9 |
| 4 | 115～130 | 14 |
| 5 | 130～145 | 3 |
以均一温度为横坐标，各温度区间内次生包裹体均一温度的数量为纵坐标，制作鄂尔多斯盆地东北部铀矿床包裹体均一温度分布直方图，如图2所示。
图2结果表明，包裹体均一温度分布范围为78.6～137.6℃，峰值在85～100℃和115～130℃之间。
步骤5、热改造温度综合判断
与文献记载的研究区砂岩型铀矿床含矿目的层正常埋藏所能达到的最大古地温比较，结合图1的绿泥石形成温度和图2的流体包裹体均一温度，综合判断砂岩型铀矿床热改造温度分布在三个范围：85～100℃、115～130℃和140～170℃。热改造温度存在三个分布范围，说明铀矿床至少经历过三期(留下地质证据)的热改造，这也说明鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀矿床的形成经历过多期多阶段的热改造作用。
除此之外，本发明适用于我国北方地区多个砂岩型铀矿成矿区。
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 (12)
1.一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1、样品采集并制备光薄片和包裹体岩石薄片；
步骤2、绿泥石和包裹体测点挑选；
步骤3、绿泥石成分测定及形成温度计算；
步骤4、流体包裹体均一温度测定；
步骤5、热改造温度综合判断。
2.根据权利要求1所述的一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，其特征在于，所述步骤1具体为：采集砂岩型铀矿床样品，样品表面除污、风化，将样品磨制成光薄片和包裹体岩石薄片。
3.根据权利要求2所述的一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，其特征在于，所述步骤2包括：
步骤2.1、对光薄片进行岩相学和矿物学分析，挑选出绿泥石；
步骤2.2、对包裹体岩石薄片进行显微镜观察，识别包裹体类型，选择次生包裹体群。
4.根据权利要求3所述的一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，其特征在于，所述步骤2.1具体为：对步骤1中制作而成的光薄片在光学显微镜和扫描电镜下进行岩相学和矿物学分析，识别岩石样品中绿泥石的产出状态、分布位置及形貌特征，划分绿泥石的地质产状及其矿物组合关系，挑选蚀变程度低、颗粒粒径大的绿泥石样品，在单偏光显微镜下用记号笔圈出绿泥石的位置。
5.根据权利要求3所述的一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，其特征在于，所述步骤2.2具体为：对步骤1中制作而成的包裹体岩石薄片进行显微镜观察，识别孔、洞、缝充填物种类及其捕获的流体包裹体特征，识别包裹体类型；通过流体包裹体片岩相学研究，选择碳酸盐胶结物与石英次生加大中的次生包裹体群。
6.根据权利要求3所述的一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤3.1、利用电子探针分析仪对挑选出的绿泥石进行元素含量分析；
步骤3.2、筛选电子探针分析结果，计算绿泥石的各阳离子数和特征值；
步骤3.3、根据绿泥石的阳离子数和特征值计算面网间距d001和绿泥石的形成温度T。
7.根据权利要求6所述的一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，其特征在于，所述步骤3.1具体为：对步骤2.1挑选出的不同产状的绿泥石，利用电子探针分析仪进行元素含量分析，进行含量分析的元素包括MnO、MgO、Al2O3、SiO2、CaO、Na2O、K2O、FeO、TiO2。
8.根据权利要求6所述的一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，其特征在于，所述步骤3.2具体为：对步骤3.1电子探针分析测试数据进行筛选，挑选Na2O+K2O+CaO的总含量小于0.5％的样品进行阳离子数和特征值计算，绿泥石的各阳离子数和特征值的计算为：利用Minpet软件以28个氧原子为基础进行计算。
9.根据权利要求6所述的一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，其特征在于，所述步骤3.3中面网间距d001的计算公式为：
d001＝14.339－0.1155AlⅣ－0.0201Fe2+
式中：AlⅣ表示四面体空穴中Al原子的个数，Fe2+表示Fe2+的个数。
10.根据权利要求6所述的一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，其特征在于，所述步骤3.3中绿泥石的形成温度T的计算公式为：
T＝(14.339－d001)/0.001。
11.根据权利要求6所述的一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，其特征在于，所述步骤4具体为：对步骤2.2挑选出的不同期次的碳酸盐胶结物与石英次生加大中的次生包裹体群进行均一温度测定，通过测定的均一温度数据统计分析，确定均一温度统计峰温。
12.根据权利要求11所述的一种适用于砂岩型铀矿床热改造温度综合判断的方法，其特征在于，所述步骤5具体为：与研究区砂岩型铀矿床含矿目的层正常埋藏所能达到的最大古地温比较，结合绿泥石形成温度和流体包裹体均一温度，综合判断砂岩型铀矿床热改造温度。
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