一种利用碳酸盐矿物U-Pb定年确定砂岩型铀矿床成矿时代的方法

本发明属于铀矿地质勘探，具体涉及砂岩型铀矿床成矿年代学测定技术。

背景技术：

1、砂岩型铀矿是流体与岩石相互作用的产物，成矿流体性质多样，成矿过程复杂。成矿时代是构建砂岩型铀矿成矿模型的重要内容，对成矿理论研究和找矿勘查工作具有重要的理论和实际意义。由于铀矿物颗粒细小且成矿体系多处于开放状态，砂岩型铀矿床成矿时代的研究一直未取得有效进展。

2、目前确定砂岩型铀矿床成矿时代的常用方法包括铀矿石全岩u-pb等时线定年和铀矿物原位定年。铀矿石全岩u-pb等时线定年的应用受制于严格的样品筛选标准，需要满足同成因、同源且封闭体系等条件，同时该方法受到初始铅同位素组成不均一、碎屑矿物少量存在等因素的影响，容易造成测试结果误差较大。铀矿物原位定年技术具有较高的空间分辨率，主要采用二次离子质谱的原位微区u-pb同位素定年结合电子探针沥青铀矿u-th-pb化学定年，能够实现对微米级复杂成分铀矿物的年代学约束，但对于开放体系中发生再活化的矿物，因铀同位素比值异常或铅丢失，定年结果可能存在偏差。

3、碳酸盐矿物在砂岩型铀矿床中普遍发育，大规模发育的碳酸盐胶结物是重要的找矿标志。铀和钙具有相似的离子半径，铀通常以类质同像形式进入碳酸盐矿物，碳酸盐的存在对铀的活化和迁移具有重要作用，钙质砂岩发育的区域铀矿化也较为活跃。目前尚未有利用砂岩型铀矿中成矿期碳酸盐矿物u-pb定年间接确定成矿时代的成熟技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用碳酸盐矿物u-pb定年确定砂岩型铀矿床成矿时代的方法，用于解决现有铀矿定年方法受样品条件限制大、开放体系下测试结果偏差较大的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种利用碳酸盐矿物u-pb定年确定砂岩型铀矿床成矿时代的方法，包括以下步骤：

4、采集目标砂岩型铀矿床的铀矿石样品；

5、对所述铀矿石样品进行探针片制备，得到电子探针片；

6、依据所述电子探针片，对样品中的碳酸盐矿物进行矿物期次划分、成因类型分析以及铀铅元素分布特征分析，确定成矿期碳酸盐矿物；

7、对所述成矿期碳酸盐矿物进行原位u-pb定年分析，得到成矿期碳酸盐矿物的形成年龄；

8、依据所述成矿期碳酸盐矿物的形成年龄，确定目标砂岩型铀矿床的成矿时代。

9、在一种可能的实现方式中，所述采集目标砂岩型铀矿床的铀矿石样品的步骤中，包括：

10、对目标砂岩型铀矿床的氧化带、氧化还原过渡带、还原带分别进行样品采集，得到发生碳酸盐化蚀变的代表性铀矿石样品。

11、在一种可能的实现方式中，所述对所述铀矿石样品进行探针片制备，得到电子探针片的步骤中，包括：

12、对所述铀矿石样品进行切片、磨片、抛光，得到符合测试要求的电子探针片；

13、对所述电子探针片进行染色，区分不同类型的碳酸盐矿物。

14、在一种可能的实现方式中，所述依据所述电子探针片，对样品中的碳酸盐矿物进行矿物期次划分的步骤中，包括：

15、利用显微镜、冷阴极发光设备、扫描电镜以及x射线荧光光谱仪，对所述电子探针片中的碳酸盐矿物进行形貌观察、成分分析以及空间关系识别；

16、依据矿物之间的穿插包裹关系、共生组合特征，进行碳酸盐矿物的生成序列划分，确定与铀矿物同期形成的碳酸盐矿物，完成矿物期次划分。

17、在一种可能的实现方式中，所述依据所述电子探针片，对样品中的碳酸盐矿物进行成因类型分析的步骤中，包括：

18、对所述电子探针片中的碳酸盐矿物进行主量元素、微量元素、稀土元素测试，得到碳酸盐矿物的元素地球化学数据；

19、对所述电子探针片中的碳酸盐矿物进行流体包裹体测温，得到碳酸盐矿物形成的温压数据；

20、对所述电子探针片中的碳酸盐矿物进行原位sr同位素测试，得到碳酸盐矿物的同位素地球化学数据；

21、依据所述元素地球化学数据、温压数据以及同位素地球化学数据，进行碳酸盐矿物的成因类型判定，明确成矿期碳酸盐矿物的成因属性。

22、在一种可能的实现方式中，所述依据所述电子探针片，对样品中的碳酸盐矿物进行铀铅元素分布特征分析的步骤中，包括：

23、对所述电子探针片中的碳酸盐矿物进行u、pb元素含量测定，得到碳酸盐矿物的u、pb元素基础含量数据；

24、对成分复杂的碳酸盐矿物样品，进行元素线扫描、面扫描分析，得到238u和206pb在碳酸盐矿物中的空间分布数据；

25、依据所述u、pb元素基础含量数据与空间分布数据，筛选出238u含量符合预设要求且206pb含量符合预设要求的测试区域。

26、在一种可能的实现方式中，所述对所述成矿期碳酸盐矿物进行原位u-pb定年分析，得到成矿期碳酸盐矿物的形成年龄的步骤中，包括：

27、利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪，对所述筛选出的测试区域进行原位u-pb同位素测试，得到碳酸盐矿物的u-pb同位素比值数据；

28、利用碳酸盐矿物标准样品，对所述u-pb同位素比值数据进行仪器灵敏度漂移校正、元素含量计算以及同位素比值校正，得到校正后的u-pb同位素数据；

29、依据所述校正后的u-pb同位素数据，进行年龄计算，得到成矿期碳酸盐矿物的形成年龄。

30、在一种可能的实现方式中，所述依据所述成矿期碳酸盐矿物的形成年龄，确定目标砂岩型铀矿床的成矿时代的步骤中，包括：

31、结合所述成矿期碳酸盐矿物的成因类型、与铀矿物的共生关系，对所述成矿期碳酸盐矿物的形成年龄进行时序匹配；

32、依据匹配后的年龄数据，确定目标砂岩型铀矿床的成矿期次与对应成矿时代。

33、在一种可能的实现方式中，还包括：

34、对不同期次的成矿期碳酸盐矿物分别进行原位u-pb定年分析，得到各期次碳酸盐矿物的形成年龄；

35、依据各期次碳酸盐矿物的形成年龄，确定目标砂岩型铀矿床的多期成矿时代数据。

36、在一种可能的实现方式中，所述对所述电子探针片中的碳酸盐矿物进行主量元素测试的步骤中，包括：

37、利用电子探针设备，对所述电子探针片中的碳酸盐矿物进行微区主量元素测试，得到碳酸盐矿物的主量元素组成数据。

38、在一种可能的实现方式中，所述对所述电子探针片中的碳酸盐矿物进行原位sr同位素测试的步骤中，包括：

39、利用激光剥蚀多接收电感耦合等离子体质谱仪，对所述电子探针片中的碳酸盐矿物进行原位微区sr同位素测试，得到碳酸盐矿物的87sr/86sr比值数据。

40、在一种可能的实现方式中，还包括：

41、利用高分辨磁质谱电感耦合等离子体质谱仪，搭配准分子激光剥蚀系统，进行碳酸盐矿物的原位u-pb同位素测试。

42、本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明通过对与铀矿物共生的碳酸盐矿物开展原位u-pb定年分析，避开了铀矿物颗粒细小、共生关系复杂、存在多期增生结构的限制，同时避免了成矿后热液事件改变或重置铀矿物同位素组成带来的影响，能够对无法开展铀矿物直接定年的砂岩型铀矿床进行成矿时代限定。

43、本发明在精细蚀变矿物学解剖的基础上，结合多种测试手段明确成矿期碳酸盐矿物的类型和成因，选择铀含量较高且铅含量较低的区域进行定年分析，减少了初始铅同位素不均一和铅丢失对定年结果的干扰。在松辽盆地大林铀矿床的应用中，该方法成功识别出两期成矿事件，获得了可靠的成矿年龄数据，为砂岩型铀矿床成矿时代研究提供了新的可行途径。