一种基于诱发裂变径迹的铀元素赋存状态的识别方法与流程

1.本发明属于铀矿地质与资源评价技术领域，具体涉及一种基于诱发裂变径迹的铀元素赋存状态的识别方法。


背景技术：

2.不断获取铀矿资源是确保我国核工业安全高质量发展的重要保障，但长期来看现有铀资源供给将出现较大缺口，使铀矿找矿工作越来越迫切。新区、新层位和新类型铀资源的突破依赖于新技术、新手段和新方法的使用。
3.岩石中铀元素的富集规律和配分特征对于反映铀元素的来源、演化和成矿富集机制具有一定指示意义；大规模低品位砂岩型铀矿石中铀元素的赋存状态对于开展盆地砂岩型铀矿沉淀机制和新区预测具有一定指导意义。
4.利用单矿物分析、电子探针、扫描电镜等微区手段可以准确获得岩石或矿石中各矿物铀元素含量，但无法直观确定铀元素在其中的赋存状态，对于包裹体或以吸附态存在于黏土矿物中的铀元素无法有效识别。
5.径迹蚀刻或核乳胶方法均是利用粒子轰击探测器产生径迹进而获得放射性元素所在位置和富集程度。然而，径迹蚀刻和核乳胶方法对于高品位铀矿石具有较好的指示作用，但对于岩石或低品位铀矿石中铀元素的探测缺乏灵敏性。
6.因此，亟待开发一种识别岩石或低品位铀矿石中铀元素的方法，能够有效弥补现有方法中无法有效识别铀元素在岩石中的赋存状态、对岩石或低品位铀矿石中铀元素的探测缺乏灵敏性的缺陷。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种基于诱发裂变径迹的铀元素赋存状态的识别方法，利用诱发裂变径迹方法处理岩石或低品位铀矿石光薄片，识别其中铀元素赋存状态、相对含量高低和配分规律，能够直观确定铀元素在岩石或低含量矿石样品中存在形式、富集规律和相对含量高低。
8.实现本发明目的的技术方案：
9.一种基于诱发裂变径迹的铀元素赋存状态的识别方法，所述方法包括以下步骤：
10.步骤1、将需要研究的岩石或低含量铀矿石样品制成岩石光薄片；
11.步骤2、在光薄片上粘贴白云母探测器；
12.步骤3、使用铝箔将样品包覆；
13.步骤4、样品进反应堆进行高通量照射；
14.步骤5、冷却静置；
15.步骤6、对白云母探测器进行蚀刻，获得诱发裂变径迹；
16.步骤7、显微镜下观察，确定铀元素赋存状态及相对含量。
17.所述步骤1具体为：将样品切割成长方形块状岩样，对岩样进行粗磨、抛光，利用高
温环氧树脂配合乙二胺粘贴在玻璃板上，制成岩石光薄片。
18.所述步骤1中长方形块状岩样的截面大小不超过60
×
60mm。
19.所述步骤2具体为：去除岩石光薄片表面杂质，使用纯净的白云母片做探测器，将剪裁后的白云母片贴在岩石光薄片上，编上样品号，并做好定位标记。
20.所述步骤3具体为：将粘贴白云母探测器的岩石光薄片叠置，使用铝箔包成筒状或块状，高度不超过4cm。
21.所述步骤4具体为：将包覆好铝箔的样品送原子能反应堆进行照射，照射的中子积分通量为2
×
10
16
/cm2。
22.所述步骤5具体为：将中子照射后的样品放置于铅室中冷却至人体可接触计量50nc/kg
·
h以下。
23.所述步骤6具体为：将冷却静置后的样品打开，取下白云母探测器，使用氢氟酸在常温下浸泡蚀刻30-50分钟，使用清水洗净晾干，复位于原光薄片上。
24.所述步骤7具体为：将复位云母探测器的光薄片放置于显微镜下进行观察，将岩石铀矿物镜下鉴定结果与诱发裂变径迹分布特征相结合，确定铀元素的赋存状态和分布特征。
25.所述步骤7中诱发裂变径迹分布特征包括：造岩矿物，例如钾长石、斜长石、石英以及黑云母中的铀具有稀疏均匀的诱发裂变径迹；岩石中各种副矿物中的铀大多数具有密集的诱发裂变径迹；造岩矿物中的铀经过热液蚀变后，往往吸附一部分铀，斜长石经过强水云母化后往往吸附几十倍，诱发裂变径迹呈浓密均匀分散状；岩石裂隙、粒间中的铀，按其诱发裂变径迹的浓密度划分为分散状铀和星射状铀。分散状铀，沿裂隙弥散状分布，是吸附状态铀元素形成；星射状铀，每一个星点为铀黑或者沥青铀矿超显微质点。
26.本发明的有益技术效果在于：
27.1、本发明提供的一种基于诱发裂变径迹的铀元素赋存状态的识别方法利用诱发裂变径迹对岩石矿物开展铀元素赋存状态和相对铀含量高低研究，可以直观确定铀元素在岩石或低含量矿石样品中存在形式、富集规律、相对含量高低和铀元素在岩石中不同矿物之间的分布特征(即配分规律)，对于准确识别铀元素存在形式和富集规律，进而开展铀元素迁移、演化和沉淀机制研究，具有重要作用。在铀元素赋存状态及存在形式研究中具有广阔的应用前景。
28.2、本发明提供的一种基于诱发裂变径迹的铀元素赋存状态的识别方法相对于电子显微镜、扫描电镜等测试手段，本方法可以更有效开展铀元素赋存状态研究，可直观获得岩矿石中铀元素的分布规律和相对含量高低；
29.3、本发明提供的一种基于诱发裂变径迹的铀元素赋存状态的识别方法相对于径迹蚀刻、核乳胶等铀元素赋存状态研究方法，本方法可针对低品位铀矿石或岩石开展铀元素赋存状态研究，检测限更低。
附图说明
30.图1为本发明所提供的一种基于诱发裂变径迹的铀元素赋存状态的识别方法流程图；
31.图2a为原始岩石光薄片单偏光镜下照片；
32.图2b为通过本发明方法照射蚀刻后的白云母探测器诱发裂变径迹照片。
33.图中：q
z-石英；fl-流体包裹体；zr-锆石。
具体实施方式
34.下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
35.本实施例以相山火山岩型铀矿地区赋矿围岩碎斑流纹岩中铀元素分布特征为例，如图1所示，提供一种基于诱发裂变径迹的铀元素赋存状态的识别方法，具体包括以下步骤：
36.步骤1、制作研究样品光薄片。
37.针对采集的碎斑流纹岩样品进行切割，获得截面不超过60
×
60mm的长方形块状岩样，随后使用180目到600目的砂纸对岩样进行粗磨，然后使用1.0μm和0.3μm氧化铝悬浮液对岩样进行抛光，之后利用高温环氧树脂(618环氧树脂)配合乙二胺进行粘片，乙二胺地含量为氧树脂含量的7％，将岩石薄片粘贴在玻璃板上，制成岩石光薄片。
38.步骤2、在光薄片上粘贴探测器。
39.使用丙酮擦拭岩石光薄片表面，将树胶等杂质去除。使用纯净的白云母片做探测器，将它裁剪至略小于薄片载玻璃的大小。沿云母解理用刀劈开，即一片分成两片，将白云母片的新鲜面贴在岩石光薄片上，用透明胶纸将边缘固定住，编上样品号，并且做好定位标记，例如岩石光薄片自然形状。
40.步骤3、使用铝箔将样品包覆。
41.将粘贴白云母探测器的岩石光薄片叠置，使用铝箔包成筒状或块状，高度不超过4cm。
42.步骤4、样品进反应堆进行高通量照射。
43.将包覆好铝箔的样品送原子能反应堆进行照射，需要照射的中子积分通量为2
×
10
16
/cm2。
44.步骤5、冷却静置。
45.将中子照射后的样品放置于铅室中冷却约10天时间，经hd-2000型辐射仪测量其辐射强度达到人体可接触计量(50nc/kg
·
h)以下时方可取出。
46.步骤6、对白云母探测器进行蚀刻，获得诱发裂变径迹。
47.将冷却静置后的样品打开，取下白云母探测器，使用40％氢氟酸在常温下浸泡蚀刻约50分钟，使用清水洗净晾干，然后将其复位于原岩石光薄片上。
48.步骤7、显微镜下观察，确定铀元素赋存状态及相对含量高低。
49.将岩石包覆白云母探测器的岩石光薄片置于显微镜下进行观察，对比原始岩石光薄片(图2a)与覆盖在原始岩石光薄片之上受到照射之后的白云母探测器诱发裂变径迹(图2b)的镜下特征。通过对比图2a和图2b，可以看到图2a中不同部位的径迹疏密，进而判断铀元素赋存状态和相对含量高低。
50.矿石围岩中石英颗粒存在较为均匀稀疏的诱发裂变径迹，局部存在星射状径迹发散部位，推测为石英中所含流体包裹体中铀元素相对富集的结果；云母中副矿物锆石展现为星射状高密度径迹特征，为副矿物中含有较高铀元素的结果。
51.因此，可以得出，赋矿碎斑流纹岩中铀元素主要有三种赋存状态，第一种分散或吸
附状态存在于石英中，呈现稀疏均匀的径迹分布特征；第二种以类质同象代换形式存在于副矿物锆石中，呈现密集诱发裂变径迹分布特征；第三种以超显微独立铀矿物形式存在于石英流体包裹体中，呈现星射状分布特征。
52.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。