确定热液铀矿成矿流体的组分的方法与流程

1.本技术涉及借助地质体的物理、化学性质来分析地质体的方法，具体涉及一种确定热液铀矿成矿流体的组分的方法。


背景技术：

2.热液铀矿的成矿流体的组分是确定热液铀矿的形成条件和形成机制的重要证据，然而成矿流体在成矿过程中将会发生各种物理化学反应，导致热液铀矿中残留流体包裹体中成矿流体的组分难以全面反映成矿流体原生的组分。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，提出了本技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的确定热液铀矿成矿流体的组分的方法。
4.本技术的实施例提供一种确定热液铀矿成矿流体的组分的方法，包括：采集热液铀矿勘查区中的蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品；确定蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品的元素含量；确定蚀变岩石样品中每种元素的迁移情况，其中，基于蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品之间的元素含量的差异来分别确定每种元素的迁移情况；确定成矿流体的组分，其中，将迁入蚀变岩石样品的元素确定为成矿流体的组分。
5.根据本技术实施例的确定热液铀矿成矿流体的组分的方法能够较为准确地反映成矿流体原生的组分。
附图说明
6.图1为根据本技术实施例的确定热液铀矿成矿流体的组分的方法的流程图。
具体实施方式
7.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
8.需要说明的是，除非另外定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。
9.本技术的实施例提供一种确定热液铀矿成矿流体的组分的方法，参照图1，包括：步骤s102：采集热液铀矿勘查区中的蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品。
10.步骤s104：确定蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品的元素含量。
11.步骤s106：确定蚀变岩石样品中每种元素的迁移情况。具体地，可以基于蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品之间的元素含量的差异来分别确定每种元素的迁移情况。
12.步骤s108：确定成矿流体的组分。其中，将迁入蚀变岩石样品的元素确定为热液铀矿的成矿流体的组分。
13.在步骤s102中，采集热液铀矿勘查区中的蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品，热液铀矿勘查区可以是本领域技术人员根据任何合适的方式所确定的需要进行热液铀矿勘查的区域。
14.蚀变岩石样品是指热液铀矿勘查区中与成矿流体发生水-岩作用而形成的岩石，而未蚀变岩石样品是指热液铀矿勘查区中未经过蚀变的新鲜岩石，本领域技术人员可以通过观察岩石的表面特征等来区分蚀变岩石和未蚀变岩石，进而采集到蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品。
15.接下来，在步骤s106中，需要确定蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品的元素含量，进而在步骤s108中通过二者之间元素含量的差异来确定蚀变岩石样品中各元素的迁移情况。
16.可以理解地，蚀变岩石和未蚀变岩石之间的区别在蚀变岩石在热液铀矿成矿过程中受到了成矿流体的作用，使得蚀变岩石和未蚀变岩石的元素含量存在差异。具体地，蚀变岩石中的一些元素的含量相较于未蚀变岩石中该元素的含量增加，增加的主要原因是成矿流体的一些组分在成矿过程中迁入到了蚀变岩石中。
17.基于此，本技术中选择根据蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品中的元素差异来确定未蚀变岩石样品中各元素的迁移情况，并将迁入蚀变岩石样品中的元素确定为成矿流体的组分。
18.由于元素的迁入是在成矿过程中发生的，因此，本技术实施例提供的方法与本领域中相关技术提供的方法相比能够更加准确地反映出成矿流体的原生组分。
19.在一些实施例中，在步骤s108中确定各元素的迁移情况可以通过分别确定蚀变岩石样品中每种元素的迁移参数m来实现，具体地，可以借助下述公式（1）来计算迁移参数m。
20.m=（c 1-c 0
）/c 0
公式（1）其中，c 1
为蚀变岩石样品中一个元素的含量，c 0
为未蚀变岩石样品中该元素的含量，当迁移参数m大于0时，认为该元素迁入蚀变岩石样品。借助上述公式（1）能够更加准确且高效地判断各元素的迁移情况，同时，上述公式（1）所计算的迁移参数m还能够从一定程度上指示元素迁移情况判断的置信度，该数值越高，则可以认为该元素迁入的概率就越高。
21.在一些实施例中，在采集蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品时，可以确定热液铀矿勘查区中的蚀变带；而后在蚀变带的剖面上连续采集多个岩石样品，所多个岩石样品包括蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品。具体地，可以在蚀变带所在剖面的边缘到中央位置来采集蚀变岩石样品，而在蚀变带的外侧采集未蚀变岩石样品。
22.在这样的实施例中，确定蚀变岩石样品中每种元素的迁移情况可以具体包括：确定每种元素在剖面上的综合迁移情况。相较于仅使用一个蚀变岩石样品中的元素含量来确定元素迁移情况而言，通过蚀变带上连续分布的多个蚀变岩石样品来确定元素在剖面上的综合迁移情况能够增加准确性。
23.在一些实施例中，可以通过分别确定每种元素的综合迁移参数n来确定元素在蚀
变带的剖面上的综合迁移情况，综合迁移参数n为多个蚀变岩石样品的迁移参数的和，具体地，可以采用下述公式（2）来计算综合迁移参数n。
24.n=m 1
m 2

…
m n
公式（2）其中，m 1-m n
为所采集的n个岩石样品各自的迁移参数m，该迁移参数m可以使用上述公式（1）来进行计算，在计算n个岩石样品各自的迁移参数m时，可以采用同一个未蚀变岩石样品的元素含量来计算，也可以选择不同的未蚀变岩石样品的元素含量来计算，对此不作限制。在一些其他的实施例中，还可以采用其他的计算公式来计算综合迁移参数n，例如以多个蚀变岩石样品的迁移参数m的平均值、算术平均值等来作为综合迁移参数n，在此不再赘述。
25.在使用上述公式（2）计算综合迁移参数n后，如果一个元素的综合迁移参数n大于预设值，则可以认为该元素迁入蚀变岩石样品。可以理解地，该预设值设定的越高，则准确性也就越高，但是也肯能导致一些组分被遗漏，本领域技术人员根据实际需要来确定该预设值，对此不作限制。
26.在一些实施例中，在确定蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品的元素含量时，可以分别确定蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品的主量元素含量和微量元素含量。在这样的实施例中，确定成矿流体组分时，将迁入蚀变岩石样品的主量元素确定为成矿流体的主量组分，将迁入蚀变岩石样品中的微量元素确定为成矿流体的微量组分。
27.本领域中针对主量元素和微量元素的含量分析方法存在差异，例如，通常会选择采用x射线荧光光谱仪测定主量元素，使用质谱仪测定微量元素，为此，本实施例中分别测定主量元素和微量元素，以保证测量的效率和准确性。此处的主量元素和微量元素的具体区分标准可以参照本领域中的相关标准，在此不再赘述。
28.可以理解地，尽管热液铀矿中流体包裹体中残留的成矿流体的组分难以全面反映成矿流体的原生组分，但是在本技术中已经基于元素迁移情况确定了成矿流体的组分的基础上，对流体包裹体中的成矿流体组分进行测定，能够很好地对基于元素迁移所确定的组分进行补充和验证，进一步提高结果的准确性和全面性，另一方面，对流体包裹体进行组分分析还能够进一步的确定成矿流体中一些组分的相态，这是基于元素迁移所无法确定的。
29.具体地，在一些实施例中，可以采集热液铀矿勘查区中与热液铀矿共生的脉石矿物并制备片状样品，脉石矿物至少包括石英、萤石和方解石，而后可以对片状样品中的流体包裹体进行激光拉曼分析，基于激光拉曼分析的结果确定成矿流体的气相组分、液相组分和固相组分。
30.热液铀矿的成矿流体通常会残留在脉石矿物的流体包裹体中，因此本实施例中采集与热液铀矿共生的脉石矿物来制备片状样品，进而借助激光拉曼光谱来确定其中的气相、固相、液相的组分，将其作为成矿流体的气相组分、固相组分和液相组分。此处的片状样品是指流体包裹体片样品，本领域技术人员可以参照本领域中相关的测试标准来完成流体包裹体片的制备以及激光拉曼光谱分析。
31.在一些实施例中，对片状样品中的流体包裹体进行激光拉曼分析时，可以首先在在片状样品中圈定多个流体包裹体，所圈定的多个流体包裹体至少包括位于石英中的流体包裹体、位于萤石中的流体包裹体和位于方解石中的流体包裹体，以保证分析结果的全面性，而后可以分别对所圈定的每个流体包裹体进行激光拉曼分析。
32.在一些实施例中，在片状样品中圈定多个流体包裹体时，需要在片状样品的预设深度范围内来圈定，该预设深度范围可以参照所使用的激光拉曼光谱的参数来确定，以保证分析结果的准确性。
33.在一些实施例中，还可以进一步地采集热液铀矿勘查区中与热液铀矿共生的脉石矿物并制备颗粒状单矿物样品，而后对颗粒状单矿物样品进行离子成分分析。这样的实施例中，可以基于离子成分分析结果确定成矿流体的离子组分。
34.可以理解地，无论是借助元素迁移情况还是借助激光拉曼光谱，都较难确定成矿流体的离子组分，为此，可以进一步的采集与热液铀矿共生的脉石矿物并制备成颗粒状单矿物样品，而后对该颗粒状单矿物样品进行离子成分分析，以确定成矿流体的离子组分。本实施例中，需要分别制备石英、萤石、方解石的颗粒状单矿物样品，以保证分析结果的全面性和准确性。
35.在一些实施例中，对颗粒状单矿物样品进行离子成分分析可以具体包括：使用爆裂法释放颗粒状单矿物样品的流体包裹体中的离子组分；借助离子色谱对离子组分进行离子成分分析。采用爆裂法能够有效释放出粉末状样品中各个流体包裹体中的离子组分，从而完成离子成分分析。
36.下面以相山铀矿田邹家山铀矿床开展的成矿流体组分确定为例，来对上文中所涉及到的一个或多个实施例中的方法进行更加详细的描述和补充。
37.首先，通过野外实地考察，系统采集热液铀矿勘查区中的脉石矿物、蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品，样品大小一般为3
×6×
9cm，其中每类样品应不少于5块，且重量不低于0.5kg，以便于顺利获取成矿流体组分研究所需的单矿物样品。
38.邹家山矿床位于相山铀矿田西部，邹家山-石洞压扭性断裂带的北端，矿化带主要赋存于下白垩世鹅湖岭组碎斑流纹岩中。在详细野外地质调查基础上，采集了邹家山铀矿床典型岩矿石样品，包括矿床外围新鲜碎斑流纹岩，矿体旁侧蚀变碎斑流纹岩和铀矿石。其中，为了便于开展蚀变岩石组分迁移研究，采集了不同蚀变程度的岩石样品4件，分别为矿化中心碎斑流纹岩、矿旁强蚀变碎斑流纹岩、远矿弱蚀变碎斑流纹岩和新鲜碎斑流纹岩，其中新鲜碎斑流纹岩为未蚀变岩石样品，其余三件为蚀变岩石样品。另外采集了用于制备片状样品和粉末状样品的矿石和脉石矿物样品3件。
39.接下来对所采集的样品进行加工和制备，以便于后续的分析测试。
40.采用无污染方案进行对所采集的蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品加工和制备。首先使用刚玉颚式破碎机粗碎至2~3mm，混匀。然后缩分，取约50g作为副样。取100g使用玛瑙球磨机进行细磨至小于200目，获得分析测试样品，元素含量分析测试样品重量不少于50g。每件样品完成粉碎后，容器均严格清洗并使用酒精擦拭干净后方可进行下一件样品粉碎，确保样品之间不发生交叉污染，影响元素含量分析结果。
41.将所采集的一些脉石矿物样品制备成片状样品。首先，用记号笔圈定矿石样品范围，选取矿石矿物和脉石矿物均较为发育且密切共生部位磨制包裹体片，包裹体片厚度0.05-0.08mm，双面抛光，使用502胶水粘片，每块样品磨制不少于3件包裹体片。
42.将所采集的另一些脉石矿物样品制备成颗粒状的单矿物样品。首先使用对辊和颚式破碎机将脉石矿物样品破碎，然后使用标准筛对破碎样品进行筛分，破碎样品过80目标准筛，筛分后在双目立体镜下对样品进行精挑，挑选石英、方解石和萤石单矿物样品，并将
杂质矿物去除，单矿物纯度应达到99%以上，每件单矿物样品的重量应达到5g。
43.接下来，对蚀变岩石样品和未蚀变岩石样品进行元素含量分析，具体地，借助x射线荧光光谱仪进行主量元素的含量测定。借助质谱仪进行微量元素的含量测定。主量元素和微量元素的含量测定结果参照表1和表2，其中编号v033、v034、v036为蚀变岩石样品，编号v038为未蚀变岩石样品。
44.表1主量元素含量（
×
10 ‑6）表2微量元素含量（
×
10 ‑6））采用上文中所描述的公式（1）来分别计算上述每种主量元素和微量元素的迁移参数m，并将其三件样品的迁移参数m求和综合迁移参数。计算结果参照表3和表4。
45.表3 主量元素迁移参数m计算结果表4 微量元素迁移参数m计算结果
基于上述结果，确定成矿流体中携带的主要主量元素组分为si、al、fe、mn、ca、na、ti、p、h 2
o，主要微量元素组分为sr、sc、cu、pb、zn、mo、w、ni、bi、sb、zr、hf、nb、th、u、s、f。
46.接下来，在显微镜下观察片状样品，选择20倍或50倍物镜下，提升或下降镜筒以便观察不同深度包裹体特征，使用记号笔圈定包裹体集中或发育部位，并且测试包裹体发育深度应适中，避免过深或过浅对激光拉曼分析造成影响。
47.将圈定好的包裹体片送至激光拉曼光谱仪进行原位分析，分析激光束斑最小直径应达到1μm，拉曼位移范围应达到0~4000cm ‑1，分辨率1~2cm ‑1，以确保准确获得流体包裹体成分组成。全部脉石矿物中气相、液相和固相组分均进行原位激光拉曼光谱分析，并与标准组分光谱曲线进行比对，确定成矿流体的气相、液相和固相组分。
48.结果表明邹家山热液型铀矿床流体包裹体中存在co 2
、hco 3－
、hf、h 2
s、cl 2
、f、ch 4
、c 3
h 6
、c 4
h 6
、so 2
、co、n 2
、oh －
等，除此之外还可以存在固相黄铁矿。
49.接下来对颗粒状单矿物样品进行离子组分分析，结果表明，邹家山铀矿床成矿流体离子组分主要为na
、k
、mg 2
、ca 2
、f ‑
、cl ‑
、no 3-、so 42-。
50.综合上述内容，最终确定成矿流体中主量元素组成为si、al、fe、mn、ca、na、ti、p、h 2
o，微量元素组成成分主要为sr、sc、cu、pb、zn、mo、w、ni、bi、sb、zr、hf、nb、th、u、s、f，主要阴离子或构成离子团的元素组成为n 2
、co 2
、co、hco 3-、f、cl、h 2
s和ch 4
、c 3
h 6
、c 4
h 6
。
51.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。