一种砂岩型铀矿中与铀矿化有关的多元流体综合厘定方法

摘要

本发明属于铀矿技术领域，具体涉及一种砂岩型铀矿中与铀矿化有关的多元流体综合厘定方法技术，该方法如下：步骤一：系统收集砂岩型铀矿区内与流体活动有关的地质现象；步骤二：开展与流体活动有关样品的系统采集；步骤三：开展样品的光薄片、流体包裹体片制作；步骤四：开展光薄片岩矿鉴定工作；步骤五：开展流体包裹体激光拉曼光谱与测温工作；步骤六：开展相应蚀变矿物稳定同位素测定工作；步骤七：综合研究分析。本发明的方法能够厘定砂岩型铀矿中与铀矿化有关的多元流体组分与来源，并查明其与铀成矿关系，从而评价多元流体活动对铀成矿的影响，并构建相应成矿模式图，识别铀矿体定位标志，为后续铀矿勘查提供技术支撑与评价依据。

说明书

技术领域

本发明属于铀矿技术领域，具体涉及一种砂岩型铀矿中与铀矿化有关的多元流体综合厘定方法。

背景技术

传统的层间氧化带砂岩型铀矿成矿理论强调来自蚀源区含铀含氧水的重要性，认为氧化前锋线控制铀矿体产出位置。但是近年来研究发现一些砂岩型铀矿含矿层同样经历了还原性流体与热烈流体的改造，这对传统的层间氧化带砂岩型铀矿成矿理论提出了新的挑战，如塔里木盆地西北边缘的巴什布拉克矿床，铀成矿前经历了大规模还原性流体改造，使得铀矿体受早期逸散的油气有机质-地沥青分布范围控制；如鄂尔多斯盆地东胜铀矿床，铀成矿后经历了大规模还原性流体活动，造成铀矿体产于二次还原绿色砂岩与灰色砂岩之间的过渡带中；如松辽盆地南缘砂岩型铀矿区内发育大量的辉绿岩，说明该区砂岩型铀矿遭受热流体改造，铀矿体产出位置与辉绿岩空间分布关系密切。上述研究说明砂岩型铀矿成矿过程与流体活动关系密切，是多种流体综合作用的结果。此外，砂岩型铀矿矿体空间定位及定位标志也与流体活动关系密切，但是现阶段缺乏有效的技术方法组合来综合厘定与铀矿化有关的多元流体组分、来源及与铀成矿关系。

因此，结合砂岩型铀矿研究与勘察的实际需求，亟需研究一种技术来综合厘定砂岩型铀矿中与铀矿化有关的多元流体组分与来源，并查明流体活动与铀成矿关系，从而评价多元流体活动对铀成矿的影响，构建砂岩型铀矿成矿模式与找矿模式，识别铀矿体定位标志，为后续铀矿勘查提供技术支撑与评价依据。

发明内容

本发明针对上述现有技术问题，提供一种砂岩型铀矿中与铀矿化有关的多元流体综合厘定方法，该方法能够厘定砂岩型铀矿中与铀矿化有关的多元流体组分与来源，并查明其与铀成矿关系，从而评价多元流体活动对铀成矿的影响，并构建相应成矿模式图，识别铀矿体定位标志，为后续铀矿勘查提供技术支撑与评价依据。

本发明所采用的技术方案是：一种砂岩型铀矿中与铀矿化有关的多元流体综合厘定方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：系统收集砂岩型铀矿区内与流体活动有关的地质现象；

步骤二：开展与流体活动有关样品的系统采集；

步骤三：针对上述步骤二中采集的样品进行光薄片、流体包裹体片制作；

步骤四：对上述步骤三中得到的光薄片进行光薄片岩矿鉴定，查明含矿层砂岩的蚀变特征；

步骤五：对上述步骤四中得到的岩矿鉴定后的光薄片，进行流体包裹体激光拉曼光谱测温；

步骤六：对上述步骤五中得到的流体包裹体，进行蚀变矿物稳定同位素测定；

步骤七：将上述步骤四中得到的地质现象、上述步骤五中得到的流体包裹体测拉曼光谱及测温结果，与上述步骤六得到的蚀变矿物稳定同位素特征进行分析，从而厘定砂岩铀矿中与铀成矿有关的多元流体性质、组分与来源。

所述步骤一中与流体活动有关的地质现象包括：研究区内岩浆活动与油气逸散的标志及含矿层内的脉体。

所述步骤二中与流体活动有关样品的系统采集包括：砂岩型铀矿含矿层不同地球化学分带的砂岩样品及与流体活动有关的地质现象样品。

所述步骤三中制作砂岩光薄片、流体包裹体片的具体步骤包括：将不同地球化学分带的砂岩样品与特殊现象样品用冷杉胶胶结磨制光薄片；将不同地球化学分带的砂岩样品与特殊现象样品用502胶结磨制流体包裹体片。

所述步骤四中的光薄片的岩矿鉴定的具体步骤包括：初步查明含矿层砂岩的蚀变特征，将薄片渡碳，对渡碳光薄片进行精细观察，精细厘定含矿层砂岩的蚀变矿物类型及特征。

所述步骤五中流体包裹体激光拉曼光谱测温的具体步骤包括：识别出碳酸盐胶结物、石英次生加大边与石英裂隙中适合测温的包裹体群及相应包裹体的类型，对相应包裹体进行激光拉曼光谱分析测试；对包裹体片进行浸泡，去除树胶卸载载玻片，对选出的碳酸盐胶结物包裹体群或石英次生加大中的次生包裹体群来完成包裹体均一温度的测定。

所述步骤五中包裹体测温仪器为Linkam-THMS600冷热台，测试方法选择均一法。

所述步骤六中蚀变矿物稳定同位素的具体步骤包括：碳酸盐胶结物及方解石脉体C-O同位素测试测定，黏土矿物H-O同位素测定与黄铁矿S同位素测定。

所述步骤五中显微激光拉曼光谱仪为LABHRVISLABRAM HR800型。

所述步骤六中碳酸盐胶结物C-O同位素测定方法的具体步骤包括：在除去样品中炭屑及有机质，提取出胶结物碳酸盐中的CO

所述步骤六中黏土矿物H-O同位素测定方法的具体步骤包括：将样品洗净烘干，粉碎样品并过筛，把筛下部分放入烧杯加蒸馏水搅拌，静置后将烧杯上半部悬浊液取出放入另一烧杯，烘干悬浮液获得成分主要为粘土样品，用谱仪分析黏土矿物氧同位素组成；然后用爆裂法取出黏土矿物中水，用锌法制氢，最后用质谱仪分析氢同位素组成。

所述步骤六中黄铁矿的S同位素测定方法的具体步骤包括：将样品进行粉碎筛选，然后用水进行浮选，初步提取出其中的黄铁矿，再用重液进一步提纯；去除其中存留的杂质，将黄铁矿放入玛瑙钵中磨成粉末，称取黄铁矿粉末，将该粉末样品测定黄铁矿S同位素。

本发明的有益技术效果是：本发明所提供的一种砂岩型铀矿中与铀矿化有关的多元流体综合厘定方法，该方法涵盖从室内资料收集→野外地质观察采样→实验分析测试→综合分析等过程，分析测试要求明确，可操作性强。此外，本发明的方法以近年来研究过程中发现一些砂岩型铀矿含矿层不仅遭受含铀含氧大气降水的改造，也经历了还原性流体与热烈流体的改造为切入点，突破传统砂岩型铀矿成矿理论强调来自蚀源区含铀含氧水控矿的束缚，从砂岩型铀矿是多种流体综合作用的结果的角度出发，评价多元流体活动对铀成矿的影响，构建砂岩型铀矿成矿模式与找矿模式，识别铀矿体定位标志，为后续铀矿勘查提供技术支撑与评价依据。

附图说明

图1为本发明所提供的一种砂岩型铀矿中与铀矿化有关的多元流体综合厘定方法的流程图；

图2为伊犁盆地南缘蒙其古尔铀矿含矿层砂岩稳定同位素分析图解，其中图2a为与高岭石形成有关流体H-O同位素图解，图2b是碳酸盐胶结物C-O同位素图解；

图3为伊犁盆地南缘蒙其古尔铀矿成矿模式图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所提一种砂岩型铀矿中与铀矿化有关的多元流体综合厘定技术作详细说明。

一种砂岩型铀矿中与铀矿化有关的多元流体综合厘定方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：系统收集砂岩型铀矿区内与流体活动有关的地质现象；

所述步骤一中与流体活动有关的地质现象包括：研究区内岩浆活动与油气逸散的标志及含矿层内的一些脉体(方解石脉等)。

步骤二：开展与流体活动有关样品的系统采集；

所述步骤二中与流体活动有关样品的系统采集包括：砂岩型铀矿含矿层不同地球化学分带的砂岩样品及与流体活动有关的地质现象样品。

砂岩型铀矿含矿层不同地球化学分带的砂岩样品包括氧化带红色-黄色砂岩，氧化还原过渡带灰色含矿砂岩与还原带灰色砂岩。流体活动有关的地质现象样品包括方解石脉等。

步骤三：针对上述步骤二中采集的样品进行光薄片、流体包裹体片制作；

所述步骤三中制作砂岩光薄片、流体包裹体片的具体步骤包括：将上述步骤(2)中采集的不同地球化学分带的砂岩样品与特殊现象样品(方解石脉等)用冷杉胶胶结磨制光薄片；将不同地球化学分带的砂岩样品与特殊现象样品(方解石脉等)用502胶胶结磨制流体包裹体片。

步骤四：对上述步骤三中得到的光薄片进行岩矿鉴定，查明含矿层砂岩的蚀变特征；

所述步骤四中光薄片的岩矿鉴定的具体步骤包括：使用偏光显微镜初步查明含矿层砂岩的蚀变特征，后将对上述步骤三中得到的光薄片渡碳，在扫描电镜与电子探针在对渡碳光薄片进行精细观察，精细厘定含矿层砂岩的蚀变矿物类型及特征。

步骤五：对上述步骤四中得到的岩矿鉴定后的光薄片，进行流体包裹体激光拉曼光谱测温；

所述步骤五中流体包裹体激光拉曼光谱测温的具体步骤包括：对上述步骤四中得到的岩矿鉴定后的光薄片，即流体包裹体精细观察的光薄片，在偏光和UV激发荧光显微镜下进行观察，识别出碳酸盐胶结物、石英次生加大边与石英裂隙中适合测温的包裹体群及相应包裹体的类型，并利用显微激光拉曼光谱仪对相应包裹体进行激光拉曼光谱分析测试；而后，用丙酮对包裹体片进行浸泡，去除树胶卸载载玻片，最后对选出的碳酸盐胶结物包裹体群或石英次生加大中的次生包裹体群来完成包裹体均一温度的测定。

所述步骤五中包裹体测温仪器为英国产的Linkam-THMS600冷热台(测温范围为-196～+600℃)，分析精度为：<30℃，±0.2℃；<300℃，±0.1℃；<600℃，±0.2℃。测试方法选择均一法：选择相界线及腔壁清晰的较大的包裹体进行测试，对包裹体先降温至完全冻结，再以0.5℃/min的速度缓慢升温至-56℃，以观测包裹体中有无CO

所述步骤五中显微激光拉曼光谱仪为LABHRVISLABRAM HR800型，在温度25℃、湿度30％、激光器波长532nm、扫描范围100～4200cm

步骤六：对上述步骤五中得到的流体包裹体，进行蚀变矿物稳定同位素测定；

所述步骤六中蚀变矿物稳定同位素的具体步骤包括：对上述步骤五中得到的流体包裹体，进行碳酸盐胶结物及方解石脉体C-O同位素测试测定，黏土矿物H-O同位素测定与黄铁矿S同位素测定。

所述步骤六中碳酸盐胶结物C-O同位素测定方法的具体步骤包括：在除去流体包裹体样品中炭屑及有机质的基础上，用100％的磷酸在25℃反应4h，提取出胶结物碳酸盐中的CO

所述步骤六中黏土矿物H-O同位素测定方法的具体步骤包括：先将流体包裹体样品洗净烘干，再粉碎流体包裹体样品并过60目进行过筛，把筛下部分放入烧杯加500ml蒸馏水搅拌3min，静置6min后将烧杯上半部悬浊液取出放入另一烧杯，烘干悬浮液获得成分主要为粘土样品，用BrF5法处理和制备样品，用MAT-251EM型质谱仪分析黏土矿物氧同位素组成；然后用爆裂法取出黏土矿物中水，用锌法制氢，最后用MAT-251EM型质谱仪分析氢同位素组成；

所述步骤六中黄铁矿的S同位素测定方法的具体步骤包括：先将流体包裹体样品进行粉碎筛选，选取80～100目粒级，然后用水进行浮选，初步提取出其中的黄铁矿，再用重液进一步提纯；在双目镜下去除其中存留的杂质，将黄铁矿放入玛瑙钵中磨成200目以下的粉末，称取0.1mg的黄铁矿粉末并用锡箔纸包好，通过自动进样系统将该样品送入元素分析-质谱仪联机(EA-MS)系统中，测定黄铁矿S同位素；

步骤七：将上述步骤四中得到的地质现象、上述步骤五中得到的流体包裹体测拉曼光谱及测温结果，与上述步骤六得到的蚀变矿物稳定同位素特征进行分析，从而厘定砂岩铀矿中与铀成矿有关的多元流体性质、组分与来源。

将上述步骤四中得到的地质现象、上述步骤五中得到的流体包裹体测拉曼光谱及测温结果与上述步骤六得到的蚀变矿物稳定同位素特征进行分析，从而厘定砂岩铀矿中与铀成矿有关的多元流体性质、组分与来源，结合含矿层埋藏演化史与热演化史，阐述流体活动与铀成矿关系，从而评价多元流体活动对铀成矿的影响，为后续铀矿勘查提供依据。

实施例1

如图1所示，下面以伊犁盆地南缘蒙其古尔铀矿床为例，进一步阐述本发明所提供的一种砂岩型铀矿中与铀矿化有关的多元流体综合厘定方法，该方法的具体步骤如下：

步骤一：统收集砂岩型铀矿区内与流体活动有关的地质现象

例如，系统收集伊犁盆地南缘砂岩型铀矿区内与流体活动有关的地质现象，包括自含矿层形成后缺乏岩浆岩活动与油气逸散的明显标志，初步排除岩浆热液活动与逸散油气等还原性流体作用于铀成矿过程。

步骤二：开展与流体活动有关样品的系统采集例如，采取伊犁盆地南缘蒙其古尔铀矿含矿层不同地球化学分带的砂岩样品包括氧化带红色-黄色砂岩，氧化还原过渡带灰色含矿砂岩与还原带灰色砂岩，其中用于磨制光薄片与包体片样品为块状砂岩(3cm×6cm×9cm)。

步骤三：开展样品的光薄片、流体包裹体片制作

例如，将采取的氧化带红色-黄色砂岩，氧化还原过渡带灰色含矿砂岩与还原带灰色砂岩用冷杉胶胶结，然后磨制光薄片；将氧化还原过渡带的灰色含矿砂岩用502胶胶结磨制流体包裹体片。

步骤四：开展光薄片开展岩矿鉴定工作，查明含矿层砂岩的蚀变特征

例如，首先使用偏光显微镜初步查明含矿层砂岩的蚀变特征，后将薄片渡碳，在扫描电镜与电子探针在对光薄片进行精细观察，精细厘定含矿层砂岩的蚀变矿物类型及特征。结果显示砂岩蚀变类型主要有粘土化、碳酸盐化、硅化和金属矿化，其中黏土矿化主要为高岭石化，硅化主要为石英次生加大及自生微晶石英，金属矿化主要为褐铁矿化、黄铁矿化与铀矿化(沥青铀矿)。

步骤五：在流体包裹体精细观察研究的基础上，开展流流体包裹体激光拉曼光谱测温；

例如，在偏光和UV激发荧光显微镜下进行观察，发现流体包裹体类型主要有气烃包裹体、液烃包裹体和盐水包裹体，成群分布于砂岩粒间方解石胶结物中，或沿切穿石英颗粒的微裂隙呈线状或呈带状分布，气液比均等于或小于5％。因此，选择碳酸盐胶结物、石英此生加大、切穿石英裂隙的次生包裹体群，用于测温的有15个薄片、88个测点，可用来计算盐度的数据有82个。测得的流体包裹体均一温度相对稳定，在56～76℃之间，集中在65～75℃，盐度变化较大，在1.23～19.84％(NaCleq)之间，集中在2％～6％和12％～18％之间。此外，利用LABHRVISLABRAM HR800型显微激光拉曼光谱仪在温度25℃、湿度30％、激光器波长532nm、扫描范围100～4200cm

步骤六：开展相应蚀变矿物稳定同位素测定工作；

例如，高岭石氢、氧同位素测试样品取自伊犁盆地南缘蒙其古尔铀矿床层间氧化带中的强氧化带、弱氧化带、氧化-还原过渡带部位钻孔岩芯砂岩中的高岭石，共14个样品，以含砾砂岩和粗砂岩为主，按照相应的测试方法测得高岭石的δ

碳、氧同位素测试样品取自伊犁盆地南缘蒙其古尔铀矿床层间氧化带中强氧化带、弱氧化带、氧化-还原过渡带部位钻孔岩芯砂岩中的碳酸盐胶结物，共13个砂岩样品，以含砾砂岩和粗砂岩为主，按照相应的测试方法测得碳酸盐胶结物中δ

步骤七：将上述步骤四中得到的地质现象、上述步骤五中得到的流体包裹体测拉曼光谱及测温结果，与上述步骤六得到的蚀变矿物稳定同位素特征进行分析，从而厘定砂岩铀矿中与铀成矿有关的多元流体性质、组分与来源。

例如，光薄片岩矿鉴定研究中查明含矿层砂岩普遍发育高岭石化-自生微晶石英的矿物组合显示含矿层经历了酸性流体的改造，而褐铁矿化则显示含矿层经历了氧化流体的改造。包裹体均一温度与盐度得相关关系图显示与铀矿化有关流体至少可分为两类，其中盐度低的为一类，盐度高则为另一类，同时砂岩型铀矿成矿过程中存在气烃的参与。将厘定的与高岭石形成有关的流体氢、氧同位素投影在δD

通过对上述研究综合分析表明，伊犁盆地南缘蒙其古尔铀矿床成矿流体是由大气降水性质的含铀含氧水与有机质脱羧基作用产生的有机酸及伴生的CH

伊犁盆地砂岩型铀矿含矿层为煤系地层，煤层中有机质在埋藏演化过程中能发生脱羧基作用，形成了对铀运移沉淀具重要意义的有机酸、CO

当含矿层抬升至出露地表，来自蚀源区大气降水性质的含铀氧化流体从径流渗入到层间灰色砂体中，大量氧气不仅能使砂岩中原有的低价铁矿物(黄铁矿、菱铁矿)氧化成褐铁矿，而且使得砂体中的铀等金属元素活化，并与碳酸铀酰([UO

通过上述伊犁盆地南缘砂岩型铀矿流体活动与铀成矿关系的系统研究，认为研究区砂岩型铀矿是大气降水性质的含铀含氧水与有机质脱羧基作用产生的有机酸及伴生的CH

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。