一种改进型铀矿全岩U-Pb同位素定年方法技术

本发明专利技术属于放射性测年领域，具体涉及一种改进型铀矿全岩U

【技术实现步骤摘要】
一种改进型铀矿全岩U
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Pb同位素定年方法


[0001]本专利技术属于放射性测年领域，具体涉及一种改进型铀矿全岩U
‑
Pb同位素定年方法。

技术介绍

[0002]成矿年龄是矿床学研究的一个核心问题，对理解矿床成因、建立成矿模型和指导矿产勘探具有重要意义。
[0003]放射性同位素测年是研究成矿年龄最重要的手段。常见的放射性测年体系有U
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Pb同位素、Rb
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Sr同位素、Sm
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Nd同位素、Re
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Os同位素等。对于铀矿床而言，其成矿元素铀本身就是U
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Pb同位素体系的放射性母体，含量高，非常适合开展U
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Pb同位素定年。然而，铀矿物本身稳定性较差，铀在近地表氧化条件易迁移，U
‑
Pb同位素体系易被破坏；此外，很多铀矿床常具有多期多阶段铀矿化的特点，铀矿物类型复杂、颗粒细小等，这些都导致铀矿定年一直是铀矿研究的一个难点。
[0004]目前，地质测年方法主要包括两大类：(1)利用矿物或全岩开展U
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Pb同位素测年；(2)利用矿物开展原位微区测年。
[0005]对于多期多阶段成因的地质样品，在未区分成矿阶段的前提下，贸然使用单矿物或全岩样品开展同位素测年，其年龄结果往往不具有任何实际地质意义。相比于全岩和单矿物，原位微区技术具有很高的空间分辨率，在详细的显微研究工作基础上(如BSE图像、CL图像等)，通过划分不同地质阶段，利用原位微区分析可以很好的区分不同阶段的年龄。这一点在锆石原位微区U
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Pb同位素定年方面应用最为成功。因此，原位微区技术一直是近二十多年来，同位素测年技术最重要的发展方向。
[0006]然而，大量铀矿物的原位微区研究工作发现，微区测年结果偏差很大，往往很难获得较好的成矿年龄。初步分析，可能存在以下几个方面原因：
[0007](1)缺少适宜的地质标样。无论是二次离子质谱(SIMS)还是激光剥蚀等离子体质谱(LA
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ICPMS)，想要获得准确的地质年龄，一定要有合适的地质标样做校正，只有这样才能有效减少基体效应的影响，监控实验数据的可靠性。然而，目前尚无适宜的铀矿物定年标样。核工业北京地质研究院曾开发过一个沥青铀矿国家标样GBW04420，近年来的实验分析结果表明，该标样的年龄并不均一，不适宜作为原位微区标样。
[0008](2)铀矿物自身稳定性较差，铀元素在矿物尺度下易于扩散，导致同一矿物颗粒的不同部位获得的年龄数据差异较大。这是铀矿物原位定年难以避免的一个问题。
[0009](3)原位微区质谱分析的空间分辨率已经很高了，但一些铀矿床中铀矿物颗粒十分细小，仍然难以满足SIMS和LA
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ICPMS分析的空间分辨率要求(分析束斑一般不小于10μm)。虽然利用电子探针(EPMA)开展铀矿物的化学定年无需地质标样作外标，且具有更高的空间分辨率(分析束斑一般为2～3μm)，但分析精度差，受元素扩散因素影响大，获得的年龄数据往往十分分散。
[0010]鉴于上述问题的存在，铀矿物的原位微区定年工作在短期内难以获得较大进展，
有必要另辟蹊径，开发一种可靠的全岩U
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Pb同位素定年方法，限定铀矿床的形成时代，助力铀矿成因及成矿模式研究，实现铀矿找矿突破。
[0011]就传统的铀矿全岩定年方法而言，其存在的主要问题在于，溶解的样品可能混合了多期多阶段矿化的铀矿物，从而造成分析结果不具有任何地质意义。针对该问题，若通过详细的显微镜下观察，在明确了铀矿石的铀成矿阶段以及铀矿物类型后，针对性地、有选择性地开展样品溶解，利用等时线法配以一定的铀含量校正方法，有望准确限定铀矿石的成矿时代。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于提供一种改进型铀矿全岩U
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Pb同位素定年方法，该方法能够准确测定铀矿全岩铀成矿年龄。
[0013]实现本专利技术目的的技术方案：
[0014]一种改进型铀矿全岩U
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Pb同位素定年方法，所述方法包括以下步骤：
[0015]步骤1、利用放射性探测仪采集样品；
[0016]步骤2、实验前处理；
[0017]步骤3、EPMA分析，划分铀成矿阶段；
[0018]步骤4、全岩粉末U
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Pb同位素测量；
[0019]步骤5、铀
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镭平衡分析，判定是否需要采用铀镭平衡系数进行铀含量校正；
[0020]步骤6、铀成矿年龄计算。
[0021]所述步骤1中采集样品的尺寸不小于3cm*6cm*9cm，同一类型的样品采集数量为至少5块。
[0022]所述步骤2包括：
[0023]步骤2.1、岩石粉末制备：将采集的样品剔除表面不洁物及蚀变部分；部分样品进行粉碎、研磨，直至200目，供化学分析使用；
[0024]步骤2.2、光薄片制备：每个样品切割两张岩石薄片，且两张岩石薄片的切片位置方向垂直，制备的光薄片尺寸为2cm*3cm*0.03mm；
[0025]步骤2.3、用于EPMA分析的导电性处理：在制备的光薄片表面镀一层碳。
[0026]所述步骤3具体为：利用BSE图像结合EDS分析识别铀矿物的种类或类型；利用矿物之间的包裹关系、切割关系以及晶体形态等方法来判别铀成矿阶段。
[0027]所述步骤4包括：
[0028]步骤4.1、根据铀矿物的种类或类型，选择溶样方法，对铀矿物进行样品溶解；
[0029]步骤4.2、测得溶解样品溶液中的U
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Pb同位素组成。
[0030]所述步骤4.1具体为：利用碱溶液溶解铀的氧化物，从而避免含铀钛氧化物以及硅酸盐矿物的影响；利用二酸混合溶液溶解钛氧化物和磷酸盐矿物等，避免硅酸盐矿物的影响；利用三酸混合溶液溶解包含硅酸盐矿物在内的所有矿物。
[0031]所述步骤4.2具体为：使用阴离子交换树脂吸附溶解样品溶液中的铅和铀，并对其进行质谱分析；采用热电离质谱仪测量铀同位素和铅同位素。
[0032]所述步骤5具体为：
[0033]采用公式计算样品的铀镭平衡系数：
[0034][0035]式中，Kp为样品的铀镭平衡系数，无量纲；
[0036]C
Ra
为采用硫酸钡
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盐酸法分析获得的样品Ra含量，单位为％；
[0037]C
U
为全岩粉末U
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Pb同位素测量分析获得的样品U含量，单位为％；
[0038]当铀镭平衡系数Kp值为0.9～1.1时，判定样品处于铀镭平衡状态，无需使用铀镭平衡系数对U
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Pb同位素分析的U含量进行校正；
[0039]当铀镭平衡系数Kp值为0.9～1.1之外时，判定样品处于铀镭不平衡状态，需使用铀镭平衡系数对U本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改进型铀矿全岩U
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Pb同位素定年方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、利用放射性探测仪采集样品；步骤2、实验前处理；步骤3、EPMA分析，划分铀成矿阶段；步骤4、全岩粉末U
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Pb同位素测量；步骤5、铀
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镭平衡分析，判定是否需要采用铀镭平衡系数进行铀含量校正；步骤6、铀成矿年龄计算。2.根据权利要求1所述的一种改进型铀矿全岩U
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Pb同位素定年方法，其特征在于，所述步骤1中采集样品的尺寸不小于3cm*6cm*9cm，同一类型的样品采集数量为至少5块。3.根据权利要求1所述的一种改进型铀矿全岩U
‑
Pb同位素定年方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤2.1、岩石粉末制备：将采集的样品剔除表面不洁物及蚀变部分；部分样品进行粉碎、研磨，直至200目，供化学分析使用；步骤2.2、光薄片制备：每个样品切割两张岩石薄片，且两张岩石薄片的切片位置方向垂直，制备的光薄片尺寸为2cm*3cm*0.03mm；步骤2.3、用于EPMA分析的导电性处理：在制备的光薄片表面镀一层碳。4.根据权利要求1所述的一种改进型铀矿全岩U
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Pb同位素定年方法，其特征在于，所述步骤3具体为：利用BSE图像结合EDS分析识别铀矿物的种类或类型；利用矿物之间的包裹关系、切割关系以及晶体形态等方法来判别铀成矿阶段。5.根据权利要求1所述的一种改进型铀矿全岩U
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Pb同位素定年方法，其特征在于，所述步骤4包括：步骤4.1、根据铀矿物的种类或类型，选择溶样方法，对铀矿物进行样品溶解；步骤4.2、测得溶解样品溶液中的U
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Pb同位素组成。6.根据权利要求5所述的一种改进型铀矿全岩U
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Pb同位素定年方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱斌，东前，吴玉，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：发明
国别省市：