一种确定沥青对铀沉聚作用强度的实验方法与流程

本发明属于盆地内砂岩型铀矿技术领域，具体涉及一种确定盆地找矿目的层中沥青对铀沉聚作用强度的实验方法。

背景技术：

黑色沥青是一种重要的铀吸附还原沉淀介质之一，是砂岩型铀矿成矿的必要条件之一。我国塔里木盆地巴什布拉克铀矿床、鄂尔多斯盆地东胜铀矿床以及松辽盆地钱家店铀矿床的含矿目的层中都或多或少发现地沥青吸附还原沉淀铀的现象(陈宏斌等，2007)。油气渗出形成的沥青质成分能使砂体的还原能力进一步增强，使得本身还原容量低的杂色岩系后期成矿成为可能。然而，不同地区不同类型地沥青具有不同大小的还原容量，对铀的沉聚作用并不相同。例如，亮黑色硫沥青、棕黑色硫沥青、固体地沥青及液体沥青的δeh分别约为75mv、55mv、40mv、20mv(王剑锋，1983)。此外，野外对不同成因固体沥青类型的宏观及微观识别又比较困难，有些沥青不能有效萃取富集含铀流体中的铀，并不是铀的吸附还原剂。因此，查明盆地找矿部位沥青质是否存在聚铀能力，准确厘定沥青质对铀沉聚作用(吸附还原)的强度，对于识别出有效找矿目的层、探讨油—铀成矿机制具有十分重要的作用，能够进一步拓宽找矿空间，指导找矿部署。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题：

本发明提供一种确定沥青对铀沉聚作用强度的实验方法，能够用于查明砂岩型铀矿找矿区含沥青质目的层的聚铀能力，识别找矿目标层位，进而判断其成矿潜力，指明找矿方向。

本发明采用的技术方案：

一种确定沥青对铀沉聚作用强度的实验方法，包括以下步骤：

步骤1工作区及目的层确定；步骤2含沥青质样品采集；步骤3含沥青质石英砂制备；步骤4沥青—含铀溶液反应；步骤5固液分离；步骤6铀浓度、扫描电镜及能谱分析；步骤7沥青聚铀能力厘定。

所述的步骤1包括如下步骤：

步骤1.1在包含工作区的适当比例式的区域铀矿地质图中选择一定大小范围作为工作区；

步骤1.2以工作区内主要的铀矿床或铀矿点的含矿层位以及油气渗出层位为参考，从构造、沉积、气候演化及后生氧化角度出发，确定主要目的层；

所述步骤1.1中，比例式为1:20万—1:50万。

所述的步骤2包括如下步骤：

赴步骤1.1中的工作区现场采集步骤1.2的目的层样品，样品必须是步骤1.2的主要目的层，且含有沥青质；将样品所处的压力条件定为常压，所处的温度t定为地层温度，即t＝地表温度+|样品埋深|*0.03℃。

所述的步骤3包括如下步骤：

步骤3.1采用索式提取法提取样品中的沥青质；室内首先将样品破碎，之后用苯或氯仿浸泡碎样，待浸泡24小时后用滤纸和高速离心机过滤掉粗粒固体部分，这样便得到了含沥青质溶液；

步骤3.2实验室内称取一定量的干净石英砂，使用石英砂可以有效消除野外砂岩样品中黏土、有机质和黄铁矿等的吸附还原作用的干扰，做到单独评价沥青对含铀溶液的沉聚能力；

步骤3.3将含沥青质溶液倒在放有石英砂的表面皿上，并放在干燥炉中加热烘干，烘干过程中用玻璃棒不断搅拌，待苯快速蒸发后，沥青质则均匀包裹在石英砂上，最大程度的增大沥青的比表面积，最终得到了含沥青质石英砂，并放置在反应容器中。

所述的步骤4包括如下步骤：

量取一定量较低浓度的硝酸铀酰溶液作为实验的原始含铀溶液试剂，将含铀溶液倒入放有含沥青质石英砂的容器内，将反应容器密封后放置恒温箱中进行固液反应，反应温压条件分别为步骤2中得出的地层温度t、常压，反应时间为7天，每天至少振荡反应容器1次，使得反应更充分。

所述的步骤5包括如下步骤：待反应完成后，利用滤纸和高速离心机进行固液分离，分别获取固体和液体部分。

所述的步骤6包括如下步骤：

步骤6.1对分离出来的溶液使用激光荧光测铀法或等离子体质谱法进行铀浓度测试，得出反应后溶液的铀浓度为x′mg/l；

步骤6.2对分离出来的固体部分依次进行制靶、渡碳、扫描电镜和能谱分析，鉴定铀在含沥青质石英砂中的赋存状态。

所述的步骤7包括如下步骤：

沥青对铀的沉聚作用强度s为步骤4中初始含铀溶液的浓度x减去反应后溶液的浓度x′，即s＝x-x′；s值越大说明沥青对铀的沉聚作用强度越强；此外，通过步骤6.2中的扫描电镜和能谱鉴定结果可以综合探讨工作区沥青对铀的吸附还原作用机理。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种确定沥青对铀沉聚作用强度的实验方法，能够定量厘定含油气盆地边缘砂体中沥青质的吸附还原能力，可以重新评价本身由于缺乏有机碳而成矿潜力欠佳的含沥青质砂岩的聚铀能力，识别出区内有效找矿目的层，拓宽找矿空间。此外，对探讨盆地内油—铀相互作用的地球化学机理具有重要的参考。

附图说明

图1为本发明所提供的一种确定沥青对铀沉聚作用强度的实验方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种确定沥青对铀沉聚作用强度的实验方法作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供了一种确定沥青对铀沉聚作用强度的实验方法，包括以下步骤：

(1)工作区及目的层确定

(1.1)选取1:20万准噶尔盆地区域铀矿地质图，在图中选择盆地西北缘作为工作区。

(1.2)将盆地西北缘白垩系作为主要目的层。

(2)含沥青质样品采集

赴新疆准噶尔盆地西北缘乌尔禾地区采集了地沥青野外露头样品。该地沥青产于白垩系地层中，呈脉状产出。样品所处的压力条件为常压，所处的温度t为地层温度，即地表温度t＝25℃。

(3)含沥青质石英砂制备

(3.1)称取0.1g地沥青样品，并在三角杯中用苯将沥青样品完全溶解，即得到含沥青质溶液。

(3.2)称取15g干净石英细砂，将其平铺在表面皿上。

(3.3)将完全溶解的含沥青质溶液缓慢均匀倒入装有15g石英砂的表面皿上混合，待苯挥发后沥青即附着在石英砂表面，从而大大增加了沥青的表面积，这样便制成了含地沥青石英细砂，并将含地沥青石英细砂置于干净的含塞子玻璃瓶(反应容器)中。

(4)沥青—含铀溶液反应

选择硝酸铀酰溶液(ph为4.71、eh为+130mv、浓度x为102mg/l)作为实验的初始含铀溶液试剂，量取20ml的硝酸铀酰溶液倒入放有含沥青石英细砂的含塞子玻璃瓶(反应容器)中，用504胶粘剂进行瓶口密封，最后将反应容器放在实验室恒温箱内，反应温压条件分别为步骤2中得出的地表温度25℃、常压，反应时间为7天，每天早上9点振荡反应玻璃瓶，以便充分反应。

(5)固液分离

反应7个昼夜后，用滤纸和高速离心机将玻璃瓶中的物质进行固液分离，分别获得反应后的含铀溶液和含地沥青石英细砂。

(6)铀浓度、扫描电镜及能谱分析

(6.1)在实验室快速测量反应后溶液的ph、eh值以及铀浓度，测试方法为激光荧光测铀法，得到反应后溶液的铀浓度x′为72.5mg/l，ph为7.86，eh为-48mv。

(6.2)对分离出来的含地沥青石英细砂依次进行制靶、渡碳、扫描电镜和能谱分析。

(7)沥青聚铀能力厘定

准噶尔盆地西北缘地沥青对铀的沉聚作用强度为步骤4中初始含铀溶液的铀浓度x减去反应后含铀溶液的铀浓度x′，即s＝130-72.5＝57.5，说明准噶尔盆地西北缘地沥青对流体中的铀具有较强的沉聚作用；扫描电镜和能谱分析发现，亮白色含铀物质主要呈薄膜状披覆于黑色碳含量高的部位(地沥青表面)，即本区地沥青对铀具有较好的吸附还原作用。

野外调查发现，准噶尔盆地西北缘乌尔禾地区白垩系沥青脉周围的含沥青砂岩中常发育有较好的铀异常现象，这是地沥青沉聚现代含氧含铀水中铀的结果，说明本实验方法可靠，验证了区内地沥青对含铀溶液中的铀具有较好的萃取沉聚作用，即准噶尔盆地西北缘含地沥青砂岩(或黑色油砂岩)也是一套有利的找矿目的层。这一认识补充并丰富了油-铀共生机理，拓宽了找矿空间。

本发明能够广泛用于定量评价含油气盆地边缘铀矿找矿目的层(含沥青质)的还原能力，识别有效找矿目的层；此外，对研究盆地内油气—金属成矿机制具有重要的借鉴意义。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一定的变化，如步骤3.1中使用的苯可以用氯仿溶液替代，步骤6.2中的渡碳可以采用镀金等。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有成熟的技术。