一种适用于判断微生物作用与铀成矿关系的方法与流程

1.本发明属于砂岩型铀矿成矿潜力评价和找矿技术领域，具体涉及一种适用于判断微生物作用与铀成矿关系的方法。


背景技术：

2.砂岩型铀矿的找矿工作已成为保障我国能源资源安全的重要工作方向之一。大量研究表明，砂岩型铀矿成矿作用与微生物作用关系密切，微生物作用最活跃的层位往往是砂岩型铀矿的含矿目的层。因此，通过判断微生物作用与铀成矿关系，可以快速、准确识别含矿目的层，对于砂岩型铀矿找矿工作具有重要指导意义。
3.在找矿工作中，对微生物作用与铀成矿关系的判断往往利用岩心样品的颜色、矿物组成以及光学显微特征，但是缺乏矿物的高分辨率显微结构、微区原位同位素、元素地球特征等证据，导致利用上述传统方法很难得出正确的判断结论。
4.因此，亟待开发一种判断微生物作用与铀成矿关系的方法，能够准确有效评价微生物作用与铀成矿关系。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种适用于判断微生物作用与铀成矿关系的方法，该方法利用电子显微镜镜下观察、黄铁矿原位微区s同位素分析及co-ni元素分析、含u矿物p元素分析等手段，建立了判断盆地砂岩型铀矿床微生物作用与铀成矿关系的评价方法，能够快速判定勘查区含矿目标层，准确判断微生物作用与铀成矿关系。
6.实现本发明目的的技术方案：
7.一种适用于判断微生物作用与铀成矿关系的方法，所述方法包括以下步骤：
8.步骤(1)、确定研究区的含矿目的层；
9.步骤(2)、通过扫描电镜观察含黑色炭屑的砂岩样品，进行黄铁矿微生物生长特点分析；
10.步骤(3)、对含矿目的层中含脉状黄铁矿样品，进行微区原位硫同位素分析，判断黄铁矿细菌还原硫酸盐作用成因；
11.步骤(4)、对矿石样品中的铀矿物进行微区原位电子探针主量元素分析，判断铀矿物与微生物活动关系；
12.步骤(5)、对目的层各蚀变带的样品进行主量元素分析，判断各蚀变带与微生物活动关系；
13.步骤(6)、对含矿目的层中含脉状黄铁矿样品，进行电子探针元素分析，判断黄铁矿与生物成因的关系；
14.步骤(7)、根据步骤(2)至步骤(6)的分析结果，判断微生物与砂岩型铀矿成矿作用关系。
15.所述步骤(2)中若黄铁矿沿着或者交代炭质植物残骸生长，反映出黄铁矿微生物
生长的特点。
16.所述步骤(3)中若硫同位素δ
34
s范围在-45
‰
～-10
‰
之间，说明黄铁矿属于细菌还原硫酸盐作用成因的特点。
17.所述步骤(4)中的微区原位电子探针主量元素分析中，加速电压为20kv，束流为1
×
10-8
a，出射角为40
°
。
18.所述步骤(4)中若铀矿物具有较高的p2o5含量，反映出其形成与微生物活动有关。
19.所述步骤(5)中若矿化带样品的na2o和k2o元素含量低于其他蚀变带，说明该带与微生物活动关系密切。
20.所述步骤(6)中的含脉状黄铁矿样品，进行电子探针元素分析中，加速电压为20kv，束流为1
×
10-8
a，出射角为40
°
。
21.所述步骤(6)中若co-ni元素投点于岩浆成因、热液成因、沉积成因和火山成因黄铁矿co-ni含量范围之外，说明与生物成因关系密切。
22.所述步骤(7)具体为：若步骤(2)至步骤(6)的镜下观察、主量元素特征、硫同位素特征及黄铁矿微量元素特征，均表明铀成矿作用与微生物活动有关，则判断明微生物作用与砂岩型铀矿成矿作用关系密切。
23.本发明的有益技术效果在于：
24.1、对微生物作用与铀成矿关系的判断往往利用岩心样品的颜色、矿物组成以及光学显微特征，但是缺乏矿物的高分辨率显微结构、微区原位同位素、元素地球特征等证据，导致利用上述传统方法很难得出正确的判断结论。
25.2、综合多种方法对微生物与铀成矿关系进行判断，避免了单一方法的不准确性。
26.3、通过判断微生物作用与铀成矿关系，可以快速、准确识别含矿目的层，对于砂岩型铀矿找矿工作具有重要指导意义。
附图说明
27.图1为本发明所提供的一种适用于判断微生物作用与铀成矿关系的方法流程图；
28.图2为本发明实施例的扫描电镜下观察的铀矿物和黄铁矿的矿物赋存状态图；
29.图3为本发明实施例的含矿砂体黄铁矿原位微区s同位素组成图；
30.图4为本发明实施例的铀矿物地球化学图解；
31.图5为本发明实施例的不同地球化学类型砂岩的主量元素平均含量图解；
32.图6为本发明实施例的黄铁矿co-ni图解。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
34.如图1所示，本发明提供的一种适用于判断微生物作用与铀成矿关系的方法，具体包括以下步骤：
35.步骤(1)、确定研究区的含矿目的层。
36.步骤(2)、通过扫描电镜观察含黑色炭屑的砂岩样品，进行黄铁矿微生物生长特点分析。
37.将上述步骤(1)中的含黑色炭屑的砂岩样品制成光薄片或者光片，光薄片的厚度
为0.03mm，在扫描电镜下观察铀矿物和黄铁矿是否沿着植物胞腔生长；若黄铁矿沿着或者交代炭质植物残骸生长，反映出黄铁矿微生物生长的特点；
38.步骤(3)、对含矿目的层中含脉状黄铁矿样品，进行微区原位硫同位素分析，判断黄铁矿细菌还原硫酸盐作用成因
39.将上述步骤(1)中的含脉状黄铁矿(即黄铁矿呈脉状产出)的样品，挑选出黄铁矿制作成光薄片，并通过neptune plus多接收等离子体质谱仪和与之连用的resolution se 193nm固体激光器，利用激光剥蚀系统对硫化物进行剥蚀，对其进行la-mc-icp-ms原位微区硫同位素分析，分析结果若硫同位素δ
34
s范围在-45
‰
～-10
‰
之间，说明黄铁矿属于细菌还原硫酸盐作用成因的特点。
40.步骤(4)、对矿石样品中的铀矿物进行微区原位电子探针主量元素分析，判断铀矿物与微生物活动关系
41.将上述步骤(1)中的铀矿物矿石样品，对其进行磨制探针片，实验开始前，应对样品表面进行喷碳处理。实验所用仪器型号为jxa-8100电子探针分析仪，加速电压为20kv，束流为1
×
10-8
a，出射角为40
°
，对铀矿物进行微区原位电子探针主量元素分析，对比铀矿物中p2o5与uo2元素的含量变化情况，并做出线性相关性分析。砂岩中的p应主要来源于磷灰石等富p的副矿物，而微生物作用可溶解磷灰石，使其中的p被释放出来导致铀矿物富含p2o5,若铀矿物具有较高的p2o5含量，反映出其形成与微生物活动有关。
42.步骤(5)、对目的层各蚀变带的样品进行主量元素分析，判断各蚀变带与微生物活动关系
43.将上述步骤(1)中的各蚀变带的砂岩样品，进行清洗并粉碎成200目，并通过xrf法(二价和三价铁由化学法测定)，所用仪器为飞利浦ab104-lpw2404x射线荧光光谱仪，仪器编号为6735，分析精度为5％，进行主量元素分析。根据分析测试结果将各蚀变带的na2o和k2o元素做直方图，分析两种元素在各蚀变带中的变化情况。在细菌还原硫酸盐作用中，细菌以砂体有机物为营养源，并将有机物分解为有机酸，而砂体中的长石会被有机酸溶解，形成高岭石等粘土矿物并释放na、k元素。若矿化带样品的na2o和k2o元素含量低于其他蚀变带，说明该带与微生物活动关系密切。
44.步骤(6)、对含矿目的层中含脉状黄铁矿样品，进行电子探针元素分析，判断黄铁矿与生物成因的关系
45.将上述步骤(1)中的含脉状黄铁矿的样品制作成探针片，，实验开始前，应对样品表面进行喷碳处理。实验所用仪器型号为jxa-8100电子探针分析仪，加速电压为20kv，束流为1
×
10-8
a，出射角为40
°
，对黄铁矿进行电子探针元素分析。其中，进行电子探针分析的元素包括：co、ni。
46.将co-ni元素投图于黄铁矿成因图解中，若投点于岩浆成因、热液成因、沉积成因和火山成因黄铁矿co-ni含量范围之外，说明与生物成因关系密切。
47.步骤(7)、根据步骤(2)至步骤(6)的分析结果，判断微生物与砂岩型铀矿成矿作用关系
48.综合镜下观察、主量元素特征、硫同位素特征及黄铁矿微量元素特征，分析微生物与铀成矿作用的关系。
49.若以上镜下观察、主量元素特征、硫同位素特征及黄铁矿微量元素特征，均表明铀
成矿作用与微生物活动有关，则判断明微生物作用与砂岩型铀矿成矿作用关系密切。
50.实施例
51.如图1所示，以松辽盆地大林铀矿床为例，本发明提供的一种适用于判断微生物作用与铀成矿关系的方法，具体包括以下步骤：
52.步骤(1)、采集大林铀矿床姚家组含矿层中含炭屑的砂岩样品。
53.步骤(2)、将上述步骤(1)中采集的姚家组含矿层中含炭屑的砂岩样品制成光薄片，在扫描电镜下观察铀矿物和黄铁矿的矿物赋存状态，如图2所示，可见黄铁矿沿着或者交代炭质植物残骸生长，反映出黄铁矿在微生物作用下的生长特点；铀矿物产于植物胞腔内。黄铁矿沿着或者交代炭质植物残骸生长，即沥青铀矿在微生物中的赋存状态，说明微生物作用与成矿关系密切。
54.步骤(3)、采集大林铀矿床姚家组中脉状黄铁矿的样品，挑选出黄铁矿单矿物并对其进行la-icp-ms微区原位硫同位素分析，将分析测试结果统计直方图。由图3可见，硫同位素δ
34
s值整体以负值为主，范围在17.16
‰
～-43.83
‰
之间，说明黄铁矿具备细菌还原硫酸盐作用的成因特点；
55.步骤(4)、采集大林铀矿床姚家组中的矿石样品，对其进行磨制探针片，然后对铀矿物进行微区原位电子探针主量元素分析，对比铀矿物中p2o5与uo2元素的含量变化情况，并做出线性相关性分析。砂岩中的p应主要来源于磷灰石等富p的副矿物，而微生物作用可溶解磷灰石，使其中的p被释放出来导致铀矿物富含p2o5，图4可见铀矿物具有较高的p2o5含量，反映出其形成与微生物活动有关；
56.步骤(5)、采集大林铀矿床姚家组上氧化带、下氧化带、漂白带、矿化带、原生带的样品，对各蚀变带样品进行碎样，并进行主量元素分析，根据分析测试结果将各蚀变带的na2o和k2o元素做直方图，分析两种元素在各蚀变带中的变化情况，如图5所示。图5中矿化带样品的na2o和k2o元素含量低于其他蚀变带，由于在细菌还原硫酸盐作用中，细菌以砂体有机物为营养源，并将有机物分解为有机酸，而砂体中的长石会被有机酸溶解，形成高岭石等粘土矿物并释放na、k元素，反映该矿化带发生过明显的微生物作用过程。
57.步骤(6)、采集大林铀矿床姚家组中含脉状黄铁矿的样品，对黄铁矿进行电子探针元素分析。将分析结果投图于co-ni元素与黄铁矿成因图解中，如图6所示，可见样品均投点于岩浆成因、热液成因、沉积成因和火山成因黄铁矿co-ni含量范围之外，说明黄铁矿的形成与生物成因关系密切。
58.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。