一种预测风化壳中离子吸附型稀土矿床埋藏深度的方法

1.本发明涉及勘查找矿技术领域，尤其涉及一种预测风化壳中离子吸附型稀土矿床埋藏深度的方法。


背景技术：

2.稀土元素作为“工业维生素”，被广泛应用于新能源技术、新材料、航天航空、国防军工等领域。随着全球对稀土(特别是重稀土)的需求逐年增大，稀土矿床的勘探和开发利用变得尤为重要。离子吸附型稀土矿床是我国的优势矿床资源，主要分布在我国华南地区花岗质岩石的风化壳中，具有中重稀土含量高、配分全、放射性活性低且易开采等特征，提供了全球超过90％重稀土资源。
3.一般认为，黏土矿物可以吸附含稀土副矿物在风化过程中释放的稀土离子，从而在风化壳全风化层富集成矿，其中高岭石和埃洛石是离子态稀土的主要载体。黏土矿物的矿物组成、晶体结构性质均能反映风化壳对稀土离子的吸附能力，当风化壳中被黏土吸附的可交换离子态稀土含量达到可供开采的边界品位(300ppm以上)，即可形成矿床。
4.风化壳离子吸附型稀土矿体的埋藏深度普遍在5-30m，利用地球化学勘探圈定矿体常会导致部分矿体被忽略。因此，利用矿物学指标判定矿体的大致位置及分布情况，能为风化壳离子吸附型稀土矿床找矿勘查工作提供有效支撑，并提高矿床评估精确度，达到高效利用稀土资源的目的。
5.因此，提出一种预测风化壳中离子吸附型稀土矿床埋藏深度的方法，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种预测风化壳中离子吸附型稀土矿床埋藏深度的方法，利用风化壳中高岭石(kln)-埃洛石(hly)相对含量和高岭石结晶度指数r2和sc11-int的急剧变化等手段来判断地下水潜水面波动带，再通过华南风化壳中稀土元素富矿层埋藏深度主要分布在潜水面之下，进一步提高风化壳离子吸附型稀土矿床富矿层位的圈定和评估矿床储量的精度，满足风化壳离子吸附型稀土矿床找矿勘查工作及稀土资源高效利用的目的。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种预测风化壳中离子吸附型稀土矿床埋藏深度的方法，包括以下步骤：
9.s1.采取风化壳样品，对全岩进行粉晶x射线衍射分析；
10.s2.提取风化壳样品中的黏土矿物；
11.s3.对提取的黏土矿物进行粉晶x射线衍射和定向片x射线衍射分析；
12.s4.利用对全岩的粉晶x射线衍射和黏土矿物定向片x射线衍射分析结果，获取和计算高岭石-埃洛石矿物相特征峰面积，得到风化壳中高岭石-埃洛石矿物含量；
13.s5.在黏土矿物粉晶x射线衍射谱中，通过以下公式计算风化壳中高岭石结晶度；
14.r2＝[1/2(k1+k2)-k]/[1/3(k1+k2+k)]
[0015]
其中，k1为风化壳中高岭石(131)晶面衍射强度值，k2为风化壳中高岭石(1-31)晶面衍射强度值，k为风化壳中高岭石(1-31)与(131)晶面衍射之间峰谷的高度值；
[0016]
s6.通过高岭石-埃洛石矿物含量及高岭石结晶度变化来判断地下水潜水面波动带，并可结合可见光-近红外反射光谱特定参数sc11-int与高岭石结晶度的相关性，来快速、高效预测风化壳离子吸附型稀土矿床赋存层位。
[0017]
上述的方法，可选的，s2中根据斯托克斯定律，物理沉降得到风化壳样品中的黏土矿物。
[0018]
上述的方法，可选的，s3中定向片x射线衍射分析提取具体包括：
[0019]
先对黏土矿物测试自然定向，再对自然定向后的黏土矿物进行120℃加热处理6h后测试，之后再对甲酰胺饱和20分钟后的黏土矿物测试。
[0020]
上述的方法，可选的，s4中通过jade 6.5获取和计算高岭石-埃洛石矿物相特征峰面积。
[0021]
上述的方法，可选的，s6中还包括对提取的黏土矿物进行近红外光谱分析。
[0022]
上述的方法，可选的，利用viewspecpro对近红外光谱进行二阶求导，得到4559.14
–
4561.54cm-1
范围内的光谱贡献中心的强度值sc11-int，通过光谱参数sc11-int与高岭石结晶度的相关性，判断地下水潜水面波动带位置，预测离子吸附型矿床的赋存层位。
[0023]
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种预测风化壳中离子吸附型稀土矿床埋藏深度的方法，
[0024]
(1)本发明是一种利用黏土矿物寻找风化壳稀土富矿层位的方法，通过高岭石-埃洛石含量及高岭石结晶指数r2和sc11-int急剧变化，确定地下水潜水面波动带，并确定稀土富集层位在地下水波动带底部。
[0025]
(2)本发明给出精确矿物学指标，可避免稀土矿体漏圈，可准确评估稀土矿产并高效合理的利用稀土资源。
[0026]
(3)本发明可利用结合可见光-近红外反射光谱，满足风化壳离子吸附型稀土矿床找矿勘查工作对样品进行快速并精确圈定矿体的需求。
附图说明
[0027]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0028]
图1为本发明提供的一种预测风化壳中离子吸附型稀土矿床埋藏深度的方法流程图；
[0029]
图2为本发明提供的风化壳样品的高岭石-埃洛石相对含量急剧变化和高岭石结晶度指数r2和sc11-int急剧变化，与风化壳稀土元素富集层位的关系图。
具体实施方式
[0030]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]
参照图1所示，本发明公开了一种预测风化壳中离子吸附型稀土矿床埋藏深度的方法，包括以下步骤：
[0032]
s1.采取风化壳样品，对全岩进行粉晶x射线衍射分析；
[0033]
s2.提取风化壳样品中的黏土矿物；
[0034]
s3.对提取的黏土矿物进行粉晶x射线衍射和定向片x射线衍射分析；
[0035]
s4.利用对全岩的粉晶x射线衍射和黏土矿物定向片x射线衍射分析结果，获取和计算高岭石-埃洛石矿物相特征峰面积，得到风化壳中高岭石-埃洛石矿物含量；
[0036]
s5.在黏土矿物粉晶x射线衍射谱中，通过以下公式计算风化壳中高岭石结晶度；
[0037]
r2＝[1/2(k1+k2)-k]/[1/3(k1+k2+k)]
[0038]
其中，k1为风化壳中高岭石(131)晶面衍射强度值，k2为风化壳中高岭石(1-31)晶面衍射强度值，k为风化壳中高岭石(1-31)与(131)晶面衍射之间峰谷的高度值；
[0039]
s6.通过高岭石-埃洛石矿物含量及高岭石结晶度变化来判断地下水潜水面波动带，预测风化壳离子吸附型稀土矿床赋存层位。
[0040]
进一步的，s2中根据斯托克斯定律，物理沉降得到风化壳样品中的黏土矿物。
[0041]
进一步的，s3中定向片x射线衍射分析提取具体包括：
[0042]
先对黏土矿物测试自然定向，再对自然定向后的黏土矿物进行120℃加热处理6h后测试，之后再对甲酰胺饱和20分钟后的黏土矿物测试。
[0043]
进一步的，s4中通过jade 6.5获取和计算高岭石-埃洛石矿物相特征峰面积。
[0044]
进一步的，s6中还包括对提取的黏土矿物进行近红外光谱分析。
[0045]
进一步的，利用viewspecpro对近红外光谱进行二阶求导，得到4559.14
–
4561.54cm-1
范围内的光谱贡献中心的强度值sc11-int，通过光谱参数sc11-int与高岭石结晶度的相关性，判断地下水潜水面波动带位置，预测离子吸附型矿床的赋存层位。
[0046]
在一个具体实施例中，通过黏土矿物含量及结晶度预测风化壳离子吸附型稀土矿床的方法具体实现过程如下：
[0047]
a、将野外采取的风化壳样品进行全岩粉晶x射线衍射(xrd)物相分析；
[0048]
b、根据斯托克斯定律，物理沉降得到样品中的黏土矿物，并进行定向片xrd分析，分别测试自然定向、加热处理(120℃6h)以及甲酰胺饱和20分钟后的样品；
[0049]
c、对提取的黏土分别进行粉晶xrd及近红外光谱(vnir)分析；
[0050]
d、利用对全岩的粉晶xrd及定向片xrd分析结果，通过jade 6.5获取各矿物相特征峰面积，计算面积得到风化壳中高岭石-埃洛石矿物相对含量；
[0051]
e、在黏土粉晶xrd谱中，通过以下公式计算风化壳中高岭石结晶度；
[0052]
r2＝[1/2(k1+k2)-k]/[1/3(k1+k2+k)]
[0053]
其中，k1为风化壳中高岭石(131)晶面衍射强度值，k2为风化壳中高岭石(1-31)晶面衍射强度值，k为风化壳中高岭石(1-31)与(131)晶面衍射之间峰谷的高度值；
[0054]
f、利用viewspecpro对vnir谱进行二阶求导，得到4559.14
–
4561.54cm-1
范围内的光谱贡献中心的强度值(sc11-int)，通过sc11-int辅助判断高岭石结晶度；
[0055]
g、通过高岭石-埃洛石矿物相对含量及高岭石结晶度变化来判断地下水潜水面波动带，再结合风化壳离子吸附型稀土矿床的富矿层位在潜水面之下的认识，圈定稀土矿体和评估矿床储量。
[0056]
上述实施例的样品来自广东省梅州市某离子吸附型稀土矿床的岩石风化壳，在此实施例当中，如下表1所示，通过高岭石kln和埃洛石hly相对含量、高岭石结晶度指数r2、sc11-int和稀土元素ree的测定，如图2所示，得到由黏土矿物含量及结晶度急剧变化指示地下水潜水面波动带，从而指示ree在风化壳中富集位置。
[0057]
表1
[0058]
深度(m)kln(％)hly(％)r2sc11-int(a.u.e-04)ree(μg/g)274.35.61.021.26607364.15.21.031.42-453.712.00.971.74315557.59.70.981.45-656.117.70.861.33537735.939.00.850.44-851.220.80.870.98354948.218.70.850.61-1022.547.50.84-1.10501 1214.154.50.79-1.421107 1440.415.40.900.93996 1657.611.50.951.353343 1827.531.20.870.221761 2033.625.20.95-0.141661 2244.79.01.051.931143 2422.527.10.980.951976 2637.46.80.981.041420 2833.416.40.991.16817 3038.52.10.991.40918 3240.23.90.940.72966 3445.83.91.001.09660
[0059]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种预测风化壳中离子吸附型稀土矿床埋藏深度的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.采取风化壳样品，对全岩进行粉晶x射线衍射分析；s2.提取风化壳样品中的黏土矿物；s3.对提取的黏土矿物进行粉晶x射线衍射和定向片x射线衍射分析；s4.利用对全岩的粉晶x射线衍射和黏土矿物定向片x射线衍射分析结果，获取和计算高岭石-埃洛石矿物相特征峰面积，得到风化壳中高岭石-埃洛石矿物含量；s5.在黏土矿物粉晶x射线衍射谱中，通过以下公式计算风化壳中高岭石结晶度；r2＝[1/2(k1+k2)-k]/[1/3(k1+k2+k)]其中，k1为风化壳中高岭石(131)晶面衍射强度值，k2为风化壳中高岭石(1-31)晶面衍射强度值，k为风化壳中高岭石(1-31)与(131)晶面衍射之间峰谷的高度值；s6.通过高岭石-埃洛石矿物含量及高岭石结晶度变化来判断地下水潜水面波动带，预测风化壳离子吸附型稀土矿床赋存层位。2.根据权利要求1所述的一种预测风化壳中离子吸附型稀土矿床埋藏深度的方法，其特征在于，s2中根据斯托克斯定律，物理沉降得到风化壳样品中的黏土矿物。3.根据权利要求1所述的一种预测风化壳中离子吸附型稀土矿床埋藏深度的方法，其特征在于，s3中定向片x射线衍射分析提取具体包括：先对黏土矿物测试自然定向，再对自然定向后的黏土矿物进行120℃加热处理6h后测试，之后再对甲酰胺饱和20分钟后的黏土矿物测试。4.根据权利要求1所述的一种预测风化壳中离子吸附型稀土矿床埋藏深度的方法，其特征在于，s4中通过jade6.5获取和计算高岭石-埃洛石矿物相特征峰面积。5.根据权利要求1所述的一种预测风化壳中离子吸附型稀土矿床埋藏深度的方法，其特征在于，s6中还包括对提取的黏土矿物进行近红外光谱分析。6.根据权利要求5所述的一种预测风化壳中离子吸附型稀土矿床埋藏深度的方法，其特征在于，利用viewspecpro对近红外光谱进行二阶求导，得到4559.14
–
4561.54cm-1
范围内的光谱贡献中心的强度值sc11-int，通过光谱参数sc11-int与高岭石结晶度的相关性，判断地下水潜水面波动带位置，预测离子吸附型矿床的赋存层位。

技术总结
本发明公开了一种预测风化壳中离子吸附型稀土矿床埋藏深度的方法，涉及勘查找矿技术领域，包括：利用黏土矿物非定向粉晶X射线衍射和定向片X射线衍射分析结果，通过Jade 6.5分析并计算高岭石、埃洛石矿物相特征峰面积，得到风化壳中高岭石-埃洛石矿物含量；在黏土矿物粉晶X射线衍射谱中，计算风化壳中高岭石结晶度。本发明通过高岭石-埃洛石含量及高岭石结晶指数急剧变化，确定地下水潜水面波动带的位置，并确定离子吸附态稀土在风化壳中的富集层位在地下水波动带底部；本发明可结合可见光-近红外反射光谱特定参数与高岭石结晶度的相关性，在找矿勘查工作中快速并精确圈定风化壳离子吸附型稀土矿体。壳离子吸附型稀土矿体。壳离子吸附型稀土矿体。


技术研发人员：谭伟 罗莲英 秦效荣 陈可妍 韩梦麒 何宏平 梁晓亮
受保护的技术使用者：中国科学院广州地球化学研究所
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/9/14