06.02.2018

Урановые месторождения, приуроченные к несогласиям


В 1968—1970 гг. в Саскачеване, Канада, и на Северной территории, Австралия, была выявлена «новая», прежде неизвестная обстановка рудонакопления: крупные залежи высококачественных руд в метаморфизованных раннепротерозойских породах под несогласно перекрывающими их неметаморфизованными среднепротерозойскими песчаниками. В Австралии благоприятными для локализации оруденения вмещающими породами оказались метаморфизованные осадочные породы, несогласно перекрывающие архейские гранитогнейсовые комплексы, что уже наблюдалось на расположенном поблизости и ранее разрабатывавшемся месторождении Рам-Джангл. Вслед за двумя находками 1968—1969 гг., канадские геологи в 1975—1979 гг. сделали ряд впечатляющих открытий, объекты которых во многом аналогичны рудопроявлениям Северной территории, но дополнительно выяснилось, что руды отчасти или преимущественно могут залегать в перекрывающих песчаниках, как, например, на месторождении Ки-Лейк и Мидуэст-Лейк. Несмотря на некоторые явные различия, многие геологические особенности этих месторождений сходны, что позволяет предполагать общность генетических процессов. Большинство месторождений локализованы в пределах или вблизи метаморфических серий, представленных графит-слюдистыми и биотит-гранатовыми сланцами, а также доломитовыми мраморами, представляющими продукты преобразования прибрежно-морских осадочных пород. Для месторождений характерна близость к архейским толщам гранитогнейсов с повторными мигматитовыми инъекциями, причем оруденение обычно приурочено к зонам, в которых имели место неоднократное подновление разломов и хлоритизация. Все месторождения располагаются вблизи среднепротерозойских несогласий. В настоящее время ведутся горячие споры относительно геологических условий формирования месторождений и генетического значения их типичных особенностей.
Саскачеван, Канада. Канадский щит в северном Саскачеване сложен гранитоидными породами архейского фундамента, раннепротерозойскими (эфебий, по канадской номенклатуре) метаосадочными породами и несогласно перекрывающими их неметаморфизованными среднепротерозойскими породами формации Атабаска (рис. 10). Литоструктурная область (домен) Вулластон (рис. 11), которая содержит большинство урановых месторождений, сложена в основном породами амфиболитовой фации, относящимися к раннепротерозойским супракрустальный образованиям. Эти породы залегают на архейском фундаменте и совместно с ним подвергались перекрестной складчатости, в результате которой образовались гнейсовые купола. В доменах, расположенных западнее, преобладают мигматиты гранулитовой фации, сформированные за счет архейских гранитоидов, однако в их состав входит и некоторое количество супракрустальных пород, как, например, на месторождениях Мидуэст-Лейк и Клафф-Лейк. Выделяются четыре периода деформаций: раннегудзонское (1,8 млрд. лет назад) воздымание гнейсовых куполов, более позднее выравнивание и повторное складкообразование, а также два периода трещинной тектоники.
В состав раннепротерозойской группы Вулластон, к которой приурочены урановые месторождения Раббит-Лейк, Ки-Лейк и другие, входят базальные метапелиты с графитовыми прослоями, обладающими хорошей электромагнитной проводимостью, а также перекрывающие их известковистые метааркозы с подчиненным количеством скарноидов (calc-silicate) и кварцитов, переслаивающихся с амфиболитами. Общая мощность группы составляет около 3500 м. Вывод об осадконакоплении в мелководных прибрежно-морских условиях основывается на наблюдаемой ассоциации пелитов, водорослевых карбонатов и обогащенных натрием метааркозов, а также на присутствии метаморфического скаполита, который наводит на мысль о существовавших ранее эвапоритах. При региональном картировании за основу принимался состав пород до метаморфизма, в связи с чем на картах показаны лишь небольшие участки, сложенные мигматитами, хотя многие геологи значительную часть домена Вулластон закартировали бы как область развития мигматитов.

Группу Вулластон несогласно перекрывает среднепротерозойская формация Атабаска, представленная преимущественно неметаморфизованными речными кварцевыми песчаниками. Ее общая мощность составляет более 1750 м. Осадконакопление происходило в обстановке разветвленных речных потоков на рубеже около 1,428 млрд. лет назад. Под несогласием, разделяющим группу Вулластон и формацию Атабаска, развита пачка реголита мощностью от 15 до 50 м, для которой характерны каолинит и гематит. В рассматриваемом районе, по-видимому, широко развивалось химическое выветривание, что явствует из наличия здесь мощного слоя реголита и отсутствия обломков полевых шпатов в песках и крупногалечных базальных конгломератах.
Месторождение Раббит-Лейк. Месторождение в районе Раббит-Лейк (рис. 12) было первым месторождением данного типа (открыто в 1968 г.), первым, давшим продукцию (1975 г.), и единственным, закартированным по горным выработкам, поэтому его геологическое строение изучено лучше по сравнению с другими месторождениями. Рудное тело залегает в метаосадочных породах группы Вулластон в висячем блоке надвига Раббит-Лейк (рис. 12). Плоскость надвига падает под углом около 30° на юго-восток, и амплитуда перемещений по нему, происходивших в послеатабасское время, составляет по меньшей мере 75 м. В опущенном лежачем крыле сохраняется гематитизированный и каолинизированный реголит. Вмещающие породы представлены богатыми кальцием гнейсами и натровыми альбит-клинопироксен-клиноамфиболовыми гранулитами (местное название — «плагиоклазиты»), относящимися к средней части группы Вулластон. Образование руды связывается с несколькими периодами подвижек по разлому Раббит-Лейк, смещающему породы формации Атабаска. Наиболее древние цифры изотопного возраста, полученные по настурану, составляют 1285—1075 млн. лет, что явно меньше возраста атабасских пород. Для сложного процесса минералообразования на месторождении Раббит-Лейк характерно чередование стадий отложения гематита и настуран-сульфидной минерализации. На рис. 12 показаны зоны гидротермальных изменений пород. Образованию ранней генерации настурана предшествовала хлоритизация, выразившаяся в развитии темно-зеленого, вероятно, железистого хлорита по фемическим минералам. За этой стадией последовал магнезиальный и борный метасоматоз (образование хлорита и магнезиального турмалина — дравита), окварцевание и отложение большого количества гематита. Эта средняя стадия характеризуется колебаниями окислительного потенциала: ассоциации бесцветных минералов с восстановленной формой железа отлагались попеременно с окрашенными в красный цвет гематитовыми ассоциациями. В эту стадию совместно с настураном и коффинитом выделялся углерод. Сажистый настуран и коффинит поздней стадии локализуются вдоль трещин с бледно-зелеными хлоритовыми оторочками. Флюидные включения в доломите и кварце, которые образовались немного раньше настурана, но в пределах одной и той же средней стадии, имеют температуры гомогенизации от 135 до 245°С и концентрации солей порядка 30% эквивалента NaCl. Величина поправки на давление неизвестна.

Важной особенностью месторождения Раббит-Лейк является его тесная связь с графитсодержащими метаосадочными породами, претерпевающими осветление в рудных зонах. При этом графит в них либо корродирован, либо полностью отсутствует. Хуве и Сиббалд полагают, что восстановителем должен был служить эпигенетический флюид и что формирование месторождения происходило примерно при 200°С и в тех участках, где окисляющие растворы, просачивавшиеся сквозь породы формации Атабаска, смешивались с метансодержащими растворами, поднимавшимися в толщу метаосадочных пород по разломам. Однако мы хотели бы предостеречь от поспешных выводов: на рассматриваемом месторождении и на подобных месторождениях в других районах могла существовать еще более ранняя урановая минерализация, которая уничтожена или затушевана интенсивными наложенными процессами окисления, гидротермального изменения и жилообразования.
Месторождение Ки-Лейк. Уран-никелевое месторождение близ озера Ки, приуроченное к юго-восточной окраине бассейна Атабаска (рис. 10 и 13), полностью перекрыто породами формации Атабаска или ледниковыми наносами. Рудовмещающие графитовые метапелиты базальной группы Вулластон подверглись интенсивной складчатости вокруг активизированных архейских гнейсовых куполов (рис. 13). Рудные тела Гартнер и Дейл-мен протягиваются предположительно на расстояние около 5 км до границы ледниковой промоины. Они занимают тот интервал зоны разлома северо-восточного простирания, где он пересекает под острым углом графитовые метапелиты и проходит всего в 400 м от гнейсового купола. Эти две залежи с очень богатой рудой ( > 2% U3O8) имеют длину по простиранию соответственно 800 и 1400 м, длину по падению в среднем 50 м и мощность 15 м. Большая часть руды сосредоточена в метаосадочных породах группы Вулластон, остальная — в песчаниках формации Атабаска. Содержание урана, главным образом в виде настурана, в наиболее богатых участках достигает 50% при мощности более 0,3 м. Никель входит в состав никелина, бравоита, герсдорфита и других фаз системы Ni—As—S. Он имеет одинаковые с ураном запасы и предельные концентрации, достигающие 45% на мощность более 0,3 м. Никелевые минералы находятся в тесном срастании с настураном, но распространены шире и ниже участков накопления урана. Вверх по разрезу крупнокристаллический настуран, описанный как тетрагональный U3O7, и сложные минералы Ni—As—S сменяются тонкозернистыми фазами, но в зоне несогласия и в породах формации Атабаска минералы Ni — As уже не встречаются. В различных типах пород наблюдаются гидротермальные изменения разного рода с участием хлорита, серицита и каолинита. Хлорит с серицитом образуют зону реголита мощностью до 60 м ниже несогласия, а хлорит с каолинитом проявлены вдоль трещин скалывания в метаосадочных породах и породах перекрывающей формации Атабаска.

По мнению геологов из «Уранэрц» (Uranerz), месторождение формировалось многостадийно. Вслед за первоначальным сингенетичным накоплением урана в базальных пелитах группы Вулластон выделяются еще четыре стадии диагенетического метаморфического и гипергенного обогащения. При этом особое значение, как считают, имел метасоматоз, развивавшийся около гнейсовых куполов; привнос же Ni и U, согласно их предположению, происходил из различных источников, расположенных поблизости от месторождений. Большая часть руды в ее настоящем виде, вероятно, представляет собой результат переотложения, происходившего в послеатабасское время.
Другие месторождения. К 1980 г. в прогибе Атабаска помимо рассмотренных было известно более двенадцати месторождений и множество рудопроявлений несогласного типа. На месторождении Клафф-Лейк (рис. 10 и 14) рудные тела D, N и Клод, в каждом из которых содержится более 4500 т U3O8, залегают в архейских или нижнепротерозойских гнейсах и в несогласно перекрывающих их породах формации Атабаска. На перераспределение урана, вероятно мобилизованного из более древних месторождений, оказывали влияние радиальные сбросы, сколовые нарушения и опрокинутые блоки (рис. 14), связанные с кольцевой структурой Карсуэлл (рис. 10). Предполагается, что указанная кольцевая структура образовалась в результате либо падения метеорита, либо вулканического извержения около 4, 7 млрд. лет назад. Другие рудные месторождения, расположенные в районах Коллинс-Бей, Мидуэст-Лейк, Дон-Лейк и Морис-Бей (рис. 10), приурочены к послеатабасским сбросам и сколовым трещинам в метаосадочных породах или породах формации Атабаска. Месторождение Мидуэст-Лейк, которое во многих отношениях является типичным представителем группы перечисленных месторождений, залегает вдоль сколового нарушения, обладающего хорошей электропроводностью, имеет протяженность около 2 км при ширине, в основном не превышающей 100 м, и перекрывается 150—200-метровой толщей аллювия и безрудными породами формации Атабаска (рис. 15). Официальные запасы этого месторождения составляют около 36 000 т U3O8 при содержании окиси урана 3,4%, кроме того, в значительных количествах присутствуют Ni и Co. Гидротермальные изменения, сопровождавшие рудоотложение и выразившиеся в осветлении гематитовых песчаников и реголита, а также широко развитые в подстилающих биотитовых сланцах графит и пирит на неопределенной стадии были уничтожены последующими процессами. В рудной зоне матрикс пород глинистый, зеленого цвета.
Северная территория, Австралия. По своему региональному положению геосинклиналь Пайн-Крик сходна с бассейном Атабаска (рис. 16). Архейские (2,5 млрд. лет) гранитные комплексы несогласно перекрываются мощной толщей раннепротерозойских осадочных и вулканических пород, отлагавшихся преимущественно в условиях шельфа внутри-континентальной рифтовой долины (рис. 16). Образования формации Кахилл, вмещающие крупные стратифицированные месторождения в районе реки Ист-Аллигейтор, сложены богатыми Mg карбонатами и углеродсодержащими пелитами и отлагались, возможно, с эвапоритами в обстановках окраинного моря и надлиторальной. Вдоль шарнирной зоны Саут-Аллигейтор (рис. 16) на рубеже около 1,8 млрд. лет назад проявились наиболее интенсивный региональный метаморфизм и деформация, обусловившие развитие пород амфиболитовой и гранулитовой фаций. К этой же зоне приурочен посторогенный магматизм (рис. 17). Породы среднепротерозойской формации Комболги, представленные массивными речными песчаниками, очень сходными с песчаниками формации Атабаска, несогласно отлагались на породах фундамента и супракрустальных образованиях в период от 1680 до 1370 млн. лет назад.
Урановые месторождения известны в районах Рам-Джангл, Саут-Аллигейтор и Ист-Аллигейтор, которые в геологическом отношении входят в состав геосинклинали Пайн-Крик (рис. 16). В первых двух районах располагались относительно небольшие (< 900 т U3O8), но с высококачественными рудами месторождения, залегавшие в породах зелбносланцевой фации. Породы, вмещающие руды месторождения Рам-Джангл, коррелируются с формацией Кахилл и, подобно ей, в процессе оруденения замещались магнезитом и хлоритом. Месторождения района Саут-Аллигейтор локализованы в несколько более молодых по сравнению с породами формации Кахилл метаосадочных породах, вблизи докомболгийского несогласия. Ассоциация рудных тел этого месторождения с вулканическими породами наводит на мысль о возможной генетической связи, однако в отношении района Ист-Аллигейтор-Ривер такое предположение, как правило, не высказывается.

Основные урановые меторождения района Ист-Аллигейтор-Ривер (Рейнджер, Ябилука, Кунгарра и Набарлек) содержат многочисленные рудные тела. Официальные запасы U3O8 по месторождениям приблизительно составляют: Рейнджер I (рудные тела 1 и 3) — 100 150 т при содержании 0,25%; Ябилука I и II — 206 800 т при содержании 0,39%; Набарлек — 9500 т при содержании 2,47%; Кунгарра —17 400 т. Эти цифры несколько превышают значения, приведенные в табл. 3 по данным правительственных и международных организаций.

Месторождение Рейнджер. В хлоритовых сланцах и доломитовых мраморах, а также в измененных разностях этих пород, относящихся к нижней части формации Кахилл, залегают два основных рудных тела и многочисленные перспективные участки горного отвода Рейнджер. Под этой «рудной толщей» расположена толща лежачего бока, сложенная недиафторированными гнейсами, амфиболитами и мигматитами, обрамляющими комплекс Нанамбу; предполагается, что мигматиты развивались по литологическим аналогам пород формации Кахилл. В «рудной толще» обычно присутствуют турмалин-мусковитовые пегматиты, источник которых был расположен, вероятно, недалеко. Породы рудной толщи и толщи лежачего бока разделены нарушением, при этом рудные зоны подверглись основательному дроблению, а породы формации Комболги опущены по разломам в одну из рудных зон. На месторождении Рейнджер выделяются три типа руд: верхняя зона ураноносного латерита (мощность 0—10 м); средняя окисленная зона (мощность ~ 10—40 м) и нижняя зона развития настурана, прослеживающаяся от глубины ~ 40 до более чем 400 м. Зоны развития настурана представлены главным образом хлоритизированными сланцами, которые разорваны нарушениями или брекчированы и залегают на измененных карбонатных породах, содержащих магнезит. На месторождении Рейнджер I (рудное тело 1) весьма широко распространены кремнисто-хлоритовые брекчии. Считается, что окварцевание приводило к уменьшению мощности исходных карбонатных горизонтов и образованию в них брекчий обрушения. В сланцах и карбонатных породах региона повсеместно проявлена хлоритизация нескольких возрастов, причем хлорит слагает жилы и цементирует брекчии совместно с настураном. Подкомболгийское несогласие, расположенное несколько выше рудных залежей, могло обусловить частичное приповерхностное растворение и окварцевание карбонатных пород. Урановые минералы встречаются до глубины 400 м и более в хлоритизированных, но неокварцованных карбонатных породах (рис. 18). Значения изотопного возраста месторождения Рейнджер около 1700 и 900 млн. лет получены U-Pb-методом по настурану и галениту.
Геологи месторождения Рейнджер полагают, что рудные тела в их современном виде были полностью сформированы за счет процесса ремобилизации более древней минерализации, а первый привнос рудного вещества склонны приписывать гидротермальным флюидам, выделявшимся в процессе магматизации нижнепротерозойских осадочных пород, несогласно перекрывающих комплекс Нанамбу. Переотложение рудного вещества на рубеже около 800—900 млн. лет назад не коррелируется ни с одним из известных геологических событий, однако не исключено, что оно связано с эпейрогенезом и формированием поверхности суши.

Месторождения Ябилука. Ябилука II — крупнейшее из известных урановых месторождений с запасами более 204 000 т U3O8 при его средней концентрации 0,39%, содержащее, кроме того, около 10 т (около 350 000 унций) извлекаемого золота. Это месторождение еще не оконтурено с двух сторон. Открытое раньше месторождение Ябилука I гораздо меньше и, вероятно, не будет разрабатываться в связи с проблемой охраны окружающей среды. Настурановая минерализация слагает линзовидные зоны предпочтительно в хлоритовых или графитовых сланцах, а не карбонатных породах. Две трети руды формировалось путем заполнения открытых полостей в зонах брекчирования или трещиноватости. Оруденение имеет большой вертикальный размах: оно подсечено наиболее глубокими скважинами на глубине около 700 м, а его верхняя граница проходит вблизи подкомболгийского несогласия. Породы формации Комболги у тектонического контакта с формацией Кахилл местами хлоритизированы, но не содержат руды.

Данные геологического и изотопного датирования противоречивы. Определения по настурану и галениту дают дискордантные значения U-Pb-возраста от ~ 800 до 900 млн. лет, а по настуранам и пиритам месторождения Ябилука II — дискордантные значения от ~ 1120 до 1770 млн. лет. С учетом различных моделей диффузии продуктов распада в качестве минимального возраста можно принять цифру 1380 млн. лет. а 1600 млн. лет считать оптимальным значением возраста основной рудной минерализации. Rb-Sr-датирование по хлориту и серициту указывает на то, что процесс ретроградного метаморфизма протекал в интервале примерно от 1780 до 1600 млн. лет назад. В кварце месторождения Ябилука наблюдаются два вида газово-жидких включений, обогащенных GaGl2 — NaCl и CO2 — CH4; температуры их гомогенизации попадают в интервал от 100 до 160°С. Возраст кварцевых жил с настураном, содержащим флюидные включения, определен недостаточно точно, но, вероятно, является послекомболгийским. Хотя соотношения геологического и изотопного возрастов остаются неясными, некоторые геологи склонны допускать существование в прошлом начальной стадии гидротермальной минерализации, протекавшей на завершающем этапе метаморфизма. В последующем уран неоднократно претерпевал ремобилизацию.

Другие месторождения. В породах формации Кахилл в районе Ист-Аллигейтор-Ривер на расстоянии, не превышающем 50 км от месторождений Рейнджер и Ябилука, расположены месторождения Кунгарра, Набарлек и множество других рудопроявлений, запасы которых окончательно не оценены. Так же как Рейнджер и Ябилука, эти месторождения приурочены к разбитым нарушениями хлоритизированным биотитовым сланцам и карбонатным породам и залегают близ предполагаемого продолжения подком-болгийского несогласия. Во многих из этих месторождений руда локализуется в зонах посткомболгийских разломов; взброс на месторождении Кунгарра имеет амплитуду смещения около 600 м. На месторождении Набарлек в зоне дробления мощностью 10 м встречается очень богатая настурановая минерализация (5—72% U3O8), сопровождаемая обильным гематитом и хлоритом.

Месторождения, предположительно связанные с данным типом. Изучение урановых месторождений некоторых регионов мира, залегающих в раннепротерозойских породах, вероятно, должно способствовать более глубокому пониманию генезиса месторождений несогласного типа в особенности потому, что для месторождений, которые в качестве примеров приведены ниже, обычно не устанавливается связи с протерозойскими несогласиями или вышележащими песчаниками. В Окло, Мунана и ряде других крупных месторождений Габона, приуроченных к раннепротерозойской серии Франсвиль, рудные тела залегают в слабометаморфизованных полевошпатовых песчаниках и переслаивающихся с ними доломитистых углистых сланцах, перекрывающих архейский гранитный фундамент. Высококачественные руды (> 4% U3O8) локализуются преимущественно около разломов и у контакта песчаников и углистых сланцев. Важными факторами рудоотложения были, вероятно, следующие: а) отложение обладающих высокой проницаемостью речных или морских прибрежных песчаников с прослоями углистых сланцев; обстановка отложения могла быть смешанной — дельтовой, морской и себхи; б) выщелачивание урана из обогащенных им гранитного фундамента и вулканогенных отложений; в) отложение урана в углеродсодержащих осадках с возможной ремобилизацией из приразломных зон. Возраст руд 2,0 млрд. лет. Концентрация урана в них была достаточно высокой для осуществления самопроизвольных ядерных реакций 1,9—2,0 млрд. лет назад. На наш взгляд, эти месторождения представляют собой показательный пример значительных концентраций урана в раннепротерозойских богатых органическим веществом осадках, не подвергавшихся усложнению структур и метаморфизму высоких ступеней.

Месторождения Мичелин и Киттс на полуострове Лабрадор залегают в раннепротерозойских риолитах и туфогенных аргиллитах, метасоматически и метаморфически преобразованных в условиях зеленосланцевой и амфиболитовой фаций. Ганди приводит убедительные доказательства вулканогенного генезиса этих месторождений с последующими метасоматическими и метаморфическими преобразованиями, в чем можно усмотреть аналогию с месторождениями района Аллигейтор-Риверс. Вероятно, в качестве примеров протерозойских месторождений подобного типа можно привести также обогащенные ураном и сульфидами метавулканиты Швеции и штата Нью-Йорк. Эти примеры иллюстрируют возможность образования месторождений в толщах наземных и подводных вулканитов, а также ассоциирующихся с последними хемогенных осадков за счет процессов, не требующих наличия несогласия или водоносных горизонтов песчаников. Обогащенные ураном породы служили источником оруденения несогласного типа.

Генезис. Для месторождений несогласного типа, вероятно, типично многостадийное минералообразование, длившееся более миллиарда лет, и их генезис является одним из наиболее сложных в ряду месторождений любых металлов. Хотя многие детали неизвестны, мы считаем, что ряд геологических соотношений выражен достаточно хорошо для построения генетических концепций. Основной наш вывод заключается в том, что месторождения Австралии и Канады, невзирая на явные различия в деталях, по существу, следует рассматривать с единых позиций в силу сходства их геологического положения, предполагаемых стадий развития, конечного состава и структуры.

Стадия 1. Первичное обогащение осадков ураном. На первом этапе сложного генезиса этих месторождений, очевидно, требуется сингенетическое или диагенетическое обогащение ураном осадочных пород, в которых или по соседству с которыми они залегают. Несмотря на то что этот механизм принимается многими исследователями, например, подобное обогащение трудно доказать, вероятно, из-за перераспределения урана в процессе метаморфизма и современного приповерхностного выщелачивания. Некоторые общие особенности месторождений, свидетельствующие в пользу рассматриваемого вывода, состоят в следующем: 1) Повсеместная приуроченность месторождений данного и некоторых иных типов к раннепротерозойским платформам или прибрежно-морским осадочным толщам, представленным углеродсодержащими пелитами, карбонатами и эвапоритами. Сингенетическое и диагенетическое обогащение ураном этих пород можно продемонстрировать на примере слабометаморфизованной серии Франсвиль в Габоне, имеющей тот же возраст. 2) Различные по химизму осадки в этих сериях являются подходящими источниками как для урана, так и для других элементов, характерных для рассматриваемых месторождений, например для As, Au, В, Cl, Hg, Mg и Ni. 3) Многие исследователи полагали, что образованию крупных месторождений таких металлов, как Cu, Pb, Zn, Co или Au, предшествует первоначальное обогащение ими рудовмещающих или залегающих поблизости от месторождения осадочных толщ. Несмотря на то что известны более молодые (~ 1000—350 млн. лет) обогащенные ураном морские углистые аргиллиты, как, например, толщи сланцев Чаттануга и Элем, нижнепротерозойские прибрежно-морские образования, вероятно, могли быть особенно благоприятными для накопления урана благодаря наличию недавно обогащенных кислородом поверхностных и грунтовых вод, а также жизнедеятельности морских организмов.

Стадия 2. Метаморфогенное обогащение. Метаморфизм рудовмещающих осадочных пород — явление сложное и плохо изученное, но оказывавшее, по-видимому, глубокое влияние на судьбу урана. В породах амфиболитовой фации вблизи толщ мигматизированных осадочных пород, ядер и куполов активизированных архейских гранитоидов локализованы крупные и многочисленные более мелкие месторождения урана. Небольшие месторождения типа Рам-Джангл тяготеют к породам зеленосланцевой фации. В настоящее время невозможно с определенностью сказать, оставался ли уран на месте, в пределах ураноносной материнской породы, перемещался ли вверх от фронта мигматизации или, освобождаясь в результате частичного выплавления гранитной магмы из осадочных пород в магматическую стадию, перемещался вблизи гранитов. Стратифицированность руд в некоторых районах указывает на существенную роль в локализации оруденения углеродсодержащих пластов. Эти пласты либо сами исходно содержали повышенные концентрации, либо были обогащены ураном в процессе метаморфизма. Низкие содержания урана в большинстве вмещающих пород за пределами рудных залежей, по-видимому, могут свидетельствовать о его мобилизации в процессе метаморфизма и возможном переотложении во многих небольших рудопроявлениях, известных в пределах рудных полей. Ни форма тел, ни содержания урана на этой стадии неизвестны, но оруденение могло быть представлено рассеянной вкрапленностью и тонкими просечками рудного вещества, а не крупными жилами, типа жил месторождения Биверлодж, поскольку в условиях метаморфизма высоких ступеней вряд ли могли существовать, такие открытые структуры. По нашим представлениям, между рудоконцентрирующими объектами этой стадии и ультраметаморфогенными месторождениями типа Россинг существовало некоторое принципиальное сходство, состоящее, например, в том, что в химическом отношении система являлась закрытой, а не открытой, антиклинальные структуры служили ловушками для продуктов минерализации, а оруденение фиксировалось пластами графитовых пород, так как при господствующих в данных условиях температурах углеводороды должны были обладать реакционной способностью. Ретроградный процесс, развивавшийся на стадии затухания метаморфизма, очевидно, также играл важную роль в обогащении пород ураном. Выделить результаты ретроградного метаморфизма трудно, а иногда и просто невозможно из-за наложения гидротермальных преобразований весьма сходного характера в период после возникновения несогласия. Тем не менее очевидно, что образование рудных зон было подготовлено процессами прогрессивного и ретроградного метаморфизма, и мы считаем, что некоторые рудные скопления с промышленными содержаниями урана были сформированы уже до появления минерализации в зоне несогласия.

Стадия 3. Гипергенное обогащение близ зоны несогласия. Можно полагать, что химическое выветривание под несогласиями, особенно в провинции Саскачеван, о котором свидетельствует развитие реголита, способствовало мобилизации урана. К предположению о гипергенном обогащении приводят высокие содержания урана вблизи несогласий на некоторых месторождениях и ограниченные вертикальные размеры ряда рудных залежей, например рудных тел месторождения Ки-Лейк. Однако большинство рудных тел не имеют ярко выраженной зональности по отношению к несогласию, и значительная часть руды близ него могла быть перераспределена после его образования. Зоны приповерхностного обогащения являются, вероятно, очень нестойкими к растворению и воздействию других наложенных преобразований, что, возможно, объясняет сложность описания этой стадии и оценки ее вклада в рудообразование.

Стадия 4. Ремобилизация под покровом песчаников. Основная масса впечатляюще богатых руд и общая морфология рудных тел были, вероятно, сформированы после захоронения эрозионной поверхности под довольно мощной толщей песчаников. Результаты изучения флюидных включений показывают, что температуры гидротермального процесса приближались к 200°С. Этого, по-видимому, было достаточно, чтобы вызвать перераспределение изотопов U и Pb и таким образом «омолодить» изотопный возраст. Подобный эффект в Саскачеване, возможно, был вызван внедрением мафических даек, однако в пределах Северной территории, Австралия, подходящие магматические образования неизвестны. Заманчивой альтернативой магматизму, способной объяснить гидротермальную активность, является радиогенное тепло, генерируемое либо рассеянным, либо сконцентрированным в рудах ураном фундамента. Рассчитанные для месторождения Мидуэст-Лейк векторы теплового потока направлены вверх по структурным элементам в перекрывающие песчаники. Источником урана на этом месторождении считались песчаники кровли, однако свидетельств достаточного содержания в них обломков химически нестойких минералов, способных послужить надежным источником для формирования месторождения такого размера и качества, мы не видим. По нашим представлениям, руды, имеющие возраст от 800 до 1200 млн. лет, включая и те, которые локализованы в перекрывающих песчаниках, возникли в результате перераспределения урана из более древних источников, расположенных в фундаменте. По-видимому, важную роль в этом перераспределении играли мало амплитудные, вероятно унаследованные, разломы, секущие песчаники. Надрудные песчаники, например песчаники формации Атабаска, претерпели ряд сложных гидротермальных преобразований, в том числе неоднократные окисление и восстановление, что, вероятно, объясняется смешением флюидов, часть которых поступала из фундамента. Восстановителем должно было служить подвижное соединение вроде метана, однако мы опасаемся, что образование метана из графита и последующее восстановление им урана не могли быть достаточно эффективными по кинетическим причинам, хотя, согласно термодинамическим расчетам, такие реакции возможны. Ho необходимый эффект мог достигаться при участии других углеводородов, например этилена. Углерод карбоната, выделявшегося совместно с настураном, обладает обычным изотопным составом, тогда как при изотопном обмене между CH4 и CO2 изотопное соотношение характеризовалось бы большими отрицательными значениями. Другим подвижным восстановителем является метастабильная сера, которая может возникать при частичном окислении сульфидов пород фундамента; в пределах неизмененных участков рудовмещающих метаосадочных пород наблюдаются многочисленные свидетельства окисления и разрушения пиритовых скоплений. Песчаники кровли, очевидно, весьма важны в качестве водоносного горизонта, обеспечивающего проникновение окисляющих вод и способствующего перераспределению урана и повышению его содержания в рудах месторождения.





Яндекс.Метрика