06.02.2018

Классические жильные урановые месторождения


Эта категория представлена месторождениями, в образовании которых преимущественную роль играет структурный контроль. Сюда относятся урановые рудные тела, приуроченные к сравнительно простым разломам и зонам трещиноватости, прослеживающиеся часто на глубину от 300 до 1500 м, залегающие в различных по составу вмещающих породах, но сохраняющие при этом многие общие минералогические и геохимические особенности. К хорошо известным примерам месторождений данного типа, залегающих в метаморфических породах, относятся рудник Фей-Эйс-Верна (Эльдорадо), район Биверлодж, Саскачеван; рудник Эхо-Бей (Порт-Радий), район Большого Медвежьего озера, Северо-Западные территории; рудник Шварцвальдер в Колорадо; районы Пршибрама и Фрейберга в Восточной Европе, а также рудник Шинколобве в Заире. Жильные месторождения в гранитах хорошо известны во Франции, Испании и Португалии. Выделены два крайних по составу вида жил: 1) жилы простого минерального и химического состава, содержащие уран преимущественно в виде настурана, и 2) жилы сложного минерального и химического состава, содержащие Ag, Co, Ni, Bi и другие элементы, а также Cu, Au, Se и As главным образом в форме сульфидов, селенидов и сульфоарсенидов.

Жилы простого минерального состава. Крупные жильные месторождения простого минерального состава залегают в метаморфических породах района Биверлодж в провинции Саскачеван, Канада, и Передового хребта в штате Колорадо, США, а также в гранитных массивах Европы. Район Биверлодж занимает по добыче первое место в мире среди месторождений жильного типа, обладая прогнозными запасами около 27 000 т U3O8. До сих пор функционирующий комплекс Фей-Эйс-Верна дал более 14 000 т U3O8. Вмещающие породы представлены главным образом архейскими — раннепротерозойскими метаосадочными породами группы Тазин и гранитами предположительно метаморфического происхождения. В период от раннего до среднего протерозоя на породах фундамента несогласно отлагались континентальные красноцветные образования формации Мартин. Полагают, что урановые жилы формировались на рубеже около 1,8 млрд. лет назад, вслед за периодом гранитизации, а их вещество подвергалось перераспределению примерно 1,1 млрд. лет назад и позже.

Месторождение Фей-Эйс-Верна (рис. 20) образует серию тесно расположенных рудных тел в лежачем и висячем крыльях разлома Сан-Луис. Рудные тела прослеживаются на расстоянии свыше 4000 м по горизонтали, более 1500 м по вертикали, а в стороны от плоскости главного нарушения отходят не далее чем на 100 м. В пределах всего района урановые месторождения располагаются на расстоянии не более 200 м от несогласия Тазин — Мартин. Вторичное обогащение руд наблюдается в верхней 100-метровой зоне рудника Фей; ниже, в интервале около 1400 м, в рудных телах не наблюдается практически никаких существенных изменений минерального состава; отмечена лишь некоторая вертикальная зональность в отношении элементов-примесей (Se, V, Ag, Ni, As).
Жилы Фей-Эйс-Верна и многих других месторождений района Биверлодж характеризуются несколькими стадиями карбонатизации, широким развитием спекулярита (в жилах и вмещающих породах) и настурана. Исследованием газово-жидких включений по стадиям в кальцитах и кварце выявляется тенденция снижения температур от начальных, близких к 440° С, до ~80° С на завершающих стадиях (с учетом поправки на давление). Концентрации растворов в NaCl-эквиваленте достигали ~28%. Изучением стабильных изотопов обнаружено уменьшение b18O со временем и с падением температуры. Это объясняется прогрессирующим развитием изотопного обмена между «метаморфическим» гидротермальным флюидом и вмещающей породой, а также возможным подмешиванием вадозных вод на поздних стадиях рудообразования. Тесная пространственная связь рудных зон с несогласием Тазин — Мартин приводит к мысли о возможном участии гипергенных процессов в формировании рассматриваемого месторождения, однако его структурная позиция, стратиграфическое положение, возраст, минералогические и геохимические особенности, вероятно, лучше всего объясняются исходя из предположения о метаморфическом происхождении рудообразующих гидротермальных флюидов. Некоторые исследователи рассматривают жилы Биверлоджа как разновидность рудных тел несогласного типа.

Рудник Шварцвальдер и многие другие мелкие месторождения залегают в раннепротерозойских метаосадочных породах предгорий Передового хребта, примерно в 25 км к западу от Денвера, Колорадо. Наиболее благоприятными для локализации оруденения породами были гранат-биотитовые и известково-силикатные гнейсы, кварц-биотитовые сланцы и кварциты. Этот предгорный рудный пояс расположен примерно в 8 км от передовой линии хребта и палеозойских красноцветов, в то время как ларамийский рудный пояс с меньшими масштабами добычи урана находится примерно в 16 км западнее и имеет иное простирание. На месторождении уже добыто около 5000 т U4O8, примерно столько же насчитывают оставшиеся запасы, и, таким образом, Шварцвальдер из месторождений с оруденением в крепких породах является самым крупным в США.

По отношению к основным докембрийским разломам структуры, вмещающие урановые месторождения, являются нарушениями второго порядка. Для них характерно наличие плоских или ветвящихся (типа конского хвоста) жил, имеющих пологое падение, которое становится круче в местах их сочленения с основными разломами. Пересечение хрупких пород в растянутом структурном носу складки и плоскости разлома Иллинойс создает особенно благоприятную в структурном отношении зону для локализации мощных рудных залежей. Оруденелые интервалы разломов, как выяснено, прослеживаются на глубину более 900 м без изменений минерального состава и качества руд, а сама минерализация продолжается еще ниже. Длина отдельных рудных тел по простиранию в основном не превышает 200 м.

Состав и облик жил Шварцвальдера и других месторождений предгорий напоминают жилы района Биверлодж. Характерными минералами являются настуран, коффинит, адуляр, анкерит и пирит. Отложение гематита на некоторых участках предшествовало выделению настурана, на других происходило позже последнего. Флюидные включения в адуляре продуктивной стадии очень мелки и трудны для исследования, но по ним установлены температуры выше 100° С.

Предполагается, что отложение урана происходило позже воздымания Передового хребта, имевшего место в процессе ларамийского орогенеза (~62 млн. лет), в интервале глубин от 500 до 3000 м и, возможно, гидротермальными флюидами вадозного происхождения. Хотя уран-свинцовые определения по настурану из нескольких месторождений показывают возраст от 52 до 73 млн. лет, структурные и текстурные соотношения свидетельствуют о том, что рудоотложение происходило по разломам одновременно или вслед за деформациями орогенного этапа. Необходимый для гидротермального процесса тепловой режим поддерживался внедрением ларамийских даек — подходящих источников тепла, расположенных не далее 2 км от любого месторождения. Эти дайки и их экструзивные аналоги небогаты ураном и их не следует путать с обогащенными ураном бостонитами района Сентрал-Сити, расположенного в 16 км западнее. По мнению многих исследователей, источником урана являлись докембрийские метаосадочные породы, однако определенных геохимических данных в подтверждение этого пока нет. По литологии и возрасту эти метаосадочные породы весьма сходны с образованиями района Атабаска и геосинклинали Пайн-Крик. Парагенезисы жил и продуктов гидротермального преобразования пород указывают на щелочную обстановку рудоотложения, подобную той, которая существует в геотермальных системах, обогащенных карбонатным веществом. Механизм, связывающий рудоотложение с потерей CO2, принятый для залегающих в гранитах жильных месторождений Франции, вероятно, годится и для урановых и жильных минералов Шварцвальдера. Восстановителями могли быть сульфид-ион, закисное железо и углеводороды. Жильные месторождения в гранитах, характеризующиеся простым минеральным составом, встречаются во всем мире, однако лучше всего они изучены во Франции. К этому типу, вероятно, относится месторождение Ганнар провинции Биверлодж в Канаде, и в таком случае его следует считать самым крупным из известных месторождений рассматриваемой группы. C 1955 по 1963 г. его продукция составила 8600 т U3O8. Мнения по поводу его генезиса разделились между сторонниками гидротермального и гипергенного механизмов. Исследование флюидных включений сдвинуло это равновесие в пользу гидротермального процесса, хотя позднее гипергенное обогащение в экономическом отношении остается очень существенным процессом.

Залегающие в гранитах месторождения Франции формировались в четыре стадии:

1. Образование интрузивов урансодержащих плюмазитовых анатектических гранитов; примерно 350 млн. лет назад (герцинский орогенез). Высокие содержания U, F, Sn, Li, W и Be (но низкие Th) в гранитах объясняются заимствованием этих элементов из супракрустальных пород.

2. Гидротермальные изменения с образованием мусковита и альбита, а также выносом кремния, в результате которых формировались «эписиениты», а уран из решеток породообразующих минералов перемещался в новообразованный акцессорный уранинит; около 285 млн. лет назад. Альтернативная точка зрения состоит в том, что предположение об образовании двуслюдяных гранитов не обязательно, поскольку некоторые биотитовые граниты, как известно, содержат позднемагматический уранинит и вмещают более молодые жильные месторождения. Замещение биотита мусковитом или хлоритом могло приводить к высвобождению урана для образования уранинита. Эти процессы делают граниты «плодородными», и уран из них впоследствии мог выщелачиваться гидротермальными или экзогенными флюидами. Преобразования «эписиенитового» характера, кроме того, приводят к увеличению пористости, которая часто благоприятствует формированию поздних вкрапленных урановых руд, характерных, например, для месторождении Фэнни, Марньяк и Ганнар.

3. Выщелачивание акцессорного уранинита карбонатными вадозно-гидротермальными флюидами после подновления нарушений и отложение его в открытых структурах, где происходило выкипание CO2. Температуры отложения настурана на различных участках составляли от 350 до 100°G, а давление колебалось от 100 до 300 бар. Эта стадия протекала примерно 275 млн. лет назад или спустя ~75 млн. лет после становления гранитов. В восстановлении, если оно было причиной рудоотложения, мог принимать участие сульфид-ион.

4. И наконец, гипергенная мобилизация урана и обогащение руд в третичный период; примерно 30 млн. лет назад.
Месторождение Ганнар залегает в трубообразном теле сиенитов, представляющих собой преобразованные гранитогнейсы (рис. 21). Руда пересекается дайкой, имеющей возраст 1,8 млрд. лет. На первой стадии изменения микроклин и пертит замещались альбитом (An). Позднее в этой зоне альбитизации кальцит замещал кварц. В итоге образовался альбитовый сиенит, содержащий от 70 до 95% альбита. Настуран и уранофан отлагались почти одновременно с карбонатами, ортоклазом, каолинитом и кварцем, приуроченными к трещинам хрупкой деформации, которые образуют штокверковую сеть в сиенитах.

Понятно, что двуслюдяные граниты лишь косвенно связаны с этими месторождениями, залегающими в гранитах. Такие действенные факторы, как тепло (дайки) и окисляющие, богатые CO2 гидротермальные флюиды, по-видимому, могли аналогичным образом воздействовать на любую проницаемую породу, являющуюся источником урана, что, вероятно, и имело место на месторождении Шварцвальдер. Состав флюидов и образующихся минералов, по-видимому, должен меняться в зависимости от состава вмещающих пород, и следует ожидать, что соответствующим образом будут меняться соотношения между количествами образующихся кварца, карбонатов, полевых шпатов и слюд.

Жилы сложного минерального состава. Ураноносные жилы с комплексом сложных минералов, содержащих Cu, Co, Ni, Ag, Bi, S, As, известны во многих регионах, особенно в районе Большого Медвежьего озера (Порт-Радий), Северо-Западные территории, и районе Биверлодж в Канаде; в районах Яхимова и Пршибрама в Чехословакии; в районе Медный пояс — Шинколобве в Замбии и Заире. Для большинства этих месторождений характерна следующая основная последовательность выделения минералов: за ассоциацией раннего кварца и гематита следует настуран, затем минералы Co, Ni, As, S и, наконец, позднее минералы As, Ag, Bi. На месторождении Порт-Радий жилы разрабатывались до глубины 400 м и на 1,5 км по простиранию. Месторождение Шинколобве заслуживает внимания в связи с тем, что в геологическом отношении оно сходно с некоторыми типами рудных залежей в метаосадочных породах. Шинколобве — крупнейшее в группе, включающей более 20 урановых месторождений провинции Шаба (Заир) и такое же количество в Медном поясе Замбии. Все эти урановые месторождения стратифицированы (рис. 22), располагаясь в пределах отложений формации Нижний Роан возраста примерно 1,0 млрд. лет. Урановые и Ni-Co-S-Se-минералы в Шинколобве являются послескладчатыми и дают значения U-Pb-возраста в интервале 670—620 млн. лет. Оруденение других урановых месторождений в меньшей степени подверглось переотложению и обычно залегает вблизи (но стратиграфически ниже) основных горизонтов медистых сланцев формации Нижний Роан. Для локализации урана, по-видимому, были благоприятны прибрежные песчаные фации в трансгрессивных сериях.
Несмотря на то что Шинколобве и сходные с ним урансодержащие полиметаллические месторождения Медного пояса кратко описаны в литературе по медным месторождениям, удается проследить некоторые элементы сходства между ними и месторождениями несогласного типа (в особенности с Рейнджером), а также протолитами, упоминавшимися при описании других месторождений;

1. Многочисленные признаки свидетельствуют об осадконакоплении в прибрежно-морских условиях, включая образование песчаных дюн, надлиторальных доломитов, эвапоритов и биогерм. Гарлик высказал предположение о сингенетическом накоплении урана в песчаных отложениях у береговой линии, по соседству с возвышенностями, сложенными архейскими гранитами.

2. В слабометаморфизованных доломитах и сланцах широко проявлены гидротермальные изменения пород — образование магнезита (рис. 22) и силиката Mg (талька). Особенно интенсивно магнезит и тальк отлагались в зонах брекчирования и в мелких пустотах.

3. Флюидные включения в жильных магнезите, доломите и кварце отличаются очень высокой соленостью и гомогенизируются при температурах выше 200°С.

4. Некоторые детали морфологии рудных тел позволяют предполагать близповерхностное переотложение урана в карсте или у зеркала грунтовых вод, а другие, описанные Дерриксом и Ваэсом, — подпруживание растворов под надвиговыми чешуями из оталькованных пород. Многие из этих сведений можно было бы отнести к породам и рудам геосинклинали Пайн-Крик или группы Вулластон с той лишь разницей, что Медный пояс менее метаморфизован и содержит существенно больше Cu, Co, Ni, S, Se. Гарлик для подтверждения своей гипотезы сингенетического отложения сульфидов меди в сланцах, окаймляющих водорослевые биогермы, цитирует описание провинции Рам-Джангл и Саут-Аллигейтор-Ривер, приведенные Кондоном и Уолполом.

Повышенные относительно фона и промышленные содержания таких элементов, как Cu, Co, Ni, Ag, Bi и As, обнаруживают тенденцию к ассоциации со многими типами уранового оруденения. В основе этой ассоциации, вероятно, лежат особенности химизма пород, служивших источником рудного вещества, а также условия его переноса и отложения. Близ некоторых месторождений, например в районах Биверлодж и Большого Медвежьего озера, имеются мафические породы, которые могли быть источником металлов — спутников урана. В Медном поясе подобным источником могли послужить измененные вулканиты, однако большинство исследователей связывают рудообразование с сингенетическими или диагенетическими процессами в углеродсодержащих богатых сульфидами пелитах, которые в таком случае оказываются более прямым источником металлов в обстановке ремобилизации с образованием рудных жил.





Яндекс.Метрика