06.02.2018

Урановые месторождения, связанные с изверженными породами


Хорошо известно свойство урана накапливаться в богатых кремнеземом плутонических породах, однако никаких промышленных месторождений собственно магматического генезиса в гранитах неизвестно. Ho интрузии щелочных сиенитов, например Илимауссак в Гренландии, Посос-де-Калдас в Бразилии и Бокен-Маунтин на Аляске, действительно содержат промышленные или близкие к ним концентрации урана. Кроме того, над ними залегают пегматитовые и жильные месторождения. Месторождение Россинг и его аналоги рассматриваются как месторождения в ультраметаморфических породах. В контактовых зонах интрузий встречаются месторождения, генезис которых еще не вполне ясен; урановые месторождения в различной структурной обстановке залегают и в гидротермально измененных вулканогенных породах.

Месторождения в щелочных породах. Нефелиновые сиениты ряда регионов мира содержат промышленные количества урана, тория, ниобия, циркония и редких земель. Наиболее примечательными являются районы Илимауссак, Посос-де-Калдас, Ловозеро (Кольский полуостров) и Пиланесберг (Южная Африка). На месторождении Илимауссак кумуляты эгирин-арфведсонитовых нефелиновых сиенитов, имеющих возраст около 1,2 млрд. лет, обычно содержат 200—300 млн-1 U и 200—900 млн-1 Th. В отдельных зонах содержание повышается до 1000 млн-1 U и 5000 млн-1 Th. Надежно оцененные запасы месторождения Куанефьелль составляют 32 000 т U3O8, извлекаемых при стоимости 10 долл. за 1 кг.

В комплексе сиенитовых пород Посос-де-Калдас, имеющих возраст 87—53 млн. лет, залегают месторождения Агостинью и Серкаду. Рудные зоны на Агостинью и Серкаду имеют средние содержания (в %) соответственно: 0,2 и 0,18 U3O8; 0,60 и 0,25 MoO3; 0,10 и 0,03 ThO2; 4,2 и 0,55 ZrO2. При латеритном выветривании, достигавшем глубины 150 м, уран отделился от метамиктного циркона, и образовалась зона вторичного настурана.

В штоке щелочных гранитов Бокен-Маунтин (на крайнем юге Аляски), имеющем возраст 184 млн. лет, урановая и ториевая минерализация образует тела вкрапленных руд и жилы. На руднике Росс-Адамс добыто около 1 тыс. т U3O8 при среднем содержании около 1,0% U3O8, а торий, запасы которого превышают количество добытого урана, не извлекался. Как и на других месторождениях в щелочных породах, жилы и тела вкрапленных руд обогащены редкими землями, торием, бериллием, ниобием и цирконием. Щелочные комплексы иного состава, включая карбонатиты, обычно характеризуются большими потенциальными запасами тория по сравнению с ураном, содержания которого редко превышают 75 млн-1, однако медное месторождение Палабора в сиенит-карбонатитовом комплексе Южной Африки содержит около 40 млн-1 урана в виде ураноторита, который извлекается на гравитационных обогатительных установках.

Месторождения в контактовых зонах интрузивов. Рудные залежи, приуроченные к контактово-метаморфическим ореолам гранитных интрузий, известны на руднике Миднайт, штат Вашингтон, США, и Мэри-Катлин, Квинсленд, Австралия, а также на многих месторождениях Португалии и Испании. На иберийских месторождениях и месторождении Миднайт наиболее благоприятными для локализации оруденения являются углеродсодержащие (или графитовые) пиритовые метапелиты, однако на руднике Мэри-Катлин, а также в одной из рудных зон месторождения Миднайт роль вмещающих играют породы известково-силикатного состава. Вопрос о генезисе этих месторождений спорен отчасти потому, что на многих из них сильно проявленное приповерхностное окисление, возможно, стерло следы более ранних стадий, которые пролили бы свет на генезис первичных руд.

Рудник Миднайт, расположенный в штате Вашингтон, является крупнейшим и наиболее досконально изученным контактовым месторождением в метапелитах. С 1957 г. на нем добыто около 5500 т U3O8 при среднем содержании U3O8 около 0,21%. Рудообразующие минералы с окисленными и восстановленными формами урана развиты в пачках метаморфизованных пелитовых и карбонатных пород среднепротерозойской формации Того, непосредственно примыкающих к интрузии порфировидных гранитов возраста 75 млн. лет. Рудные залежи имеют обычно пластообразную форму (рис. 23) и следующие размеры: длину до 380 м, ширину 210 м и мощность до 50 м. Урановые минералы встречаются в виде вкрапленности вдоль плоскостей сланцеватости, метасоматических образований и жильного заполнения в штокверковых трещинах. В самом интрузиве руды практически нет; более того, оруденение исчезает на расстоянии примерно 1 м от контакта плутона. Значения U-Pb-возраста, полученные по настурану и коффиниту, попадают в узкий интервал от 50 до 52 млн лет. В трактовке происхождения рассматриваемого и подобных ему месторождений сталкиваются сторонники гидротермального и гипергенного механизмов. Современная морфология залежей отражает скорее гипергенное перераспределение руды. Аномально высокие содержания урана — около 17 млн-1 — наблюдаются в гранитах соседнего интрузива в непосредственной близости от рудника Миднайт. Другим источником урана могли быть метапелиты с графитом и пиритом, в особенности для рудных тел иберийских месторождений, не расположенных в непосредственном контакте с гранитами, хотя опробование обнажений этих пород не показало повышенных содержаний в них урана. Петрологические и геохимические особенности ураноносных гранитных интрузивов, а также их пространственная близость к месторождениям позволяют предполагать первичный магматически-гидротермальный генезис руд с последующим их переотложением, хотя не исключается также гипергенный привнос рудного вещества из близповерхностных источников в метапелиты или граниты. Ниже уровня грунтовых вод все месторождения данного типа сложены простым набором рудных минералов: настураном, коффинитом, пиритом, марказитом. Значительную роль в восстановлении урана могли играть метастабильные формы серы.
Месторождение Мэри-Катлин в Квинсленде, Австралия, представляет собой типичное контактово-метасоматическое месторождение, связанное с гранитной интрузией, однако вопрос о его генезисе тоже вызывает разногласия. Это месторождение содержит около 11 тыс. т U3O8 (включая извлеченное количество) при среднем содержании около 0,14% U3O8 и, кроме того, около 0,02% ThO2 и приблизительно 3,6% редких земель. Оно залегает в метаморфизованных до уровня гранулитовой фации раннепротерозойских осадочных породах шельфовых фаций, относящихся к формации Корелла. Рудное тело целиком располагается в обогащенных гранатом конгломерато-брекчиях (рис. 24), содержащих гранат, алланит, апатит, стиллуэллит (лантансодержащий боросиликат), альбит и скаполит. Уран концентрируется преимущественно в зернах уранинита диаметром от 0,1 до 0, 01 мм, располагающихся внутри выделений алланита или стиллуэллита. В соседних пластах содержатся линзы массивных сульфидов и большое количество скаполита. Источник урана и ассоциирующихся с ним редкоземельных элементов, Th, В, Р, S и Fe неясен. Многие авторы считают, что они привносились растворами из гранитного массива Берстолл, расположенного восточнее, и затем метасоматически отлагались. Однако по простиранию той же метаморфизованной карбонатно-пелитовой толщи располагается множество других урановых и медных рудопроявлений, что наводит на мысль о возможной стратификации в распределении элементов. Ремобилизацию вещества самой осадочной пачки предполагал Хоукинс. Необычный химизм толщи и ее минерализация вызывают в памяти хемогенные осадки и минералообразование вулканогенно-эксгаляционного типа. Мы допускаем возможность рудообразования в результате метаморфизма осадочных пород и незначительного перераспределения элементов.

Вулканогенные месторождения. Залегающие в вулканогенных породах урановые месторождения предположительно гидротермального генезиса характеризуются громадным разнообразием морфологии и структурного положения. Недавние находки, по всей видимости, широко развитой урановой минерализации в комплексе кальдеры Мак-Дермитт, Невада — Орегон, в провинции Пенья-Бланка, штат Чиуауа, Мексика, на месторождении Морин в Квинсленде, Австралия, и на сходных с ними в общих чертах месторождениях России вызвали большой интерес к условиям рудообразования этого типа. Несмотря на различия в деталях геологического строения, отчетливо прослеживаются некоторые общие геохимические черты эволюции гипабиссально-вулканических комплексов. В районах Cпop-Маунтин, штат Юта, Лейквью, Орегон, и Мак-Дермитт урановые месторождения связаны с некками и куполами риолитов и располагаются вдоль кольцевого разлома невозрожденной (nonresurgent) кальдеры. На месторождении Мэрисвейл, штат Юта, известные рудные тела приурочены к разломам, секущим гипабиссальные интрузивы и покровы пепловых туфов, и располагаются, вероятно, над невскрытым интрузивом. Кроме того, благоприятными для рудоотложения являются вулканогенно-обломочные породы, заполняющие кальдерные рвы (месторождение Мак-Дермитт), грабены или палеодолины. Рудное тело Opopa, с запасами 7700 т U3O8 и средним содержанием 0,05%, залегает в измененных лавовых потоках основного состава вдоль северной границы комплекса Мак-Дермитт и сопровождается обильной пиритизацией и лейкоксенизацией. Другие месторождения — Рекспар, Британская Колумбия, Пенья-Бланка, Морин и U-Ве-месторождение в районе Томас-Рейндж, Юта, залегают в игнимбритах, агломератах, пепловых туфах и других продуктах пепловых потоков и перемытых туфах или ассоциируются с такими породами. Кроме того, распознаны более древние, метаморфизованные субаэральные и подводные вулканогенные месторождения. Упомянутые вулканические породы почти всегда являются кремнекислыми, и ураноносными могут быть как агпаитовые, так и плюмазитовые их разности.
В рассматриваемых месторождениях наблюдается тенденция к накоплению одного или более элементов из ряда F, Mo, Be, Li, Hg, представляющих собой классическую эпитермальную ассоциацию. На месторождении Мак-Дермитт возможными побочными продуктами являются литий и ртуть; в районе Томас-Рейндж бериллий имеет промышленные, а уран — близкие к промышленным концентрации; на месторождении Морин среднее содержание СaF2 составляет 13%, концентрации FeS2 в отдельных зонах достигают 20%, a MoS2—4,5%. Содержания тория на месторождении Рекспар обычно выше, чем урана, а на месторождении Мак-Дермитт они достигают 150 млн-1; кроме того, руды первого богаты редкоземельными элементами. Рудообразующие флюиды могли быть либо щелочными и приводить к образованию калишпата или цеолитов, либо кислыми и отлагать флюорит, флогопит или глинистые минералы. Термометрия по флюидным включениям дает 330° С в куполах района Мак-Дермитт и около 150° С — в жилах месторождения Мэрисвейл. Большинство авторов предполагают магматический источник для таких элементов, как U, F, Be, Hg и т. д., и повышенные температуры минералообразования. Однако возникновение растворов подобного состава возможно также в ходе диагенетических или низкотемпературных преобразований вулканогенно-обломочных отложений. На месторождении Морин, как и на руднике Андерсон в Аризоне, где оруденение залегает в туфовых озерных отложениях, уран осаждался углистым веществом. Поведение урана в дистальных вулканогенно-осадочных породах таких месторождений, как Пенья-Бланка, Морин, или Андерсон, является переходным к реакциям его в процессах, протекающих в туфогенных песчаниках, которые рассмотрены в следующем разделе.





Яндекс.Метрика