Гипергенные процессы минералообразования на площади кальцикритов Западной Австралии » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Гипергенные процессы минералообразования на площади кальцикритов Западной Австралии

15.07.2021

Введение. Недавнее открытие карнотитовых месторождений на площадях кальцикритов Западной Австралии и Сомали привлекло внимание исследователей всего мира к проблемам минералообразования, связанного с формированием этого типа месторождений в природных условиях, которые ранее считались неблагоприятными для возникновения урановых месторождений.

Опубликованные данные непосредственно о двух названных месторождениях отсутствуют; фактически еще не опубликованы результаты изучения процессов минералообразования на месторождениях этого типа.

Однако будет сделана попытка определить диапазон условий минералообразования на основании 1) гидрогеологических исследований водоносных кальцикритов, проведенных в этой зоне Геологической службой Западной Австралии; 2) информации, собранной геологами этой же службы, и 3) гидрогеохимических данных, собранных на территории развития кальцикритов около месторождения Йилирри.

Хорошо развитая морфология этой площади является результатом эрозионных процессов, долгое время действовавших в условиях высокой геологической стабильности архейского щита. Площадь была глубоко эродирована сетью главных рек в течение кайнозойского периода. Постоянные поверхностные воды исчезли, и в настоящее время практически только грунтовые воды циркулируют в водоносных кальцикритах. Осадков выпадает мало — около 250 мм в год. В таких условиях на этой территории встречается множество небольших бассейнов; каждый из них, грубо говоря, представляет собой закрытую систему с точки зрения выщелачивания и осаждения элементов. В этих бассейнах воспроизведен в миниатюре полный гипергенный геохимический цикл - от процессов выщелачивания вплоть до накопления растворимых элементов в соляных озерах.

Природные условия и гидрогеологические и гидрогеохимические характеристики Западной Австралии. Гидрогеология области развития кальцикритов в Западной Австралии была детально изучена Геологической службой этой территории, поскольку кальцикриты представляют собой основной водоносный горизонт, за счет которого удовлетворяется потребность в пресной и солоноватой воде. С гидрогеологической и гидрогеохимической точек зрения кальцикритовая среда имеет ряд специфических черт.

А. Как уже указывалось, начиная от выщелачивания выходящих на поверхность пород в периферических частях бассейна и до накопления всех растворимых компонентов в соляном озере, на протяжении гидрологического цикла воды перемещаются в пространстве всего лишь на несколько километров, тогда как в любом другом месте земного шара этот цикл растянут по всей поверхности континентов. В целом воды в этой зоне быстро созревают на небольшом расстоянии (всего в несколько километров). Это происходит благодаря чрезвычайно низкой величине гидравлического градиента (менее 0,001), очень медленного течения воды в дренируемых кальцикритах и особым климатическим условиям площади.

Б. Эволюция солевого состава вод на всем протяжении их пути в целом обнаруживает зависимость от процессов испарения (фиг. 5). Вообще говоря, последовательность отложения минералов, осаждавшихся из вод на всем их пути (карбонаты и частично гипс в кальцикритах, гипс и поваренная соль в соляных озерах), типична для процесса испарения.

В. Чрезвычайно зрелая морфология бассейнов, длительное взаимодействие воды и пород и пустынные климатические условия активно содействовали процессам извлечения из пород, разделения и концентрации наиболее растворимых элементов водами. He было опубликовано никаких количественных данных о связи между переносом элементов в определенных формах и их растворимостью в бассейнах этого типа, но для большинства растворимых элементов это отношение должно быть в пользу переноса в виде растворов, о чем свидетельствует накопление огромных количеств карбонатов кальция и магния, осажденных водами в кальцикритах.

Г. Специфика климатических условий, характеризующаяся в среднем низким количеством осадков (около 200 мм/год), высокими средними температурами и низкой влажностью, способствовала быстрому окислению органических веществ, представленных мелкой флорой и фауной, развитой в этих природных условиях. Присутствие органического вещества в количествах, достаточно больших для сознания окислительно-восстановительных барьеров, не характерно для подобных условий окружающей среды.

Геохимическое поведение урана и ванадия в природных условиях Западной Австралии. В свете изложенного лучше всего рассмотреть геохимическое гипергенное поведение урана и ванадия, чтобы четко установить процессы минералообразования, развивающиеся на месторождении Йилирри.

Уран обнаруживает четкую тенденцию к переходу в водную фазу при взаимодействии воды с горными породами; этот переход происходит на первой стадии гидрологического цикла, когда атмосферные воды выщелачивают выходящие на поверхность горные породы. В результате взаимодействия между водой и продуктами изменения уран стремится перераспределиться между твердой фазой и ведой в соответствии с равновесием, которое устанавливается между водой и веществом, способным осадить уран (органическим веществом и в меньшей степени глинистыми минералами).

В ходе испарения уран стремится накопиться в водах. Единственным процессом, который может переводить значительные количества урана из вод и рассолов, является сорбция его органическим веществом или глинистыми минералами в суспензии.

Известно также, что в гипергенной обстановке при окислительных условиях уран является одним из наиболее растворимых и подвижных микроэлементов, главным образом из-за высокой стабильности его соединений с карбонатами и в меньшей степени - с сульфатами и хлоридами.

В окружающих условиях на площадях развития кальцикритов Западной Австралии содержание урана в водах неопределенное время повышается по мере того, как природные воды постепенно становятся более зрелыми.

Первичным источником урана, накапливавшегося на месторождении, могут быть гранитные образования архейского щита, которые выходят на поверхность в обширных зонах многочисленных бассейнов, в том числе и бассейна Йилирри.

Гипергенная геохимия ванадия известна лишь в основных чертах, значительно меньше, чем геохимия урана. До сих пор информация, особенно касающаяся распределения и миграции ванадия в пресных водах, недостаточна. Однако ванадий, по-видимому, не обладает высокой геохимической подвижностью; на геохимию ванадия в гипергенных условиях, очевидно, сильнее, чем на геохимию урана, влияло присутствие органического вещества.

В рассматриваемой здесь окружающей среде скорость процессов окисления органического вещества, в общем не влияющая на миграцию урана, может оказывать совершенно неожиданное воздействие на ванадий. Тем не менее содержание ванадия в водах также может стремиться к увеличению в природных условиях, существующих в этом регионе.

Возможные процессы минералообразования на месторождении Йилирри. На фиг. 5 обобщены результаты гидрохимических исследований, проведенных в кальцикритовом бассейне, мало отличающемся от бассейна Йилирри. На представленных диаграммах отображена зависимость состава проб воды от ее геохимической зрелости. Собранные образцы отражают разные стадии гидрологического цикла, начиная от выщелачивания гранитов, через водоносные калышкриты, до соляного озера, завершающего цикл. Две диаграммы соответствуют не связанным между собой бассейнам, грунтовые воды которых стекают в это соляное озеро.

Приведенные данные показывают, как по мере увеличения солености соответственно происходит постоянное изменение химического состава: постепенно увеличивается содержание наиболее растворимых солей ( CaSO4 и NaCl). Кроме того, происходит уменьшение содержания HCO .

Содержание урана постепенно увеличивается до 120 млрд. При этом содержание урана увеличивается с большей скоростью, чем общая соленость воды.

Распределение ванадия обнаруживает более неправильный характер; в частности, в пробах с высокой соленостью (соляное озеро) содержание ванадия очень низкое.

Активность иона уранила имеет решающее значение при достижении растворимости карнотита. По мере изменения химизма исследуемых вод активность увеличивалась больше, чем следовало бы ожидать, если бы она была пропорциональна содержанию урана, потому что по мере увеличения содержания урана уменьшалось содержание HCO3 и тем самым снижалась активность иона CO32-, который образует очень устойчивое соединение с ионом уранила.

Эта активность иона уранила может в особых условиях успешно достигать величин, достаточно высоких для осаждения карнотита.

Концентрация ванадия в водах и процессы, контролирующие его циркуляцию, могут стать факторами, ограничивающими процесс прямого осаждения карнотита из вод.

Мы привели здесь возможную генетическую модель месторождения Йилирри, основанную на прямом отложении карнотита из вод, циркулирующих в водоносных кальцикритах. Эта генетическая модель совместима с природными условиями зоны и с геохимическим поведением урана в этих конкретных условиях, как было установлено при исследованиях, проведенных на соседних площадях.

Непосредственные наблюдения или опубликованные данные о процессах минералообразования в районе Йилирри отсутствуют, и, таким образом, нельзя исключить возможности развития месторождения на базе первичных руд в восстановительной обстановке, хотя таковая и маловероятна.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: