Изучение влияния микрофлоры на генезис урановых месторождений в Удайсагар, округ Удайпур, Раджастхан » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Изучение влияния микрофлоры на генезис урановых месторождений в Удайсагар, округ Удайпур, Раджастхан

15.07.2021

Введение


Детальной разведкой, включающей бурение скважин, и подземными разработками многочисленных урановых проявлений северо-западнее озера Удайсагар (около 12 км к востоку от г. Удайпура), штат Раджастхан (фиг. 1), были открыты бедные урановые руды (0,03—0,06% U3O8), залегающие на глубине 25—45 м от поверхности в зоне площадью 6х200 м. Дар и Нанди отнесли урановую минерализацию к гидротермальному типу, тогда как Пацке с сотрудниками подчеркивали значение "других циркулирующих" растворов в перераспределении урана, содержавшегося в углекислых филлитах, и локализацию его в благоприятных структурных и литологических ловушках. Поскольку уран из рудного образца выщелочен в нейтральную воду при окружающей температуре, геофизическими исследованиями [методом сопротивлений) не было обнаружено каких-либо путей переноса урана из известного месторождения. Вследствие же того, что рудный образец содержал бактерии в количестве 2,3*10 на 1 г, были предприняты детальные исследования для оценки возможной роли микрофлоры в мобилизации урана из вмещающих пород и в его последующем переотложении в благоприятных условиях. Для этой цели исследовалась площадь в 6 км2 в окрестностях разведочной шахты Удайсагар и были отобраны образцы с поверхности по сетке СЮ-ВЗ с интервалами 400 м. Затем та же сетка опробования была сгущена до 100 м.

Геология


В геологическом отношении площадь сложена метаосадочными породами докембрийской серии Аравалли, представленными конгломератами, хлоритовыми и биотитовыми филлитами, нечистыми известняками, кварцитами, черными углистыми филлитами и брекчиями, прорванными гранитами.

Стратиграфическая последовательность пород на площади такова:
Изучение влияния микрофлоры на генезис урановых месторождений в Удайсагар, округ Удайпур, Раджастхан

Площадь, которая может рассматриваться как BB-тектонит, расположена на восточном крыле складчатого синклинория Аравалли с общим простиранием от 30—370° СЗ до 30° CB и восточным падением под углами от 60 до 85°, хотя местами западные падения характерны вследствие развития асимметричных складок основных и высших порядков. В структурном отношении площадь представлена серией пережатых изоклинальных складок, хотя главной структурой в районе шахты является погружающаяся антиклиналь. Складки высшего порядка, погружающиеся в направлении на север до CB 20°, под углом 35°, почти под прямыми углами к основным осям, обычно наблюдались в черных филлитах.

Прослои брекчий Хоро-Шу— Хилл к западу от шахты, которые представляют собой открытую синклиналь по сравнению с пережатыми складками соседней антиклинали, на территории шахты секутся трещинами растяжения, образовавшимися во время складкообразования. Хотя большинство трещин растяжения мелкие, некоторые из них относительно глубоки и прослеживаются гораздо ниже уровня грунтовых вод.

Среди главных линеаментов выделяются два разлома — один, простирающийся в северо-западном направлении 340° и другой — в субширотном направлении 280°. Присутствие первого из этих разломов, хотя и не проявившегося на поверхности, отчетливо устанавливается по смещению пород, наличию тектонической брекчии и выполнению трещин, наблюдавшихся в буровых скважинах. Этот разлом имеет крутое восточное падение и ориентирован почти параллельно оси антиклинальной складки.

Оруденение


Урановое оруденение приурочено к каолинизированному и бронированному выполнению трещин в пределах относительно сброшенного западного блока (СЗ 340°) разлома в зоне площадью 6х200 м, расположенной на глубине 10—30 м ниже уровня грунтовых вод. В рудной зоне повышенная радиоактивность приурочена к участкам, где складки, пересекаясь, образуют небольшую депрессию благодаря двойному погружению оси. Как в северном, так и в южном направлениях величины радиоактивности быстро падают. На запад от шахты повышение радиоактивности (0,008-0,129% U3O8) отмечено в лимонитовой брекчии. Черные углистые филлиты, которые богаты каолином и залегают к востоку от шахты, также характеризуются повышенной радиоактивностью. Однако в гранитах значительной радиоактивности не обнаружено.

Пробы воды, отобранные за пределами минерализованной площади из колодцев в различных породах, содержат 3,9 — 15,0 млрд-1 урана. Это самые высокие значения, всегда приуроченные к углистым филлитам.

Уран встречается в вице тонких прожилков уранинита и черной, как сажа, урановой смолки вместе с зернами сидерита, халькопирита (0,05 вес.%) и пирита (0,3 вес.%) в многочисленных включениях глин (68 вес.%), содержащих обломки филлита, кварца и неизмененных полевых шпатов (32 вес. %). Радиография рудных проб показывает общее затемнение, свойственное для сорбции урана глинистым материалом.

Выделение определение бактерий


Наличие свободной серы и значительное окисление некоторых образцов вблизи шахты предполагают присутствие бактерий. Поэтому были проведены выделение и определение микрофлоры с применением различных сред.

Гетеротрофные бактерии были выделены на питательной среде агара, а хемоаутотрофная сера и железоокисляющие бактерии — на средах Э. К. Петена. Анаэробные бактерии были выделены на среде, содержавшей 1,0 г KNO3, 0,1 г Na2HPO4*2 H2O, 2,0 г Na2S2O3, 0,1 г NaHCO3, 0,1 г MgCl2- 6Н2О на 1 л дистиллированной воды. Эти бактерии на соответствующих средах были затем обогащены с помощью обычной методики обогащения и определены по морфологическим, культурным и физиологическим признакам.

А. Определяемая флора состоит из

Б. B образцах, отобранных из зоны разлома и из вмещающих пород, установлено присутствие как хемоаутотрофных, так и анаэробных бактерий. Однако сравнительно высокое развитие Desulfovibrio’ desulphuricans в рудных зонах указывает на относительно большое развитие восстановительной среды.

В. Хемоаутотрофные бактерии начинают появляться в культурной среде в пределах 48—72 ч, но максимального роста достигают на второй—третьей неделе. Они равномерно развиваются только при pH от 0,5 до 3,0. Их рост, однако, уменьшается при pH от 3,5 до 7,0. Эго указывает на присутствие благоприятных сред - окислительной для выщелачивания и восстановительной для переотложения урана.

Изучение образцов горных пород и проб воды


Результаты анализов (табл. 1 и 2) образцов горных пород, раздробленных до -74 мкм в смеси с водой с отношением породы к воде, равным 1 : 4, показывают, что:

1. pH углистых фиплитов изменяется от 6,5 до 9,0; в образцах, содержащих серу, pH изменяется от 2,6 до 4,0. Соответственно окислительно-восстановительный потенциал изменяется в пределах от -200 до -240 мВ в углистых филлитах и от -360 до -480 мВ в образцах, содержащих серу. Значение pH известковистых филлитов и известняков изменяется от 8,0 до 10,2, а окислительно-восстановительный потенциал в них от -100 до -200 мВ. Эго указывает на то, что образцы из шахты относительно более окислены.


2. Анализы образца сернистых руд: 0,70% FeQ 2,31% Fe2O3, 6,3% С, 2,97% SO4 , 3,1% элементарной серы, 0,85% влаги, 0,03—0,06% U3O8, а по данным гамма-измерений — U3O8 от 0,026 до 0,044%. Анализы углистых филлитов, взятых в непосредственной близости к оруденению, содержат 3,04% FeO1 2,96% Fe2O3 , 11,2% С, 0,11% SO2-, следы элементарной серы, 0,005-0,003% U3O8 , а по гамма-измерениям 0,001 — 0,004% U3O8. Анализы образца из разрабатываемых руд содержат 0,20% SO4-, 1,55% элементарной серы, 0,053% U3O8, а по гамма-измерениям и 0,043% U3O8.

3. Для рудных образцов характерен активный рост анаэробных бактерий и слабый — хемоаутотрофных. В образцах из вмещающих пород установлено обратное явление: активное размножение хемоаутотрофных бактерий при незначительном росте анаэробных.

4. Рудные образцы обнаруживают неравновесность в пользу урана. Образцы из вмещающих пород, наоборот, — неравновесность в пользу производных урана.

5. Содержание урана в шахтных водах уменьшается до 84 млрд-1 в течение летних месяцев по сравнению с 542 млрд-1 непосредственно после дождей. Это указывает на то, что выщелоченный уран переносится фильтрующимися водами по благоприятным каналам в сезон дождей.

6. Величина гrН2 изменяется от 21,3 до 29,0 в углистых филлитах, от 20,0 до 25,5 в образцах, содержащих серу, и от 16,1 до 17,7 в шахтных водах и водах скважин. Это свидетельствует о благоприятных условиях для переотложения урана ниже уровня грунтовых вод.

Выщелачивание урана


Анализы статического выщелачивания урана (табл. 3) при различной продолжительности эксперимента и использовании пульп с различной плотностью показывают, что:

а) из рудных образцов, содержавших 0,033% и 0,059% U3O8 при окружающей температуре в нейтральной воде может быть выщелочено соответственно 43,3% и 67,8% урана. Это указывает на то, что в добываемых рудах уран присутствует в окисленной форме; чем богаче руда, тем больше урана выщелачивается;

б) добавка окислителя (0,5 кг/т MnO2) увеличивает выщелачиваемость урана только на 4%.

Генезис руд


Развитые на изучаемой площади различные по генезису постараваллийские граниты и гнейсы не обнаруживают сколько-нибудь значительной радиоактивности. Относительно высокая радиоактивность установлена в араваллийских конгломератах и филлитах, которые обнаруживают признаки гранитизации. Хотя урановая минерализация в выполнениях разломов может, по крайней мере частично, образоваться в результате поздней гидротермальной деятельности постараваллийских гранитных интрузий, о чем свидетельствует присутствие в зоне разлома полевого шпата и каолина, она не может полностью объяснить повышение содержания урана, отмеченное в каолинизированной рудной зоне.

Черные углистые филлиты, богатые сульфидами железа и меди, являются наиболее важными ураноносными вмещающими породами на площади. Они обнаруживают более высокое содержание сингенетичного урана, чем другие отложения, хотя и не образуют рудных зон. Выше уровня грунтовых вод для них характерен более высокий показатель rН2 и другие признаки окислительной обстановки, такие, как развитие кубической формы пустот растворения, выполненных лимонитом. Окислению урана, содержащегося в этих вмещающих породах, способствуют хемоаутотрофные бактерии. Это подтверждается присутствием растворимых сульфатов, отсутствием свободной серы, наличием аутотрофных бактерий, неравновесностью в пользу производных продуктов урана, более высокими величинами содержания радона в окрестностях шахты (35pCi/см3) и более высоким показателем rН2 во вмещающих породах.

Мобилизация урана вдоль локализующих плоскостей подтверждается отсутствием основных каналов для водного переноса, залеганием слоев радиоактивных брекчий внутри или около контакта углистых филлитов с известняками, отсутствием радиоактивности в окварцованных брекчиях так же, как и в известняках, и сезонным повышением содержания урана в шахтных водах сразу же после дождей.

Уран в рудных телах находится в сорбированном состоянии на разных стадиях окислениями виде UO2 и продуктов его конденсации, а именно U2O5 и U3O8. Этот вывод подтверждается отсутствием минералов-гидроокислов, легкорастворимых в нейтральных водах при рН > 3 даже без добавления окислителей, и неравновесием в пользу урана.

Уран, мобилизованный из углистых филлитов, является, таким образом, переотложенным в природных минеральных обменах, подобно водным алюмосиликатам, при выполнении разломов в виде небольших, локальных, неглубоко залегающих урановых рудных тел в зоне, препятствующей циркуляции ниже уровня грунтовых вод, где rН2 падает почти до 16 и создаются благоприятные условия для присутствия активных анаэробных бактерий. Таким образом, выполнение разлома обеспечивало не только соответствующую структурную и химическую ловушку для повторной концентрации урана, но и подходящие экологические условия для размножения анаэробных бактерий, которые способствовали процессу переотложения.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: