Образование урановорудных роллов » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Образование урановорудных роллов

15.07.2021

Некоторые из уже упоминавшихся типов рудных роллов ассоциируются с углефицированным растительным материалом, отлагавшимся в аллювиальных песчаниках. Это откосится и к роллам вайомингского типа, которые неизменно связаны с поверхностями раздела окисление-восстановление, и к роллам типа плато Колорадо, сформировавшимся в пределах зон восстановления в песчаниках, но, как следует из описаний, без помощи и вне связи с окислительно-восстановительным фронтом. Третий тип роллов, уже упоминавшийся выше,

ограничивается эоловыми отложениями, лишенными растительных остатков, и, очевидно, не связан с отчетливыми поверхностями раздела окисление-восстановление. Четвертый тип, определяемый здесь как техасский, по-видимому, генетически связан с сероводородом, поступавшим вдоль сбросов из газовых резервуаров в лежащие стратиграфически выше песчаниковые горизонты. Еще один вид, обнаруженный в рудном районе Гранте (Нью-Мексико), образовался в результате переотложения ранее существовавших пластообразных залежей благодаря проникновению окисляющих подземных вод, переработке и перемещению первичных руд. В основном роллы, о которых идет речь в этой статье, представляют собой достаточно узкие зоны, развивающиеся ка поверхностях раздела между химически разнородными средами, представленными как водкой, так и твердой фазами. В тех случаях, когда минеральные концентрации достигают количеств, достаточных для промышленного использования, такие роллы являются рудными залежами. Хотя комплекс элементов здесь достаточно широк, только один или два из них, такие, как уран и ванадий, могут концентрироваться в промышленных количествах.

Образование рудных роллов вайомингского типа и присущие им геохимические особенности уже были описаны в более ранних работах автора, которые цитировались в ряде относящихся к этому вопросу публикаций. Tакие роллы образовались в песчаниках, содержащих растительный материал, частично разложенный анаэробными бактериями. В результате миграции сероводорода, генерированного сульфатредуцирующими бактериями, восстановительные условия распространялись за пределы их первоначально установленных границ на достаточно значительные площади и таким образом увеличилась протяженность окислительно-восстановительного фронта. Окислы железа, обычно включенные в осадках, быстро трансформировались в пирит, что повышало восстановительную способность пород. Эти восстановительные условия с их органическим веществом, пиритом и H2S легко разрушались в результате процессов окисления, обусловленных вторжением кислородсодержащих подземных вод. Окисление обычно наиболее отчетливо проявляется в образовании окислов железа, таких, как гётит (лимонит) и гематит (фиг. 1). Процесс окисления, происходивший ниже уровня грунтовых вод, приводил к формированию протяженных окислительно-восстановительных границ, которые поступательно смещались от главных областей питания подземных вод.

В процессе такого вторжения замещение восстановительных фаций развивается в виде обширных языков эпигенетически окисленных песчаников, которые могут прослеживаться ка всем протяжении от поверхности раздела окисление-восстановление до выходов пластов на поверхность. Граница окисления — восстановления, или ролловый фронт, маркирующая самые дальние точки продвинувшегося окисления и разрушения пирита, является местом накопления элементов переменной валентности, сменяющейся под влиянием изменения естественного восстановительного потенциала. Рудные залежи промышленных масштабов почти постоянно размещаются по неокисленной стороне границы окисления-восстановления и состоит из минералов, которые быстро осаждаются и сохраняют устойчивость в восстанови тельных условиях. Урановорудные ролловые залежи обычно имеют серповидную форму в поперечном сечении, а в плане они образуют вытянутые, синусоидные, часто прерывистые, лентообразные тела, которые совпадают с окислительно-восстановительной границей. Там, где несколько прослоев песков разделяются непроницаемыми алевролитами, рудные роллы могут формироваться раздельно в каждом прослое песчаников. Прекрасное описание строения рудного ролла и внутренних взаимоотношений представлено в работе, и читатель может обратиться к этой работе за деталями, которые здесь не рассмотрены.

Для объяснения отложения урана вдоль роллового фронта вайомингского типа предложены две гипотезы. В соответствии с одной из них представляется, что бактериогенный сероводород остается в кеокисленных песчаниках, содержащих скопления углеродистого растительного вещества, и обусловливает выпадение в осадок ионов уранила, поступавших с раствором в первые или в повторные циклы окисления. Эта гипотеза основана главным образом на изучении изотопов серы, поскольку в образовании пирита, ассоциирующегося с уранинитом в восстановительных фациях предполагается участие этого бактериогенного сероводорода. Для обоснования этой концепции следовало бы ответить на некоторые вопросы: почему H2S редко отмечается в только что пройденных горных выработках и как сульфатредуцирующие бактерии могут использовать углефицированную древесину в качестве субстрата для генерирования H2S? Поэтому образование месторождений, достаточно молодых и формировавшихся уже после углефикации, трудно объяснить подобным механизмом. А судя по признакам керавновесности урановых руд, они образовались после углефикации. Альтернативная концепция предполагает, что неполное окисление диагенетического пирита может быть причиной образования частично окисленных нестойких соединений серы, которые в процессе диспропорционирования способны регенерировать сульфид-ионы, что приводит к осаждению урана и других окислов металлов и сульфидов, а также к новому образованию пирита. С этой точки зрения наличие пирита в песчаниках становится необходимым фактором для формирования рудного ролла. И если бы не тот факт, что органическое вещество очень часто является единственным субстратом, на котором развивается первичный пирит, для образования рудного ролла не имело бы значения, присутствует органическое вещество в породе или нет. Очевидно, может встречаться множество геологических ситуаций, в которых в соответствии с концепцией диспропорционирования соединений серы могут существовать возможности формирования урановых руд, включая различные осадочные фации, в которых возможно образование роллов и связанных с ними руд. Подходящие для образования рудных роллов условия создаются в осадках, содержащих сульфиды железа, которые возникли в присутствии нефти и газа (как, например, в Техасе), а также в морских пиритоносных фациях и в эоловых песках, через которые в свое время мигрировал H2S. Поиски перспективны в тех районах, где на эти пиритоносные фации при подходящих обстоятельствах накладывается окисление в результате циркуляции подземных вод.

Черты окислительного изменения, которые сопутствуют формированию рудных роллов и могут быть использованы в качестве поисковых признаков при поисках месторождений вайомингского типа, уже описаны в многочисленных статьях, большинство которых здесь упоминалось. Цветовые изменения, сопутствующие окислению рудоносных песчаников, их причина, возможность использования при поисках для оценки потенциально продуктивных площадей особенно подробно рассматриваются в работах. Хотя переотложенные, или "стэковые", руды района Гранте в Нью-Мексико, известные также как послесбросовые руды, отличны по своей геометрической форме, генетически они сходны с роллами рудных районов Вайоминга (Шерли-Бейсин, Гэс-Хилс, Паудер-Ривер-Бейсин). Переотложенные залежи рудного района Гранте, как правило, формируются вдоль окисленных краев пластообразных тел; хотя они обычно не имеют типичной серповидной формы вайомингеких роллов, они ассоциируются с языками изменений окислительного характера, о которых свидетельствует развитие лимонитовых и гематитовых фаций, резко заканчивающихся в пиритовых, содержащих органическое вещество рудоносных фациях восстановительной зоны. Вполне возможно, что языки окисления и здесь существуют на всем протяжении от рудной зоны до выходов пласта на поверхность.

Как роллы вайомингского типа, так и переотложенные руды района Гранте (Нью-Мексико), вероятно сформированы сходными геохимическими процессами, включающими в качестве главенствующего окисление кислородсодержащими подземными водами восстановительных фаций песчаников. Однако роллы типа плато Колорадо резко отличаются от роллов вайомингского типа присутствием пирита по обеим сторонам ролла. Окисление, которое, как правило, хорошо развито в песчаниках на одной стороне ролла вайомингского типа, обычно отсутствует вблизи кевыветрелых роллов типа плато Колорадо. Отсюда вытекает, что последние сформированы иным способом и в иных условиях по сравнению с роллами вайомингского типа. Поскольку роллы плато Колорадо во многих, если не во всех, случаях окружены восстановительными фациями, они, по-видимому, несут главным образом признаки процессов отложения, а не разрушения и переотложения. Для плато Колорадо роллы менее характерны, чем пластообразные и линзообразные месторождения, и продуктивность их сравнительно невелика. Темке менее они интересны благодаря тем интерпретациям, которые предполагались для объяснения их возникновения. Шоу и др. считали, что роллы плато Колорадо возникли в результате осаждения минералов ка поверхности раздела растворов различного состава и плотности, возможно между статичными поровыми водами и рудоносными растворами, образовавшимися в пределах других формаций и там обогатившимися ураном. Эта концепция исходит из того, что граница между горячими рудоносными растворами и холодными погребенными водами устанавливалась поблизости от места поступления минерализованных растворов и привнесенные ионы металлов осаждались в окружающих более холодных водах, формируя роллы. Другие исследователи, однако, полагают, что роллы плато Колорадо могут быть как первичными образованиями, так и возникающими при частичном переотложении рудных минералов в результате окисления.

С точки зрения автора, роллы плато Колорадо являются сопутствующими образованиями при формировании рудных залежей, обусловленных первоначальным развитием локальных скоплений растительного детрита в песчаниках. Присутствие детрита определило значительное увеличение восстановительной способности пород благодаря наличию H2S и образованию пирита. Восстановительная способность этих "замусоренных карманов") может периодически снижаться в связи с вторжением кислородсодержащих вод вдоль русл палеопотоков, но затем обычно восстанавливается, как только степень притока свежей воды снижается, что позволяет H2S снова диффундировать от мест органических скоплений, вновь регенерировать пирит и воссоздавать по краям восстановительные фации. При таких условиях исчезновение ильменита и магнетита из осадков, которое Шоу и др. приписывали действию подогрева поровых вод, легко могло бы быть осуществлено восстановительным действием H2S и последующим окислением пирита с образованием кислых растворов, которые быстро разрушают названные окислы. Вследствие многократной смены кислых растворов и восстановления в связи с повторными явлениями диффузии H2S трудно найти место, где бы в песчаниках, слагающих такие восстановленные зоны, сохранилось бы много магнетита и ильменита.

Присутствие пирита в пределах измененных языков ка окисленной стороне рудных роллов вызывает новые дискуссии. Нет ничего необычного в присутствии пирита на измененной окисленной стороне рудных роллов, хотя отсутствие его отмечается, по-видимому, гораздо чаще. Пирит в пределах измененных окисленных пород, примыкающих к роллам вайомингского типа, описан на месторождениях Шерли-Бейсин, Гэс-Хилс, Паудер-Ривер-Бейсин, но обычно распространение его ограничено первыми метрами или десятком метров от границы окисления-восстановления. В пределах окисленной зоны поверхности зерен пирита могут быть "изъеденными", как на одной из залежей месторождения Паудер-Ривер-Бейсин, и, по-видимому, пирит в этом случае находится в стадии разрушения. Здесь, а также в районе Гэс-Хилс, где идиоморфный пирит также встречается в окисленной зоне, он мог возникать в результате осаждения ионов сульфидов, которые диффундировали в окисленную зону из зоны рудного ролла в период снижения скорости водного потока. Такое перемещение может происходить в периоды засух, когда снижается приток воды и скорость потока, или в связи с понижением концентрации кислорода в подземных водах в результате чрезмерного развития поверхностной растительности в областях питания. Возможно, что это в значительной части и остаточный пирит, который в силу некоторых физических или химических особенностей оказывается в меньшей степени подверженным разрушению и, таким образом, способен противостоять окислению более длительное время.

В роллах техасского типа, описанных Клоном и Пиккенсом, отложение урана приписывается сероводороду, проникавшему в рудоносные пески по расположенным поблизости сбросам. Существующие ныне урановые залежи считают переотложенными за счет ранее существовавших роллов, которые в виде реликтовых образований встречаются выше по падению от современных рудных тел. Реликтовые залежи сейчас находятся в пределах окисленных песчаников. Современные же роллы не расположены в непосредственной близости от окисленных песков, а окружены ореолами пиритоносных песчаников. Здесь снова встает вопрос, можно ли считать поступление новых порций H2S причиной переотложекия пирита в ранее окисленной породе.

Различие в морфологии пиритов, очевидно, позволяет предполагать для ураноносных песчаников наличие не одной, а нескольких фаз образования сульфидов. В техасских месторождениях в рудной зоне преобладают агрегаты кристаллов пирита, тогда как в восстановленной зоне между крыльями ролла, где обычно расположены окисленные породы, оказываются устойчивыми токкокристаллические разности.

Структурные и морфологические различия для пиритов с противоположных сторон рудного ролла описаны также Кингом и Остином. Причиной такого различия они считают повторное проникновение H2S в ранее окисленную зону, что нами уже рассматривалось в работе. Способы образования и окисления пирита и его роль в формировании рудных роллов уже явились объектами интенсивного изучения, но, вероятно, и дальнейшие исследования будут небесполезны.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: