Восстановление как фактор рудообразования в других осадках » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Восстановление как фактор рудообразования в других осадках

15.07.2021

Огромное количество признаков свидетельствует об участии химического восстановления, как первостепенного фактора при накоплении урана в песчаниках. Только в редких случаях эти признаки настолько немногочисленны, что может возникнуть вопрос относительно действительности такого участия. Интересно отметить, что восстановительная способность, присущая некоторым тонкозернистым осадкам, которые содержат растительный материал, находит свое отражение в обесцвечивании соседних грубозернистых осадков (такие, как песчаники и конгломераты), которые изменяют присущие им красные окраски на серые и белые, в дальнейшем иногда переходящие в бурые в связи с образованием лимонита. Это изменение окраски от красной до белой, по-видимому, происходит вследствие миграции H2S в порах красных кластических осадков. Мы уже отмечали, что в грубых кластических осадках в случае восстановления, связанного с проникновением H 2S, наблюдается изменение красных подстилающих глин до зеленых или серых, например в пачке Солт-Уош формации Моррисон на плато Колорадо.

В этом разделе статьи будет дано несколько примеров влияния восстановительных условий в тонкозернистых осадках на рудообразование. Хотя в отдельных случаях эти примеры относятся к формированию месторождений других металлов (не урана), эти условия определяют возможности и уранового накопления, и поэтому с ними следует считаться при планировании поисковых работ.

Для урановых руд США ассоциация с известняками достаточно необычна. Только два таких месторождения заслуживают упоминания. Одно из них располагается в районе Гранте, Нью-Мексико, где руды встречаются в известняках Тодилто юрского возраста, а другое — в горах Приор близ границы штатов Монтана и Вайоминг. Месторождение Приор-Маунтин имеет малое значение и еще меньше известно здесь о рудоконтроле. Район Гранте, наоборот, изучен очень детально, и здесь накоплено множество сведений о вмещающих породах и оруденении, связанном с ними.

Рудные залежи Тодилто концентрируются в пределах тех участков известняков, где наблюдаются внутриформационная складчатость и интенсивная трещиноватость. Известняки Тодилто подстилаются мощной пачкой чистых пористых эоловых песчаников (формация Энтрада), включающих верхнюю обеленную зону мощностью несколько метров, лежащую между контактом толщи известняков Тодилто и главной массой красных песчаников формации Энтрада. Из-за присутствия небольших количеств флюорита высказывались предположения, что урановые руды Тодилто могли отлагаться из растворов, содержащих магматогенные гидротермальные компоненты. Ho, поскольку руды не связаны с разломами, единственным путем для минерализованных растворов были известняки и подстилающие их песчаники, где эти растворы должны были смешиваться с подземными водами. Выше Тодилто располагается формация Саммервилл, по-видимому плохо проницаемая и не содержащая водоносных горизонтов.

"Вонючие" известняки считаются источником нефти, недавно обнаруженной в подстилающих песках формации Энтрада. При детальных исследованиях установлено, что известняки состоят из прослоев кальцита, переотложенного кварца и органического вещества (сапропеля). Установлено также, что уран отчетливо замещает органические прослои. Известняк являлся источником восстановителей как нефти, так и H2S, а подстилающие песчаники легко могли обеспечить пути, по которым ураноносные растворы получали доступ к минерализованным трещинам. Такие взаимоотношения иллюстрируются схемой (фиг. 7). Зоны трещиноватости органического вещества в известняках, но они также обеспечивали легкий доступ урана из подстилающих, насыщенных водой песчаников. Вертикальная и боковая диффузии урана и явились, вероятно, причиной локального накопления его в трещиноватых известняках. Одновременно H2S, проникавший в воды, насыщавшие породы формации Энтрада, обусловил образование небольших рудных гнезд в песчаниках. И руды в известняках, и руды в песчаниках, по всей вероятности, образовывались вскоре после осадконакопления формации Тодилто. По мнению автора, формирование урановых залежей началось с проникновения пресных подземных вод в пределы формации Энтрада.
Восстановление как фактор рудообразования в других осадках

Другим примером рудных месторождений, в образовании которых существенную роль играли восстановительные условия, является месторождение медистых сланцев в Центральной Европе. Хотя, общепризнанные генетические концепции в большинстве свидетельствуют о другом, пространственные взаимоотношения пермских морских медистых сланцев с соседними, хотя и не повсеместно развитыми, конгломератами цехштейна, вероятно, явление не случайное для образования медистых руд. Конгломераты, обычно имеющие красную окраску, часто обелены на небольшом расстоянии от подстилающих сланцев. Обеленные фации, известные как "серые и белые лежни", характеризуются уничтожением гематитового окрашивания в результате восстановления и возникновением серых и белых окрасок в конгломератах.

Интересно заметить, что взаимоотношения медистые сланцы -конгломераты в некоторых аспектах очень сходны с отношениями Тодилто-Энтрада. Подобно известнякам Тодилто, медистые сланцы битуминозны, а руды (медные) местами переходят из сланцев в подстилающие обеленные фации конгломератов. Как медистые сланцы, так и известняки Тодилто, очевидно, формировались на застойных участках морского дна, где едва ли могли существовать моллюски, рыбы или беспозвоночные. При ограниченной циркуляции морской воды эти застойные условия сохранялись длительное время, и в обоих случаях диффузия H2S, очевидно, обусловила обеление подстилающих красноцветных осадков.

Как следует из нескольких, касающихся этого вопроса обзорных статей, представления о происхождении рудных медистых сланцев разделяются на две категории: сингенетическую и эпигенетическую (гидротермальную). Хотя для аргументации каждой из этих гипотез было приведено огромное количество объяснений и доказательств, по-видимому, все же мало внимания уделялось явлению обеления подстилающих конгломератов и его связи с оруденением в медистых сланцах. За одним или двумя исключениями, совершенно не отмечался тот факт, что эти проницаемые конгломераты являются идеальным водоносным горизонтом, по которому рудоносные растворы могли бы получить доступ к трещинным системам в сланцах. Главной проблемой этой гипотезы является необходимость объяснить проникновение минерализованных подземных вод на огромные площади, где проявилось оруденение, и замещение металлов в непроницаемых сланцах после консолидации последних. Имеется, однако, определенное мнение, что формирование руд началось с биогенного образования пирита, рассеянного на огромных площадях сланцев. Это сульфидное железо затем замешалось Cu, Pb, Zn и т.д. либо в стадию диагенеза, либо в эпигенетическую стадию с образованием сульфидов этих элементов. Уран едва ли накапливался в таких осадках подобным способом, поскольку он не образует сульфидов в природных условиях, но он мог взаимодействовать с органическим веществом сланцев или в случае привноса его окисляющими растворами мог осаждаться на отдельных участках в результате восстановления соединениями серы, образовавшимися при окислении пирита. Другими словами, пока во вмещающих породах образуется H2S, существуют возможности осаждения урана. В этой связи следует еще раз указать, что пластообразные урановорудные залежи США, по всей вероятности, образовались в результате диффузии и миграции ионов уранила в составе подземных вод в направлении тех участков песчаников, где содержались H2S, ископаемый растительный материал или гуматы, которые осаждали уран.

Некоторые интересные наблюдения были проведены Миттемпергером по формациям континентальных аллювиальных (или дельтовых) песчаников средней и верхней перми в Италии. Здесь преобладают урановые рудные тела, локализующиеся в серых песчаниках на границе (или непосредственно ниже ее) с перекрывающими тонкозернистыми фациями. Эти месторождения описаны как стратиформные и линзообразные, согласные с напластованием. Уран ассоциируется с пиритом и с органическим веществом, которое иногда присутствует в виде стволов деревьев, но чаще тонко рассеяно в породе. Такие ассоциации чрезвычайно сходны с наблюдающимися в центральных районах плато Колорадо.

Известны и метаморфизованные аналоги осадочных месторождений Италии. С точки зрения, приводимой в данной статье, наибольший интерес в генетическом аспекте представляют именно метаморфизованные месторождения, рудные линзовидные тела которых лежат в верхней части толщи зеленых хлоритовых сланцев пермского возраста (первоначально представляющих собой аргиллито-граувакковые фации) вблизи их границы с перекрывающими (по всей вероятности, некогда проницаемыми) кварцитами триаса. В этих рудах с пиритом ассоциирует уранинит). Образование руд этих месторождений связывается с сингенетическими процессами, с осадконакоплением в условиях литорали и лагун с отложениями здесь пелитов и алевролитов, содержащих значительные количества органического вещества. Хотя представление Миттемпергера о сингенетическом происхождении этих руд и является, очевидно, правильным, интересно отметить, что урановые залежи в своем большинстве и здесь встречаются вблизи границ, где изменение проницаемости и восстановительного потенциала в осадках могло играть существенную роль в рудообразовании. Другими словами, тонкозернистые осадки, слагающие обогащенные органическим веществом восстановительные фации, постоянно контактируют с перекрывающими более грубыми осадками, которые могли быть древними водоносными горизонтами, откуда уран мог диффундировать в эти подстилающие восстановленные породы (фиг. 8). Если эти месторождения сингенетичны, то непонятно, почему они встречаются только вблизи контакта сланцев с кварцитами, как это видно из иллюстраций Миттемпергера.

Еще один пример: мы имеем дело не с ураном, а с медью в обогащенных сульфидами фациях сланцев Нонсач месторождения Уайт-Пайн в округе Онтонагон штата Мичиган. Оруденение здесь связывают с привносом меди из подстилающих конгломератов (медистые конгломераты Харбор) и с замещением этой медью сульфидного железа, содержащегося в обогащенных органическим веществом сланцах. Предполагаются следующие механизмы перемещения: 1) инфильтрация меди из конгломератов в сланцы потоком растворов и 2) диффузия меди в статических поровых растворах в результате изменения химического потенциала. Полагают, что источником меди были либо растворы, связанные с вулканической деятельностью, или иные магматогенные гидротермальные растворы, либо поровые воды вмещающих пород. Вряд ли уран мог накапливаться в подобных условиях, поскольку он не замещает другие металлы в структурах сульфидов. Однако, если возникнут условия для высвобождения сульфид-ионов, что постоянно подчеркивается в этой статье, уран сможет накапливаться при переотложении пирита.

Транспортировка урана в водоносных горизонтах среди сравнительно непроницаемых осадков обычно происходит в потоке растворов через поры водоносных пластов. В некоторых случаях растворы могут проникать в соседние менее пористые породы по трещинам, откуда они затем могут распространяться вдоль плоскостей напластования. Некоторые вмещающие породы, представляющие слабо проницаемые осадки, например известняки и сланцы, могут содержать значительные количества органического вещества, H2S или сульфидов железа. Осадки, содержащие эти вещества, по-видимому, сформировались в водах с низкими значениями Eh и сохранили реликты этих условий в течение диагенеза и дальнейшей эволюции породы. Песчаники и конгломераты, отложившиеся и существующие в окислительных условиях, дают возможность мигрировать рудоносным растворам без отложения в межзерновых пространствах тех катионов, которые осаждаются при восстановлении. В результате эти катионы получают возможность мигрировать через грубые кластические осадки. Рудообразование в соседних восстановительных фациях сланцев или известняков, по-видимому, должно заканчиваться ранее, чем проницаемость соседних водоносных пород станет низкой в результате уплотнения и цементации.

В тонкозернистых осадках, таких, как известняки испанцы, свободное движение поровых вод ограничено, и диффузия растворов через эти породы будет возможна лишь в том случае, если межзерновые пространства будут составлять не меньше нескольких ионных диаметров. Поступление катионов из более проницаемых пород происходит, возможно, в результате непрерывности водного потока как в более проницаемых, так и в менее проницаемых породах. Такая непрерывность разрешает дифференцированное движение растворенного вещества из растворителя, заключенного в одной породе, в растворитель другой. Осаждение будет поддерживать постоянное движение ионов металлов из зон с более высокой концентрацией растворенных веществ в зоны, из которых ионы удаляются осаждением.

Для месторождения Уайт-Пайн можно согласиться с предположением Брауна, что растворы, инфильтрующиеся в пиритоносные сланцы, могли высвободить серу, в результате чего произошло замещение пирита сульфидами меди. Освобожденная таким образом сульфидная сера может обусловить и восстановление ионов уранила, что явится причиной осаждения их в подобных условиях. Однако если медь и уран встречаются в осадках совместно, более вероятно, что их осаждение прямо обусловлено избыточным количеством H2S.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: