Положения в пользу супергенного отложения урана в Рэббит-Лейк » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Положения в пользу супергенного отложения урана в Рэббит-Лейк

21.07.2021

Уже давно известно, что многие промышленные концентрации урана локализованы в пределах нескольких сотен футов от крупных поверхностей несогласий или обнаруживают тесную связь с древними поверхностями пенепленов. Урановое месторождение Рэббит-Лейк находится в непосредственной близости от наиболее ярко выраженной поверхности несогласия, известной на Канадском щите. Эта поверхность несогласия, отмеченная базальными конгломератами формации Атабаска, располагается всего в 15 м выше современной верхней части рудного тела Рэббит-Лейк.

Ниже приводится перечень фактов, имеющих прямое отношение к процессам рудообразования в Рэббит-Лейк. Любая разумная гипотеза происхождения урана в Рэббит-Лейк должна находиться в соответствии с этими фактами:

1. Рудное месторождение располагается непосредственно вблизи крупной поверхности несогласия.

2. Ниже поверхности несогласия урановое оруденение выклинивается, и окончание его находится на глубине приблизительно 100 м.

3. Изменения пород вокруг рудного тела и в нем самом моложе метаморфизма вмещающих пород, но старше первичной урановой минерализации. Изменения приурочены к поверхности несогласия и прекращаются на довольно небольшой глубине.

4. Изменения пород и руды непосредственно связаны с зонами брекчирования и трещиноватости, которые обусловливают пористость и проницаемость вмещающих пород. Структурные деформации, подготовившие почву для изменения пород и отложения урана, происходили во время или после образования формации Атабаска и не связаны по времени с гудзонской орогенией.

5. Рудное месторождение находится только в приподнятом висячем боку молодого поперечного сброса Рэббит-Лейк. В лежачем крыле сброса Рэббит-Лейк до сих пор урановой минерализации не обнаружено, хотя местами наблюдаются интенсивные изменения пород. Сам сброс Рэббит-Лейк не содержит урановой минерализации, а также не несет признаков прохождения через него восходящих растворов.

6. Образование первичных руд можно датировать 1000—1100 млн.лет; оно на 500—600 млн.лет моложе гудзонской орогении. В любом случае образование уранового оруденения происходило после эпохи пенепленизации, следующей за гудзонской орогенией.

7. Парагенезис в рудном теле Рэббит-Лейк и на участках А и Б вблизи него однообразен. Главными элементами в рудах являются уран и железо, второстепенными — свинец, барий и титан. Имеется очень немного элементов-примесей (табл. 2), а многие элементы, такие, как кобальт, висмут и торий, ассоциирующиеся с ураном в хорошо известных урановых месторождениях [Яхимов в Чехословакии и Порт-Радий (Эльдорадо) в районе Большого Медвежьего озера], совершенно отсутствуют.

8. Отложение руд было, по-видимому, простым процессом заполнения, включая все мельчайшие детали. Ураноносные растворы привносили металл в виде окиси или комплексных соединений в ранее образовавшиеся пористые участки, где урановая смолка осаждалась на стенках пустот. Она в свою очередь покрывалась массивным кварцем, кальцитом или идиоморфным кварцем, который защищал урановую смолку от выщелачивания.

9. Метод декрипитации, использованный компанией "Галф рисерч анд дивелопмент" для массивного кварца и кальцита, обволакивающих урановую смолку и поэтому более молодых по сравнению с последней, дает температуру образования ниже 100° C.

Для подобного материала из Рэббит-Лейк Литл приводил температуру образования 180-225°С, используя для нагревания толстые срезы. Возникают некоторые сомнения в отношении этих определений. Химический состав и отношения изотопов кислорода в жидких включениях пород Рэббит-Лейк еще не изучены. Они, по-видимому, могут многое дать для определения температуры образования этих минералов. Робинсон сравнивал палеотемпературы жильных минералов для урановых месторождений жильного типа региона озера Атабаска в северном Саскачеване. Температуры, полученные с использованием изотопных отношений 18O/16O, примерно в два раза ниже тех, которые были получены методами декрипитации.

Для жильных минералов из Рэббит-Лейк такого изучения изотопов кислорода еще не проводилось.

Приведенных выше доказательств, по-видимому, достаточно до того, чтобы сформулировать реальную гипотезу образования уранового оруденения в Рэббит-Лейк. Несмотря на противоречивость некоторых данных, основная часть доказательств говорит в пользу супергенного механизма отложения. Гипотетический процесс может быть представлен следующим образом:

Ураноносные воды циркулировали по пористым вмещающим породам, которые в определенный период геологического времени выполняли роль ловушек, если при изменении величин pH—Eh создавались условия для осаждения четырехвалентного урана. Воды стекали вниз или по меньшей мере в основной своей части были "нисходящими", а не "восходящими".

На глубине нет систем открытых трещин или сбросов, нет также изменений пород ниже рудного тела. На уровне около 120 м от поверхности в многочисленных скважинах алмазного бурения установлены только неизменные породы и до сих пор не обнаружено ни одного даже самого слабого доказательства возможного существования подводящих каналов, по которым могли бы течь восходящие ураноносные воды.

В целом процесс возникновения ураноносного оруденения в Рэббит-Лейк, по-видимому, геологически тесно связан с условиями осадконакопления, гидрологической обстановкой, климатическими факторами, поверхностным выветриванием, процессами выщелачивания и осаждения, а также с изменениями pH и Eh транспортирующих флюидов. Эти процессы связаны с поверхностными условиями и обычно проявляются только на очень небольшую глубину, не более ста метров.

Концепция геохимического цикла урана, предложенная Биготтом, находит значительное подтверждение на месторождении Рэббит-Лейк. Геохимический цикл урана обычно подразделяется на гипогенную и гипергенную части с многочисленными вариациями в обоих подразделениях. Несколько позднее Биготт утверждал: "Самые эффективные процессы образования промышленных концентраций происходят в осадочных условиях, во время так называемой "гипергенной части цикла".

Подобную точку зрения ранее высказал Грюнер, который, рассматривая "наличие урана в изверженных и других породах" западной части США, показал, что огромные количества урана выщелачиваются и переносятся во время эрозии. Позднее уран осаждался в соответствующих ловушках.

Урановые руды Рэббит-Лейк образовались на 800—1000 млн. лет раньше, чем руды западной части США. Мало известно о климатических условиях во время протерозоя. Особо важными представляются климатические условия в эпоху длительного перерыва после гудзонской орогении и до образования формации Атабаска.

Имеются некоторые признаки того, что после пенепленизации гудзонских горных сооружений происходило чередование жаркого гумидного климата с жарким аридным. В буровых скважинах ниже поверхности несогласия в основании формации Атабаска были обнаружены сильно выветрелые нижнепротерозойские породы. Мощность реголитов изменяется от нескольких до более 90 м. При этом мраморы и известково-силикатные породы на этой поверхности в большей степени подвержены выветриванию, чем гранито-гнейсы и кварциты.

Это наблюдение имеет очень важное значение для интерпретации изменений пород Рэббит-Лейк как результата поверхностного выщелачивания. Для подтверждения такой интерпретации можно сослаться не только на ограниченную глубину изменений пород, но также на некоторые мелкие детали в кернах из Рэббит-Лейк, которые свидетельствуют о том, что поверхностные воды проникали вниз по трещинам и порам и увеличивали пористость и проницаемость пород вследствие выщелачивания.

Мейгниен хорошо задокументировал формирование зон изменений с такими минералами, как гематит, каолинит, монтмориллонит, вермикулит, хлорит, анатаз и др., при рассмотрении латеритного выветривания. Все вышеупомянутые минералы зоны изменения присутствуют и в Рэббит-Лейк. Надо сказать, что многие процессы, ведущие к образованию латеритов, еще до конца не разгаданы, несмотря на довольно убедительные данные о влиянии климатических факторов.

О климатических условиях в эпоху протерозоя очень мало известно, так же как и об образовании докембрийских почв или реголита. Хотя у реголита Рэббит-Лейк много общего с продуктами современного или геологически недавнего латеритного выветривания, многие данные ускользают из геологической записи. Например, ничего не известно о биологической деятельности на выветрившейся поверхности в основании формации Атабаска.

Эрар изучал образование почв как геологическое явление, и результатом его исследований была теория "биорексистазии". Хотя эти исследования касаются только фанерозоя и современного образования почв, подобные же процессы, по-видимому, происходили и в течение протерозоя. По Эрару, биохимическое выветривание в длительные периоды тропического жаркого гумидного климата обусловливает разделение элементов в породе вблизи поверхности на легко мигрирующие и остаточные. Уран относится к легко мигрирующим вместе с натрием, калием и др. После длительных периодов "биостазии? во время которых породы претерпевают довольно глубокое выветривание, происходят события, прерывающие эти процессы, и тогда весь покров слабых выветрелых пород эродируется и удаляется. На образовавшихся свежих поверхностях могут начаться новые этапы глубокого выветривания.

Теория биорексистазии с успехом применялась во многих случаях. Модифицированная версия этой теории может быть использована и в нашем случае, при интерпретации процессов, приведших к образованию уранового месторождения Рэббит-Лейк.

Теория биорексистазии была использована Моро и другими для объяснения происхождения урановых месторождений жильного типа в варисцийских гранитах Франции. Согласно Моро и другим, большие поверхностные участки гранитов с высокими содержаниями урана по меньшей мере трижды претерпели выщелачивание в эпохи подходящие по климатическим условиям для биорексистазии, и уран отлагался в эти периоды в открытых трещинах в структурно приподнятых блоках. Доказательства, приведенные в работе Моро, очень убедительны и имеют много общего с генетической концепцией предлагаемой для месторождения Рэббит-Лейк.

Температуры образования жильных минералов, определенные Леруа и Поти на месторождениях Франции и цитируемые Раншеном в его работе по геохимии урана, существенно противоречат концепции "экзогенного выветривания", и потому в последнее время для объяснения происхождения уранового оруденения используется "эндогенное выветривание" Ганглова.

Концепции, доказывающие экзогенное выветривание и механизм супергенного накопления, были выдвинуты также Фернандесом—Поло, Матошом—Диашом и Соарешом де Андраде для урановых месторождений жильного типа Пиренейского полуострова, и приводимые ими доказательства имеют много подтверждений в Рэббит-Лейк.

Как показал Даль’Альо, повсеместное присутствие бария и меди в рудах Рэббит-Лейк и на соседних рудных участках, по-видимому, имеет большое генетическое значение. В супергенных условиях уран, медь и барий имеют почти одинаковую геохимическую подвижность, и поэтому совместное присутствие их в Рэббит-Лейк вполне закономерно.

Как следует из данных фиг. 2, первичный уран отложился в Рэббит-Лейк после образования формации Атабаска. Фариг показал, что осадочные отложения формации Атабаска имели свой источник на востоке, который поставлял материал на запад во внутрикратонный бассейн. В течение всего времени осадконакопления палеосклон имел западное направление. Поэтому логично предположить, что во время образования верхних горизонтов пластической формации Атабаска подземные воды текли на запад вдоль поверхности несогласия и проникали в очень пористые и проницаемые породы основания формации Атабаска, привнося уран в ловушку Рэббит-Лейк, которая возникла в местах разрывных дислокаций на пенепленизированной поверхности нижнепротерозойских отложений. Уран в водах, вероятно, накапливался в результате выщелачивания изверженных и метаморфических пород, развитых к востоку от месторождения Рэббит-Лейк, Структурно-приподнятое положение ловушки Рэббит-Лейк обеспечило гидрологические условия, обусловившие возможность просачивания ураноносных вод через вмещающие породы. Эта гипотеза объясняет отсутствие урана в лежачем крыле сброса Рэббит-Лейк. другим источником урана могло быть ранее существовавшее осадочное месторождение урана в песчаниках Атабаска, которое позднее подверглось выщелачиванию и было переотложено ниже, в ловушке Рэббит-Лейк.

Вмещающие породы Рэббит-Лейк служили "геохимическим барьером" для мигрирующих ураноносных растворов в течение, вероятно, очень длительного периода геологического времени. А.И. Перельман, обсуждая проблему геохимического барьера, говорит: "Рудные тела приурочены к водоносным толщам. Непроницаемые пропластки остаются безрудными". А.И. Перельман приводит при этом большое количество фактов, касающихся переноса и осаждения урана во время супергенной миграции. На месторождении Рэббит-Лейк имеются признаки некоторого изменения отношений 235U/238U. Предстоит проделать еще очень большую работу, чтобы выяснить связи изотопного состава урана с особенностями супергенной миграции и наличием нескольких генераций урановой смолки.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: