Осадочное рудообразование в докембрийских конгломератах

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Осадочное рудообразование в докембрийских конгломератах

19.08.2020

Докембрийские конгломераты представляют большой интерес с практической и теоретической точек зрения. Они вмещают крупные месторождения золота и урана и являются первыми в истории геологического развития Земли толщами, в которых происходило осадочное рудообразование в значительных масштабах.

В настоящей работе рассматриваются сульфидные ураноносные и золотоносные конгломераты раннепротерозойского возраста, наиболее важными районами развития которых являются Витватерсранд в ГAP, Блайнд-Ривер в Канаде, Жакобина в Бразилии и др.

По своему геологическому строению и характеру металлоносности конгломератов эти районы имеют много сходных черт. Металлоносные пласты конгломератов в них приурочены к толщам раннепротерозойского возраста, залегающим на денудированной поверхности архейских гранитов и мигматитов.

По мнению большинства исследователей рудоносные толщи, вмещающие конгломераты, накапливались в прибрежных мелководных частях морских бассейнов. Во всех районах рудоносные пласты размешаются преимущественно в пределах углублений, которые в одних случаях рассматриваются как эрозионные каналы и неровности погребенного рельефа, в других - как впадины, обусловленные дифференциальными тектоническими движениями морского дна, происходившими в период накопления осадков.

Концентрации золота и урана приурочиваются к пластам олигомиктовых кварцевых конгломератов мощностью от десятков сантиметров до первых метров. Цементирующей массой конгломератов являются кварцево-серицитовые, кварцево-хлорито-серицитовые песчаники. Насчитывается от Э до PO пластов рудоносных конгломератов. Протяженность их колеблется от первых сотен метров до первых десятков километров.

Несколько отличается друг от друга месторождения металлоносных конгломератов по набору основных рудных минералов. Так, если в рудоносных конгломератах района Витватерсранд главную роль играет уранинит, настуран, тухолит и второстепенную - браннерит, то в месторождениях района Блайнд-Ривер главным урановым минералом является браннерит и меньшее значение имеют уранинит, настуран, тухолит. Набор урансодержащих минералов обломочного характера всех месторождении почти аналогичен; они представлены монацитом, цирконом, сфеном, лейкоксеном.

Конгломераты района Витватерсранд повсюду золотоносны, в то время как в районе Глайнд-Ривер золото фиксируется лишь в отдельных участках в весьма незначительных количествах.

Наиболее характерной чертой всех месторождении раннепротерозойских рудоносных конгломератов является тесная связь урановых минералов, золота и сульфидов с органическим веществом.

Пласты металлоносных конгломератот разметаются в пределах линейно вытянутых синклинально-антиклинальных структур, представляющих собой протогеосинклинальные области раннепротерозойского Возраста. Вмещающие их толщи терригенных пород образуются в первую половину геосинклинального цикле и относятся к кварцит-конгломератовой формации. Стратиграфически выше почти во всех районах они сменяются толщами преимущественно хеногенных пород джеспилитовой формации, что обусловливается закономерным ходом развития протогеосинклинальных областей.

По вопросу о генезисе месторождений золота и урана в докембрийских конгломератах существует четыре наиболее, распространенные гипотезы: а) россыпная; б) инфильтрационная; в) гидротермальная; г) химического осаждения из морских наддонных вод.

Проведенное авторами доклада изучение конгломератов показало, что ни одна из них не является достаточно обоснованной.

В пределах одного из детально изученных районов урановое оруденение приурочивается к пластам олигомиктивых мелкогалечных конгломератов, собранных в синклинальную складку. Наблюдаются колебания содержаний урана в зависимости от характера цемента и сгруженности галек в различных типах конгломератов. Повышенное содержание урана наблюдается в конгломератах, в цементе которых значительную роль (до 40-50% цемента) играет пирит, а кварцевые гальки, составлявшие до 60% объема породы, упакованы довольно плотно, но не соприкасается друг с другом. Пласты ураноносных конгломератов характеризуется аномально повышенным содержанием Fe2+пир (1,5%), Fе2+раорб (1.65%) и Сарг (0,9%) при среднем содержании Сарг по разрезу рудовмещающей толщи, равному 0,2-0,3%.

Урановая минерализация в конгломератах связана с цементом и представлена собственно урановыми и уран содержащим и минералами. Из урановых минералов развиты настуран, уранинит, коффинит; из урансодержащих - твердый битум из группы керита, серицит, а также монацит, циркон, лейкоксен. В ассоциации с ними в значительных количествах развиты пирит, пирротин, марказит, галенит, сфалерит, халькопирит, а также серицит, биотит, хлорит, фуксит, сидерит .

Настуран тонко и неравномерно рассеян в цементе конгломератов и развивается главным образом в участках, обогащенных пиритом, в тесном срастании с ним. Выделения настурана размером от сотых долей до 0,1 мм имеют колломорфное, почковидное и микросферолитовое сложение.

Урансодержащий твердый битум образует две генерации. Более ранний битум приурочен к цементу конгломератов, в виде обособленных включений, овальной формы, размером до 0,5 мм. Более поздний битум выполняет секущие трещинки длиной до 10 см.

Монацит и циркон наблюдается в виде окатанных зерен размером до 0,5 мм.

Пирит развивается в виде неравномерно распределенном вкрапленности, часто концентрируется в полосы мощностью от долей до 1-3 см. Наблюдается микроконкреции, метакристаллы, агрегаты кристаллов пирита. В отдельных микроконкрециях четко выявляется концентрически-слоистое строение, а также наблюдается радиальнолучистые трещинки.

Таким образом, наблюдения в карьерах, шахтах, а также изучение полированных образцов я шлифов показывают, что урановые минералы - в конгломератах размещается послойно, приурочиваются к цементу и имеют тесную связь с сульфидами и органическим веществом. Наибольшее число сторонников имеет гипотеза россыпного происхождения урановой и золотой минерализации в конгломерата. Для обоснования этой гипотезы приводятся следующие факты и предположения: 1) округлые формы зерен урановых минералов и пирита; 2) тесная связь уранового оруденения с минералами обломочного характера; 3) стратиграфический и литологический контроль оруденения; 4) приуроченность рудоносных конгломератов к депрессиям в палеорельефе.

Минералографическое изучение урановых минералов и пирита показало, что их округлые формы обусловлены тем, что они представлены почковидными агрегатами и микроконкрециями. Никаких следов механической обработки зерен этих минералов не наблюдается. Рассматривая вопрос о происхождении округлых форм пирита, Дю Тойт привел данные о том, что округлые формы пирита, известные под названием "пиритовых галек" и считавшиеся обломочными, ка самом деле имеет радиально-волокнистую структуру.

Доводы сторонников россыпной гипотезы об одновременном и идентичном происхождении монацита, циркона и других обломочных минералов, с одной стороны, и урановой минерализации - с другой, основывающиеся на их совместном нахождении в конгломератах, опровергаются радиометрическими определениями возраста. Возраст монацита из конгломератов изученного района равен 2800 млн.лет. а возраст урановой минерализации из цемента тех же конгломератов -2270-2320 млн.лет. Такой же разрыв возрастов монацита и урановых минералов отмечается и в других районах (Блайнд-Ривер, Витватерсранд).

Совместное нахождение даже в одних шлифах и аншлифах механически обработанных зерен монацита и циркона с урановыми минералами и пиритом в виде коломорфных почковидных образования, микроконкреции и метакристаллов свидетельствует о том, что обломочные минералы не имеет никакой генетической связи с урановой минерализацией и пиритом.

Наблюдаемая тесная связь урановое минерализации с золотом в конгломератах Витватерсранда также не. может служить доказательствам россыпного происхождения уранового оруденения. Золото в конгломератах района Витватерсранд не носит характера обломочных зерен и приурочено к пиритизированным участкам цемента конгломератов, где образует тонкие прорастания о сульфидами к часто сопровождается углеродистым веществом. Эти факты дают основание считать, что накопление золота в конгломератах, так же как и урановых минералов и сульфидов, происходило в восстановительной обстановке.

Стратиграфический и литологический контроль оруденении и приуроченность пониженных содержаний рудных компонентов к отрицательным формам рельефа не могут служить неценным критерием для отнесения месторождений ураноносных и золотоносных конгломератов к типу метаморфизованных россыпей, так как эти же особенности, как известно, присущи и хемогенный и седиментационно-диагенетическим месторождениям.

С точки зрения инфильтрационной гипотезы трудно объяснить незначительное развитие урановой минерализации во вмещающих конгломераты других проницаемых породах и секущих трещинах.

Представлениям о гидротермальном генезисе урановых месторождений в конгломератах противоречит отсутствие околорудных изменений и секущих рудных тел, а также связи рудных концентрация с какими-либо характерными для гидротермальных месторождений разрывными или складчатыми структурами.

Гипотеза о химическом осаждении урана непосредственно из наддонных морских вод не может быть принята потому, что шестивавалентный уран, находящийся в них в виде уранилкарбонатных комплексов, не способен при высоких значениях Eh перейти в труднорастворимую четырехвалентную форму. Данные, полученные нами при изучении ураноносных конгломератов, дают основание сделать вывод о первичном седиментационно-диагенетическом накоплении урана и золота в них из иловых морских вод в восстановительных условиях.

Анализ палеогеографических обстановок, существовавших в районах развития металлоносных конгломератов в период накопления вмещающих их терригенных пород кварцит-конгломерато вой формации, дает основание полагать, что основным источником урана в конгломератах служили разрушавшиеся породы области сноса преимущественно гранитоидного состава.

Изучение материалов по всем районам развития металлоносных конгломератов свидетельствует о том, что в этот период в областях сноса шло интенсивное формирование кор выветривания на гранитах, мигматитах, амфиболитах и других породах архейского возраста.

Сопоставление химических анализов метаморфизованных выветрелых и незатронутых выветриванием пород показывает, что в процессе выветривании из. пород выносились натрии, кальций, магний, калий.

Уран в этих условиях такие должен бил выщелачиваться, так как он по интенсивности миграции в гипергенных условиях находится в одной группе с кальцием, магнием, натрием, фтором и стронцием. По результатам люминесцентных анализов мигматитов и их метаморфизованной лоры выветривания можно сделать выводы, что из мигматитов выносилось 40-70% урана.

Вопрос о формах и путях переноса урана в гипергенных условиях рассматривался многими исследователями. По мнению Г.Г. Наумова и др., уран в поверхностных водах может мигрировать в истинно-растворенной форме, a Taiue в виде механической взвеси и коллоидов. Представления о миграции урана в форме "обломочною уранинита" ими весьма убедительно опровергается. Они показали, что "возможность транспортировки уранинита в современных реках надежно обосновывается только на расстояние в несколько сот метров".

Предположение о чрезвычайно низком содержании кислорода в древних атмосферах, по их мнение, требует доказательства полного отсутствия кислорода, "так как очень малые его концентрации (на несколько порядков ниже современных) уже обеспечивает положительное значение окислительно-восстановительного потенциала, при котором процесс окисления UO2 идет уже достаточно интенсивно".

С целью подтверждения представлении о формах переноса урана при накоплении его в породах кварцит-конгломератовой формации авторы изучили распределение урана и некоторых малых элементов n, основным петрографическим типам терригенных пород по ряду участков. Работа проводилась по методике H.М. Страхова CO, основанной на представлениях о том, что V, Cr, Ni, Be, Ca, Zn, Fe, Mn, P, Pb , Sn , Bа, Cu, Sr транспортируются в реках в виде как растворов, так и взвесей, причем каждый последующий элемент этою ряда в большей мере мигрирует в виде раствора и в меньшей - в виде взвеси. По данным частных анализов (от 30 до 90 по каждой разновидности пород) определялись средние содержания элементов для кварцитов, кварцито-песчаников, песчаников, алевролитов и сланцев.

Кривая распределения урана на графиках хорошо согласуется с кривыми распределения меди и марганца, для которых характерна преимущественная миграция в растворах. Это обстоятельство дает основание считать, что и уран в значительном степени мигрировал, в истинно-растворенном состоянии.

Накопление урана в конгломератах происходило в процессе диагенеза морских осадков в восстановительных условиях. Такие условия по данным Н.М. Страхова могли быть созданы в насиненных иловыми водами осадках, в которых выделяются верхняя окислительная зона мощностью 20-25 см с Еh от +300 до 0 кВ и нижняя восстановительная, в пределах которой в результате разложения органики на глубине 2-2,5 м значения Eh снижается до -100, -200, -500 м3. Осаждение O(OH), при Eh от 7 до 10 происходит в пределах значений Eh примерно от -170 до -400 мВ. Такая обстановка и создается 9 иловых водах, где на границе двух различных геохимических сред возникает перепад Еh, обеспечивающий осаждение U(OН)4. При выпадении в осадок значительных количеств U(OН)4 концентрация урана в иловом растворе должна падать, что должно приводить к диффузионному подтоку новых порций растворенного урана из наддонных вод.

Накоплению урана в морских осадках способствовали факторы, наиболее существенными из которых является количество и качество захороненного органического вещества, определяющие градиент изменений Eh в толще илов. Приуроченность повышенных содержаний к конгломератам может быть объяснена тем, что области мелководья, где отлагались грубозернистые осадки, были наиболее благоприятными для развития планктона.

Возможность накопления урана в осадках я резко восстановительной обстановке подтверждается проведанными нами экспериментами, в ходе которых при достижении CA - 180 мВ и pH - 7,5 содержание урана 9 осадке повысилось с 3*10в-5 до 3*10в-3% а в растворе - снизилось с 300 до 16,2 мг/т. Возможность накопления золота совместно с сульфидами железа в процессе диагенеза осадков была показана на примере изучения пиритоносных обогащенных золотом олигоценовах глин.

Таким образом, проведенные геологические исследования и эксперименты позволяет сделать заключение о том, что урановые и золоторудные месторождения в раннепротерозойских конгломератах образовались при диагенезе прибрежных морских осадков и относятся к типу метаморфизованных седиментационно-диагенетических. Основными фактами, подтверждавшими эту точку зрения, являются:

1. Tecная пapaгенетическая связь урановых минералов, золота, сульфидов железа и органического вещества, характерная для руд, образующихся в резко восстановительной обстановке, которая в морских бассейнах могла возникнуть лишь при диагенезе илов.

2. Участие рудной минерализации в образовании первичной горизонтальное слоистости и других первично-осадочных текстур.

3. Наблюдающееся даже в небольших участках руд сочетание четко выраженных зернистых агрегатов, колломорфных выделении и микроконкреции пирита и связанных с ними урановых минералов, свидетельствующее о том, что руды в процессе своего образования прошли через все стадии, характерные для процессов диагенеза и метаморфизма.

Формирование металлоносных сульфидных конгломератов, происходившее в пределах почти всех континентов в раннепротерозойское время, обусловлено особенностями тектонического режима и палеогеографии.

В этот период развития Земли впервые заложены крупные линейно ориентированные подвижные зоны миогеосинклинального типа, а которых были созданы условия для накопления мойных толщ терригенных пород.

Благоприятные условия для формирования в них месторождении урана и золота определены сочетанием многих факторов, наиболее существенные из них: 1) создание азотно-кислородной атмосферы, близкой по составу современной; 2) относительно слабые тектонические движения и слабо расчлененный рельеф в областях сноса, которыми являлись протоплатформенные площади, разделявшие протогеосинклинальные прогибы; 3) развитие органической жизни линь в узких прибрежных зонах морей и отсутствие восстановительных геохимических барьеров на суше, что обусловливало более интенсивное поступление урана в морские бассейны; 4) теплый к влажный климат.

При сочетании этих условий созданы предпосылки для формирования мощных кор химического выветривания архейских пород в областях сноса, интенсивного выноса из них урана и золота в морские бассейны и накопления их в конгломератах в прибрежных зонах.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: