Ортомагматические месторождения

А.П.Виноградов для изверженных пород приводит следующие средние содержания урана, основанные на точных методах анализа огромном количестве определений и на многократных определениях стандартных образцов, отобранных со всего земного шара:

Данные для каменных метеоритов ( хондритов ) и осадочных пород (глин и сланцев), которые составляют большую часть осадочного покрова Земли, приведены здесь для сравнения. Даны также приближенные цифры для среднего содержания в земной коре, рассчитанные при допущении, что земная кора состоит из двух частей гранита и одной части базальта. Обогашение ураном интрузивных пород, богатых окисью кремния и щелочами, можно также проследить в вулканических породах, при этом обычно считают, что максимальные концентрации урана бывают в самых молодых членах вулканических серий.

Граниты. Каледонские граниты Шотландии. Согласно Дэвису и др., из 2500 км2, исследованных в северной Шотландии, каледонские граниты Хелмодейл обладают, несомненно, наиболее отчетливыми признаками урановой минерализации. Наибольшие скопления отенита, метаторбернита и казолита обнаруживаются по трещинам этих гранитов, прорывающих докембрийские сланцы. Из-за широкого развития болот и моренных отложений невозможно проведение систематических наземных или аэрорадиометрических исследований. Поэтому здесь проводились в основном геохимическое опробование речных вод и осадков и выборочная маршрутная съемка благоприятных районов с применением радиометров. Была установлена связь урановых аномалий в речных осадках с наиболее молодыми каледонскими гранитами. Многочисленные радиоактивные аномалии были отмечены и в самих гранитах. Хотя местами в гранитах были обнаружены вторичные минералы урана, установить наличие высококачественного первичного оруденения не удалось. Бурением установлено, что выветривание и вынос урана сохраняются в адамеллите до глубины 30 м. Этот участок можно считать перспективным в отношении уранового оруденения, однако до сих пор здесь не открыто ни одного значительного месторождения.

Щелочные граниты Росс-Адамс, Аляска., Мак-Кеветтом было открыто уран-ториевое месторождение Росс-Адамс. Оно приурочено к небольшому штоку или куполу щелочных гранитов и расположено приблизительно в 300 м от границы интрузивного тела.

Возраст, по-видимому, позднемеловой или третичный. В геологическом строении района принимают участие метаморфизованные девонские осадочные и вулканические породы, черные сланцы и роговики, диориты, гранодиориты, аплиты и аляскиты. Самыми молодыми интрузивными породами, не считая даек, являются щелочные граниты, которые образуют небольшой шток или купол площадью около 8 км2. Породы этого штока характеризуются необычно высокими количествами некоторых микроэлементов, а именно: урана, тория, иттрия, лантана, ниобия, церия и редких земель.

Рудное тело Росс-Адамс представляет урановое месторождение необычного типа по минеральному составу, по морфологии и по его генетическим связям с щелочными гранитами. Из рудных минералов преобладают ураноторит, урановый торианит. Рудное тело состоит из ядра высокосортной руды, содержащей более 0,50% U3O8, окруженного ураноносной зоной мощностью 1-6 м, Где содержание U3O8 менее 0,50%. По структурным особенностям руды не отличаются от своей вмещающей породы — щелочных гранитов. Образование месторождения объясняют двумя процессами: локальной концентрацией акцессорных ураноторита и ураноторианита, по-видимому в позднюю стадию кристаллизации щелочных гранитов, и формированием более поздних многочисленных уран- и ториеносных прожилков по сторонам рудных залежей.

Рудник Миднайт, округ Спокан, Вашингтон, США. Баррингтон и Керр описывают потенциально крупное месторождение урана, находящееся в 80 км к северо-западу от Спокана, где урановые руды залегают на контакте метаморфизованных докембрийских пород и меловых интрузивных гранитов. Интрузив представлен крупнозернистыми полнокристаллическими породами с развитыми аплитовыми и пегматитовыми фазами. Здесь не наблюдается видимой первичной урановой минерализации. Последняя встречается лишь в зоне контакта гранитов с осадочными породами.

Руды обнаружены в трещинах и зонах, оперяюших зоны нарушения, и вблизи них.

Вторичные окисленные урановые минералы, главным образом отенит и метаотенит, залегают выше уровня подземных вод, тогда как ниже этого уровня находится зона частично окисленного, сажистого и плотного уранинита в ассоциации с сульфидами. На гидротермальное изменение пород указывает присутствие таких минералов, как каолинит, иллит, монтмориллонит и адуляр.

Co времени первого обнаружения урановой минерализации в 1954 г. в районе отрабатывалось несколько карьеров. Среднее содержание урана в первых отгруженных 710 т составляло 0,285% U3O8 . В период с августа 1957 г. до конца 1959 г. было добыто 496 716 т руды.

Остин, округ Ландер, Невада, США. Кварцевые монцониты вероятно юрского возраста, контактируют здесь с метаморфическими породами, преимущественно кварцитами и филлитами, и в меньшей степени окремненными известняками и роговиками. В серебряных рудниках района Рио-Ривер в 5 км южнее Остина была открыта в 1953 г. урановая минерализация.

Шарп и Хетленд обнаружили здесь отенит и метаторбернит в сбросовых и трещинных зонах как в интрузивных кварцевых монцонитах, так и в метаморфизованных осадочных породах, а также в виде вкрапленных руд в небольших останцах кровли вблизи контакта с интрузивами. Кварцевые монцониты секутся маломощными кварцевыми жилами и дайками среднего состава, а также многочисленными зонами минерализованных разломов, которые служили каналами для восходящих ураноносных растворов. Зоны разломов имеют 2-30 м ширины и от 20 до более 1000 м длины. Урановые минералы ассоциируются с серебром, золотом, медью и железом. Порода жильного тела сложена серицитом и различными количествами жильного кварца. Отдельные пробы содержали 6% U3O8, среднее содержание составляло 0,151%.

Сиениты. Илимауссак, южная Гренландия. Провинция Гардар южной Гренландии сложена рядом крупных интрузивов, разновозрастными сериями даек и базальтовыми лавами. В Илимауссаке Соренсен описывает рудоносный интрузив агпаитовых нефелиновых сиенитов площадью, равной почти 100 км2. Это самый молодой интрузив в районе, возраст которого около 1 млрд. лет. Он сложен луявритовыми нефелиновыми сиенитами, местами обогащенными ураном и торием, и включает перспективные залежи эвдиалита, стенструпина, монацита, торита и других редких минералов, содержащих бериллий, литий и ниобий. Содержание урана составляет 100 - 3 000 млн-1, тория 50 - 1 300 млн-1.

Урановорудные залежи сложены низкосортными рудами, характеризующимися неравномерным распределением урана и тория. Запасы руды, содержащей более 400 млн-1 урана, довольно небольшие. Эксплуатация этих месторождений в будущем возможна только попутно с Nb, Be, Zr, Li, F и т.д.

Посос-де-Калъдас, Бразилия. Посос-де-Кальдас, по описанию Таворы — эллиптический лакколит, сложенный щелочными породами, выходящими на площади около 800 км2 на водоразделе бассейнов рек Минае и Парана. Наиболее обычными породами являются сиениты (фойяиты), микросиениты (тингуаиты), фонолиты и ассоциирующиеся с ними туфы.

В центральной части лакколита развита плотная сеть маломощных (5—25 см) жил так называемого "кальдезита" — смеси циркона, бадделеита и других минералов. Помимо отложений in situ, вблизи на склонах и в долинах на площади около 450 км2 широко развит элювиальный и аллювиальный материал.

Уран либо ассоциируется с циркониевыми минералами в виде включений и минеральной примеси, либо присутствует в кристаллической решетке циркона. В первом случае возможна высокая степень извлечения урана и сравнительно невысокая стоимость переработки, во втором - это непромышленные трудновскрываемые руды. К сожалению, в основном преобладает последний тип месторождений со средним содержанием урана 0,1%.

Пиланесберг, ЮАР. Интрузивный массив Пиланесберг, круто поднимающийся почти на 600 м над Бушвелдской равниной, сложенной норитами и красными гранитами, имеет удивительно правильные очертания — он образует почти правильный круг диаметром 27 км. Комплекс сложен как экструзивными, так и плутоническими породами, которые подразделяются на две основные петрологические группы — щелочные сиениты и трахиты, а также фойяиты и фонолито— вые породы. С экструзивными породами связаны туфобрекчии и туфы.

Редкоземельная минерализация встречается в виде жил в тингуаите, а также в жилах и пустотах в краевых частях фойяитов. Среднее содержание окислов редких земель колеблется между 7,45 и 19,5%, ThO2 - между 1,3 и 4,3%, U3O8 - от 0,005 до 0,025%. Хотя это месторождение активно изучают в течение последних пяти лет, пока нельзя высказать никаких определенных прогнозов.

Карбонатиты. Поиски в карбонатитах в значительной степени были вызваны открытиями в них значительных запасов различных руд. Крупные запасы руд некоторых металлов, имеющих большое значение для горной промышленности, были открыты во многих карбонатитовых комплексах. Однако результаты исследований на предмет использования их в качестве атомного сырья оказались разочаровывающими, хотя незначительное количество концентратов редкоземельных минералов, содержащих уран, получают из карбонатитов магматического комплекса Пхалаборва на северо-востоке Трансвааля.

Хейнком и др. описали детально комплекс Пхалаборва, а Вервоерд — комплексы Оцдуракоруме, Твиривьер и Гленовер.

Пхалаборва, ЮАР. Комплекс Пхалаборва сложен пироксенитами, сиенитами, оливин-диопсид-флогопитовыми пегматоидами, феннитами и карбонатитами. Большинство этих пород прорывает гранитогнейсы архейского комплекса, но некоторые являются продуктами метасоматоза. Первыми внедрились пироксениты, затем сиениты и, наконец, расположенные в центре секущие карбонатиты, которые окружены серпентинит(оливин)-магнетит-апатитовыми породами, называемыми "фосксоритами". Считают, что фоскориты представляли собой первоначально дуниты, обогащенные магнетитом и апатитом в процессе формирования пневматолитовых пегматитов. Апатит является главным минеральным компонентом пироксенитов, фоскоритов и некоторых пегматоидных тел. В северном теле пегматоидов встречаются крупные концентрации вермикулита, а в карбонатитах отмечены скопления медных сульфидов. Небольшие концентрации бадделеита и ураноторианита присутствуют в фоскоритах и карбонатитах. В настоящее время здесь добываются апатит, вермикулит и магнетит, а бодделеит и уран извлекаются как побочные продукты. Запасы меди, добыча которой возможна открытым способом до глубины 400 м, при содержаниях 0,7% оцениваются в несколько сотен миллионов тонн; тория, при содержании 0,01%, - в 36 000 т ; урана, при содержаниях 0,004%, - в 11 000 т.

Твиривъер, район Брите, ЮАР. Карбонатитовый комплекс Твиривьер залегает среди красных бушведдских гранитов. Он имеет грушеобразную форму при длине 5,4 км и ширине 1,6-3,2 км. На поверхности комплекс проявляется в виде трех вулканических конусов. В северном Твиривьере комплекс представлен гетерогенным массивом доломитовых карбонатитов с включениями севитовых и тремолитовых сланцев, прорванных серией расщепляющихся и сходящихся параанкеритовых бефорситовых даек. На юге Твиривьера встречаются совершенно другие типы пород : габбро, анортозитовые габбро, белые кристаллические известняки и радиоактивные окремненные железистые породы. Вследствие ограниченных ресурсов и низкого среднего содержания месторождение не может пока считаться промышленным, что подтверждается следующими результатами анализа руд ( %): U3O8 = 0,002-0,006; ThO2 = 0,03-0,18.

Гленовер, район Табазимби, ЮАР. Карбонатитовый комплекс Гленовер почти лишен выходов на поверхность, он занимает мелкую круглую впадину площадью около 13 км2. Благодаря различию в растительном покрове контуры месторождения можно проследить с помощью аэрофотосъемки. Низкое поднятие высотой 20 м, называемое Брекчия-Хилл, отмечает центр некка. Некк сложен высокосортной апатитовой брекчией, и геологическее строение его уточнено горными выработками и буровыми скважинами.

Присутствуют два главных типа карбонатитов: бефорсит и севит. В результате проходки большого числа шурфов было установлено, что карбонатиты подчинены биотитовым пироксенитам и развиты в них в виде секущих даек и силлов. Большие участки комплекса между линиями выработок еще не исследованы, но имеются некоторые основания предполагать наличие неправильного, трубкообразного карбонатитового тела почти в центре биотит-пироксенового некка со сланцевым ядром и неправильными телами карбонатитов, ответвляющимися из трубки.

Из-за мощного покрова поверхностных отложений радиоактивные породы трудно проследить и удовлетворительно интерпретировать, однако представляется несомненным, что комплекс обладает несколько повышенной радиоактивностью. Количественные радиометрические анализы буровых проб в некоторых радиоактивных зонах дают содержание U3O8 = 0,01-0,05%.

На некоторых участках апатитовой брекчии в изобилии присутствует зеленый монацит. Он отлагается на апатите, кварце, спекулярите и коричневом лимоните и характеризуется очень низким содержанием тория ( 0,03—0,1% ).

Ни уран, ни торий на этом месторождении не добывают, и до сих пор промышленных месторождений здесь не обнаружено.

Ондуракоруме, Намибия. Карбонатиты Ондуракоруме находятся в 5.5 км юго-западнее Отдживаронго, где они слагают крупную возвышенность, поднимающуюся почти на 300 м над равниной.

Вмещающие породы представлены различными формациями супергруппы Дамара, среди которых преобладают мраморы; сланцы и граниты. На поверхности интрузив имеет приблизительно круглую форму с диаметром 1200-1000 м. Бурением установлены вертикальные положения тела, а также его сложный состав. Основные фазы ( по возрасту ):

1. Интрузивные первичные белые севиты, главным образом, слабо минерализованные карбонаты кальция с кубами и агрегатами магнетита и кристаллического апатита.

2. Зеленовато-черные бефорситы со средними значениями радиоактивности, образующие неправильную массу вблизи ядра и небольшие удаленные линзы и некки.В них присутствуют радиоактивные, богатые железом жилы и апатитовые скопления.

3. Коричневые бефорситы, состоящие из смеси Ca-, Mn- и Fe- карбонатов, обильно импреньированных апатитом. Они присутствуют в виде некков, линз и кольцевых даек.

4. Небольшие линзы и кольцевые дайки темных серо-синих бефорситов средней радиоактивности, обильно импреньированные синим рибекитом, карбонатами железа, стронция и редкоземельными минералами.

Если не считать широкого распространения апатита, рудные минералы развиты незначительно. Даже магнетит в севитах отмечен лишь местами. Детальные минералогические исследования показали, что, кроме карбонатов - кальцита, анкерита, анкилита, стронцианита и карбоцернаита, в небольших количествах присутствуют монацит, пирохлор, церианит, циркон, колумбит, пирит и рибекит.

Из-за некоторых трудностей технологии извлечения и низкого среднего содержания месторождение на данной стадии не считается промышленным, хотя подсчитанные запасы некоторых минералов значительны.

Пироксениты. Форт-Дофин, южный Мадагаскар. Согласно Рубо, ураноносные породы локализованы вдоль сводового поднятия длиной около 150 км и максимальной шириной 30—40 км между Форт-Дофином и бассейном реки Мандраре на южном Мадагаскаре. Ураноторианит здесь тесно ассоциируется с массивами или линзами, содержащими диопсид-пироксениты, которые внедрены согласно в широкоразвитые докембрийские кристаллические сланцы. Линзы имеют разную длину и могут достигать нескольких сотен метров. Ураноторианит залегает in situ, ассоциируясь со скоплениями флогопита, кальцита и анортита, но может быть также вкраплен непосредственно в пироксенит. Считают, что вторичные аллювиальные и элювиальные концентрации урановых минералов образовались за счет более древних месторождений.