Месторождения в метаконгломератах Бразилии

Район Куадрилатеро—Ферриферо находится вблизи Белу-Оризонти, Минас-Жерайс. В этом районе, названном так благодаря крупным месторождениям железа, найдены также месторождения урана и золота в метаконгломератах.

Кристаллическое основание сложено гранито-гнейсами и другими близкими крупнозернистыми кристаллическими породами. Эти породы прорваны основными и ультраосновными интрузиями разного возраста.

Согласно Дуру, три серии докембрийских осадочных пород достигают, как минимум, мощности 14 000 м. На небольших участках присутствуют третичные континентальные осадочные породы.

В районе Куадрилатеро-Ферриферо в разрезе докембрийских метаосадочных пород выделяются:

а) серия Рио-дас-Вельас, главным образом филлиты и сланцы, которые были метаморфизованы 2800 млн.лет назад;

б) серия Минае, лежащая с угловым несогласием и разделяемая более мелкими несогласиями на четыре группы:

Первый орогенический этап отмечается после накопления серии Рио-дас-Вельас, осадочные породы которой были смяты в крутые складки. Граниты этого возраста, образующие центральное поднятие, а также и другие возвышенности к западу и югу от рассматриваемого района, являются источником материала для крупнообломочных осадочных пород серии Минас.

При более поздних тектонических движениях в районе возникла складчатость и разломы, которые имеют форму синклиналей неправильных очертаний, примыкающих к поднятому центральному блоку, носящему название поднятие Рио-дас-Вельас.

В районе урановых рудопроявлений формация Моеда лежит не посредственно на базальной толще серии Рио-дас-Вельас, которая известна как слюдяные сланцы Нова-Лима. Максимальная мощность формации Моеда 1150 м. Она сложена главным образом разнозернистыми кварцитами, переслаивающимися с линзами конгломератов, и филлитами.

Ураноносные метаконгломераты. Ураноносные метаконгломераты в основном имеют олигомиктовый состав и сложены хорошо окатанной кварцевой галькой. Реже они полимиктовые с преобладанием филлитов в гальке. Встречаются они в формации Моеда на ограниченных участках и, по-видимому, совпадают с наиболее мощными разрезами. Здесь были установлены обломочный уранинит и урановая смолка. Урановая минерализация встречается в ассоциации с пиритом, который присутствует во вмещающих породах, обычно в количестве 5—20%. Золото наблюдается совместно с урановыми минералами. В метаконгломератах также присутствуют монацит, циркон, коффинит, пирротин, халькопирит, рутил и ксенотим.

Согласно минералогическим исследованиям, проведенным в Канаде, сильнорадиоактивные окрашенные стяжения, взятые из пиритизированных вмещающих пород, содержат больше уранинита, чем урановой смолки. Радиоактивность объясняется также присутствием урана в аморфном углеводородистом веществе, похожем на тухолит.

По Робертсону и Вилласа, рассматриваемые конгломераты очень сходны с ураноносными конгломератами Канады и ЮАР. Они, вероятно, также имеют афебийский (т. е. нижкепрстерозойский) возраст. Он определяется приблизительно в 2200—2500 млн.лет. Здесь имеются условия, необходимые для накопления урана в форме обломочных минералов, так как последние возникли до образования окисляющей атмосферы, когда начал накапливаться гематит (Fe8+), широко развитый в этом районе в и табиритах группы Итабира. Эта гипотеза также подтверждается отсутствием следов земной флоры, появившейся после 2100 млн.лет.

Считается, что метаконгломераты образовались в аллювиальных условиях. Однако особенности их изменяются в зависимости от локальных структур во время образования.

Палеогеографию района реконструировать трудно из-за неоднократного наложения интенсивных тектонических движений.

В аномалии 35 (фиг. 7), которая находится в верхней части палеорусла, метаконгломераты недостаточно хорошо сортированы и в них много гальки диаметром более 8 см. Конгломераты здесь переслаиваются с многочисленными песчаными линзами.

В аномалии 9, находящейся в 35 км к юго-востоку от аномалии 35, метаконгломераты, по-видимому, хорошо сортированы, галька обычно имеет размер менее 4 см. Еще в 30 км далее на юго-восток, уже вблизи древней границы океана, метаконгломераты представлены тонким слоем гальки диаметром до 1 см. В аномалии 9 контуры палеорусла очерчены, чего нельзя сказать об аномалии 35.

В аномалии 9 общая мощность разных линз метаконгломератов составляет 100 м, тогда как в аномалии 35 имеется только один риф, находящийся вблизи основания формации. По Бейну, эти факты свидетельствуют об осадконакоплении в условиях аллювиальной равнины, меняющихся от отложений предгорий (аллювиальные конусы) в верхнем течении через типичные русловые отложения, для которых характерны конгломераты, отлагающиеся в результате "размыва и заполнения", до дельтовых отложений в прибрежных районах нижнего течения.

Предварительные выводы. Сведения, полученные по скважинам, которые были пробурены на двух или трех аномалиях на глубину более 500 м, т.е. ниже выветрелых пород, позволяют сделать следующие выводы:

A. В районе широко развиты пиритизированные метаконгломераты в условиях, благоприятных для накопления обломочных минералов урана и тория. Однако содержание урана низкое.

Б. Рудные линзы имеют максимальную мощность 1,5 м, но протяженность их обычно невелика. Оруденение, прослеженное вверх по течению палеорусла (аномалия 35), более качественно, чем оруденение вниз по течению, но масштаб развития рудоносных конгломератов недостаточен для промышленного месторождения.

B. Прямой корреляции между количеством пирита и урановым оруденением нет, хотя оруденение всегда находится в пиритоносных горизонтах. Обнаруживается, однако, прямая зависимость между содержаниями урана и титана.

Г. Присутствует пирит по меньшей мере двух возрастов, или двух генераций. Один из них образует скопления диаметром по 2 см и развит в мелкозернистых кварцитах, метаконгломератах и даже сланцах. Вероятно, он имеет гидротермальное происхождение и является более молодым. Другой, встречающийся в меньших количествах, представлен небольшими кристаллами, которые тонко рассеяны во вмещающей породе. Он, по-видимому, имеет обломочное происхождение и сопровождает другие тяжелые минералы. Д. Прямой связи между содержаниями тория и урана не установлено, хотя оба элемента присутствуют почти во всех анализированных пробах; зависимость между ними в разных скважинах изменяется в довольно широких пределах.

Е. В самом крупном рудопроявлении, расположенном в нижнем течении (аномалия 9), отношение ТhO2/U3O8 колеблется от 0,1 до 2,32; предполагаемое среднее 1,1. То, что на поверхности отношение ThO2/U3O8 составляет больше 10, указывает на сильное выщелачивание урана.

Так как отношение ThO2/U3O8 изменяется от 0,1 до 2,32, т.е. приблизительно в 20 раз, можно полагать, что это оруденение в большей своей части переотложилось из более богатых ураном участков. Если бы оно было сингенетическим, т.е. возникло благодаря накоплению обломочных урановых и ториевых минералов, в величине отношений должно было бы наблюдаться единообразие.

Можно также наблюдать, что при содержании урана около 200 млн-1 отношение ThO2/U3O8 понижается. В рудопроявлении, залегающем в верхнем течении (аномалия 35 ), величины отношения ThO2/U3O8 изменяются от 0,11 (минимальные величины) до 1,15 (максимальные величины); среднее составляет около 0,46. Средняя и максимальная величины отношений в два раза ниже таковых, установленных в рудопроявлении, расположенном в нижнем течении.

Ж. На картах изопахит видно, что самые высокие содержания тория и урана не совпадают с осями палеорусел.

Экономические аспекты. На участке аномалии 9 широким распространением пользуются пиритизированные конгломераты, образовавшиеся в благоприятных для концентрации обломочных урановых минералов условиях. Содержание урана недостаточно высоко для промышленного извлечения при современных ценах на энергию.

Тем не менее наличие целого рада рудоносных уровней суммарной мощностью почти 100 м, имеющих среднее содержание урана более 10 млн-1, указывает на интенсивную миграцию урана в эпоху осадконакопления. Если предположить, что это явление не ограничивалось данным районом, то, очевидно, в афебийскую эпоху существовал крупный источник урана.

Золото еще относительно слабо изучено, но известно, что оно встречается ровместно с ураном. Его среднее содержание в 2,5-метровом горизонте базальных конгломератов ниже 1 г/т, что недостаточно для изменения промышленной значимости месторождения. В аномалии 35 среднее содержание золота составляет даже менее 0,5 г/т.

Запасы этих месторождений следует классифицировать как геологические, т.е. запасы со стоимостью извлечения более 20 долл. за 1 фунт извлеченного урана. При современных ценах на золото минимальное количество его, которое перевело бы эти руды в промышленные, составляет 2 г/т. Предварительные подсчеты, проведенные для двух районов с учетом данных на глубину, дают геологические запасы около 5000 т U3O8 при среднем содержании 200 млн-1 и средней мощности 2,5 м.

Другие месторождения в конгломератах. Совсем недавно подобные месторождения были найдены в районе Онса-до-Питанги, приблизительно в 100 км к западу от Белу-Оризонти, за пределами района Куадрилатеро-Ферриферо. Здесь уран залегает в сходных конгломератах, образовавшихся, по-видимому, одновременно с конгломератами формации Моеда. Однако в этих конгломератах концентрации урана выше, а стратиграфически они располагаются в верхней и средней частях толщи. Базальных конгломератов не обнаружено. По-видимому, условия отложения и источники осадочных пород немного отличались от условий отложения в формации Моеда. Эти месторождения подтверждают гипотезу о том, что на границах кратона Сан-Франсиско (обширной территории, которая является наиболее стабильной частью Бразильской платформы) имеются большие возможности для обнаружения промышленных месторождений урана в докембрийских метаконгломератах.

В Серра-де-Жакобина, штат Байя, на другой стороне геосинклинали, выполненной обломочным материалом за счет разрушающегося кратона Сан-Франсиско, имеются хорошо известные урановые и золотые оруденения в линзообразных кварцево—галечных конгломератах формации Серра-до-Коррего. Эти конгломераты образовались ранее, чем возникла окисляющая атмосфера, и, по-видимому, также ранее, чем конгломераты формации Моеда. Среднее содержание урана на руднике Канавиейрас в Серра-де-Жакобина составляет 100 млн-1. Извлекать уран можно только в качестве попутного продукта при добыче золота.

Эти месторождения представляют лишь отдельные примеры из многих районов афебийских ураноносных и золотоносных метаконгломератов в границах кратона Сан-Франсиско.