Файл: Дымков Ю.М. Природа урановой смоляной руды. Вопросы генетической минералогии.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 114
Скачиваний: 0
Существует и обратная связь. В карбонатной среде U ( O H ) 4 является восстановителем [469]:
2 |
2 |
U (ОН),, + — |
Ме"+ + ЗСО§~ = —- Ме° + U 0 2 ( С О 2 " ) ^ - + 2 Н 2 0 , |
и может привести к образованию металлов и их солей. Экспе риментально при 25—150°С восстановлены серебро, золото, ртуть, медь, висмут, свинец, в некоторых опытах — совместно с двуокисью урана. В настуранах неоднократно встречались самородные серебро и медь. Не исключено, что есть случаи, когда они образовались по приведенной реакции.
Электрические явления
Приуроченность линз с урановой смолкой к породам, содер жащим пирит*, пирротин и другие сульфиды [496, 497], со гласно предположению Г. А. Пелымского [498], связана с по явлением здесь природных гальванических токов. Гальваниче ские токи возникают в связи с разностью концентраций Fe?+ и Fe3 + в гидротермально измененных боковых породах. Электри ческие токи приводят к дифференциации ионов в растворах. В прикатодной полосе растворения, примыкающей к стенке трещин, где обнажаются богатые пиритом породы с малым удельным сопротивлением, возникает восстановительная обста новка. Здесь концентрируются катионы (Н+, Са2 +, Cu2 + , РЬ2 +, UO|+ и т. д.)**. Анионы сосредоточивались в центральной части
заполненной раствором трещины.
Ионы Н+ в прикатодном пространстве снижают рН раствора и приводят к распаду уранил-карбонатных комплексов с обра
зованием |
промежуточного |
продукта — гидрата |
окиси |
урана |
|||||||||
иОг(ОН)2-/гН2 0. Из гидрата |
в |
результате восстановления вы |
|||||||||||
падал |
настуран. |
Восстановлению |
U V I |
способствует |
появление |
||||||||
H S - |
за |
счет окисления |
сульфидов |
железа пород |
[498]. |
|
|||||||
Механизм отложения настурана в прикатодном |
простран |
||||||||||||
стве сходен в какой-то |
мере |
с образованием |
настурана |
путем |
|||||||||
восстановления |
минералами, |
а |
также |
с процессом |
осаждения |
||||||||
окислов урана при электролизе. Здесь, как и при |
гидротер |
||||||||||||
мальном |
эксперименте |
[470], в |
зависимости |
от |
рН |
раствора |
|||||||
на |
катоде |
образуется |
UO2 или |
U 3 0 8 . |
При |
этом |
на |
катоде |
первоначально выпадает осадок желтой гидроокиси, постепенно чернеющей *** по мере восстановления [499].
* По мнению |
Н. Т. Соколовой [479], пирит — показатель |
наличия |
в поро |
де образующегося |
совместно с ним Fe-хлорита, который и |
является |
основ |
ным поставщиком |
Fe2 + , восстанавливающего в растворах U V I . |
|
|
**В интервале рН=5ч - 10 в прикатодной области образуются сульфиды тяжелых металлов [503].
***В зависимости от электропроводимости расплава солей и осадка при электролизе образуются не только кристаллы, но и сферолнты [500].
13* 195
Влиянием гальванических токов на отложение настурана, по-видимому, можно объяснить постоянный локальный фактор восстановления. Но здесь существуют другие затруднения. Из
влеченное |
из сульфидов и |
окисленное |
железо тут |
же оседает |
в виде Fe(OH)3 : известно, |
что окисление пирита в |
щелочной |
||
обстановке |
прежде всего |
вызывает |
образование |
гидроокиси |
[501]. Выпадение корок кварца, карбоната, флюорита и других
диэлектриков * (и |
в первую очередь U02 +.x ) приводит к |
тому, |
что электрический |
потенциал в лучшем случае возникает |
лишь |
по краям линзы настурана. Но теперь известно, что линза |
часто |
|
растет от центра к периферии. |
|
Локализация зарождения
Онтогенезис (зарождение и рост) и механизм восстановления более согласуются с представлениями о преимущественно за стойном режиме водных растворов, нарушаемом резкими коле баниями различных физико-химических параметров.
Зональность сферокристаллических сферолитов, связанная с неоднократным осаждением новых сферокристаллов, свиде тельствует о новом поступлении раствора. На это же указывает и чередующееся отложение корок кальцита и настурана. В про межутках между такими резкими изменениями в гидротермаль ных растворах существовал практически застойный режим, по крайней мере в участках, где формировались настурановые линзы.
Формирование линз настурана можно представить себе сле дующим образом. В трещине или иной полости происходит смена растворов, но возможно и заполнение ураноносным рас твором новой или вторично приоткрывшейся трещины в резуль тате образования вакуума и «зсасывания» [504]. В результате реакции с вмещающими породами состав растворов изменяется, комплексы начинают распадаться и в определенных участках возникает пересыщение. Судя по тому, что корки симметрично расположены, по стенкам трещин и выклиниваются к периферии, участок пересыщения первоначально был локализован в виде изометрического медленно рассеивающегося «облака пересыще ния» (золя) раствора. Из этого облака первоначально осели пленки зародышей.
Рост пленок и образование сферокристаллических корок потребовали притока материала что создало градиент концен трации. Пока не ясно, осуществлялась ли диффузия соединений или ионов уранила к месту, где работал механизм восстанов ления, или же происходила диффузия дисперсных и коллоид-
* Образование корки настурана на деидритах самородного серебра и самородного висмута затрудняет электрохимическое осаждение • арсенндов, что не учитывается гипотезой Кейля [502].
196
пых частиц восстановленного окисла из более обширного облака
пересыщения к месту, где работал |
механизм |
кристаллизации. |
По-видимому, одновременно работали оба механизма. |
||
Диффузионный приток вещества |
к участку |
кристаллизации |
происходил длительное время и возможно, что запасы «облака» пополнялись каким-то образом. Есть признаки, что подобные «облака» в некоторых случаях охватывали всю жилу. В лока лизованном варианте облако пересыщения медленно располза лось, и на его границе происходило растворение неактивных зародышей.
Приоткрывание трещины, конденсация вещества и другие процессы приводили к нарушению равновесия и к поступлению новой порции материала. Над зародившейся рудной линзой снова появляется облако пересыщения. Сам факт существова ния крупных сферолитов настурана показывает, что механизм восстановления, зарождения и роста длительное время оста вался одним и тем же.
В моменты приоткрывания и резких пересыщений отлагались осадки зародышей или мельчайших сферокристаллов вдоль лежачего бока жил и в ловушках (пробках, отстойниках). В крутопадающих жилах «минералогические уровни» могли накапливаться и в процессе медленных взаимодействий, так как по мере достижения определенных размеров сферолиты относительно быстро опускались на дно или скатывались вдоль лежачего бока за пределы облака пересыщения. Создавая та ким образом новую концентрацию, они могли затем обрастать сферолитовой коркой.
Полученная картина формирования настурановых линз со гласуется с представлениями геологов о крайне малой скорости движения растворов в жилах. А. Г. Бетехтин [504] указал на возможность появления застойного режима после поступления
новых растворов в трещину. Ф. Г. Смит |
[195] предполагает, |
что скорость течения гидротермальных |
растворов низка. |
В. П. Федорчук [505] рассматривает условия циркуляции гидро терм в полузамкнутых, сообщающихся с разломами, и замкну тых трещинах как полузастойные (сочетание движения раство ров с медленной диффузией). Концентрационная конвекция, которая проявилась при кристаллизации полиминеральных сфе роидолитовые дендритов [7], также указывает на застойное состояние растворов.
Возникновение «замкнутых систем» в процессе минералообразования допускается преимущественно для метасоматических месторождений [506]. В ураноносных жилах есть признаки застойного состояния растворов и признаки «сквозного дви жения».
Настуран часто отлагается вблизи друзовых полостей {см. рис. 1). Друзовые полости длительное время были открыты (они часто несут все генерации кальцита), прихотливо соеди-
197
няясь между собой подобно «продушинам» карста, и, по-види мому, служили каналами направленного сквозного движения растворов. Гнезда арсенндов в тех же жилах не связаны с друзовыми пустотами и отличаются по составу, строению и по следовательности отложения минералов. Нет никаких признаков выравнивания состава путем циркуляции, и можно думать, что они образовались в застойных условиях.
На |
застойные условия |
в |
ураноносных |
жилах |
указывает, |
|||
как утверждают Э. Н. Баранов и С. В. Григорян |
[507], фор |
|||||||
мирование вокруг них зональных ореолов рассеяния. |
|
|||||||
Боковые поооды непосредственно в участке отложения наст |
||||||||
урана |
вряд |
ли |
были |
тем |
постоянным фактором |
осаждения |
||
(восстановления) |
и длительной |
кристаллизации. Такие участки |
||||||
пород |
(или |
структур) |
скорее всего можно |
видеть у |
края линз. |
Длительная самодиффузия ионов [508], по-видимому, вызывает симметричное по отношению к таким участкам расположение корок настурана. Под воздействием градиента концентрации движение ионов или частиц в растворе приобретает направлен ный характер. В этом случае по расположению скоплений руды относительно каких-то нарушений или пород можно ориентиро вочно представить направление сквозного движения растворов.
Боковые породы могут быть источником восстановителя или нейтрализатора для какой-то более обширной области, напри мер, в пределах рудного столба. Однако удовлетворительно объяснить значительную неравномерность и контрастность настуранового оруденения в гидротермальных жилах в преде лах рудных столбов появлением открытых полостей без учета внутренних постоянно действующих факторов не удается. Дей ствительно, трудно объяснить постоянное влияние структурного фактора, длительно создающего перепады давления лишь в ме стах образования настурановых линз. Постоянным внешним фактором осаждения могло бы служить «боковое питание» рудной жилы соединениями урана, восстановителями или ней трализаторами, аналогично тому, что установлено для отдель ных месторождений Рудных гор [509, 510], или «боковое обогащение» [511] грунтовыми водами. В масштабах рудной линзы подобных специальных исследований не проводилось.
Так или иначе, но из принятого механизма образования рудных линз следует:
1. При распределении восстановителя во всем объеме рудной жилы в участках локализации должен работать поглотитель углекислоты или нейтрализатор.
2.При равномерном распределении поглотителя углекислоты
инейтрализатора в участках локализации линз должен по стоянно работать (в период роста сферокристаллов) восстано витель.
3.Объем облаков пересыщения (особенно их мощность) настолько мал по сравнению с образовавшейся линзой, что
J98
следует допустить беспрерывное формирование такого пересы щенного участка — облака — в результате диффузии в каком-то постоянном локальном поле. Это поле может быть химическим (поддержание концентрации восстановителя, нейтрализатора, поглотителя), электрическим (поддержание потенциала, ката лиз) или физическим (гравитация и радиоактивность). Локаль ные химические или электрические поля у боковых пород образуются ие только в процессе изменения пород, но могут возникать под действием пропитывающих их поровых вод, а также растворов, просачивающихся по пересекаемым нару шениям.
Гравитационные поля не относятся к локальным: земное тяготение действует на все частицы, где бы они ни находились в земной коре. Однако проявления кристаллизации в гравита ционном поле локальны и зависят от местных условий — прежде всего от положения жилы по отношению к направлению силы тяжести.
Другим объяснением обнаруженного механизма роста наст-
урановых линз |
могут |
служить внутренние |
факторы |
осажде |
|
ния — влияние |
затравок |
при кристаллизационном росте |
и авто |
||
катализ. |
|
|
|
|
|
|
|
Г л а в а |
14 |
|
|
ОБРАЗОВАНИЕ |
ТВЕРДОЙ |
ФАЗЫ В РАСТВОРЕ |
|
||
Условия кристаллизационного |
роста |
|
Почковидный и гроздевидный облик агрегатов, блестящая поверхность почек, наличие микроскопических шариков наст урана— все это иногда служит поводом для отнесения наст урана к затвердевшим или раскристаллизованным гелям. Обра зование мелких шариков настурана объясняется поверхностным натяжением сгустков геля [|13]. Предполагается [5121, что округлые, бугорчатые гроздевидные формы настурана представ ляли собой «первоначально вязкие массы» (стр. 160). Харак терные для сферолитов настурана трещины рассматриваются [21] как трещины усыхания или сииерезиса, при котором про исходит сокращение объема настурана иа 14%'. Такие трещины усыхания, по мнению А. Г. Бетехтина [513], свидетельствуют о том, что окислы урана не могли выпадать сразу твердыми. Наличие включений в настуране объясняется раскристаллизацией сложного геля, а обилие примесей — их абсорбцией перво начально коллоидным веществом [514]. Поверхности сопри косновения шариков настурана (индукционные поверхности) сравнивались даже с перегородками между мыльными пузы рями [515]. Новые примеры метаколлоидных агрегатов мине ралов приведены Ф. В, Чухровым [516], Л. М. Лебедевым [388] и в работе [517].
199