ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.10.2024
Просмотров: 109
Скачиваний: 0
В акцессорных минералах уран изоморфно замещает торий, иттрий и редкоземельные элементы иттриевого ряда. Нередко обо гащены ураном фосфаты (ксенотим, монацит, иногда апатит), сложные окислы (самарскит, фергюсонит, гатчеттолит и т. д.), силикаты (циртолит, ортит, сфен). При замещении четырехвалент ным ионом U трехвалентного иона Y или TR электронейтраль ность обеспечивается одновременным замещением другого иона, например:
в ксенотиме: Y 3 + + POl~->W++ S i O 4 - , в фергюсоните: Y s + + NbB +-*U*+ + Ti 4 + в сфене: Са2 + + TR s + - > U*+ + Na+T
Уран, рассеянный в дефектах структур породообразующих минералов, имеет очень низкую концентрацию. Большая часть рассеянного урана приходится на сорбциопные формы. Это так называемый «подвижный» уран, легко извлекаемый из пород 2—5%-ными растворами карбонатов, не разрушающих решетки минералов. Считают, что основная его часть находится в шестивалептном состоянии.
Соотношение между отдельными формами нахождения урана в магматических породах определяется условиями формирования пород, их составом и последующей историей. При быстром охлаж дении магматического расплава в процессе образования вулкани ческих пород уран, находившийся в остаточном расплаве, сосредо точивается в стекле в форме твердого раствора. Вкрапленники со держат на 1—2 порядка меньше урана (так же как и тория).
Перекристаллизация вулканических пород в ходе их дальней шей истории может привести к перераспределению урана и пере ходу его в другие формы.
В интрузивных основных и-ультраосновных породах преобла
дает рассеянный U в решетках |
породообразующих |
минералов. |
В кислых и щелочных интрузиях с повышенным |
содержанием |
|
тория и редких земель преобладают малоподвижные |
изоморфные |
|
формы. В интрузиях, бедных Th |
и TR, преобладают |
собственные |
минералы и рассеянный |
(подвижный) |
уран. |
|
Во многих |
случаях |
значительная |
часть '«подвижного» урана |
имеет вторичное |
происхождение и поступила в процессе метасома- |
||
тического преобразования пород и воздействия вадозных вод. Ин трузии, обогащенные подвижным ураном, могут служить источни ком рудного вещества. для месторождений постмагматпческого генезиса. Хорошим индикатором потенциальной рудоносное™ ин трузии помимо распределения урана является отношение тория к урану, что явствует из приведенных выше рассуждений.
Промышленные месторождения магматического генезиса уран не образует.
118
Уран в пегматитах
Концентрация урана в пегматитах обычно выше, чем в тех по родах, с которыми они генетически связаны, что говорит о накоп лении урана в пегматитах.
Основными концентраторами урана в пегматитах являются акцессорные минералы. На их долю приходится подавляющая масса урана. Например, в пегматитах Северной Карелии (по Л. В. Комлеву) 98,8% урана приходится на акцессорные минералы, составляющие лишь 0,3% всей массы породы. В числе этих мине ралов встречены как собственные минералы урана (уранинит, брёггерит, давидит, карбуран и др.), так и урансодержащие мине ралы тория, редких земель, циркония (ксенотим, торнаипт, торит, монацит, циртолит, пирохлор, самарскит, гатчеттолит и т. д.).
Особенно богаты ураном так называемые ураноносные пегма титы, которые чаще всего являются пегматитовыми телами, про работанными высокотемпературными растворами и обогащенными ураном в постмагматические стадии. Они обычно приурочены к пегматитам сиалического состава, залегающим в породах среднего, основного и ультраосновного составов, в меланократовых кислых породах, сланцах и гнейсах, обогащенных биотитом, амфиболом, пироксеном, магнетитом, сульфидами, а также в карбонатных по родах. Урановая минерализация обычно бывает приурочена к хорошо дифференцированным жилам и нередко локализуется в зонах метасоматического замещения и трещинах гидротермального заполнения. Среднее содержание урана в ураноносных пегмати тах обычно составляет сотые и даже тысячные доли процента. Лишь в отдельных локальных гнездах и зонах оно может дости гать 0,1—2%. Надо отметить, что характерной особенностью урано носных пегматитов "является специфическое изменение внешних признаков некоторых минералов, контактирующих с радиоактив ными. К этим признакам относятся потемнение кварца, перекри сталлизация мусковита в мелкочешуйчатую слюдку, покраснение полевых шпатов, появление у берилла золотистой окраски, а у флюорита — черной или красно-фиолетовой.
Экономический интерес в качестве небольших урановых место рождений пегматиты могут представлять только в отдельных слу чаях. Обычно они не имеют практической ценности в качестве само стоятельных источников сырья.
Уран в постмагматических процессах
Наиболее богатые месторождения урана имеют гидротермаль ное происхождение. Вопрос об источнике урана в гидротермаль ном растворе не решается однозначно. Им может быть и кристал лизующийся магматический расплав, и горные породы, по которым движется раствор.
Формы переноса урана с гидротермальными растворами опре-
119
деляются химическими особенностями урана в растворах, возмож ных в природной обстановке.
На основании изучения парагенезисов и минеральных ассоциа ций урановых гидротермальных месторождений, а также состава газово-жидких включений в минералах было установлено, что характерным компонентом минерализующих ураноносных раство ров была углекислота.
В ряде случаев было возможно предположить наличие суль
фат-ионов в этих растворах, а также |
ионов фтора и хлора. Карбо |
||
наты, сопутствующие |
выделению настурана в жилах, |
указывают |
|
на то, что основным |
компонентом |
рудообразующих |
растворов |
была углекислота. Исследования В. Б. Наумова и А. И. Тугарпиова показали, что концентрация С 0 2 в растворах варьировала от 90 до 4200 г/л, температура — от 50 до 800—850°С, а давление — от нескольких сотен бар до 2000 бар.
Чрезвычайно высокое давление углекислоты, часто на порядок превышающее литостатические нагрузки пород, способствовало восходящим движениям гидротермальных растворов. Просачи ваясь через толщу пород, высокотемпературные насыщенные углекислотой растворы энергично выщелачивали из них уран. Если вмещающие породы были обогащены ураном, то его концентрация в растворе могла достигать значительных величин.
Высокая температура и невысокая кислотность растворов ука зывают, что перенос урана в форме U4 4 - или комплексных соеди нений U (IV) происходить не мог. Наиболее устойчивыми в таких условиях являются карбонатные комплексы уранила.
Отложение урана из рудообразующих растворов могло прои зойти лишь при разрушении этих комплексов, основной причиной которого было падение давления углекислоты. По мнению Г. Б. Наумова, «изменение концентрации углекислоты растворов сказывается на поведении урана значительно сильнее, чем измене ние окислительно-восстановительного потенциала».
А. И. Тугаринов выделяет два основных механизма снижения содержания углекислоты-в гидротермальных растворах: дегазацию и карбон атизащио вмещающих толщ. В соответствии с преоблада нием того или другого механизма формируется определенный тип месторождений.
На сравнительно небольших |
глубинах |
(до 1 км) |
в |
условиях |
тектонических подвижек вполне |
возможно |
падение |
давления на |
|
несколько сотен бар в трещинах, |
по которым движутся |
растворы. |
||
Падение давления приведет к вскипанию углекислоты, выделению ее в собственную фазу и быстрому разрушению карбонатных комп лексов. В результате образуются жильные тела с настураном в ас социации с другими рудными минералами (галенитом, молибдени том, сфалеритом и др.), а также — флюоритом, баритом и другими карбонатами. Подобный тип руд образуется в условиях относитель
но низких температур |
(100—200°С) и давлений (500—1000 бар) и |
120 |
* ' |
сопровождается незначительной зоной метасоматической перера ботки вмещающих пород.
Рудоотложение может происходить в породах любого состава, но более благоприятными являются кислые породы. Потеря угле кислоты приводит к повышению щелочности раствора, переходу в
него дополнительных порций |
кремнезема и связыванию |
урана |
также и в форме силикатов (коффинит). |
|
|
С увеличением глубины формирования рудных растворов |
роль |
|
жильного выполнения трещин |
падает. Высокотемпературный |
тип |
месторождений урана образуется в условиях более высоких давле ний (1500—2500 бар) и интервале температур 250—350°С. Рудные тела этого типа представлены мощными зонами (несколько десят ков метров) метасоматически измененных пород с уранинитом,, браннернтом, вкрапленными в карбонатной массе и не сопровож дающимися другими рудными минералами.
Реакции образования карбонатов могут происходить в поро дах, богатых силикатами и алюмосиликатами Са, Mg, Fe, карбона ты которых труднорастворимы. Следовательно, основные рудовмещающие породы будут более благоприятны для данного типа руд,, чем кислые.
Для описанных выше типов месторождений урана характерна практическое отсутствие тория и редкоземельных элементов. Они сопутствуют урану лишь в наиболее высокотемпературных раство рах повышенной щелочности. В этих условиях U, Th и TR могут совместно мигрировать в форме галоидных, прежде всего фторидных комплексов. По мере падения щелочности раствора первыми разрушаются фторсодержащие комплексные соединения тория и редких земель, в то время как уран может сохраняться в растворе. При высоком парциальном давлении углекислоты дальнейшая миграция урана будет происходить в форме карбонатных комплек сов уранила. Таким образом, с момента окисления урана до U ( V I ) его поведение резко отличается от поведения тория и редких земель и их дальнейшая геохимическая история не совпадает.
Метасоматические месторождения — один из важнейших ис точников урана. Они характеризуются значительным разнообра зием, обусловленным составом рудовмещающих пород, подверг шихся метасоматической переработке. А. И. Тугаринов выделяет характерные геологические особенности, общие для всех метасоматических месторождений урана:
а) пространственная связь месторождения с более древними ураноносными метаморфическими или осадочными породами, явив шимися источником урана;
б) отсутствие непосредственной связи с магматическими явле ниями, которые могли служить лишь энергетическим источником движения поровых растворов;
в) весьма убогий минеральный состав руд, соответствующий минеральному составу рудовмещающих толщ;
г) приуроченность рудных тел к участкам замедленного про-
121