Файл: Баранов, В. И. Радиогеология учебник.pdf

2,5. Для вод урановых месторождений гидротермального или ме-

в омывающих водах значительно больше единицы. Причиной та­ кого различия является изотопный обмен между твердой и жидкой,

на своем пути главным образом атомы других элементов. Изотоп­ ный обмен в таких рудах и породах менее вероятен. Породы, по­ терявшие в процессе выщелачивания часть урана-234, обычно обеднены им и имеют отношение изотопов урана меньше единицы. Изотопное отношение в природных водах более или менее точно наследуется теми образованиями, в которые основная часть урана, поступает из вод.

Отношение изотопов урана в радиогеологии начали использо­ вать сравнительно недавно. В качестве объектов обычно выбира­ ют геологические образования, в которые большая часть урана поступила из воды.

Приведем несколько примеров использования уранового изо­ топного метода.

1. Одно из первых определений геологического возраста пород по изотопам урана осуществил В. В. Чердынцев. Он применил этот метод для датирования отложений нижнего плейстоцена по окаменелым костным остаткам. В качестве начального отношения

ся относительный (а не абсолютный) возраст отложений нижнего' плейстоцена по сравнению с возрастом отложений верхнего плей­ стоцена. Принималось, что изотопный обмен между костными ос­ татками и подземными водами не происходил после минерализа­

169-

2. Д. Тюрбер применил урановый изотопный метод для опре­ деления возраста окаменелых кораллов из буровой скважины атол­ ла Эниветон. За исходную величину у0 он принял отношение изо­ топов урана в современных кораллах и оолитах. Среднее значение 7о оказалось равно 1,15, что совпало с у0 океанической воды. Ока­ залось возможным определить возраст до 800 000 лет. Все опреде­ ления возраста были выполнены с очень значительной погреш­ ностью в связи с небольшим отклонением от радиоактивного рав­ новесия в исходный момент времени (за 800 000 лет возможный интервал изменения изотопных отношений находился в пределах 1,15—1,00+0,01).

3. Более широкое применение урановый изотопный метод на­ шел при исследовании урановых месторождений (Н. Г. Сыромят­ ников, К. Е. Иванов и Р. Г. Кудряшова, Дж . Рошолт и др.).

Как уже упоминалось, для вод, омывающих урановые руды с хорошо выраженной минерализацией, характерно пониженное от­ ношение изотопов урана по сравнению с вмещающими породами. Аномальное'содержание урана в водах в сочетании с низким изо­ топным отношением, нередко близким к равновесному, служит поисковым признаком гидротермальных урановых месторождений. Например, для вод, связанных с рудным телом одного из гидро­ термальных месторождений, характерно отношение изотопов ура­ на, близкое к 2. Трещинные воды в кварцевых порфирах, вмещаю­ щих руды, на расстоянии около 80 м от рудных тел имеют изотоп­ ное отношение в пределах 7,2—8,8 (Иванов, Кудряшова, 1962).

Во вторичных аккумуляциях урана изотопный состав руд бу­ дет зависеть от источника рудного вещества. Если источником урана являются гидротермальные руды, то во вторичных минера­ лах будет низкое изотопное отношение. В том случае, если источ­ ником являются горные породы с рассеянным ураном, вновь обра­ зованные минералы будут содержать значительный избыток 2 3 4 U . Например, Н. Г. Сыромятников, исследуя изотопный состав вто­ ричного уранового оруденения, локализующегося в рыхлых отло-

.жениях над контактом гранитов и амфиболитов, нашел, что отношение 2 3 4 и / 2 3 3 и в водах рудной залежи равно 3,1, в урановых минералах (шоекппгерит, погашш-т)—2,9, в трещинных водах гранитного массива — 3,0. Таким образом, было показано, что ис­ точником урана для оруденения является рассеянный уран гра­ нитного массива.

Вынос урана из руд может фиксироваться изотопным отноше­ нием урана, несколько меньшим единицы (0,8—0,9). Очень четко вынос урана подтверждается избытком иония по отношению к равновесному урану — высоким отношением Io/U.

Н. Г. Сыромятников воспользовался изотопным отношением урана для расчета возраста вторичного уранового оруденения, за­ легающего в рыхлых отложениях над гранитами. Принимая, что процесс поступления урана в зону цементации, где он необратимо

170

фиксировался в виде урановых черней, был непрерывным и равно­ мерным, автор проводил расчет по следующей формуле:

yt — 1 _ 1 е~%*{

4.Интересное применение урановый изотопный метод получил

вработах П. И. Чалова (1968). Автор использовал метод для рас­ чета возраста ряда бессточных озер: Аральского, Иссык-Куль, Чатыр-Куль, а также для решения некоторых важных вопросов палеогеографии (время поворота Амударьи в Аральское озеро, возможность впадения р. Чу в Иссык-Куль и др.).

Рассмотрим метод расчета на примере оз. Иссык-Куль. Автор определил изотопный состав урана в воде 22 основных рек, до­ ставляющих подавляющую массу воды в озеро. Пробы отбирали в теченце нескольких лет в различное время года. Было найдено, что среднегодовые значения отношений 2 3 4 T J / 2 3 8 u отличаются не­ значительно. При расчетах учитывался вес каждой реки в общем гидрогеологическом балансе. Средневзвешенное изотопное отноше­ ние (у0 ) в водах, поступающих в озеро, равно 1,249+0,010. В во­ дах самого оз. Иссык-Куль изотопное отношение не зависит от глубины отбора проб в пределах аналитической ошибки и в сред­

с момента его поступления. Донные осадки в озере имеют тот же изотопный состав, что и вода. Это исключает влияние изотопного обмена между водой и осадками. Принимая, что изотопный состав ежегодно поступающей в озеро воды был постоянным за все время

2 £ 6 Ra является первым продуктом распада урана, обнаружен­ ным учеными. Методы определения оказались лучше разработаны для радия; чем для других членов семейства урана, и в первых работах по определению возраста геологических образований по

171

радия объясняли его распадом, и возраст рассчитывали по фор­

В первом случае преобладало выщелачивание радия из пород, во втором — сорбция его на породах из раствора.

активному воздействию подземных вод и непригоден для геохро­ нологических исследований.

Отношение Ra/U используется в нефтепоисковой геологии в качестве индикатора нефтеносности структур. Было обнаружено, что минерализованные пластовые воды нефтяных месторождений хлоридно-кальциево-натриевого типа резко обогащены радием по сравнению с равновесным ураном, причем сдвиг равновесия часто достигает нескольких порядков. Причины этого явления еще недо­

ческие свойства обоих изотопов одинаковы. В определенных гео­ химических условиях хлоридно-кальциевые воды или минерализо­ ванные бессульфатные воды, обогащенные барием или стронцием, легко вышелачивают изотопы радия и удерживают их в растворе.

172