Классификация месторождения урана

В предлагаемой классификации рассматриваются лишь месторождения, определившиеся в качестве основных промышленных типов источников уранового сырья.

1. Пегматитовые месторождения:

• формация ураноносных мигматит-пегматитов.

1. Гидротермальные месторождения:

• уран-альбититовая (уран-натровая) формация;
• уран-молибденовая формация;
• уран-титановая формация;
• урановая формация (с золотом или никелем);
• уран-битумная формация.

1. Инфильтрационные месторождения:

• окислительно-восстановительного типа в песчаниках;
• эвапорационного типа в калькретах.

• древние метаморфизованные россыпи;
• сорбционные уран-фосфорные в глинах с костными остатками ископаемых рыб.

Рис. 78. Разрез месторождения Россинг: 1 — ураноносные пегматиты; 2 — вмещающие сланцы и мраморы

Формация ураноносных мигматит-пегматитов. Единственное промышленное месторождение этой формации в настоящее время — месторождение Россинг в Намибии. Это месторождение приурочено к крупному прогибу в архейском гранито-гнейсовом основании. Прогиб выполнен метаморфизованными породами верхнего протерозоя, представленными мраморами, графитсодержащими кристаллическими сланцами и кварцевыми конгломератами.

Месторождение представляет собой блок мраморов и сланцев, обильно инъецированный сложными послойными и секущими, ветвящимися и сочленяющимися телами мелкозернистых пегматитов, сложенных калишпатом, кварцем и биотитом (рис. 78). Тонкозернистый уранинит (зерна менее 0,3 мм) тяготеет к зонам, обогащенным биотитом. Кроме уранинита отмечаются циркон и молибденит, не имеющие промышленною значения. В зоне окисления вблизи поверхности развиты минералы шестивалентного урана. Руды месторождения убогие, но большие запасы (свыше 50 тыс. т металла) и благоприятные горнотехиические условия позволяют вести эффективную разработку открытым способом.

Уран-альбититовая (уран-натровая) формация. Гидротермальные месторождения, относимые к этой формации, распространены достаточно широко. Среди них отмечаются как штокверково-метасоматические, так и жильные образования с кварцевым или карбонатным выполнением. Основная черта этих месторождений — развитие во вмещающих породах альбита.

Различаются два типа околорудных альбититов. Для первого из них характерно развитие кроме альбита еще и щелочных амфиболов (рибекита) и образование очень широких зон альбитизации, содержащих урановую минерализацию только на отдельных участках. Уран здесь присутствует в форме уранинита и браннерита, образующих тонкую вкрапленность. Второй тип альбитизации отличается меньшей щелочностью процесса (выделяется только альбит) и присутствием гематита, придающего измененным околорудпым породам яркую красную окраску. Этот тип альбитизации проявляется в более тесной связи с урановой минерализацией, представленной настураном и коффинитом в виде вкрапленности и прожилков. Отмечаются также апатит (иногда ураноноспый), молибденит и пирит.

Рис. 79. Схематизированные план (а) п разрез (б) месторождения Гуннар: 1—гнейсы; 2— граниты; з — альбититы по гранитам; 4— урановая руда; 5 — ось рудного тела и направление разреза

Один из типичных примеров урановых месторождений альбититовой формации (второй тип) — месторождение Гуннар в Канаде. Оно приурочено к крупному гранитогнейсовому, куполообразному поднятию Канадского щита. Положение месторождения контролируется системой крупных разломов. Рудная залежь тяготеет к наклонному контакту гранитов и гнейсов и сопровождается широким ореолом интенсивной альбитизации. Альбититы характеризуются красной окраской за счет тонкораспыленного гематита. Залежь представляет собой полого наклонный сложный штокверк (рис. 79). Основной урановый минерал — настуран в ассоциации с карбонатом, хлоритом и гематитом, которые образуют прожилки и вкрапленность в альбититах. Содержание урана в рудах около 0,1%. Общие запасы, по-видимому, составляли не менее 10 тыс. т. В настоящее время месторождение выработано.

Кроме штокверковых среди месторождений этой группы известны и жильные. Наиболее обычны карбонатные (кальцит-анкерит- доломитовые) жилы, иногда несущие кроме настурана сульфиды и арсениды кобальта, никеля, селениды, самородное серебро, висмут и др.

 

Уран-молибденовая формация. Месторождения урана, относимые к этой формации, распространены достаточно широко и тяготеют к областям древних (палеозойских, мезозойских, третичных) вулканических поясов континентального андезит-липаритового вулканизма. Для месторождений характерны приуроченность к структурам древних вулканов (кальдеры, некки) и четкий контроль длительно развивавшимися разломами, участками их сопряжения, пересечения или расщепления (рис. 80). Изменение вмещающих пород обычно выражается в серицитизации или аргиллизации. Урановая минерализация обычно представлена настураном в ассоциации с коффинитом.

Весьма характерно присутствие в рудах молибдена, обычно выраженного скрытокристаллической разновидностью молибденита— иордизитом. Часто отмечаются также флюорит, пирит, карбонаты. Положение и форма залежей контролируются сочетанием структурных и литологических элементов (рис. 81). В соответствии с этим рудные залежи обычно имеют форму сложных неправильных штокверков или жильных зон различного падения. Иногда отмечается развитие урановой минерализации по благоприятным горизонтам пород с образованием субпластовых тел. Качество руд различное, отмечаются рядовые и богатые руды. Присутствующий в рудах молибден обычно является попутным ценным компонентом.

Рис. 82. месторождение Рейнджер.Схематизированный разрез по Первой рудной залежи. По Н. П. Лаверову:

1 — гнейсы; 2 — графитистые и слюдистые сланцы; 3 — доломиты; 4 — долериты; 5 — дробленые породы; 6 — разломы; 7 — хлоритизация; 8 — урановая руда

Уран-титановая формация. Месторождения этой формации встречаются относительно редко. Они находятся в областях древних щитов, испытавших тектономагматическую активизацию с внедрением субвулканических щелочных интрузий. Месторождения располагаются в крупных разломах древнего заложения, подновленных более молодыми подвижками, и представлены жилообразными зонами брекчирования и трещиноватости, содержащими браннерит, иногда с примесью настурана. По вмещающим гнейсам и гранитам развивается калишпат-кварц-карбонат-пиритовый агрегат. Характерен значительный вертикальный размах оруденения и выдержанность его по простиранию при неизменном вещественном составе. Отмечается примесь в рудах золота, связанного с пиритом. Качество руд обычно рядовое.

Урановая формация с золотом и никелем. Крупные месторождения этой формации были обнаружены в последнее десятилетие в Северной Австралии и Канаде. Условия их образования изучены еще недостаточно. В этих районах месторождения располагаются среди интенсивно складчатых нижнепротерозойских образований, представленных различными сланцами, часто углистыми или графитистыми, доломитами и гнейсами, прорванными интрузиями долеритов. Нижнепротерозойские образования с резким угловым несогласием перекрываются горизонтально залегающими платформенными осадками верхнего протерозоя. Таким образом, характерная черта этих месторождений — приуроченность к древней поверхности выветривания. Однако положение месторождений в нижнепротерозойских породах четко контролируется разрывными нарушениями. Месторождения представлены сложными по форме субсогласными или секущими залежами.

Вмещающие породы обычно интенсивно хлоритизированы, серицитизированы и доломитизированы. Как правило, рудные тела быстро выклиниваются с глубиной при удалении от поверхности несогласия. Руды представлены настураном и часто очень богатые (в месторождении Набарлек в Австралии более 10%). Характерно присутствие самородного золота (Австралия) или сульфидов никеля (Канада), причем содержания этих компонентов также очень велики. Большинством исследователей эти месторождения трактуются как первоначально гидротермальные, подвергшиеся резкому обогащению процессами окисления и цементации в пред- верхнепротерозойское время и последующему метаморфизму.

Типичный пример этих месторождений — Рейнджер в Австралии (рис. 82). Оно приурочено к тектоническому контакту гнейсов с интенсивно нарушенной пачкой сланцев и доломитов. Эти нижнепротерозойские породы за пределами месторождения несогласно перекрываются горизонтально лежащими песчаниками верхнего протерозоя. Рудные залежи имеют вид сложного штокверка, грубо согласного с вмещающими породами. Оруденение сопровождается интенсивной хлоритизацией пород и представлено прожилками и густой вкрапленностью настурана. Присутствуют самородное золото и небольшое количество сульфидов. Руды месторождения богатые (более 0,2%). Запасы оцениваются свыше 70 тыс. т.

Рис. 83. Схема геологического строения месторождения Амброзия-Лейк.По Роеберу:

1 — песчаник сероцветный; 2 — песчаник окисленный; 3 — зона локализации вторичных руд на фронте пластового окисления; 4 — залежи первичных руд; 5 — реликтовые залежи первичных руд.

Уран-битумная формация. Месторождения формации проявлены относительно широко, но крупных известно немного. Все месторождения расположены среди осадочных пород наложенных впадин и характеризуются субпластовой формой залежей и согласным их залеганием.

Наиболее крупное месторождение этого типа — Амброзия-Лейк я шт. Колорадо (США). Месторождение приурочено к крупной впадине Син-Хуан, выполненной преимущественно песчано-глинистыми образованиями пермского, триасового, юрского и мелового возраста.

Месторождение локализовано в горизонте песчаников, заключенном между слоями сланцев формации Моррисон (юра). За пределами распространения рудных залежей песчаники красноцветные, но в области их развития приобретают серый и белый цвета. Форма рудных залежей линзообразная; располагаются они в плоскости пласта песчаников закономерно, образуя четковидные цепочки (рис. 83). Мощность их значительно меньше мощности пласта песчаников и не превышает первых метров (рис. 84). Руды настурановые. Характерно присутствие минералов ванадия (роскоэлит и др.) и углеродистого вещества (битумы). На эти первичные залежи накладываются процессы более молодого пластового окисления, приводящие к лимонитизации песчаников и перераспределению урана в виде валообразных (так называемых «стековых») залежей небольшой ширины, мощностью близкой к мощности песчаников (10—20 м). Запасы Амброзии-Лейк оцениваются в более 100 тыс. т при высоком качестве руд (более 0,2%).

Инфильтрационные месторождения окислительно-восстановительного типа в песчаниках. Эти месторождения одни из самых распространенных в мире и известны на всех континентах. Они расположены в осадочных проницаемых породах, легко фильтрующих грунтовые воды (песчаниках, галечниках). Их формирование происходит в первично-сероцветных восстановительных породах за счет привноса урана кислородсодержащими грунтовыми водами и осаждения его на окислительно-восстановительном барьере. В качестве источника урана обычно рассматриваются размываемые выступы древних кристаллических пород.

Рудные тела тяготеют к прослоям проницаемых пород, заключенным между водоупорами (сланцы, глины, кристаллический фундамент). Формы их, так называемая ролловая, лентообразная в плане и серповидная в разрезе, располагаются на фронте пластового окисления, создаваемого фильтрующимися по проницаемому пласту кислородными водами. Окраска вмещающих пород в «тылу» залежей желтая или красная (окисленная), а перед фронтом окисления — первично-сероцветная. Отмечается прямая зависимость качества руд от восстанавливающей способности пород, определяемой наличием органики, пирита и других восстановителей. Руды в ролловых залежах представлены преимущественно землистыми разностями настурана (чернями). Иногда отмечается коффинит. Для некоторых месторождений характерны повышенные содержания селена.

Рис. 85. Схематизированные план (а) и разрез (б) инфильтрационного эпигенетического месторождения в зоне пластового окисления: 1—4 — на плане: 1 — кристаллические породы обрамления впадины, 2 — окисленная часть рудовмещающих пород, 3 — рудная залежь, 4 — фронт пластового окисления; 5 — перекрывающие рудный горизонт породы; 6 — глины; 7 — окисленные пески; 8 — неокисленные пески; 9 — рудная залежь

Месторождения этого типа известны в США (штаты Вайоминг и Техас), Нигере, Аргентине и других странах. Запасы их часто значительны и измеряются многими десятками тысяч тонн урана.

Проницаемость рудовмещающих пород этих месторождений создает благоприятные условия для отработки их способом подземного выщелачивания из скважин, что значительно дешевле обычного способа горной добычи. Поэтому они могут представлять промышленный интерес даже при очень низком содержании урана (первые сотые доли процента).

Рис. 86. Разрез месторождения Джиллири:
1 — граниты фундамента; 2 — кора выветривания гранитов; 3 — аллювий; 4—глины; 5 — конгломераты; 6 — калькреты; 7 — урановая руда

Инфильтрационные месторождения эвапорационного испарительного типа в настоящее время известны только в Австралии (Джиллири). Они являются близсовременными, четвертичными образованиями районов с резко засушливым климатом. Месторождение Джиллири приурочено к системе долин сезонных пересыхающих водотоков и представлено выделениями карнотита в порах своеобразных пород, получивших название калькретов. Калькреты представляют собой аллювиальные пески, сцементированные новообразованиями кальцита. Их генезис связывается с испарением гидрокарбонатных грунтовых вод. Источником урана и ванадия считаются кристаллические породы кислого и основного состава, слагающие цоколь всего района развития сети временных водотоков.

Месторождение Джиллири имеет значительные запасы (более 10 тыс. т), характеризуется высоким качеством руд (десятые доли процента) и весьма благоприятными горнотехническими условиями, так как руды практически залегают на поверхности.

Весьма вероятно, что в районах пустынного климата могут быть, обнаружены новые подобные месторождения.

Древние метаморфизованные россыпи. Эти месторождения распространены в мире ограниченно и представлены древними ураноносными конгломератами, известными в Канаде и ЮАР. Вмещающие эти месторождения структуры представляют собой крупные субгеосинклинальные прогибы, заложенные в раннем протерозое на древнем кристаллическом основании и выполненные кварцитами, аркозами и сланцами с прослоями когломератов.

Конгломераты содержат преимущественно кварцевую гальку, сцементированную кварц-слюдистой массой. Мощность конгломератовых слоев небольшая (от долей метра до 1—2 м). В пределах этих слоев урановая минерализация отмечается в виде отдельных струй определенной ориентировки. Минералы урана (в Витватерсранде преимущественно уранинит, в Канаде браннерит) встречаются в цементе конгломератов и часто имеют вид окатанных зерен. Кроме урановых минералов в цементе отмечаются обломочные циркон, монацит, сфен, гранат, хромит, а из новообразованных — пирит и другие сульфиды. Конгломераты ЮАР содержат самородное золото при низком содержании урана и являются золоторудными месторождениями, из которых уран может добываться лишь попутно. В Канаде содержание золота в конгломератах низкое, однако высокое содержание урана (около 0,1%) допускает их эксплуатацию как урановых.

Общие запасы конгломератовых месторождений весьма велики и оцениваются в более 200 тыс. т.

Сорбционные уран-фосфорные месторождения в глинах с костными остатками ископаемых рыб. Месторождения этого типа встречаются редко. Известный район их развития представляет собой краевую зону платформы. Месторождения приурочены к морским мелководным фациям, представленным глинами, резко обогащенными костным детритом ископаемых рыб. Обломки костей фоссилизированы (замещены фосфоритом) и содержат уран, редкие земли, молибден и другие элементы. Глины черные, обогащенные мельниковит- пиритом. Самостоятельных минеральных форм уран не образует и заключен в решетке апатита фоссилизированного костного детрита. Мощность рудных залежей небольшая, но размеры площади большие. Их форма в плане изометрическая или удлиненная; залегание субгоризонтальное. Руды комплексные на фосфор (содержание 6— 12%), пирит (как сернокислотное сырье содержание до 30%), редкие земли и уран.