Класс инфильтрационных месторождений

К инфильтрационным относятся такие месторождения выветривания, ценное вещество которых выщелочено из одних пород, перенесено грунтовыми водами и отложено в других породах в промышленных концентрациях. Продуктами инфильтрационной деятельности являются месторождения урана, меди, железа, с определенной доли условности, месторождения самородной серы [1, 21].

Уран выносится грунтовыми водами нередко на значительные растояния, за пределы источников его выщелачивания, и преотлагается с образованием инфильтрационных скоплений, иногда формирующих крупные месторождения. Четырехвалентные месторождения, свойственные глубинным условиям рудогенеза, в коре выветривания окисляются и переходят в легко растворимые шестивалентные соединения. В этих условиях осуществляется гидролиз урана с последующим образованием в приповерхностных водах легко растворимых комплексных катионов: [ UO₂(CO₃)]⁴⁺, [UO₂(CO₃)₂H₂O]²⁺,

[ UO₂(CO₃)(OH)₂]⁴⁺ и более редких гумат-уранила, кремний-уранила, фосфат-уранила; в кислой среде возникют также легкорастворимые комплексы сульфат-уранила [(UO₂)(SO₄)₂]^2- или [(UO₂)(SO₄)3]^4-.

Так осуществляется вынос из коры выветривания урановых соединений, рассеянных в горных породах. Грунтовыми водами уран выностися нередко на значительные расстояния и переотлагается с образованием инфильтрационных скоплений, образующих иногда крупные месторождения.

Урановые месторождения выветривания создавались на всем порояжении геологической истории развития земной коры. Среди инфильтрационных месторождений в конгломератах и песчаниках могут быть выделены образования раннего палеозоя в ЮАР (Витватерсранд), в Канаде (Блайнд Ривер), карбона (во Франции Вогезы), перми во Франции (Лодев), триаса в США (некоторые месторождения плато Колорадо), юры, мела, эоцена, олигоцена, миоцена, плиоцена.

В качестве примеров промышленных месторождений В.И.Смирнов [20, 21] приводит описание урановых руд плато Колорадо, залегающих а песчаниках и конгломератах. Урановые месторождения встречаются по всему разрезу платформенных отложений, от верхнепалеозойских до верхнечетвертичных; резко подавляющая их часть залегает среди конгломератов и песчаников в форме пластообразных, линзовидных, леновидных, гнездовых и кольцевой формы (роллы) тел. Размеры таких тел, общее число которых достигает нескольких тысяч, от единиц до сотен метров в поперечнике, при мощности от долей метра до 5 – 6 м, редко более. Содержание урана в товарной руде 0,1-1%; редко более; содержание ванадия 1-1,5%; кроме того в рудах содержится медь, в небольших количествах свинец, кобальт, никель, молибден, мышьяк, селен.

Скопления урановой руды в пластах угля известны во многих странах Европы, Америки, Азии. Они развиты преимущественно в бурых, полубитуминозных углях и лигнитах мезозойского и кайнозойского возраста. Чаще они приурочены к небольшим месторождениям межгорных впадин, чем к крупным каменноугольным бассейнам.

Урановые месторождения известны также в битуминозных породах. Они представляют собой скопления урана в продуктах окисления нефти, в асфальтитах, пропитывающих песчаники, аркозы, туфы, известняки и другие породы. Они известны в Европе, Азии и Америке; примером может служить месторождение Амброзия Лейк в штате Нью-Мексико, США. Рудные тела этого месторождения, залегающие в асфальтизированных песчаниках верхней юры, достигают длины 1 км при мощности до 30 м. Запасы урана оцениваются около 1200 тыс. тонн при среднем содержании металла около 0,5 %.

Инфильтрационные месторождения меди обычно приурочены к красноцветным тощам осадочных пород. Они распространены в США, известны в Боливии, Чили, некоторых странах Европы. Примером могут служить месторождения медистых песчаников в пермских отложениях западного Приуралья и восточного края Русской платформы. Урал рассматривается как первоисточник оруденения. Соединения меди сносились оттуда и фиксировались в пермских породах, преимущественно в слоях казанского яруса. Сульфидные соединения на площадях выветривания окислялись и растворялись в грунтовых водах, переносились в виде легко растворимых сульфатов и вновь отлагались с образованием гнездовых залежей. При этом на значительной глубине, ниже уровня грунтовых вод, могли выпадать халькозин-ковеллиновые руды с самородной медью, выше были условия для отложения оксидов и карбонатов меди.

Интересный пример инфильтрационного месторождения меди находится в Чили в 2-х км от всемирно известного медно-порфирового месторождения Чукикамата. Месторождение Эксотика представляет собой крупную пластовую залежь в плаще олигоценового аллювиального галечника, залегающего на метаморфическом основании. Источником меди являются продукты эрозионного разрушения коренных руд месторождения Чукикамата. Рудные минералы представлены медистым вадом (MnO₂CuOH₂O), хризоколлой (Cu₃(OH)₂[Si₄O₁₀]*nH₂O) и атакaмитом (Cu₂(OH)₃Cl). Запасы меди оцениваются в 3 млн. т при среднем содержании 1,6%.

Примером инфильтрационного образования железных руд могут быть Алапаевские месторождения восточного склона Урала. Эти месторождения образовались в результате взаимодействия грунтовых железосодержащих вод с карбонатными породами по легкопроницаемому горизонту обломочных пород [20]. Рудные тела представляют собой пластообразные и линзовидные скопления карбонатно-силикатных и гидрооксидных руд железа. В наиболее глубоких горизонтах руда состоит в основном из сидерита и железистых хлоритов; ближе к поверхности преобладают гидроокислы железа с реликтами карбонатного и силикатного состава.

Формирование инфильтрационных месторождений серы происходит либо при непосредственным воздействием углеводородов газонефтяных месторождений на сульфаты (гипс, ангидрид), либо при растворении сульфатов с последующим выпадением серы вследствие обменных реакций с углеводородами в растворе. В первом случае образование серы может осуществляться по реакции: CaSO₄ + CH₄ = 2CaCO₃ +4H₂O +S₂.

Иногда инфильтрационным способом образуютс залежи гипса за счет окисления сульфидов. Таким образом, грунтовые воды насыщаются серной кислотой (H₂SO₄). Сернокислые воды, циркулируя по известнякам, замещают кальцит с образованием гипса. Примером может служить весьма крупное месторождение инфильтрационных залежей гипса в Юго-Западном Иране.