Введение

Уран является наиболее тяжелым природным элементом с порядковым номером 92. Этот элемент был открыт Клапротом в 1782г., а его радиоактивность обнаружена Беккерелем 1896 году. Уран характеризуется большим зарядом ядра и сложным строением электронной оболочки.

Природные скопления урана образуются при магматических и гидротермальных процессах, при осадконакоплении, метаморфизме и выветривании пород. Встречаются как собственно урановые месторождения, так и комплексные. Массовые доли урана в рудах колеблются от сотых долей процента до первых процентов.

До пуска первых атомных реакторов урановые руды добывались в основном для извлечения из них Ra. Мизерные количества урановых соединений использовались в некоторых красителях и катализаторах. Когда из элемента, ни имеющего практически никакого промышленного значения, U превратился в стратегическое сырьё №1, началась настоящая охота за его рудами.

Изотоп U²³⁵ делится под действием тепловых нейтронов и является основным сырьём для тепловых АЭС. Наиболее распространенный изотоп U²³⁸ делится под действием быстрых нейтронов и служит сырьем для получения стратегического делящегося материала – плутония.

При среднем содержании урана 2,5 г/т в некоторых горных породах, например в гранитах, его массовая доля составляет 4,5 г/т.

Полная энергия, «спрятанная» в этих граммах, эквивалентна теплосодержанию сотен тонн каменного угля. Всего в относительно тонком, 20-км верхнем слое Земли заключено 10¹⁴ т U. Количество громадное, способное удовлетворить все энергетические потребности человечества на долгое время. Энергия этого урана оценивается астрономической цифрой – 2,3х10²⁴ киловатт-часов. Это в 10⁶ раз больше, чем могут дать все разведанные и предполагаемые месторождения горючих полезных ископаемых.

Способов извлечения урана из руд разработано великое множество. Причиной тому, с одной стороны, стратегическая важность этого элемента, а с другой – разнообразие его минеральных форм. Но каков бы, ни был метод или сырьё, любое урановое производство включает три стадии: предварительное концентрирование (обогащение), выщелачивание урана и получении е достаточно чистых соединений урана осаждением, экстракцией или ионным обменом. Далее, в зависимости от назначения получаемого урана, следует обогащение продукта изотопом U²³⁵ или сразу же восстановление элементного (металлического) урана.

Эпигенетические пластово-инфильтрационные месторождения урана, отрабатываемые способом ПСВ (подземного скважинного выщелачивания), приурочены к водонасыщенным проницаемым горизонтам. Рудовмещающим считают водоносный горизонт, ограниченный водоупорами и менее проницаемыми породами, представленных глинами или другими непроницаемыми породами и песками. В наиболее общем случае в качестве таких водоупоров может быть принят горизонт, являющийся менее проницаемым по отношению к рудовмещающему. В пределах этого рудовмещающего горизонта выделяют интервалы оруденения, представленный балансовыми рудами и интервалы оруденения, локализованного в непроницаемых породах, которые относят к технологическому забалансу.

При отработке месторождений урана способом ПСВ ГИС являются основным, а зачастую и единственным методом получения наиболее полной информации об особенностях геологического разреза и характеристики уранового оруденения по каждой конкретной скважин.

1Геогрофо–экономическая характеристика работ

1.1 Физико-географические сведения

1. Месторасположение

Южный фланг (участок № 4) месторождения Инкай находится на территории тополистов масштаба 1:100 000 К-42-99, 100 в юго-западной части Шу-Сарысуйской депрессии. Общая площадь геологического отвода составляет 192,0 кв.км. Участок № 4 месторождения Инкай находится в 12 км от поселка «Тайконур»

В административном отношении район работ входит в состав Южно-Казахстанской области, а южная часть участка в состав Кызылординской области РК.

1.1.2 Рельеф

Площадь участка работ расположена на плато Бетпак-Дала. Пустыня Бетпак-Дала представляет песчано-глинистую полого-наклонную с севера на юг равнину, осложненную бессточными такырами, дефляционными котловинами и редкими куполовидными поднятиями. Абсолютные отметки 160-200 м. С запада и юга плато Бетпак-Дала ограничено крутыми склонами-чинками.

2. Гидросеть

Гидрографическая сеть района образована временно действующими реками Чу, Сарысу и Бактыкарын. Реки имеют водоток только в паводковый период (май-июнь), позднее разбиваются на отдельные плесы с горько-соленой водой. Минерализация вод меняется от 2,1 г/л до 9,0 г/л, на отдельных участках р.Бактыкарын соленосность воды в конце лета достигает 212 г/л.

1.1.4 Климат

Климат района резко континентальный и характеризуется значительными годовыми и суточными амплитудами колебаний температуры, суровой зимой, жарким летом, короткой весной, сухостью воздуха и малым количеством осадков.

По данным наблюдений метеостанции «Батпак-Дала», средняя годовая температура воздуха +6^о, +9^оС, абсолютный максимум температур наиболее жарких месяцев июня-июля составляет +43^оС, абсолютный минимум –35^оС падает на январь месяц. Суточные колебания температуры воздуха в летние месяцы достигает 14^оС.

Средняя годовая сумма осадков в пределах 130-140 мм. Количество твердых осадков составляет 22-40% от годовых. Средняя влажность воздуха в пределах 56-59%.

Для района характерны сильные, почти беспрерывно дующие ветры. Среднегодовое число штилей не превышает 17%. Преобладающее направление ветра северо-восточное и восточное, средняя скорость 3,8-4,6 м/сек. Нередки пыльные бури.

1.1.5 Растительность

Ландшафт типичный для Северного Казахстана – степной с типчаково- ковыльной растительностью и сухостепным разнотравьем. Редко встречаются небольшие колки кустарников и деревьев.

1.2 Географо – экономические данные

1.2.1 Население

Население района составляет около 70000 человек состоит в основном из русских , украинцев , казахов . Население района занято в основном скотоводством, в меньшей мере земледелием, а также на золотодобывающем руднике Бестюбе. Имеется возможность наема рабочих из числа местного населения.

1.2.2 Экономическое развитее

В связи с открытием месторождения Семизбай в районе вырос новый город – Степногорск с ураново перерабатывающей инфраструктурой, что способствовало экономическому развитию не только района, но и области в целом.

1.2.3 Транспортные условия района

Передвижение по району работ возможно при помощи транспорта повышенной проходимости. Для выполнения производственных работ по бездорожью и для передвижения жилых вагонов, оборудования, передвижения передвижных лагерей между участками необходимо использовать тракторы.

2 Геологическое описание месторождения

2.1 История геологического изучения

Месторождение Инкай открыто в 1976 году в ходе поисково-рекогносцировочного бурения масштаба 1:200000 на продолжении рудоносных (месторождение Мынкудук) региональных зон пластового окисления, развивающихся в отложениях трех горизонтов верхнего мела: мынкудукском (К₂t₁), инкудукском (К₂t₂-st) и жалпакском (К₂st-Р₁¹). Бурение проводилось по сети 12,8-3,2×0,8-0,2 км. В результате проведенных работ были откартированы границы выклинивания зон пластового окисления в мынкудукском и инкудукском горизонтах, определено многоярусное строение уранового оруденения в их разрезе и проведена общая оценка ресурсов урана. Дальнейшие работы планировались и проводились согласно стадийности ГРР.

В 1979 году было выдано многолетнее задание 27-12, в рамках которого предусматривались: предварительная разведка бурением скважин по сети 800-200×100-50м на рудных залежах Центрального участка с выявлением запасов категории С₁ и С₂ и поиски на Северном и Южном флангах месторождения. Проведенные в 1979-1984гг. поисково-разведочные работы по заданию 27-12 позволили оценить месторождение Инкай, как крупнейший в мире объект пластово-инфильтрационного типа и районировать месторождение с целью определения очередности проведения детальных разведочных работ и промышленного освоения. По геологическим и геотехнологическим условиям локализации уранового оруденения и достигнутой плотности разведочной сети на месторождении было выделено 4 участка.

В 1984-1991гг. проведена детальная разведка на участке № 1, который охватывает, главным образом, рудную зону в мынкудукском горизонте, с постановкой полевого многоскважинного опыта по подземному скважинному выщелачиванию урана и попутных полезных компонентов (рений, скандий, редкие земли с иттрием). Результаты работ, проведенных до 1991г., отражены в отчете по I этапу детальной разведки Инкайского уранового месторождения за период 1979-1981гг. с подсчетом запасов на 01.07.91г., который был рассмотрен в ЦКЗ Республики Казахстан с утверждением запасов урана на участке № 1 и апробацией запасов и ресурсов на остальных участках месторождения.

2.2 Стратиграфия

Месторождение Инкай относится к урановым объектам гидрогенного типа, генетически связанных с развитием в проницаемых верхнемеловых водоносных горизонтах пластовой окислительной рудоконтролирующей эпигенетической зональности.

Урановое оруденение на месторождении локализовано в двух горизонтах континентальных отложений верхнего мела – инкудукском (К₂t₂-st) и мынкудукском (К₂t₁).

Мынкудукский горизонт, в основании которого залегают отложения палеозойского фундамента (Р₁gd), представлен в основном мелко-среднезернистыми песками с незначительным количеством грубозернистых разностей и глин. Мощность горизонта колеблется в пределах 50-80 м.

Инкудукский горизонт с видимой границей размыва залегает на отложениях мынкудукского горизонта. Его мощность составляет 100-130м.

Литологический состав горизонта выражен весьма неоднородно с преобладанием грубозернистых разностей (пески разнозернистые с гравием и галькой, гравийно-галечниковые отложения).

На основании хорошо проявленной ритмо-стратиграфической цикличности, горизонт подразделяется на 3 подгоризонта (цикла), соответственно: нижний (in₁), средний (in₂) и верхний (in₃).

Замыкают верхнемеловой разрез отложения жалпакского горизонта (К₂sn(gp), мощностью 40-60 м, сложенные грубозернистыми песками.

Мощная толща палеогеновых отложений перекрывает на месторождении повсеместно образования мела и представлена континентальными мелко-среднезернистыми песками (Р₁²uv)и морскими глинами ((Р_1-2). Мощность первых, соответственно, 15-30 м, вторых 100-190 м.

Неоген-четвертичный комплекс мощностью 30-110 м слагает верхнюю часть разреза и в своем составе содержит пески средне-мелкозернистые, разнозернистые, глины.

Региональная зона пластового окисления (ЗПО) прорабатывает проницаемые отложения инкудукского и мынкудукского горизонтов на общую мощность в 150 м. Основной особенностью выклинивания ЗПО в рудовмещающих горизонтах является их послойное развитие, которое в пространстве контролируется фациально-геохимическими обстановками, что, в свою очередь, определяет несколько гипсометрических уровней формирования рудных тел в интервалах глубин 290-550 м.

2.3 Тектоника

В региональном тектоническом плане рудное поле месторождения Инкай расположено в северной части Сузакской впадины на стыке с Сарысуйской моноклизой, полого наклоненной на юго-запад, в сторону Каратауского горст-антиклинория (рис.2.1). На этом стыке, в районе Центральной антиклинальной структуры месторождение Инкай отделяется от Мынкудука перерывом рудоносной полосы. Сузакская впадина (прогиб) северо-западной ориентировки представляет собой наиболее погруженную часть Шу-Сарысуйской депрессии, где глубина залегания домезозойских образований составляет 700-850 м. Строение впадины асимметричное: уклон слоев северо-восточного борта не превышает 20’, тогда как юго-западный борт характеризуется крутыми углами падения мезозойско-кайнозойских отложений, достигающими в зоне Главного Каратауского разлома 50-60⁰. Особенно активно Сузакская впадина развивалась в позднеальпийское время, что подчеркивается значительной мощностью неогеновых отложений.