книги из ГПНТБ / Антропов П.Я. Топливно-энергетический потенциал Земли

орогении не исключается участие гидротермальных уранонос-

Н'ых флюидов.

Юраванский минеральный пояс располагается в юго-за­ падной части штата Колорадо. Наиболее крупными рудными районами, объединяющими в делом более сотни месторожде­ ний, являются Слик-Рок, Гипсем-Валли, Булл-Каньон, Пара- докс-Валли, Юраван, Гейтуэй, Томпсон.

Урановые руды приурочены здесь к верхним горизонтам песчаников пачки Солт-Уош формации Моррисон, сложенной линзами красноцветных и сероцветных песчаников.

По данным Мотика (1973 г.), Юраванский минеральный пояс представляет собой слабо изогнутую полосу субмеридио­ нального простирания длиной примерно 110 км при ширине от 3 до 12,5 км. Границы пояса неотчетливы, а причины его возникновения пока не находят общепринятого объяснения. Положение его не может быть связано ни с одной из круп­ ных разрывных или пликативных структур региона. В юж­ ной части Юраванский пояс, по-видимому, сечет все крупные структурные единицы.

Рудные залежи отдельных месторождений имеют вид по­ лос, перпендикулярных генеральному направлению Юраванского пояса. Эти «рудные полосы» располагаются в боль­ шинстве случаев параллельно крыльям антиклиналей или синклиналей, а также солянокупольных структур.

Рудные тела залегают только внутри ореолов измененных пород и отсутствуют в красноцветных разностях.

Наиболее обычны, как и в целом для плато Колорадо, линзообразные и пластообразные формы рудных залежей.

Распределение урана в рудах неравномерное (среднее со­ держание U30 8 0,21%). Руды комплексные и содержат до 2% ванадия, а в отдельных месторождениях (Слик-Рок) в сред­ нем 0,3% меди.

Пределах Юраванского минерального пояса преобладают окисленные руды, сложенные карнотитом, тюямунитором

идр.

Впластовых телах наблюдается селеновая зона как вдоль верхнего, так и вдоль нижнего края рудного тела. Ванадиевая зона обычно совпадает с урановой, но нередко распростра­ няется шире.

Относительно условий образования месторождений Юраванокого пояса высказываются представления о гидротер­ мальном и инфильтрационном генезисе, причем большинст­

во исследователей придерживаются последней концепции (Найнингер и др., 1960).

Район Лисбон-Валли располагается в штате Юта. Наибо­ лее значительные рудники — Норт-Алика, Ми-Вида, ЛаСалл, Сан-Хуан. Урановые месторождения отчетливо локали­

зуются в полосе северо-западного простирания (часто назы­ ваемой минеральным поясом Биг-Индиан-Уош). Протяжен­ ность ее до 25 км при ширине менее 1 км.

Рудные залежи приурочены к базальным горизонтам формации Чинл триасового возраста, к пачке Мосс-Бэк, сло­ женной красноцветными аллювиальными образованиями. Наиболее часто рудные залежи локализуются в основании пачки Мосс-Бэк, непосредственно вблизи от эрозионной гра­ ницы с русловыми отложениями, обогащенными раститель­ ными остатками.

Месторождения представлены согласными или почти со­ гласными залежами, часто вытягивающимися вдоль просло­ ев аргиллитов. Встречаются и неправильные секущие тела. Руды локализуются примерно в 30 м выше современного уровня подземных вод, однако они преимущественно явля­ ются неокисленными. Обесцвечивание вмещающих пород вблизи рудных залежей более интенсивное, чем в безрудных интервалах. В рудоносных породах обильны углефицированные растительные остатки, но четкой локализации урановых минералов вблизи них не отмечается. Часто наблюдаются остатки стволов деревьев, то замещенные урановыми мине­ ралами, то свободные от них.

Урановая минерализация представлена в основном ура­ новой смолкой и небольшим количеством коффинита. Со­ держания ванадия до 1% установлены в рудах месторожде­ ния Ми-Вида в южной части пояса. Из ванадиевых минера­ лов здесь установлены монтрозеит, долоросит, ванадиевые глины и гидрослюды. С урановыми и ванадиевыми рудами ассоциирует ряд сульфидных минералов (пирит, галенит, гринокит). При этом галенит ассоциирует с урановой смол­ кой а для свинца характерна прямая корреляция с ураном. В некоторых рудных телах отмечаются ореолы повышенных концентраций молибдена (Вуд, 1973).

По вопросу о генезисе месторождений Лисбон-Валли име­ ются две точки зрения: одни исследователи придерживаются гидротермального происхождения урана, другая группа ис­ следователей (Вуд, 1973) высказывает представление о фор­

части штата Юта и северо-восточной части штата Аризона. Наиболее крупные рудники — Моньюмент-2 и Хаппи-Джек (Уайт-Каньон). Всего в районе известно свыше 170 залежей,

210

приуроченных к пачке Шинарамп в базальном горизонте формации Чинл триасового возраста. Они сосредоточены в по­ лосе длиной почти 200 км и шириной 5—20 км, протягиваю­ щейся вдоль юго-западного крыла поднятия МоньюментВалли— Монтиселло. Отложения Шинарамп представляют собой пестроцветные аллювиальные образования и лежат с размывом на подстилающих коричневых алевролитах. Пес­ чано-гравийные отложения выполняют палеорусла и часто содержат растительные остатки.

Рудные тела обычно имеют форму линейно-вытянутых пластообразных и линзообразных тел, но часто имеют непра­ вильные формы. В неокисленных рудах установлены урано­ вая смолка и коффинит; сопутствующими минералами явля­ ются монтрозеит, корвузит, долоросит, ванадиевая гидрослю­ да, а также сульфиды железа, меди и свинца. Средние со­ держания из08 0,25%. Во многих работах подчеркивается ас­ социация урановых минералов с растительными остатками, но прямой корреляции между ураном и органическим веще­ ством не наблюдается. Часто руды являются комплексными

том, урапофаном и др.

Район Темпл-Маунтин расположен в округе Эмери, штат Юта. Месторождения залегают на юго-восточном склоне куполовидного поднятия Сан-Рафел.

Урановое оруденение известно в широком стратиграфи­ ческом интервале: в пермских песчаниках Коконино, в ниж­ ней части формации Моенкопи, в формации Чинл и песчани­ ках Уингит триасового возраста. Наиболее крупные рудные тела залегают в песчаниках Мосс-Бэк в нижней части фор­ мации Чинл. В других отложениях в этом районе имеются

в породе.

Рудные залежи локализуются в приподнятой части моно­ клинали в пределах полосы, имеющей протяженность около 4 км при ширине 600—700 м. Рудные тела в основном име­

ют серпообразную форму, постепенно переходящую в пласто­ образные или линзообразные тела.

В районе широко развиты структуры обрушения, дости­ гающие в поперечнике 1 км; возникновение их связано с об­ разованием пустот в подстилающих известняках.

Оруденение в структурах обрушения очень сходно с по­ добными месторождениями минерального пояса Гранте. Рудные тела этого типа имеют форму трубок и чаще всего залегают почти вертикально.

Основная масса урановых руд в районе Темпл-Маунтин неокислена и представлена в значительной части «уранонос­ ным асфальтитом». В некоторых полированных шлифах в асфальтите наблюдаются сравнительно крупные выделения урановой смолки, но чаще урановые минералы в асфальтите находятся в тонкорассеянном состоянии. Сопутствующими яв­ ляются пирит, монтрозеит, сфалерит, ферроселит, самородный мышьяк. Вторичные минералы представлены карнотитом и тюямунитом.

Наличие самородного мышьяка является специфической особенностью этого района. Содержание его в рудной зоне достигает десятых долей процента при сотых долях в неиз­ мененных и исчезающе малых количествах в измененных породах. Наиболее высокие содержания мышьяка совпадают с максимальными содержаниями урана. В рудной зоне мы­ шьяк образует питтецит и скородит, в зоне окисления — ре­ альгар и аурипигмент.

Руды Темпл-Маунтин богаты ванадием. Все рудные зале­ жи располагаются в полях развития измененных пород. Известны попытки выделить изменения пород (связанные с оруденением и имеющие региональное распространение), но сделать этого не удалось.

Характерным изменением состава обесцвеченных пород является вынос карбонатного цемента.

В непосредственной близости от рудных залежей, в не­ которых случаях ниже зоны доломитизации, в песчаниках развиваются зеленоватые хромсодержащие (0,3% хрома)

глины.

Для месторождений, связанных со структурами обруше­ ния, наблюдается развитие гематита и гетита в породах ни­ же зоны окисления. На глубоких горизонтах гематит ассо­ циирует с галенитом. Более крупные зоны обесцвечивания пород отличаются и более значительным количеством гема­ тита и гетита, а также сидерита.

В измененных породах отмечается широкое развитие хал­

212

Месторождения штата Вайоминг

Месторождения урана в штате Вайоминг и в погранич­ ных районах Северной и Южной Дакоты разрабатываются с 1953—1954 гг. К началу 70-х годов запасы их составляли более 40% от всех промышленных запасов США.

Урановое оруденение локализуется в пределах ряда меж­ горных впадин, разделяющих горные хребты Скалистых гор. В северной части штата Вайоминг выделяются два крупных бассейна: Паудер<-Ривер и Биг-Хорн. В южном Вайоминге ряд более мелких впадин, разделенных небольшими подня­ тиями, объединяется под общим названием бассейн Вайо­ минг (Боли, 1948). В его состав входят бассейны Уинд-Ри- вер, Гранд-Ривер, Самд-Уош, Ханна, Шерли, Ларами и под­ нятия Суитуотер Рок-Спринге и др. Рельеф Вайоминга в какой-то степени напоминает рельеф месторождений урана гидрогенного генезиса СССР.

Структуры бассейнов Вайоминга и окружающих Скалис­ тых гор представляют собой систему крупных горст-антикли­ налей и антиклинальных поднятий, резделенных межгорны­ ми впадинами (рис. 59). Они сформированы на окраине Се­ веро-Американской платформы в основном в ларамийскую фазу складчатости; формирование их продожалось и позд­ нее, вплоть до четвертичного времени. С раннего кембрия вплоть до нижнего мела территория Вайоминга представля­ ла собой область континентального шельфа Северо-Амери­ канской платформы. В ларамийскую эпоху в результате воздымания юго-западной окраины платформы возникла систе­ ма поднятий и впадин. Признаки вулканической деятель­ ности сохранились вплоть до третичного и четвертичного времени.

Общая мощность осадочных отложений, выполняющих межгорные впадины, достигает несколько тысяч метров. В осадочной толще четко выделяются; два комплекса, разгра­ ниченные несогласием. К нижнему относятся толщи, отло­ жившиеся ранее образования впадин и поднятий, мощность этих отложений увеличивается с востока на запад. Мощ­ ность верхнего комплекса, как правило, возрастает от пери­ ферии к центру каждого бассейна. Стратиграфическая гра­ ница между комплексами несколько различна в разных бас­ сейнах, но в основном проходит между нижним и верхним мелом, мелом и палеоценом, палеоценом и эоценом.

Межгорные бассейны Вайоминга представляют собой за­ мкнутые коллекторы подземных вод (Вудманси, 1959). Современный уровень их находится на глубине от несколь­ ких до 100 м и более. Движение подземных вод подчинено

213

Рис. 59. Тектоническая карта территории штата Вайоминг и западной части штата Южная Дакота. Составлена и уточнена по данным «Текто­ нической карты Соединенных Штатов» (U. S. Geolog. Surv. and Amer.

Assoc, of Petrol. Geols., 1961):

современной дренажной системе; градиент потока от 3 до

10 м на1,5 км.

Подземные воды в формациях Бэсечи, Уинд-Ривер явля­ ются слабо щелочными (pH 7—8,4), относятся к сульфатнобикарбонатному типу; содержание урана в них колеблется от 10~8 до 4.10_5%. Отмечается резкое падение содержаний урана в горизонтах, подстиляющих рудовмещающие пачки.

Все промышленное урановое оруденение в провинции Вай­ оминг связано с месторождениями, сформировавшимися в оса­

дочных толщах.

В районах Южной и Северной Дакоты разрабатывались ураноносные лигниты, связанные с угленосной формацией Форт-Юнион.

Урановое -оруденение в песчаниках в Вайоминге размеща­ ется в пределах межгорных впадин или по окраинам неболь­

214

ших поднятий. 98% всех известных запасов урана сосредо­ точено в породах раннего эоцена, но в целом промышленное оруденение известно в интервале от мела до миоцена, а ура­ новая минерализация распространена еще шире.

Рудовмещающими породами в основном являются сред­ не- и грубозернистые сероцветные аркозовые песчаники, сформированные в континентальных условиях за счет коры выветривания гранитных массивов, окружающих впадины. Развитие русловых фаций, часто врезанных в нижележащие отложения, создает неоднородную, нередко строго направ­ ленную, проницаемость рудовмещающей толщи. В песчани­ ках присутствуют унифицированные растительные осадки, чаще углистый материал концентрируется в сланцах, пере­ слаивающихся с песчаниками.

Рудные тела имеют форму серповидных в сечении зале­ жей или пластообразных и линзообразных тел, являющихся крыльями Мешковой части залежей (рис. 60).

Отдельные залежи (Шерли-Бейсин) достигают несколь­ ких (4—5) километров в длину и ширину при расстоянии

Рис. 60. Разрез, перпендикулярный западному флангу клинообразного пласта измененных песчаников, показывающий связь руды и кальцитового цемента с измененными песчаниками (по Е. Horshman, 1967).

215

Руда всегда располагается на границе измененных (ко­ ричневатых, красноватых) и неизмененных пород серого цвета, что служит важнейшим поисковым признаком этих месторождений (Гершман, 1973).

Текстуры осадочных пород (косая слоистость, изменение зернистости, наличие растительных осадков) влияют на распределение урановой минерализации внутри рудного те­ ла, но при массированном отложении урана влияние этого фактора не ощущается.

Из урановых минералов установлены уранинит (урановая смолка) и коффинит. Они сопровождаются пиритом, марка­ зитом, гематитом, пордизитом, самородным селеном. Мине­ ралы окисленных руд включают водные карбонаты урана, фосфаты, сульфаты и водные силикаты урана и ванадия.

Оруденение в основном приурочено к породам раннего эо­ цена. По данным изотопных методов абсолютный возраст минералов урана колеблется от 13 млн. лет до современно­ го. Таким образом, можно заключить, что формирование уранового оруденения в Вайоминге началось с миоцена (а возможно, и ранее) и продолжается здесь вплоть до настоя­ щего времени. Не исключено, что это типичные гидрогенные месторождения.

Крупнейшее месторождение Вайоминга Шерли-Бейсин находится в восточной части бассейна Шерли, в округе Карбон, штат Вайоминг. Запасы его в 1965 г. (после 5 лет отра­ ботки) определялись в 21 тыс. т урана. Отработка идет карьерами и подземным способом.

Оруденение приурочено к формации Уинд-Ривер (ранний эоцен), нижняя рудоносная часть которой представлена гра­ вийными, грубо- и среднезернистыми аркозовыми песчаника­ ми с прослоями глин и алевролитов, а также с редкими лин­ зами известняков, углистых глин и лигнитов. Песчаники об­ ладают светло-серой или зеленовато-серой окраской, в при­ поверхностной части светло-коричневой и рыжевато-корич­ невой. На востоке формация Уинд-Ривер фациально заме­ щается сланцами Маури. Подстилается рудоносная толща морскими сланцами мела. Перекрывается толщей зеленых алевролитов с пластами углистых сланцев, относящейся к верхней части формации Уинд-Ривер.

Рудные залежи образуют четкий пояс вдоль западного склона погребенного поднятия длиной 10 км, шириной около

2 км.

Согласно Бейли (1969), зона измененных пород является зоной интенсивного окисления и характеризуется выносом целого ряда компонентов. Для рудной зоны отмечается по­ явление комплекса новых минеральных форм, свидетельст­ вующих о наличии восстановительных условий. Урановая

216

минерализация представлена тонкодисперсным сажистым: окислом урана (в американской литературе его называют уранинитом). Он выполняет промежутки между зернами пес­

остатки.

Постоянным спутником уранинита является пирит, ино­ гда присутствует марказит. При этом марказит установлен

бонатизированным породам красновато-коричневую окраску. Иногда карбонатный цемент частично замещается уранини­ том и образуется пятнистая красно-черная руда.

Основные минералы находятся в следующей возрастной последовательности: гематит, кальцит, пирит, марказит, настуран. Однако имеется пирит более ранний, чем гематит, и более молодой, чем настуран. Источником урана считаются вышележащие туфы, характеризующиеся повышенным кларком.

Месторождение Гас-Хилс находится в центральной части Вайоминга на южной окраине бассейна Уинд-Ривер, вблизи северного склона поднятия Суитуотер. Месторождение раз­ рабатывается рядом рудников; к началу 1967 г. здесь было добыто около 14 тыс. т U30 8, оставшиеся запасы определя­ лись в 17 тыс. т.

Оруденение приурочено к верхней части формации УиндРивер раннеэоценового возраста; оно локализуется в грубо­ зернистых фациях окраинных частей бассейна. Рудовмеща­ ющие аркозовые песчаники и гравелиты обычно рыхлые, с небольшим количеством глинистого материала. В толще при­ сутствуют прослои серых и коричневых алевролитов и ар­ гиллитов, обогащенных углистым материалом; углефициро­ ванные растительные остатки встречаются и в песчаниках. Подстилающие безрудные песчаники формации Уинд-Ривер обычно светло-серые или светло-оливковые, с большим коли­ чеством глинистого материала.

Основное промышленное оруденение залегает ниже уровня подземных вод и локализуется вдоль границы изме­ ненных пород.

Восточная и Западная зоны приурочены к фациям форма­ ции Уинд-Ривер, Центральная зона расположена под рус­ ловыми фациями залегающей выше олигоценовой формации Уайт-Ривер.

217

Рудные тела представлены залежами серповидной формы с протяженными крыльями.

Цементом рудоносных песчаников служит пиритизированная серая глина, иногда карбонат. Максимальная карбонатизация наблюдается в зоне, несколько удаленной от вну­ тренней границы, и не совпадает с максимумом уранового оруденения. Неизмененные породы за пределами рудных тел имеют светло-серую окраску, часто со слабым коричневатым оттенком; обычно в них присутствуют мелкие рассеянные кристаллы и агрегаты пирита.

Помимо основных рудных залежей, имеющих форму сер­ пов, в месторождении Гас-Хилс известны и другие морфоло­ гические типы рудных тел: 1) пластообразные переотложенные залежи резко неравновесных руд, образующиеся на уров­ не грунтовых вод; 2) мелкие гнездовые тела окисленных руд вблизи поверхности; 3) мелкие линзы и прослои вдоль слоев лигнитов и углистых сланцев — остаточные руды в неизмененных породах позади фронта окисления.

Урановая минерализация представлена уранинитом (урано­ вой смолкой), коффинитом и сопровождается пиритом, мар­ казитом, кальцитом, а также повышенными концентрация­ ми селена, мышьяка и фосфора. В рудах отмечается присут­ ствие гипса, но нет сведений о характере его развития.

Максимальный возраст оруденения в Гас-Хилс определя­ ется в 500 000 лет. Большинство геологов, изучавших место­ рождение, разделяют гипотезу об отложении урана из слабокислых пластовых вод, обогащающихся ураном при дви­ жении через молодые туфогенные толщи. Осаждение обус­ ловлено встречей этих вод с зонами, зараженными сероводородом, которые возникают в результате жизнедея­ тельности анаэробных сульфатредуцирующих бактерий, раз­ вивающихся на растительных остатках или нефтяных дери­ ватах.

Бассейн Паудер-Ривер является крупнейшей межгорной впадиной на западе США. Урановые месторождения в ее пределах сосредоточены в полосе субмеридионального про­ стирания вдоль западного крыла пологой антиклинали. С севера на юг здесь выделяются четыре месторождения, ко­ торые объединяют более 300 рудных залежей: ПампкинБьютс, Тернер-Крест, Моньюмент-Хилл и Бокс-Крик. Рудные тела, вскрытые в начальной стадии разработки, были не­ большими— 100—500 т руды с содержанием 0,3% Цз08. В 1966—1968 годах в южной части бассейна Паудер-Ривер об­ наружены месторождения, по сведениям американской пе­ чати, самые крупные в США со времени открытия Амбро- зиии-Лейк. Однако пока материалы об их геологическом строении еще неполны, а данные о запасах отсутствуют.

518