книги из ГПНТБ / Антропов П.Я. Топливно-энергетический потенциал Земли
.pdfИзвестные месторождения приурочены к формации Вэсеч раннеэоценового возраста мощностью 500 м. Формация сло жена серовато-коричневыми, желтовато-серыми и коричневы ми аргиллитами и алевролитами с тонкими прослоями уг листых сланцев и углей. Среди тонкозернистых пород распо лагаются многочисленные формации, линзы желтовато-ко ричневых и желтовато-серых средне- и грубозернистых аркозовых песчаников; размер линз от первых сотен метров до 10—12 км в поперечнике, при мощности 3—50 м, в пределах формации оруденение локализуется на разных уровнях. В центральной части южной половины бассейна выделяется от четливая зона песчаников, занимающая площадь 1500 км2 и захватывающая вертикальный интервал до 150 м. Песча ники в ее пределах целиком красные или содержат красные пропластки и гнезда; оттенки их могут быть от фиолетово красных до розовых и оранжевых. Граница между красны ми и бурыми (желтовато-серыми) породами имеет прихот лив-ые очертания ка;к в плане, так и в разрезе. Основная мас са выступов направлена на восток, что отвечает современ ному наклону рельефа (рис. 61).
Все известные рудные залежи располагаются либо на границе красных и бурых пород, либо в непосредственной близости от нее, однаке контакт бурых и красных пород минерализован далеко не повсеместно. Особенности окраски пород объясняются широким развитием процессов поверх ностного выветривания, так как в бурых породах пирит час тично лимонитизирован (Мрэк, 1973).
По мере удаления от границы рудного тела наблюдается следующая зональность: 1) зона осветленных белесных по
род; 2) |
зона желтых |
лимонитизированных пород; |
3) зона |
||
красных гематизированных пород. |
довольно |
широкой |
|||
Зона |
белесых пород иногда бывает |
||||
и тогда |
рудное тело |
оказывается оторванным |
от |
цветовой |
|
границы. |
Белесые песчаники содержат |
железа |
примерно в |
2 раза меньше, чем окисленные породы, и в 4—5 раз боль ше глинистого материала.
Вдоль границы разноокрашенных пород наблюдаются участки, сцементированные кальцитом, вытянутые по слоис тости или сферические. В красных песчаниках карбонатизированные участки обильно окрашены гематитом. Вблизи рудных тел карбонатные стяжения слабо радиоактивны. Вза имоотношения кальцита с урановыми минералами свиде тельствуют о наличии нескольких его генераций как дорудных, так и пострудных; преобладают последние. В красных и бурых (реже) песчаниках наблюдаются обильные желези сто-кремнистые стяжения, связи их е рудными залежами не установлены.
219
0 |
5 |
W |
1 |
I |
i |
Футы
'Руты
Рис. 61. Схематические поперечные разрезы, на которых показаны три типа урановых залежей, распространенных в районе впадины Паудер-Ри- вер, штат Вайоминг (Мгак 1968):
1— руда; |
2 — песчаники; 3 — красные |
песчаники; |
4 — |
глинистые |
сланцы; 5 — песчаники с |
кальцитовым |
це |
|
ментом |
|
|
Урановые месторождения на западном склоне поднятия Блэк-Хилс известны с 1951 г. Наибольшее число рудных за лежей сконцентрировано в районе города Эджмонт, штат Южная Дакота (Саут-Хилс), и в районах Карлайл и Хью- летт-Крик, штат Вайоминг (Норт-Хилс). Запасы наиболее крупных залежей оценивались в 1000—2000 т, при содержа
нии 0,19% урана.
Промышленное оруденение приурочено к континенталь ным и частично прибрежно-морским отложениям нижнемело вой -серии Иньян-Ка.ра, мощность которой не превышает
150—180 м.
220
Серия Иньян-Кара сложена преимущественно кварце выми песчаниками с прослоями аргиллитов, алевролитов, бентонитовых глин, углей. Подстилается рудоносная серия глинами и мергелями формации Моррисон, перекрывается нижнемеловыми глинистыми сланцами Скалл-Крик. В целом толща характеризуется резкой неоднородностью структур и текстур слагающих пород.
Рудоносные песчаники представлены как тонкозернисты ми, так и грубозернистыми, до конгломератов, разностями, плохо сцементированы, местами имеют глинистый цемент, содержат железистые и карбонатные конкреции. Окраска песчаников бурая, серая до почти белой. Глины имеют раз личную окраску, но в верхней части серии преобладают се рые и черные оттенки. Основные рудные районы приурочены к площадям развития русловых фаций.
Рудные залежи образуют вытянутые плоские линзы, пе реходящие из одних литологических разностей в другие. В разрезе чаще присутствует один рудный горизонт, но встре чается и ряд сближенных оруденелых прослоев. Мощность
залежей обычно составляет |
1,2—2,0 м, но |
иногда достига |
ет 4—5 и даже 10 м. |
«химической |
границе» пород |
Оруденение приурочено к |
(Гарт, 1973) и во всех отношениях сходно'с типичными оруде нениями других районов; однако резкая неоднородность про ницаемости вмещающих пород, очевидно, усложнила карти ну и определила своеобразие морфологии рудных тел.
Вое известные урановые залежи и аномалии залегают в бурых и серых песчаниках непосредственно на границе с красноватыми разностями. Обычно гематитовое окрашива ние располагается выше по падению по отношению к рудной зоне, при этом в большинстве рудных залежей наиболее богатые ,руды отмечаются непосредственно вблизи зоны гематитового окрашивания. Викерс подчеркивает, что в пределах границы «красных и бурых» пород локализация оруденения не связана ни с изменением мощностей вмещающих горизон тов, ни с разрывными тектоническими структурами, извест
ными в районе.
В районе Эджмонта Готтом (1956) установлена приуро ченность рудных тел к окраинным частям участков карбонатизированных песчаников.
Оруденение известно выше и ниже уровня подземных вод, но сложено в основном окисленными рудами. Черные руды представлены коффинитом и уранинитом в ассоциации с паромонтрозеитом и хеггитом. Сопутствующая минерализа ция: пирит, марказит, кальцит и изредка иордизит и ильземанит. Для сульфидов отмечаются повышенные (до 0,17%) содержания мышьяка.
221
Выявляется следующая последовательность минералообразования: кварц (регенерационные каймы нарастания), кальцит, пирит, марказит, глинистые минералы^, уранит I ге нерации, хеггит, уранинит II генерации (урановая чернь).
Окисленные руды подразделяются на два типа: 1) жел тые, 2) пурпурно-черные или красновато-коричневые (Гарт, 1973). Желтые руды сложены карнотитом и тюямунитом, в небольшом количестве присутствуют отенит и уранофан, со путствуют гидроокислы железа, кальция, органическое ве щество и глинистые минералы.
Как полагают, месторождения района Блэк-Хилс в верх них стратиграфических горизонтах образовались более 250 000 лет назад. Окисление, миграция урана и местами вторичное обогащение в них происходили в течение послед них 80 000 лет. Для залежей, залегающих выше уровня под
земных |
вод, |
миграция |
урана прекратилась 10— 15 тыс. лет |
назад. |
Для |
залежей, |
залегающих ниже уровня подземных |
вод, окисление, миграция и вторичное переотложение про должаются до настоящего времени.
Месторождения Крукс-Гэп, Ред-Дезерт и целый ряд бо лее мелких (Лост-Крик и др.) находятся в северной части бассейна Грейт-Дивайд, на склонах Шип-Маунтинс. Запасы месторождений определяются первыми тысячами тонн. Ору денение приурочено к грубозернистым конгломератовым пес чаникам раннеэоценовой формации Бетл-Спринг, являющей ся аналогом формаций Уинд-Ривер и Вэсеч. Третичные отло жения в этом районе деформированы сильнее, чем в ранее рассмотренных районах. Рудные зоны, как правило, согла сны с основным юго-восточным падением третичных отло жений, но из-за наличия складок и разрывных нарушений рудные залежи большей частью имеют сложную форму. От мечаются пластовые тела в аркозовых песчаниках вдоль про слоев углистых алевролитов и неправильные залежи, при уроченные к местам пересечения сбросов и крутопадающих углистых алевролитов.
Минерализованная зона в Крукс-Гэп распространяется по вертикали более чем на 500 м. В неокисленных рудах уста новлены урановая смолка, коффинит и пирит, отмечаются кальцит, самородный селен, иордизит.
Месторождения Техасской прибрежной равнины
Урановое оруденение в Техасской прибрежной равнине известно с 1957—1958 гг., но значение этого района как третьего важного урановорудного района США определилось к концу 60-х годов. Запасьи его сейчас составляют примерно 4% промышленных и 14% перспективных запасов страны.
222
Как известно, прибрежная равнина Мексиканского зали ва сложена мезозойскими и кайнозойскими платформенными отложениями, залегающими в северной части площади на дислоцированных палеозойских и более древних породах складчатых поясов Аппалачей и Уошито (Кинг, 1967). Мощ ность осадочного чехла местами превышает 10 000 м. Рель еф фундамента плохо изучен, и детали его строения не всег да поддаются расшифровке.
Региональная структура мезо-кайнозойских толщ в север ной и западной частях характеризуется общим погружением по направлению к Мексиканскому заливу. Наиболее важ ными региональными элементами, осложняющими мезозой ские образования, являются (рис. 62): а) крупные погребен ные поднятия Сэбин и Сан-Маркос, а также поперечная де-
Рис. 62. Положение уранового оруденения в районе Прибрежной равнины Мексиканского залива (Максвелл, 1962; Брод и др., 1965):
1 — границы бассейна; 2 — палеозойские складчатые |
сооружения; 3 — платформенные |
||
поднятия; 4 — мезо-кайнозойские складчатые сооружения; |
5 — оси |
сводов, оси впа |
|
дин; 6 —своды; 7 — соляные купола; 8 — разломы; |
9 — флексуры; |
10 — нефтяные и |
|
газовые месторождения; 11— ураноносные Ьайоны; |
12 — а) |
урановые месторождения, |
|
б) рудопроявления; I —ось впадины Рио-Гранде; I I —ось |
свода Сан-Маркос; III — |
||
свод Сэбин |
|
|
|
223
прессия Рио-Гранде; б) зоны эшелонированных сбросов и флексур, дугообразно окаймляющие более глубоко опущен ную южную часть равнины: начало их развития приурочено к верхнему мелу, и продолжалось оно, по крайней мере, до миоценового времени; в) соляные купола, весьма распростра ненные в прибрежной полосе и в зоне шельфа Мексиканско го залива, но встречающиеся также и во внутренних частях Прибрежной равнины.
Осадочный чехол представлен юрскими меловыми, тре тичными и четвертичными отложениями. В разрезе мезозоя преобладают карбонатные отложения, причем в верхнеюрс
кой толще |
присутствуют битуминозные известняки, |
а в ту- |
ронской — черные известняки и глины. Мощность |
мезозоя |
|
достигает |
1800—3500 м. В разрезе кайнозоя чередуются |
прибрежно-морские и дельтовые отложения, представленные глауконитовыми и известковистыми песками, алевролитами и глинами с подчиненными прослоями известняков и мерге лей. Среди отложений палеоцена и эоцена (группы МидуэйУилкокс и Клейборн-Джэксон) встречаются прослои лигнитов, бентонитовых глин и редкие прослои туфогенно-песча- нисто-алевритовых образований (Максвелл, 1962). Мощ ность толщ кайнозоя достигает 1200—1800 м. Резкое увели чение мощностей осадочного чехла наблюдается в сторону залива.
Бассейн Мексиканского залива, как уже говорилось, яв ляется одной из крупнейших нефтегазоносных провинций мира. Промышленная нефтегазоносность отмечается по все му разрезу осадочной толщи от верхней юры до четвертич ных отложений включительно.
Другие рудные полезные ископаемые кроме нефти в рас сматриваемой ураноносной провинции пока не обнаружены.
Геология |
урановых |
месторождений, открытых в Техасе |
в 1968—1970 |
годах, |
освещена в литературе очень слабо. |
Месторождения, открытые в 1954—1960 годах, описаны в ра ботах Викса и Эргла и частично других исследователей.
Урановая минерализация установлена на нескольких ра зобщенных участках, которые располагаются в полосе при мерно северо-восточного простирания от округа Гонсалес на северо-востоке через округа Карнес, Лайз-Ок, восточную Атаскосу и южный Мак-Миллан, Дьюзалл до округа Стар на. юго-западе (рис. 13). Оруденение на 90% приурочено к группе Джексон эоценового возраста (Паттерсон, 1970), в основном к верхней формации Уитсетт. Эта формация сло жена континентальными и прибрежно-морскими отложения
ми, сменяющими в вертикальном разрезе |
морские, |
преиму |
|
щественно глинистые отложения |
трех |
нижних |
формаций |
этой группы. Наиболее крупные |
урановые залежи |
в районе |
224
Карнес-Сити залегают в туфогенных песчаниках Стонс-Сви- тьг, базальном горизонте формации Уитсетт. Урановая мине рализация отмечена также и в более молодых отложениях.
В основном оруденение развилось в тонко- и среднезер нистых туфогенных песчаниках и туфах и часто ассоцииру ет с углефицированными остатками растений или лигнитами, а иногда и с окаменелой древесиной.
Ряд урановых залежей явно гидрогенного происхождения размещается в пределах деформированного блока, зажатого между системами сбросов и представляющего собой гребено-
образное сооружение.
Главными урановыми минералами в месторождениях ок руга Карнес на первых стадиях разведки считались: отенит, карнотит, шепит, тюямунит и уранофан; урановые черни отмечались лишь на отдельных участках. По последним дан ным, более 90% руд представлено сажистыми окислами ура на и коэффинитом; средние содержания урана в руде состав ляют 0,19 %. Характерными особенностями этих руд явля ются низкое содержание ванадия и наличие широких орео лов с аномальными содержаниями молибдена; установлено присутствие селена. Рудные залежи как правило имеют не правильную форму тел, локализующихся вдоль разломов.
На месторождении Феллер в южной части Прибрежной равнины, приуроченном к аллювиальным базальным песчани кам плиоцен-миоценовой формации Оквилл, установлены рудные тела с большим протяжением. Мелкие рудные тела залегают выше по падению и представляют собой реликты перемещенных рудных тел. Самые большие рудные тела на ходятся .на границе окисления пород с зоной восстановления, развитие которой как полагают обусловлено проникнове нием в породы сероводорода. Вмещающие оруденение аркозовые песчаники не содержат растительных остатков. Часто урановые минералы локализуются в песчаниках непосредст венно на границе их с непроницаемыми прослоями, напри мер бентонитовыми глинами, или вокруг линз глинистых по род, обогащенных органическим веществом. Сами глины иногда также минерализованы по трещинам и вдоль плоскос тей напластования. Зоны латеральных переходов проница емых песков в менее проницаемые по границам древних ру сел местные геологи считают наиболее благоприятными уча стками для рудонакопления.
В породах, вмещающих оруденение, отмечается цеолитизация. Американские геологи предполагают возможность ге нетической связи урановых концентраций с этим процессом. По их мнению, щелочные пластовые воды, перемещавшиеся в туфогенных осадках, обусловили образование хейландита, мобилизовали кремнезем и ряд малых элементов. Последние,
15— 4541 |
22 5 |
в том числе и уран, осаждались в восстановительных услови ях, которые могли возникать вдоль сбросов и трещин, явля ющихся путями проникновения газов из нижележащих нефте- и газоносных слоев.
Месторождения Техасской прибрежной равнины считают ся аналогами урановых месторождений Вайоминга. Их осо бенностью является наблюдающаяся в отдельных случаях связь с нефтегазоносными структурами. В отношении же источника урана, способа его транспортировки и осаждения принимаются основные положения Харшмана, т. е. месторож дения относятся к экзогенным, или точнее гидрогенным об разованиям.
Кроме рассмотренных месторождений в северном Техасе и Оклахоме известны небольшие месторождения, приурочен ные к красноцветным песчаникам Раш-Спрингс пермского возраста. Часто упоминаемое в литературе оруденение в га зовом поле Панхандл (Техас) приурочено к пермским и час тично к верхнекарбоновым отложениям и прослеживается даже в породы докембрийского основания. Оруденение представлено здесь желваками ураноносных асфальтитов, локализующимися в известняках над газоносными горизон тами. Практического значения пока эти руды не имеют.
Жильные урановые месторождения США
В США известно, по крайней мере, 100 преимущественно жильных и штокверковых месторождений гидротермального происхождения. Однако эти месторождения имеют меньшее промышленное значение, чем месторождения гидрогенного происхождения в осадочных породах.
Большинство гидротермальных месторождений (рис. 63) располагается в Скалистых горах, но все важные промыш ленные месторождения — в провинции Бейсин и Рейндж за падных штатов: Юта, Невада, Калифорния и др. Наиболее крупным является месторождение Мэрисвейл. Все они име ют сходное геологическое строение и представлены в основ ном трещинными жилами выполнения. Иногда отмечаются случаи замещения рудными минералами вмещающих пород, но этот процесс имеет подчиненное значение.
Характерной особенностью рассматриваемых урановых месторождений является их связь с флюоритоносными текто ническими зонами (Керр, 1973). Основными вмещающими породами являются разнообразные вулканиты третичного возраста. Месторождения «не только связаны с магматогенными породами третичного возраста, но, по всей вероятнос ти, и сами того же возраста» (Эверхарт, 1958).
226
Провинция Бейсин и Рейндж. Провинция сложена в ос новном палеозойскими и мезозойскими отложениями. В позд неюрское время западная краевая часть провинции была дислоцирована невадийской орогенией с образованием гор Сьерра-Невада.
В течение позднемелового и раннетретичного времени складчатость и разрывные нарушения ларамийской орогении проявились вдоль меридионально прослеживающегося пояса, который включает большую часть провинции и вытя гивается с севера на юг от Канады до Мексики.
Вулканические и осадочные отложения прорваны разно образными интрузивами гранитоидов, преимущественно монцонитами и кварцевыми монцонитами, имеющими относи тельно молодой возраст. Молодые интрузивные массивы, рас полагающиеся в восточной части провинции, и наиболее древние, развитые на западе, очевидно, связаны с батолитом гранитоидов Сьерра-Невада. Большая часть вулканических пород, вмещающих урановое и флюоритовое оруденение, от носится к третичному возрасту. Они распространены на всей территории провинции, но особенно широко в юго-за падной части штата Юта, на северо-западе и юге централь ной части Невады, а также на востоке Калифорнии.
Общая мощность |
вулканической серии, слагающей рай |
||
он развития уранового оруденения, |
колеблется |
от 700 до |
|
1300 м (Керр, 1973), |
и она включает |
андезиты |
и «х туфы, |
латиты и агломераты. |
и ларамийской |
фаз горообразователь |
|
После невадийской |
ных процессов формирование складчатых форм и разрывных нарушений происходило в позднетретичное время.
Рудные поля и отдельные урановые месторождения про винции как и повсюду подчиняются местным особенностям строения крупных геологических сооружений. Благоприят ными для локализации уранового оруденения являются участки пересечения и сопряжения региональных разрывных нарушений, а также места пересечения разрывами складча тых сооружений. Урановая смолка преимущественно отло жилась в участках изменения элементов залегания как крупных разрывов, так и небольших трещин, оперяющих разломы. Важное значение имеют структура и литология вмещающих пород. Во многих случаях жилы выклинивают ся в одних породах и заметно расширяются, и оказываются ураноносными, переходя в другие породы. Особенно благо приятными являются некоторые разновидности вулканичес ких образований (риолитов, агломератов и туфобрекчий) и интрузивных пород (кварцевых монцонитов).
Месторождение Мэрисвейл. На юге центральной части штата Юта, в области Высоких равнин, принадлежащих к
15* |
227 |