книги из ГПНТБ / Дымков Ю.М. Природа урановой смоляной руды. Вопросы генетической минералогии

нях и под кристаллами. Своеобразные картины наблюдаются в брекчиях крустификационных жил [7].

Гравитационные текстуры встречаются и в кальцит-уранини- товых жилах. В них на выступах наблюдается слой осадка

«г

«жильного мусора» с обломками пластинчатого кальцита (па-

150

Признаки проявления силы тяжести (гравитационные тек­ стуры) свидетельствуют об отложении настурана и сопутствую­ щих минералов в открытых полостях и показывают в масштабе структуры на отсутствие перекристаллизации.

Одновременный рост кристаллов и почковидных корок

Форма и строение сферолитовых корок настурана, растущих одновременно с сопровождающими минералами, зависят от мно­ гих факторов. Большое значение имеет отношение толщины кор­ ки к размерам кристаллов, количество зарождений сферокри­ сталлов настурана в корке и кристаллов сопровождающих ми­ нералов и др. Вопрос этот может быть освещен в общем виде (аналогично тому, как это сделано в табл. 19), но здесь огра­ ничен разбором некоторых примеров.

Одновременное образование происходит уже при осаждении зернистых осадков сферокристаллов настурана и кристаллов иных минералов. Соосаждение различных минералов в момент формирования однородного слоя полиминералыюго агрегата происходило практически одновременно, одноактно или ступен­ чато. Облик индукционных форм минералов в слоистых агрега­ тах зависит от соотношения скорости их роста и скорости обра­ зования слоев или осаждения осадка.

Наиболее часто встречаются структуры одновременного ро­ ста сферолитовых корок настурана и кристаллов, реже сферо­ литов сопровождающих минералов [7, 348]. Редкий случай од­ новременного роста почек игольчатого уранинита и кристалли­ ческих зерен браннерита детально описала Н. А. Кулик [393]. Известны также примеры одновременного роста сферолитовых корок самородного мышьяка и кристаллов флюорита [396], сфе­ ролитовых корок сфалерита и кристаллов галенита [397].

У почковидных корок настурана, образовавшихся одновре­ менно с кристаллами скаленоэдрического кальцита, скульптура индукционных поверхностей зависит от их ориентировки по от­ ношению к почковидному агрегату.

Рассмотрим несколько различных положений индукционных поверхностей.

1. Индукционные поверхности в основании почковидных ко­ рок настурана. Встречаются три вида взаимоотношений сферо­ литовых корок и поверхности основания: а) гладкое, ровное осно­ вание с отпечатками скульптуры роста граней кристаллов каль­ цита свидетельствует о пассивном"' нарастании корки настурана

.на кристалл кальцита; б) гладкие, ровные основания с более или менее редкими индукционными конусами (основаниями сферо­ кристаллов) свидетельствуют о том, что единичные разобщен­ ные сферокристаллы росли одновременно с кристаллом кальци­ та. Далее рост кристалла кальцита прекратился, и началось

151

осаждение основной массы настурана; в) мелкобугристые ос­ нования корок сплошь покрыты ступенчато-коническими основа­ ниями сросшихся сферокристаллов (рис. 56,а). На приведенных снимках четко различимы тончайшие кольцевые площадки, ориентированные параллельно граням скаленоэдров кальцита, что указывает на большое число остановок роста грани. Прак­ тически сферокристаллы настурана росли одновременно с каль­ цитом вплоть до соприкосновения друг с другом, после чего рост кристаллов кальцита под сферокристаллами настурана прекра­ щался. Кристаллы кальцита продолжали рост в других участ­ ках, соприкасаясь с иными частями корок, с их окончанием или даже с поверхностью (см. рис. 53,6).

2. Индукционные поверхности, ограничивающие по краям почковидные корки настурана. При наклоне плоскости контакта с кристаллом кальцита в сторону настурана получается скульп­ тура косого среза сферокристаллических корок. На индукцион­ ной поверхности при косом (см. рис. 56,6), а также при пер­ пендикулярном контактах рельефно выступает рисунок строения сферолитов или всей сферолитовой корки настурана, а также форма отдельных сферокристаллов.

3. Индукционный контакт внешней сферолитовой поверхно­ сти корок настурана и кристаллов кальцита. При очень пологих контактах кристаллов кальцита с почковидными корками насту­ рана поверхность сферолитов настурана становится шерохова­ той. На поверхности появляются прямые валики, своеобразные уступы, отпечатки от растущей грани кристалла кальцита в виде тончайшей параллельной штриховки на индукционной по­ верхности настурана и т. п.

Изучены [348] взаимоотношения почковидных корок насту­ рана и зернистого раммельсбергита в образцах из жил U-Bi-Co-Ni-Ag-формации Рудных гор [94]. Дендриты самород­ ного висмута окружены тонкими корками настурана (рис. 57, а). Пространство между ними выполнено зернистым раммельсбергитом, возможно, эндотаксиально заместившим никелин. Кри­ сталлы арсенида никеля соприкасаются с двумя противополож­ ными корками настурана, поэтому при равных скоростях роста одни и те же зоны роста кристаллов арсенида никеля вызвали морфологически сходные индукционные поверхности со ступень­ ками, соответствующими остановкам роста. Для настурана от­ мечены три остановки роста по контактам зон 2а— 26, 26 — 2в и зоны 2в с раммельсбергитом (рис. 57, в).

Одним из первых в паре настуран — арсенид никеля выпадал настуран (зона 2а), обраставший кристалл самородного висму­ та. После образования зоны 2а рост настурановых корок пре­ кращался. На это указывает пассивная цементация разрастав­ шимися кристаллами арсенида поверхности зоны 2а. После не­ которого перерыва на участки зоны настурана 2а, не закрытые арсенидом, снова нарастает настуран (зона 26), Отложение зон

152

26 и 2в происходило одновременно с ростом кристаллов арсенида в других участках, о чем свидетельствуют индукционные боковые ограничения зон 26 и обособленные в арсениде сферокристаллы настурана в виде фигур вращения (рис. 57,6).

Отложение настурана и самородного висмута происходило прерывисто. На рис. 57, а видно, что кристалл самородного вис­ мута (1а) вначале покрылся коркой настурана 2а'. Последний в свою очередь был перекрыт более поздним висмутом 16. На поверхности кристалла 16 отложилась новая пленка настурана второго зарождения 2а". Характерно, что по толщине корка но­ вого зарождения 2а" значительно^ уступает одновременно обра­ зовавшейся корке 2а'", наросшей на первую корку настурана — 2а'. Скорость роста сферокристаллов настурана нового зарож­ дения в одно и то же время была в пять раз меньше, чем ско­ рость роста сферокристаллов раннего зарождения. Подобная разница в скорости роста кристаллов различных зарождений установлена Д. П. Григорьевым [398].

Сфероидолитовые дендритные агрегаты

Разница в скоростях роста отдельных участков сфероидолитов — резкое увеличение скорости роста слоев у вершины и сни­ жение ее (вплоть до прекращения) у основания — одна из при­ чин появления расщепленных сфероидолитов. Сфероидолиты растут в условиях «голодного режима»', когда поступление пи­ тающих веществ к ним отстает от агрегации вещества, т. е. лимитируется диффузией, а не адсорбцией. Ближе к участкам

та создает условия для нового продвижения сфероидолитов к участкам пересыщения. В зависимости от расположения в про­ странстве кристаллизации участков с максимальной концентра­ цией новый сфероидолит будет разрастаться в ту или другую сторону. При этом вблизи основания сфероидолита нового за­ рождения старый сфероидолит замедляет свой рост. На его по­

разрастается вширь, а его вершина становится плоской. Поч­ ковидные сфероидолитовые корки настурана встречаются срав-

153

нительно редко. В таких корках вершины расщепленных сфероидолитов не соприкасаются друг с другом, поверхность их гладкая, блестящая, на отдельных сфероидолитах широко раз­ виты слабовыпуклые уплощенные участки. Сфероидолиты раз­ ных зарождений в участках контакта имеют гладкие округлые индукционные поверхности. Интенсивно расщепленные сферои­ долиты, переходящие в дендриты, агрегируются в гребневидные корки (см. рис. 42, а) .

Сфероидолитовые дендриты настурана трехмерны. Они начи­ нают свой рост с крупных слабо расщепленных у основания сфероидолитов, разрастаются, конически расширяясь во все стороны, и обычно заканчивают свой рост зонами более тонких ветвей. Встречены сложные сфероидолитовые дендриты пластин­ чатого настурана (рис. 58) среди паранкерита из карбонатноарсенидных жил, отличающихся обилием сфероидолитовых деидритов никелина и раммельсбергита [7]..В крустификациоиных жилах сфероидолитовые дендритные колонии обособляются в виде гнезд, а не образуют выдержанных оторочек, свойственных сферолитовым агрегатам.

Сфероидолитовые дендриты можно встретить не только у настурана. Они известны для карбонатов, арсенидов никеля (см. рис. 10), марказита, гематита, малахита и др. Описаны ориентированные вниз «сталактиты», состоящие из сфероидоли­ тов тодорокита [365]. Сфероидолитовые дендриты разрастаются в стороны максимальных концентраций и указывают на направ­ ленность диффузии или приток растворов [7, 365], поэтому на их ориентировку в пространстве надо обращать особое внима­ ние.

Сферолитовые корки уранинита

Вместо почковидных корок настурана в некоторых месторож­ дениях встречены тонкие корки уранинита. В изученном при­ мере корки уранинита с а0 = 5,45 А окружают пластинчатые кристаллы кальцита (см. рис. 55) и обломки кварцевых порфиров. В основании корок, достигающих толщины 3 мм, рас­ положены почковидные пленки сферокристаллов настурана. От­ дельные волокна сферокристаллов настурана укрупняются', раз­ растаясь, и формируют в итоге щетку кристаллов уранинита радиальнолучистого строения. Кристаллы уранинита сохраняют ориентировку волокон сферокристаллов. От каждого сферокри­ сталла настурана в плоскости аишлифа представлено по 2—3 одноименно ориентированные головки столбчатых кристаллов уранинита. Обособленные сферокристаллы покрыты большим числом столбчатых субиндивидов с общей искривленной много­ главой поверхностью, показывающей на их дезориентацию (от­ клонение от параллельности на несколько градусов). В корке уранинита преобладают радиальные пучки кристаллов, оканчи-

154

вающихся острыми вершинами, менее распространены радиальностолбчатые пучки субиндивидов, заканчивающихся одной об­ щей гранью или ребром.

На корку уранинита, закономерно продолжающую рост сферокристаллической корки настурана, осаждаются новые за­ родыши уранинита. Возникает новая корка кристаллов урани­

новая фаза развивается в виде сетки прожилков по трещинам спайности и вдоль границ между блоками. При травлении азот­ ной кислотой старая фаза больше темнеет, чем новая; в новой фазе выявляются короткие линейные группы дислокаций, ориен­ тированные параллельно удлинению (аксиальное расщепление).

155

субиндивидов на поверхности сферокристалла (пунктир). В от­ дельных пустотах растворения корки кристаллов изотропного коффинита покрывают отпрепарированную растворением новую фазу.

Пространство между корками уранинита выполнено кальци­ том с кварцем и дисперсным гематитом. Рядом со скоплениями гематита мельчайшие кристаллы уранинита псевдоморфио заме­ щены прозрачным бесцветным, бурым или буро-оранжевым ми­ нералом с низкой отражательной способностью. В первую оче­ редь замещается старая фаза', что свидетельствует о ее более окисленном состоянии. В кальцит-гематитовом агрегате встре­ чаются микроскопления минералов, образовавшихся в восста­ новительных условиях: в них развиваются «пятна» коффинита с частично раскрошенными микронными кристаллами уранинита, галенит, халькозин и ковеллин.

Возрастные взаимоотношения между минералами в окислен­ ных и восстановленных микроучастках во многом не ясны. Так, например, вслед за кристаллизацией корки уранинита выпал в виде мозаичных плохо образованных мельчайших кристаллов неопределенный прозрачный желтый минерал. Поверхность аг­ регатов этого минерала покрыта кристаллами уранинита третье­ го «зарождения».

или коффинита. Конкреции включают зоны или зерна сопровож­ дающих минералов, а также реликтовые или измененные зерна минералов вмещающих пород *. Скопления минералов урана, образующихся диффузионным путем («стяжением»), можно встретить в оруденелых вмещающих породах и в кластическом материале жил и милонитовых зон. Они известны в роллах экзогенных месторождений [54], в углистых сланцах [401] и пес­ чаниках [402] метаморфогенных месторождений, в метасоматических месторождениях среди гранитов [403].

Для многих конкреций характерны четкие внешние контуры. У конкреций, формирующихся вокруг метакристаллов или иных «центров восстановления», зачастую нет четких внешних границ. Отдельные конкреции в срезе выглядят как черные пятна, поэто­ му такие метасоматические руды известны как «пятнистые».

В рассмотренном здесь примере пятнистых руд урановая смолка встречается в виде своеобразных кольцевых, амебовид­ ных или угловатых конкреций, приуроченных к центральным

156

или, наоборот, к Периферическим участкам блоков туфогенных пород в некотором удалении от трещин, разделяющих блоки. Существуют также зоны рассланцевания, обогащенные конкре­ циями урановой смолки.

Пятнистые стяжения урановой смолки (коффинит или насту­ ран по коффиниту) образуются на границе осветленных и гематизированных пород и приурочены к наиболее пористым разно­ видностям. Наблюдались вытянутые (линейные) зоны конкре­ ций с коффинитом, пересекающие жилу «колломорфного» доло­ мита. В таких участках пересечения можно встретить гнезда — своего рода микроштокверки из мелких линз настурана (ап = = 5,40 А), замещающего доломит.

Наряду с четко ограниченными конкрециями можно видеть пятна затухающей вкрапленности, участки равномерной тонкой вкрапленности микроконкреций в измененных породах и т.д. Отдельные вытянутые конкреции переходят в короткие карбо­ натные жилки с признаками метасоматического происхождения [404]. Белые каймы в породе, сопровождающие смолку, вокруг кальцита не образуются (рис. 60, а).

Кольцевые выделения сложены плотным зернистым агрега­ том коффинита (см. табл. 2, образец С-002) или окислов урана (с70 = 5,39 А), заместивших коффинит. Ядра мелких конкреций выполнены сульфидами железа, цинка, свинца. Более крупные ядра содержат серую перекристаллизованную породу.

Форма метасоматических конкреций и гнезд урановой смол­ ки — амебовидные очертания (см. рис. 60,6), шары, полуколь­ цевые образования, бордюры, переход в рассеянную вкраплен­ ность в пределах округлых областей — рассматривается с пози­ ций Г. Л. Поспелова [405] как признак влияния поверхностного натяжения пограничного слоя. Срезание округлых рудоносных блоков затухающими трещинами без признаков вторичных под­ вижек— это признак околотрещинного экранирования при гид­ ротермальном промачивании капиллярно-пористых тел.

Местами конкреции занимают центральные или промежуточ­ ные участки в монолитных блоках туфопесчаников, разделенных тонкими трещинами (см. рис. 3). В соответствии с представле­ ниями Г. Л. Поспелова [405], такие формы могли возникать из ураноносных растворов застойной области, законсервированных в результате их сжатия внутри блоков. Возможно и другое объяснение: выпадение минералов урана вдоль границы посту­ пающих ураноносных растворов с растворами застойной обла­ сти— пример образования минералов при встречной диффузии реагентов [406].

При метасоматическом образовании конкреций и гнезд боль­ шое значение имеет не только химическое, но и механическое действие сорбционных пленок [407]. Путем расклинивающего действия они расталкивают и диспергируют зерна пород. Перво­ начально возникают тонкозернистые агрегаты коффинита, зерна

157

которых укрупняются в результате перекристаллизации и заме­ щения минералов пород. Впоследствии по коффиниту образу­ ются различного рода псевдоморфозы.

Сферокристаллические агрегаты настурана появляются вдоль трещин в зернах, а также в пустотах растворения во вкраплен­ никах среди пятнистых руд (см. рис. 50).

Как уже отмечалось (см. гл. 1), между многими рудными телами и «минералогическими» объектами существуют лишь ко­ личественные различия. Метасоматические гнезда и конкреции могут служить прямой (или обратной) моделью метасоматических залежей, а конкреции в осадочных породах — моделью роллов. В зависимости от механизма образования конкреций и

Концентрация урановой смолки в пределах контура конкре­ ции непостоянна, поэтому цвет конкреций меняется от серых до черных. Конкреции часто окружены светлой, нередко белой кай­ мой, затем зоной гематита [403], гематизированной породой или углистым веществом [401]. Осветленные каймы сложены серици­ том, белой гидрослюдой, светлым хлоритом или агрегатом поро­ дообразующих минералов, лишенных пигмента — углистого ве­ щества, гематита и др. Светлые каемки — область промежуточ­ ного состояния рН и Eh капиллярных и поровых растворов, своего рода пограничная полоса между восстановительными и окислительными условиями, где возможно окисление графита и восстановление железа, но уран в ней не отлагается («геохими­ ческие барьеры»).

Метасоматические конкреции образуются в результате встречной диффузии ионов урана (уранила) с ионами растворов пород либо в результате последовательной диффузии ионов в процессе гидротермальной пропитки пород. Необходимы специ­ альные исследования пятнистых урановых руд, тем более что работы Г. Л. Поспелова и П. И. Каушанской [405—408] создали теоретическую основу для решения основных вопросов их онтогенезиса.

Вопросы филогенезиса окислов и силикатов урана в рудах метасоматического происхождения не разработаны. Последова­ тельную смену зон для каждого типа конкреций можно рассмат­ ривать как метасоматическую колонку, строение и состав кото­ рой, по Д. С. Коржинскому и др., зависит от химизма пород и растворов, а внутреннее строение и размеры — зон — от способа массопереноса и от различных кинетических факторов.

Предполагается, что при диффузионном метасоматозе в от­ личие от инфильтрационного происходят непрерывные количест­ венные изменения в пределах зон. При инфильтрационном мета­ соматозе замещение происходит на границе зон, а метасомати-

158

ческая колонка пропорционально разрастается без изменения их состава.

ра выпал уранинит. Этот уранинит растворился на фронте за­

Возможно, образование в конкрециях зон, резко обогащенных окислами и силикатами урана, связано с аналогичной метасо­ матической «перегонкой» (перекристаллизацией) минералов.

Г л а в а 11

ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ

Фазовые превращения могут быть установлены по «нерав­ новесным» структурам, в которых одна фаза лишь частично переходит в другую и-обе (реликтовая и новообразованная) сосуществуют в пределах одного сферокристалла. С изменением условий могут стать метастабильными те или иные части сферо­ кристаллов в зависимости от их свойств. При окислении про-

159