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

Известные 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