ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2007, том 49, № 5, с. 446-470
УДК 553.495:550.4:551.3:550.428
ГЕНЕЗИС И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УНИКАЛЬНОГО МОЛИБДЕН-УРАНОВОГО СТРЕЛЬЦОВСКОГО РУДНОГО ПОЛЯ: НОВЫЕ МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
© 2007 г. А. П. Алешин, В. И. Величкин, Т. Л. Крылова
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 Поступила в редакцию 15.06.2007 г.
Неоднозначность генетических интерпретаций процесса уранового рудообразования на Мо-и-ме-сторождениях Стрельцовского рудного поля обусловила необходимость проведения дополнительных комплексных геохимических, минералогических и термобарогеохимических исследований. В результате выявлен "геохимический парагенезис" и и F, которые закономерно накапливались в позднемезозойских вулканических породах: от ранних основных (170 млн. лет) до поздних кислых (140 млн. лет). В постмагматическом раннемеловом гидротермальном этапе (140-125 млн. лет) выделены четыре стадии: дорудная, урановорудная, первая и вторая пострудные. Первичные бранне-рит-настурановые руды отлагались в парагенезисе с флюоритом, а в 1-ю пострудную стадию они были интенсивно замещены и^ьметагелем, который ранее считался коффинитом. Приведены данные о коллоидной природе и^ьметагеля, показаны широкие вариации его состава, изучена тонкая структура.
Метасоматические изменения и образование жильной минерализации в дорудную стадию происходило из натрово-(бикарбонатно)-хлоридных растворов при температуре от 250 до 200°С. Процесс уранового рудообразования начинался с альбитизации и гематитизации пород при 530-500°С при воздействии на них надкритического флюида, а отложение браннерита и настурана происходило при понижении температуры до 350-300°С.
Изучение распределения редкоземельных элементов (РЗЭ) в настуране, локализованном в трахиба-зальтах, трахидацитах и гранитах, выявило резко выраженный Sm-Nd-разрыв в нормированных кривых и статистически значимый тетрадный эффект W-типа. Данные признаки отсутствуют в распределении РЗЭ в риолитах, которые образованы при излиянии кислой магмы из верхнекорового очага. Это обстоятельство, а также значительный (5 млн. лет) временной разрыв между кислым вулканизмом и рудообразованием, не позволяют считать данный очаг потенциальным источником урана.
Согласно предлагаемой авторами гипотезе, источником урана была эволюционированная кислая Li-F-магма, от которой и4+ вместе с РЗЭ отделялся во флюидную фазу в виде комплексных фторид-ных соединений. Отложение урановой минерализации происходило на температурном барьере. Предполагается, что гидрослюдизация пород и образование молибденовой минерализации генетически не связаны с урановорудным процессом.
ВВЕДЕНИЕ
В 50-е годы прошлого столетия, анализируя геологическое строение Восточного Забайкалья, Ф.И. Вольфсон пришел к выводу о высокой перспективности этого района в отношении гидротермальных урановых месторождений. Следствием этой оценки явились рекомендации о проведении в Забайкалье широкого комплекса прогнозно-поисковых работ, которые привели к открытию в начале б0-х годов Стрельцовского рудного поля (СРП).
За 35 лет с этого момента в Стрельцовской кальдере площадью 140 км2 и в ее обрамлении
Адрес для переписки: А.П. Алешин. E-mail: aleshin@igem.ru
были разведаны 19 молибден-урановых месторождений с общими запасами более 250 тыс. т урана, что вывело это рудное поле в разряд уникальных (Ищукова и др., 1998). После распада СССР в начале 90-х годов, месторождения Стрельцовского рудного поля, разрабатываемые Приаргунским производственным горно-химическим объединением (ОАО "ППГХО"), оказались практически единственным источником природного урана в России.
Изучением геологического строения рудного поля, геолого-структурных условий рудолокали-зации, минерального состава руд и околорудных метасоматитов и физико-химических условий их образования занимались коллективы исследова-
телей из территориальных, отраслевых и академических организаций - ГРЭ-324 ПГО "Соснов-геология", ОАО "ППГХО", ЗабНИИ, ВСЕГЕИ, ВИМС, ВНИИХТ, ГЕОХИ и ИГЕМ РАН. Был собран и проанализирован обширный фактический материал. Значительный вклад в понимание закономерностей уранового рудообразования на месторождениях Стрельцовского рудного поля внес коллектив 1-й Экспедиции ИГЕМ АН СССР, возглавляемый профессором Ф.И. Вольфсоном. Под его руководством и при непосредственном участии был изучен широкий спектр вопросов -от эволюции магматизма и закономерностей локализации месторождений в пределах рудного поля до минеральных парагенезисов и флюидных включений в различных минералах, что в итоге позволило предложить генетическую модель формирования этих уникальных месторождений.
Сопоставление результатов исследований, ранее проведенных различными коллективами, показывает, что по многим вопросам отсутствуют заметные расхождения во взглядах. Это относится к геологическому строению и истории развития района и рудного поля, условиям и закономерностям локализации рудных тел, распределению урана и других элементов во вмещающих породах, общей стадийности гидротермального процесса, физико-химическим условиям рудообразования, формам переноса и факторам отложения урана. Но ряд вопросов вызывал неоднозначную, а иногда и противоположную трактовку. Это касается последовательности жильного и ме-тасоматического минералообразования, а также интерпретации изотопных датировок магматических пород и гидротермальной минерализации, что обусловлено, по-видимому, сложностью и по-лихронностью магматизма и многостадийностью гидротермального процесса. К настоящему времени существует как минимум три основные генетические модели формирования промышленного уранового оруденения, различающиеся, прежде всего, по предполагаемому источнику урана.
Сторонники одной из гипотез считают, что основное количество урана, находящееся в рудных телах, выщелочено из вмещающих пород в результате их интенсивного предрудного метасома-тического изменения (Модников и др., 1984; Наумов и др., 1985; Ищукова и др., 1991; Chabiron et al., 2003). Другие (Ищукова и др., 1998) полагают, что основной источник урана имеет глубинную (мантийную) природу, а выщелачивание урана из вмещающих пород носит локальный характер и не влияет на формирование промышленного оруденения. Сторонники третьей гипотезы, развиваемой Ф.И. Вольфсоном и его сотрудниками, рассматривают верхнекоровый очаг кислой магмы как наиболее вероятный источник урановых руд. Наличие спорных вопросов по таким важным аспектам как последовательность ми-
нералообразования, датировка магматогенных и гидротермальных процессов, поведение урана в этих процессах и неоднозначность генетических интерпретаций, вызвали необходимость проведения дополнительных исследований с применением современных прецизионных методов.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
При проведении полевых работ на месторождениях Стрельцовское, Антей, Октябрьское, Лучистое, Тулукуевское, Красный Камень, а также в рудном поле, было отобрано около тысячи штуфных и керновых проб молибден-урановых руд, околорудных метасоматитов и слабо измененных вмещающих пород. Под оптическим микроскопом в проходящем и отраженном свете изучено около 1500 шлифов.
Для определения состава урановых минералов, сульфидов, силикатов и карбонатов было выполнено более 3000 микрорентгеноспектраль-ных анализов на микрозондах "Cameca SX-50" и "SX-100" в университете Анри Пуанкарэ (г. Нан-си, Франция) и несколько сотен энергодисперсионных анализов на сканирующих электронных микроскопах "Hitachi S-2500" с энергодисперсионным спектрометром "Kevex" (A. Koehler, университет Анри Пуанкарэ) и "Jeol JSM-5300" со спектрометром "Link ISIS" (О.А.Дойникова, ИГЕМ РАН). Тонкая структура U-Si-метагеля, считавшегося ранее коффинитом, изучалась на высокоразрешающем просвечивающем электронном микроскопе "Philips CM-20" с микродифракцией и энергодисперсионным спектрометром "Princeton PGT" (J. Ghanbaja, университет Анри Пуанкарэ). Содержание редкоземельных элементов в настуране определялось на ионном микрозонде "Cameca IMS-3f ' (J. Bonhoure, CRPG, г. Нанси).
Изучение флюидных включений в кварце различных генераций, а также во флюорите и кальците проводилось в ИГЕМ РАН методами микротермометрии (криометрии и гомогенизации) с использованием микротермокриокамеры "Linkam THMS600" (Англия), работающей при температуре от -196 до +600°С. Состав газовой и твердых фаз во включениях определялся с помощью Рама-новской микроспектроскопии на приборе "DILOR XY" (T. Lhomme, университет Анри Пуанкарэ). Различными методами изучено 420 включений в 30 образцах.
Закономерности распределения урана в породах и рудах изучались с помощью метода оскол-ковой радиографии, а определение содержаний урана в минеральных агрегатах осуществлялось по цифровым микрофотографиям детекторов с помощью разработанной в ИГЕМ РАН компьютерной программы. Методы определения химического состава валовых проб пород и мономинераль-
ных фракций включали атомную эмиссионную спектроскопию и масс-спектроскопию индуктивно-связанной плазмы (ICP-AES и -MS), проводимую в CRPG (г. Нанси) и в Институте экспериментальной минералогии (ИЭМ, г. Черноголовка). Этим методом проанализировано около 240 проб. Более сотни проб исследованы в ИГЕМ РАН методами рентге-нофлюоресцентного (РФА) и инструментального нейтронно-активационного анализа (ИНАА).
Для трехмерного анализа пространственного соотношения основных структурных элементов верхней части земной коры в районе Стрельцов-ского рудного поля, а также для изучения закономерностей локализации уранового оруденения на месторождениях Антей и Октябрьское были использованы методы ГИС-моделирования. Трехмерные геологические модели создавались с помощью специально разработанного в ИГЕМ РАН модуля ГеоСплайн, функционирующего под ГИС-редактором AutoCAD Map. Трехмерные числовые модели рудных тел создавались в программе Gocad (C. le-Carlier, CRPG, Франция), после чего импортировались в AutoCAD Map для анализа.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ СТРЕЛЬЦОВСКОГО РУДНОГО ПОЛЯ
Стрельцовская кальдера
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.