Геологический феномен
ураново-редкометалльных
месторождений
А.А.Шарков
Уникальные стратиформные ураново-редкометалльные месторождения были открыты в середине ХХ в. на Мангышлаке в Казахстане и в Ер-генинском р-не Калмыкии сотрудниками Всесоюзного института минерального сырья и геологами Кольцовской экспедиции. Эти экзотические месторождения, названные органоген-но-фосфатными, и по сей день остаются геологическим феноменом, известным исключительно в одной формации Земли — майкопской, олигоцен-раннеми-оценового возраста. Они представляют особый тип ураново-редкометалльных образований, связанных с фоссилизированны-ми костными остатками ихтиофауны, которая существовала 30 млн лет назад только в пределах Восточного Паратетиса [1].
На страницах «Природы»* я уже рассказывал о месторождениях Мангышлака, сейчас хочу напомнить читателю о некоторых особенностях их размещения, строения, состава и условия формирования.
В 1960 г., после завершения разведки наиболее крупного месторождения Мелового, Коль-цовская экспедиция передала этот объект в Производственный горно-металлургический
* Шарков АА Уникальные месторождения урана // Природа. 2002. №3. С.3—12.
© Шарков А.А., 2015
Анатолий Антонович Шарков, кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник Всероссийского научно-исследовательского института минерального сырья им.Н.М.Федоровского. Область научных интересов — оценка и прогнозирование месторождений урана и других полезных ископаемых. Старинный автор «Природы».
комбинат Министерства среднего машиностроения, который и приступил к его промышленной эксплуатации.
Мне представилась возможность заниматься детальным изучением рудной залежи непосредственно в забоях карьеров на протяжении 10 лет — с 1960 по 1969 г. За это время, несмотря на очень трудные климатические условия, в юго-восточной части месторождения было обнаружено уникальное древнее захоронение урано-носных костных остатков ихтиофауны, в основании которого залегали фрагменты скелетных частей древних китов и зубы акул.
Наиболее сложная по строению ураноносная рыбная подсвита была мной расчленена по региональному внутриформационному перерыву в осадконакоплении, фиксируемому сульфидным прослоем, на два стратиграфических горизонта: подрудный жазгурлин-ский (0—160 м) и рудный сегендыкский (0—230 м) [2].
Рудный горизонт подразделяется на три пачки: нижнюю рыбную (собственно рудную), среднюю водорослевидную и верхнюю рыбную. Главная особенность нижней пачки — размещение в ней всех известных на Мангышлаке рудных залежей, приуроченных к единому горизонту (рис.1). Наряду с этим в многочисленных (более чем 100) скважинах на четырех стратиграфических уровнях были зафиксированы туффитовые прослои (0.1 — 0.15 м). Впоследствии оказалось, что они тяготеют к долгоживущему глубинному разлому типа грабена [3], который существовал в осевой части Карагиинско-го сводового поднятия.
Рис.1. Схема расположения рудных залежей и распространения вулканогенного материала в нижней рыбной пачке Мангышлака: 1 — прослои туффитов; 2 — местонахождение вулканического аппарата; 3 — зона глубинного разлома; 4 — область Карагиинского сводового поднятия; 5 — расположение рудных залежей на крыльях сводового поднятия. Римскими цифрами показаны синклинали: I — Сегендыкская, II — Жазгурлинская. М — месторождение Меловое.
Чрезвычайно важная особенность этих характерных вулканических образований — их залегание в вертикальных разрезах нижней рудной пачки. Вблизи от приразломной зоны они обычно максимально сближались и занимали синхронное положение с компактными пластами
Рис.2. Подводный вулканический аппарат с четырьмя очагами в приразломной зоне Карагиинского поднятия. Вид с южного борта впадины Карагие, 1958 г.
Фото автора
рудной залежи месторождения Мелового [1]. По мере удаления в северо-западном и юго-восточном направлениях от приразломной зоны прослои туффитов постепенно расходились и занимали более высокое положение в вертикальных разрезах нижней рудной пачки в Сегендыкс-кой и Жазгурлинской синклиналях. Это обстоятельство может свидетельствовать о том, что источником пеплового материала был подводный вулканический аппарат, находившийся в приразломной зоне Ка-рагиинского сводового поднятия (рис.2).
В период формирования рудных пластов при четырехкратных подводных извержениях пепел вырывался в атмосферу и разносился на большие расстояния, а затем осаждался на дне морского бассейна.
В палеогеографическом отношении Карагиинское сводовое поднятие представляло собой обширную подводную отмель, находившуюся во внешней зоне шельфа и периодически выходившую на поверхность, образуя островной архипелаг с многолетней древесной растительностью.
Месторождение Меловое
Самое крупное месторождение Мангышлака — Меловое — занимает обширную площадь (90 км2) в западной части впадины Карагие. Его рудная залежь протягивается в северо-западном направлении на 16—18 км, а ширина изменяется от 1.5 км на юго-востоке до 6—7 км на северо-западе (рис.3). Она располагается практически горизонтально, с пологим (0.5°) падением на северо-запад. В юго-восточной части пластовые скопления костного детрита образуют компактное тело (0.5—0.7 м) и выходят на поверхность в западном борту впадины Карагие. К западу и северо-западу они постепенно расслаиваются и погружаются на глубину 180—200 м, достигая мощности 8—10 м.
Запасы месторождения оценивались в 44 тыс. т урана [4], а количество костного детрита в рудной залежи составляло несколько десятков миллионов тонн. Здесь четко выделяется четыре пласта, различающихся между собой возрастом, строением, составом, распределением костного детрита и содержанием полезных компонентов. В приподнятой юго-восточной части рудного поля они обладают минимальной мощностью, что объясняется значительным их размывом. Пласты сложены тонкослоистой глинистой породой темного цвета (46— 52%), костным детритом рыб (20—30%) и тонкодисперсным «сажистым» пиритом (35—50%). Наиболее характерная особенность рудной залежи — разный состав двух нижних и верхних пластов.
Первый нижний пласт представлен исключительно крупнообломочной породой черного цвета, получившей наименование «костная брекчия». Она пропитана баритом и целестином, вследствие чего приобрела массивный облик и резко отличается от тонкослоистой рудной массы.
Костная брекчия сложена несортированным органогенным материалом, в котором присутствуют крупные кости и позвонки рыб и акул (до 10—12 см), слуховые кости китов (до 5 см), многочисленные зубы акул (1—5 см) и фрагменты скелетных частей древних китов (рис.4), а также челюсти зубатых китов и даже их головы. Кроме того, здесь часто присутствуют обломки углефициро-ванной древесины (размером 20—30 см), значительно реже — окатанные гальки фосфоритов (1—4 см) и в отдельных случа-
Рис.3. Строение рудной залежи месторождения Мелового. Глины: 1 — темно-бурые, обогащенные остатками рыб и тонкодисперсным пиритом, 2 —светло-серые с ходами, 3 — серые с редкими остатками рыб и пятнообразными выделениями пирита; 4 — рудные пласты; 5 — сульфидный прослой.
Рис.4. Фрагменты скелетных частей древних китов.
ях — кости птиц. В крупных обломках костей фиксируется повышенное содержание урана и редкоземельных элементов (табл.).
К северу и западу, в сторону погружения палео-рельефа дна бассейна, мощность и характер отло-
Таблица
Содержание урана и редкоземельных элементов в крупнообломочном органогенном материале рудной залежи месторождения Мелового
Крупнообломочный органогенный материал Содержание, % Коэффициент обогатимости
U TR U/P2O5 TR/P2O5
Ребро кита 0.050 0.25 0.006 0.020
Позвонок кита 0.040 0.36 0.004 0.019
Слуховая кость кита 0.040 0.11 0.002 0.03
Зубы акул 0.022 0.17 0.006 0.04
Галька фосфорита 0.030 0.45 0.001 0.015
Кости птиц 0.020 0.15 0.003 0.043
Среднее 0.035 0.25 0.0028 0.033
Рис.5. Схема размещения рудных пластов, костной брекчии и сульфидного прослоя на рудном поле месторождения Мелового: 1 — контуры распространения рудных пластов; 2 — линия выхода рудной залежи на поверхность во впадине Карагие; 3—6 — зоны распространения: 3 — костной брекчии первого рудного пласта; 4 — костной брекчии второго рудного пласта; 5 — сульфидного прослоя; 6 — тонкоизмельченного костного детрита.
жений первого рудного пласта существенно изменяются. В западном направлении костная брекчия прослеживается на протяжении 10 км (рис.5), затем она постепенно замещается сравнительно мелким костным детритом, а в наиболее погруженной части поля — тонкослоистой рудной породой, менее насыщенной остатками рыб и тонкодисперсным пиритом. На западе мощность первого рудного пласта за счет расслоения глинами возрастает до 1.5—2 м.
Более резкие фациальные изменения отложений этого продуктивного пласта происходят в северном направлении. Крупнообломочный материал прослеживается по забоям карьеров на протяжении не более 1—2 км. Затем он замещается менее крупным костным детритом, и уже в северной части месторождения в неглубоких (0.1—0.5 м) промоинах и углублениях фиксируются мелко-и тонкоизмельченные (до 0.5 — 1 мм) костные остатки ихтиофауны с минимальной примесью глинистого вещества (2 — 3%) и тонкодисперсного пирита (до 8%).
По существу описанная порода представляет собой хорошо отмытый волновыми движениями и морскими течениями природный концентрат костного детрита, в котором содержание урана достигает 0.2—0.5%, а редких земель — 1—2%, тогда как в костной брекчии отмечается их мизерное количество (до 0.02 и 0.2% соответственно).
Второй рудный пласт (как и первый) в юго-восточной части месторождения представлен прослоем (5—30 см) костной брекчии и отделяется от нижнего четко выраженной границей размыва. Здесь брекчия содержит меньшее количество крупных обломков костей, не так плотно сце-
ментирована и характеризуется отсутствием барита и целестина. Содержание урана в ней составляет 0.03—0.05%. Этот пласт наиболее выдержан и максимально распространен на площади рудного поля. В западной же части поля он расслаивается глинами на многочисленные тонкие прослои костного детрита, и мощность его отложе
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.