ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2009, том 51, № 6, с. 540-549
УДК 553.495:553.068.1
МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ УРАНОВЫХ РУД МЕСТОРОЖДЕНИЯ
ДАЛМАТОВСКОЕ (РОССИЯ)
© 2009 г. О. А. Дойникова, И. Н. Солодов, М. Б. Черток
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 Поступила в редакцию 26. 02. 2008 г.
Изучен минеральный состав гидрогенных урановых руд Далматовского месторождения методами аналитической сканирующей электронной микроскопии (АСЭМ). Полученные результаты только в основных чертах соответствуют ранее известным данным. В образцах преобладает фосфорно-силикатная урановая минерализация, сходная с P-содержащим коффинитом по элементному составу, но отличная по морфологии. На основе количественного анализа таких микрокристаллов установлена формула (U,Ca) [(Si,P)O4]2, где соотношение U/Si вдвое меньше, чем в коффините. Подтверждается присутствие оксидной настурановой минерализации. Выявлена начальная стадия образования уранильных минералов. Рассматривается вопрос о минеральной форме Ti-U-вещества, которое обусловило геохимическую специфику Далматовского месторождения.
ВВЕДЕНИЕ
Месторождение Далматовское расположено в Среднем Зауралье и относится к урановорудному району, который охватывает юго-западную окраину Западно-Сибирской плиты. В пределах рудного района расположены инфильтрационные месторождения урана, оруденение которых локализовано в отложениях речных палеодолин, врезанных в породы фундамента (Кондратьева, Нестерова, 1997). Руды сформированы процессами грунтово-пластового окисления; месторождения перспективны для эксплуатации методом подземного выщелачивания (ПВ).
Предыдущие комплексные исследования Далматовского месторождения (Кондратьева, Нестерова, 1997; Халезов, 1997, 2003) показали, что обогащен-ность ураном определяется присутствием во вмещающих породах титановых минералов. Именно такое уран-титановое "профилирование" руд обусловило геохимическую специфику месторождения.
По результатам предыдущих исследований минеральный состав руд был определен как настуран-коффинитовый с примерно одинаковой пропорцией этих рудных минералов. Кроме того, указано присутствие браннерита и давидита в составе руд. Отмечены также микронные уран-титановые новообразования, недоступные для диагностики из-за дискретности выделений (Халезов, 2003).
Указанная уран-титановая минерализация, имеющая как промышленное, так и минералогическое значение, нетипична для экзогенного рудообразова-ния. Факт присутствия на гидрогенном инфильтра-ционном месторождении уранотитанатов привлека-
Адрес для переписки: О.А. Дойникова. E-mail: doa@igem.ru
ет к себе повышенное внимание. Настоящая работа посвящена как собственно урановой минерализации, так и минеральной форме вещества, в состав которого входят уран и титан.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Руды гидрогенных инфильтрационных месторождений сложны для изучения не только вследствие рыхлости и сыпучести вмещающих пород, но также из-за дисперсности самого рудного вещества. Поэтому наиболее эффективным методом минералогического изучения таких руд оказалась аналитическая сканирующая электронная микроскопия (АСЭМ).
Объектами исследования являлись первичные преимущественно богатые руды, представляющие собой серый порошок из керна скважин 5-3-1 и 7-6-1 (образцы И.Н. Солодова, М.Б. Чертока). АСЭМ-исследования проведены на приборах "JSM-5300" и "JSM-LV6100" с аналитическими энергодисперсионными спектрометрами (ЭДС) "Link ISIS" и "INCA-Energy 450", соответственно. Диапазон измеряемых элементов - от Na до U; локальность анализа - от 1 мкм для матрицы с большим средним атомным номером и до 7 мкм для легкой матрицы.
Препараты образцов из сыпучих проб керна готовились путем нанесения порошка на проводящий углеродный скотч, а также запрессовкой порошка в небольшие металлические кюветы (диаметром n, мм), для получения относительно ровной поверхности, необходимой для выполнения количественного анализа. Последующее угольное напыление для создания пленки, проводящей заряд, выполня-
Состав урановой фазы, преобладающей в образцах, мае. %
Элементы 1 2 3 4
мас. % о ат. % мас. % о ат. % мас. % о ат. % мас. % о ат. %
А1 3.06 ±0.26 4.55 1.22 ±0.26 2.2 1.48 ±0.2 2.37 1.52 ±0.24 2.2
12.63 0.36 15.36 7.06 ±0.25 12.24 7.04 ±0.26 10.84 9.16 ±0.34 12.72
Р 2.14 ±0.23 2.37 1.64 ±0.18 2.57 2.12 ±0.2 2.96 2.44 ±0.24 3.08
Б 0.76 ±0.17 0.81 0.83 ±0.16 0.88 0.65 ±0.15 0.69 0.95 ±0.16 1.01
Са 1.62 ±0.19 1.38 1.32 ±0.16 1.6 1.73 ±0.18 1.87 2.14 ±0.22 2.09
Бе 1.57 ±0.23 0.96 1.26 ±0.18 1.1 1.02 ±0.19 0.79 1.72 ±0.25 1.2
и 45.87 ±0.75 6.59 45.38 ±0.94 9.28 56.4 ±1.03 10.24 51.38 ±1.23 8.42
°выч 31.83 ±0.66 67.99 22.83 ±0.65 69.44 25.81 ±0.71 69.71 28.28 ±0.87 68.97
X 99.48 81.54 96.25 97.59
Примечание. 1-4 - номера анализов.
лось как для порошков, так и для шлифов. Для образца богатой рудной пробы тщательно подбирались варианты препарирования, чтобы обеспечить изолированное расположение отдельных минеральных частиц в электронно-микроскопическом препарате. Пригодный для исследования препарат был получен после неоднократного отмучивания и удаления тонкой глинистой фракции. Отмучивание проводилось в пробирке после предварительной ультразвуковой диспергации порошковой пробы в дистиллированной воде.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Рудные образцы были детально изучены как в исходном виде, так и после отмучивания. Встреченные минеральные формы урана представлены тремя самостоятельными видами и урансодержащими соединениями титана. Рудные минералы в подавляющем большинстве являются минералами восстановленной формы урана и(1У), уранильная (окисленная) форма урана и(У1) встречена в резко подчиненном количестве как эпизодическая находка.
Минералы урана
Коффинитоподобный фосфо-силикат урана. Выделения основного рудного минерала в изучаемых образцах приурочены к зернам выщелоченного полевого шпата или более мелким обломкам алюмосиликатной матрицы (фиг. 1а). Часто встречаются агрегаты микрокристаллов (фиг. 16), редко - колломорфные выделения минерала (фиг. 1в). Морфология микрокристаллов представлена на фиг. 2. Преобладают уплощенные кристаллы, слегка вытянутой формы, размером порядка нескольких микрон.
В спектре состава этого минерала кроме урана постоянно присутствуют пики Са, А1, 81, Р. При ана-
лизе минеральных зерен в рудном агрегате нередко фиксируется также 8 и Бе, что можно отнести на счет пирита, присутствие которого характерно для рудных образцов. Результаты количественного анализа (таблица) характеризуют минерал как фос-фо-силикат урана, где соотношение 81 : Р ~ 3 : 1, и позволяют предложить идеализированную формулу минерала в виде (и, Са) [(81, Р)04]2. Соотношение и : Са ~ 3 : 1. В анализируемых составах постоянно присутствует небольшое переменное количество А1. Незначительные количества Бе и Т1, отмеченные в некоторых анализах, так же, как и А1, отнесены к составу примесных фаз, попавших в область анализа. В объем, возбуждаемый электронным пучком, при анализе микронных кристаллов могут попадать рядом лежащие фазы.
Морфология выделений этого И-минерала, на первый взгляд, близка к формам гипергенных минералов И(1У): коффинита - И[81(0, 0Н)4] и нингио-ита - (И, Са)[Р04]. Изученные ранее находки коффинита, содержащего в составе фосфор (разное содержание в различных образцах), трактовались как псевдоморфное образование коффинита по нин-гиоиту (Белова и др., 1980). Кристаллохимическое исследование нингиоита (Дойникова, 2003) показало, что в его составе, при общей закономерности соотношения Са : И ~ 1 : 1, как правило, сохраняется преобладание Са над И (достигая в предельном случае значения 2 : 1).
В составе рудного минерала, установленного на Далматовском месторождении, сохраняется выдержанное преобладание И над Са (более чем в два раза в атомных количествах). Это обстоятельство, с учетом приведенной выше формулы, не позволяет уверенно отнести минерал (широко представленный в рудных образцах) ни к одному из двух морфологически близких минеральных видов И(1У). Таким образом, на данном этапе исследования наиболее кор-
Фиг. 1. Выделение в рудных образцах преобладающей урановой фазы.
а - микрокристаллы в матрице алюмосиликатного состава (на врезке - фрагмент); б - агрегат микрокристаллов и спектр состава в отмеченной точке (X); в - колломорфное выделение урановой фазы (спектры состава в наиболее ярких участках практически аналогичны приведенному здесь спектру).
Фиг. 2. Морфология выделений фосфо-силиката урана: микрокристаллы и спектр состава в отмеченной точке (X).
ректно называть этот урановый минерал коффини-топодобный "фосфо-силикат урана".
Оксид урана. Оксидная форма урана встречена в виде субмикронных выделений в составе наиболее сильно измененных зерен ильменита. Она зафиксирована в зернах ильменита со следами глубокого растворения; наблюдается в виде пропитки по всей массе сильно измененного титаната, концентрируясь в трещинах (фиг. 3а). Выделение самостоятельной оксидной урановой фазы (дисперсный уранинит, урановая смолка) диагностируется по спектру состава. Участки глубокой проработки зерен титаната, где уже четко фиксируется оксид урана, приурочены к урансодержащей титановой фазе в пределах этих же зерен.
Урановая слюдка. Пластинчатые образования фосфатной урановой слюдки (типа отенита) встречены в препарате из рыхлого исходного образца как редкие эпизодические находки. Размер скоплений до 20-30 мкм (фиг. 4). Состав слюдки характеризуется пиками урана и фосфора; присутствие в спектре небольших пиков А1 и 81 обусловлено окружающими алюмосиликатами.
Урансодержащие минералы титана
1. Присутствие примеси урана в различных количествах фиксируется в составе измененной поверхности Т1-минералов (фиг. 36). Эта фаза, которая наиболее часто встречена на "выщелоченной" поверхности окатанных кристаллов ильменита или их обломков, является продуктом изменения ильмени-тов. По нашим данным, содержание урана пропорционально степени разрушения, замещения ильменита. Это подтверждает, отмеченную А.Б. Халезо-вым (2003), обратную зависимост
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.