УДК 550.93:553.495
U-Pb СИСТЕМЫ И ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ УРАНА В УРАНОВОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ "ПЕСЧАНИКОВОГО" (ПАЛЕОДОЛИННОГО) ТИПА: МЕСТОРОЖДЕНИЕ ДЫБРЫН, ВИТИМСКИЙ УРАНОВОРУДНЫЙ РАЙОН, РОССИЯ
© 2013 г. В. Н. Голубев, И. В. Чернышев, А. В. Чугаев, А. В. Еремина, А. Н. Баранова, В. В. Крупская
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 Поступила в редакцию 09.07.2013 г.
На основе данных изотопного (И-РЪ, 238и-235и, 234и-238и) и химического изучения валовых проб и тонких фракций пород в вертикальном разрезе терригенно-осадочной толщи Дыбрынского уранового месторождения (Хиагдинское рудное поле) показано, что широкий спектр И-РЪ изотопных значений возраста (26.9—6.5 млн лет) проб обусловлен как проявлением процессов окисления и нарушения И-РЪ изотопной системы, так и длительностью формирования урановой минерализации. Процессы окисления пород привели к преимущественной потере урана по отношению к свинцу и, в конечном счете, к удревнению изотопного возраста Т(206РЪ/238И) на участках с низким содержанием урана. Вариации отношения 238и/235И исследовавшихся проб находятся в диапазоне 137.74— 137.88. Для проб с высоким содержанием урана установлена тенденция уменьшения отношения 238И/235И с уменьшением изотопного (207РЪ/235И и 206РЪ/238И) возраста. Неравновесное соотношение 234и/238И в большинстве исследовавшихся проб свидетельствует о проявлении на месторождении молодых (менее 1.5 млн лет) процессов преобразования миоценовых урановых руд, которые ответственны за миграцию урана и его переотложение.
DOI: 10.7868/S001677701306004X
ВВЕДЕНИЕ
Месторождение Дыбрын относится к экзоген-но-эпигенетическим урановым "месторождениям в песчаниках" (Живов и др., 2012), или "sandstone-hosted uranium deposits" (Cuney, Kyser, 2008), к подтипу "палеодолинные", которые составляют основной потенциал урана в Витимском ураново-рудном районе. В настоящее время месторождения в песчаниках — ведущий источник урана, который обеспечивает 53% его мировой добычи (Живов и др., 2012). Эти месторождения, локали-зованнные в проницаемых (песчаники, гравелиты, паттумы) слоях терригенно-осадочных пород, образуются во впадинах (предгорных, межгорных, долинных) за счет инфильтрации по ним подземных вод. Насыщенные кислородом атмосферные воды выщелачивают рассеянный в породах уран, который, поступая в глубокие горизонты терригенно-осадочных пород этих впадин, отлагается на восстановительных барьерах. В США, Казахстане, Узбекистане, Нигере, Габоне и
* Адрес для переписки: В.Н. Голубев. E-mail: golub@igem.ru
Южной Африке в месторождениях этого типа сосредоточены основные ресурсы урана.
Месторождения урана «песчаникового» пале-одолинного типа на Витимском плоскогорье — перспективная база уранового сырья России. Ресурсный потенциал Витимского урановорудного района приближается к 100 тыс. т (Живов и др., 2012). При этом основные запасы урана находятся в Хиагдинском рудном поле. Отмеченное обстоятельство определяет повышенный интерес к Ви-тимскому району, активно изучающемуся в настоящее время. Определение возраста и уточнение условий формирования уранового оруденения — одна из важных задач этого изучения. В настоящей работе представлены результаты изотопно-геохронологического (U-Pb, K-Ar) и изотопно-геохимического (234U-238U, 235U-238U) исследования рудо-вмещающих пород в вертикальном разрезе терри-генно-осадочной толщи и перекрывающих ее базальтов уранового месторождения Дыбрын (Хи-агдинское рудное поле).
Фиг. 1. Схема геологического строения месторождения Дыбрын.
1 — аллювиально-пролювиальные отложения рудоносного горизонта джилиндинской свиты; 2—3 — породы фундамента: 2 — витимканский интрузивный комплекс, лейкократовые роговообманковые граниты и их разности: 3 — песчаники, кварциты палеозойского возраста; 4 — рудные залежи; 5 — разрывные нарушения.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ
МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА РУД
Месторождение Дыбрын, как и другие урановые месторождения Хиагдинского рудного поля, образовалось в пределах Амалатского плато в процессе позднепалеогеновой-неогеновой текто-но-магматической активизации (Машковцев и др., 2010). В результате блокового воздымания и эрозионных процессов на данной территории сформировались овражно-балочная сеть и Ата-лангинская палеодолина, в которой и находится Дыбрынское месторождение (фиг. 1). Месторождение представляет собой протяженную залежь северо-восточного простирания, осложненную короткими (0.5—1.5 км) апофизами северо-западного направления.
В строении месторождения выделяют два структурных этажа (Машковцев и др., 2010): нижний, представленный палеозойскими мета-
морфическими и магматическими породами кристаллического фундамента, и верхний, сложенный кайнозойскими вулканогенно-осадоч-ными образованиями джилиндинской свиты, представляющей собой основную рудовмещаю-щую толщу. Среди пород фундамента в пределах месторождения наиболее распространены граниты витимканского комплекса средне-верхнепалеозойского возраста (у PZ2_3 V). Это преимущественно биотит-роговообманковые порфировидные и среднезернистые лейко- и мезократовые граниты и немногочисленные дайки аплитовидных и аплит-пегматоидных гранитов и пегматитов. В юго-западной части месторождения встречаются песчаники и кварциты палеозойского возраста. По породам фундамента развита кора выветривания мощностью до 20—25 м.
На породах фундамента залегает толща тер-ригенно-вулканогенных пород ранненеогеново-
го возраста, выделенная в джилиндинскую свиту (N1 dz). По составу и условиям осадконакопле-ния свита делится на две подсвиты (Машковцев и др., 2010): нижнюю, преимущественно терри-генную, и верхнюю, главным образом, вулканогенную, каждая из которых содержит ряд более мелких прослоев или пачек терригенных и вулканогенных пород. На основе палеонтологических исследований осадков и K-Ar датирования возраст лав нижней подсвиты джилиндинской свиты определяется интервалом 13—14 млн лет, а верхней подсвиты — 9—12 млн лет (Рассказов и др., 2000). Урановое оруденение локализуется в основном в терригенных отложениях нижней подсвиты (продуктивная толща), реже — в нижней части вулканогенных и туфогенных пород, а иногда — в коре выветривания, развитой по породам кристаллического основания. Подошва продуктивной толщи в пределах месторождения залегает на глубине от 100 до 220 м. По фациаль-ным условиям терригенные породы джилиндин-ской свиты относятся к пролювиально-делюви-альным, аллювиальным и озерным отложениями (Машковцев и др., 2010). Они обогащены органическим веществом: содержание Сорг в отдельных прослоях достигает 5—15%. В рудах среднее содержание Сорг составляет 0.3%.
Верхняя, вулканогенная часть разреза джи-линдинской свиты, перекрывающая оруденение на всей площади месторождения, сложена оливи-новыми базальтами, трахибазальтами и их туфами, мощностью от первых десятков метров до 190—200 м. С юго-запада на северо-восток через всю площадь месторождения прослеживается постседиментационный Кореткондинский разлом, образующий серию субпараллельных сбросов, по которым северо-западный блок месторождения опущен по отношению к юго-восточному на 30—70 м. Разрывы других направлений имеют подчиненное значение.
Изучение рудных образцов показало, что урановая минерализация в терригенно-осадочной толще обычно приурочена к зернам полевого шпата и псевдоморфозам дисульфидов железа по растительным остаткам (фитоморфозам). В полевых шпатах уран тяготеет к выделениям лейкок-сена (фиг. 2а). В сульфидных фитоморфозах урановая фаза, по составу близкая к нингиоиту*^ формирует корковидные образования, обволакивающие зерна дисульфида железа и заполняющие промежутки между ними (фиг. 2б). В табл. 1 приведены данные по определению состава: 1) лейкоксе-
* Нингиоит — минерал группы рабдофана, идеализированная формула СаИ(Р04)21.5Н20 (Белова и др., 1985). Уран находится в четырехвалентоном состоянии.
на, обогащенного ураном (точка опробования 1); 2) корковидных образований, обволакивающих зерна дисульфида железа (точки опробования 2—4). Определения выполнены в ИГЕМ РАН на рентгеновском микрозондовом анализаторе JXA—8100 (аналитик А.А. Вирюс). Высокое содержание железа и серы, отмеченное при анализе корковидных образований, скорее всего, является следствием матричного эффекта — влияния подложки дисульфида железа, находящегося в тесной ассоциации с урановой фазой. Заметная примесь урана в лейкоксене (3.66%), по-видимому, объясняется высокой сорб-ционной способностью этой фазы.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Учитывая чрезвычайно тонкодисперсный характер урановой минерализации, изучение И-РЪ изотопных систем и изотопного состава урана проводилось не по отдельным минеральным фазам, а по образцам, которые характеризуют лито-логические типы пород, установленные в разрезе терригенной толщи из опорной скв. № 5214 и из рудного интервала скв. № 5200. Для этого использовались отквартовки образцов керна.
В работе Никитиной, Прохорова (2012) отмечается, что на месторождении Коретконде Хиагдин-ского рудного поля богатое урановое оруденение приурочено к более тонкозернистым, преимущественно глинистым породам, что обусловлено максимальной концентрацией в них сингенетических восстановителей (углефицированных растительных остатков), а также более длительным контактом урансодержащих вод с породой. В связи с этим по трем образцам с месторождения Ды-брын, отобранным из интервалов с балансовым содержанием урана, нами было проведено изучение фракций с различным размером частиц. Каждый из образцов был разделен на две части. Одна часть представляла собой валовую пробу (ВП) образца. Другая часть использовалась для разделения на две фракции, отличающиеся по размеру частиц. Для этого предварительно высушенный образец взвешивался, а затем размачивался в дистиллированной воде 10—12 часов. Взмученная суспензия размоченного образца пропускалась через сито с размером ячейки 50 мкм. Фракция, прошедшая через сито, представляла собой тонкую фракцию (ТФ) образцов, а оставшаяся на сите — грубую фракцию (ГФ). После высушивания полученные ТФ и ГФ в
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.