ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2012, том 443, № 6, с. 720-725
ГЕОХИМИЯ
УДК 549.514.8:550.41
УРАНОКСИДНЫЕ ЗАТВЕРДЕВШИЕ ГЕЛИ ЯДЕРНОЙ ЗОНЫ Z-13 УРАНОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ОКЛО, ГАБОН
© 2012 г. Ю. М. Дымков, В. Т. Дубинчук, академик Н. П. Юшкин, А. П. Алёшин
Поступило 25.08.2011 г.
При предварительном минералогическом просмотре ураноксидов в пробах с ядерной зоны Z-2 по международной программе доктора Р. Нодэ (Я. Маиёе^ в 1975 г. наши минералогические задачи ограничивались поиском среди ураноксидов каких-либо вещественных и генетических признаков влияния природных ядерных реакций (ПЯР) и других процессов их преобразования [1,2]. Последующие минералогические, электронно-микроскопические и рентгенографические работы по образцам с ядерной зоны Z-2 (скв. 8К-35) оказались более результативными: обнаружены первые однозначные признаки существования затвердевших гелей ураноксидов [3]. Дальнейшая разработка вопроса об особенностях затвердевших урановых гелей проведена на более ярком и компактном материале из ядерной зоны Z-13. Новые исследования привели к открытию гель-проводящих каналов и механизма зарождения трубок.
Ядерная зона Z-13, как и другие 16 ядерных зон месторождения Окло и прилегающих участков, залегает в песчаниках, но она привлекает особое внимание геологов тем, что расположена в 10 м от мощной (15 м) дайки долеритов, оказавшей определенное гидротермальное, термическое и геохимическое влияние на минеральный состав и текстурно-структурные особенности ее руд. Одно из первых описаний зоны Z-13 и ее подробная минералого-геохимическая и радиогеологическая характеристика проведены Ф. Холлиге-ром. Пластообразное рудное тело плотного агрега-
Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии, Москва Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского, Москва
Институт геологии Коми научного центра Уральского отделения Российской Академии наук, Сыктывкар
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук, Москва
та оксидов урана, преимущественно уранинита (235и до 0.55%), мощностью 20—30 см, по простиранию достигает 5 м.
Судя по изученному обр. 8В.37-82/СЭ из зоны Z-13, куски руды из участка с признаками проявления ПЯР (235и 0.465%) в целом плотные, тяжелые, стального цвета с полуметаллическим блеском. В полировках под микроскопом рудный агрегат разнозернистый, состоит из неоднородных по размерам и форме зерен оксидов урана, в том числе своеобразных сростков (рис. 1), сцементированных тонкочешуйчатым агрегатом серицита и железистого хлорита. В цементе различимы относительно редкие обломки более крупных, изъеденных силикатами, кристаллов Ьа-гойяцита [5], мелких включений сульфидов РЬ, Бе, Л8, Си и др. В оксидах урана установлены (многие из них цветные в отраженном свете) арсениды и суль-фоарсениды Яи, ЯЬ, Те, РЬ, Б1, Бе, Си [4]. Текстура руд в обломке крустификационная (дру-зовая) и более поздняя — типично метасомати-ческая, зафиксировавшая не менее двух стадий преобразования минералов.
Почти все характерные и достаточно показательные уранооксидные текстуры изученного образца можно встретить в одном рудном обломке друзовой корки, сцементированной серицит-хлоритовым агрегатом (рис. 1), и разделить на три группы: 1) зернистые псевдокристаллы, обычно крупные (10 мкм), с субиндивидами кубической или октаэдриче-ской формы (рис. 1, 1) или близкие к ним по размерам диски (рис. 2), сложенные плотным неупорядоченным агрегатом округлых, реже эвгедральных субмикронных октаэдров уранинита. Среди них можно встретить также нано-и микроторы ураноксида, обломки микротрубок и обрывки цепочек из двух-трех колец, а также микронные и наномерные фрагменты иных, более сложных кватаронных [5—8] форм — кватаритов. В полировке они серые, микропористые, травление азотной кислотой выявляет структуру, доступную для изучения на АСЭМ; 2) щетки столбчатых кристаллов уранинита с эвгедральными вершинами субин-
Рис. 1. Обломок ураноксидного зерна в серицит-хлоритовом агрегате (5), содержащий три разновидности уранокси-дов: 1 — псевдокристаллы зернистого ураноксида с протравленными цепочками пор (4); 2 — щетка столбчатых кристаллов уранинита, 3 — сфероидные почки гель-настурана. Зарисовка участка полированного шлифа, протравленного концентрированной азотной кислотой. Окло, Z-13, обр. 8В.37-82/СВ.
дивидов (рис. 1, 2), травление структуру не выявляет; 3) субрадиально-трубчатые почки и почковидные корки гель-настурана с гладкими и блестящими сфероидными поверхностями (рис. 1, 3); в аншлифах обычны монолитные формы, которые по минераграфическим свойствам подобны кристаллам уранинита.
Изученный сросток индивидов ураноксидов (рис. 1) генетически может быть представлен как обломок крустификационной текстуры — друзо-видных щеток, характерных для гидротермального минералообразования в щелевидных пустотах. Это значит, что интересующие нас ураноксидные почки росли в свободных условиях, а не образовались метасоматически в твердой породе.
Кристаллы и монолитные, полностью перекристаллизованные почки настурана на кристаллах уранинита послужили материалом для определения Ф. Холлигером изотопного возраста рудной зоны Z-13. Результаты его 18 анализов на ионном микрозонде показали, что возраст уранинита, образовавшегося 1950 млн лет назад, изменен и соответствует возрасту образования дайки долерита — 750 млн лет, а также времени полной
перекристаллизации первичного древнего оксида урана.
Наименее охарактеризованы в рудах сферо-литоподобные почки уранинита и почковидные корки. Ниже приведены первые результаты изучения на сканирующем электронном микроскопе разломов таких почек (фракто-граммы) в первичном, неперекристаллизован-ном виде, более полно раскрывающие их внутреннюю текстуру.
Первое же знакомство со строением непере-кристаллизованных настурановых почек показало, что это не простые сферолитоподобные индивиды, а особые минеральные лучисто-трубчатые колонии, каким-то образом связанные между собой. Субиндивиды, слагающие почку-колонию, при росте имели разные функции, а способ их роста напоминал некоторые внешние элементы механизма роста наземных растений. В основании колонии субгоризонтально расположены цилиндрические изгибающиеся трубки, из которых по более тонким трубкам или непосредственно через отводы в их стенках питались гелем цилиндрические или остроконические трубки. В результате одновременного разрастания по известным при-
722
ДЫМКОВ и др.
Рис. 2. Торцы зернистых цилиндров А, Б (двух дисков? зернистого агрегата) с микрооктаэдрами уранинита на поверхности скола над коркой из цилиндрических трубок с капсулами. Скан-снимок в отраженных электронах участка поверхности обломка (фрактограмма) почки настурана. 1—7 — пояснения в тексте.
чинам (геометрический отбор) конические трубки образуют лучистые агрегаты. В итоге одновременного роста из одного центра образовался бы сферолит. Но центров здесь было много, а площадь ограничена консолидированным или расползающимся зародышевым пятном геля, поэтому в тех случаях, когда у них была общая крыша, она была не в виде полушария, а в виде дисимметричного овала — почки. Разновидности почковидных колоний и детали их строения будут более понятны при знакомстве с описанием отдельных примеров на конкретных скан-снимках (рис. 2—4).
На рис. 2 видны цилиндрические микротрубки ураноксида, под левым зернистым диском А (если перевернуть снимок, видно, что это обломки пустотелых трубок 1) и под правым диском Б, где у более мелких цилиндрических трубок заметны плоские участки продольных (2) и поперечных (3) контактов с соседними трубками. Более того, под диском Б некоторые микротрубки имеют верхние цилиндрические наросты с округлыми буграми на поверхности (4), что свидетельствует о наличии в наростах глобул. Это цилиндрические пакеты глобул —
Рис. 3. Микроструктура конически-трубчатой почки гель-настурана с зародышевым слоем, выросшей в системе изогнутой горизонтальной (1) и вертикальной (2) питающих трубок. Скан-снимок в отраженных электронах участка поверхности обломка (фрактограмма) почки настурана. 1—4 — пояснения в тексте.
капсулы, которые здесь приросли к цилиндрической трубке с торца (5), некоторые отделены от нее ровной плоской границей ("гранью"). Часто на трубках видны отпечатки отвалившихся капсул или полностью сохранившиеся их цилиндры (6). На поверхности правых цилиндров и на других участках видны группы светло-серых деформированных колец-торов, если это не поперечные сколы коротких трубок (7).
В основании левого субрадиального пучка, изображенного на рис. 3, видна изогнутая цилиндрическая трубка 1, рассматриваемая нами как одна из питающих растущую от нее сеть конических трубчатых пучков. В краевой части слева почти вертикально расположена более крупная слабо искривленная кверху питающая трубка 2 с поверхностью, бугристой от механического воздействия на общую оболочку расположенных внутри мелких неупорядоченных глобул. В основании почки (рис. 3) под лучистыми пучками видны столбчатые группы округлых зародышей (глобулы?), из которых вытягиваются и растут более мелкие по диаметру закрытые зародышевые трубки 3. Некоторые округлые зародыши трубок подобны клубням растений, из которых, словно цветы, вытягивается по несколько ростков, разрастающихся как стебли цветоносов. Некоторые клубни имеют одну трубку, из других, более крупных, растет несколько мелких коротких разновременных ростков-трубок с закругляющимися вершинами. Потом они разрастаются и, посте-
пенно расширяясь и контактируя с соседними трубками, приобретают в целом форму ограненных трубок с острыми коническими основаниями. В вышележащем слое происходит уже последующий рост и геометрический отбор трубок. Расширение в процессе роста, особенно резкое за счет расщепления, приводит к увеличению площади граней трубки и к захвату электрически заряженных площадок (граней) линейными пакетами с цепочками глобул. Начиная с ребер конических трубок, идет их автоэпитаксиальный рост и в итоге цилиндрический пакет глобул (обычно более короткий, чем на снимке) обрастает т
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.