Субформация урановых месторождении органогенно-фосфатного типа

 

Особое место в составе рассматриваемой рудной формации занимает уни­кальная в мире группа промышленных месторождений урана органогенно-фосфатного типа в майкопских отложениях Мангистау[12] (Прикаспийский рудный район), выявленная в 50-х гг. Ферганской аэропартией ВИМСа и Кольцовской экспедицией [26|.

 

Особенности геологического строения

Прикаспийского района

 

Платформенный комплекс мезозойско-кайнозойских пород залегает на дислоцированной пермо-триасовой песчано-сланцевой толще мощностью 7— 8 тыс. м, обнажающейся в горах Каратау. Выше несогласно залегают юрские образования — континентальные угленосные (J_1-2) и морские (J₃) — обшей мощностью более 500 м, которые перекрываются терригенной (в основном) и карбонатной толщей меловых осадков общей мощностью более 1000 м. Палеоцен (верхний) и эоцен представлены преимущественно карбонатными породами - известняками и мергелями мощностью 100-150 м.

Согласно залегающая выше мощная (более 800 м) рудовмещающая май­копская (олигоценово-нижнемиоценовая) толща расчленена на ряд свит и подсвит (снизу): узунбасская и куюлусская (нижний олигоцен), кенджалин-ская (средний олигоцен, или нижний майкоп), карагиинская (верхний олигоцен, или средний майкоп) и кашкаратинская (нижний миоцен, или верхний майкоп).

Рудовмещающая карагиинская свита мощностью до 400 м в предгорьях сложена зеленовато-серыми, до темно-серых алевритистыми глинами с ос­татками рыб. Южнее глины становятся безалевритовыми. Свита подразделя­ется здесь на три подсвиты: нижнюю, среднюю («рыбную») и верхнюю.

Нижняя подсвита темных зеленовато-серых глин согласно залегает на известковых глинах остракодового горизонта с редкими раковинами моллюс­ков, отпечатками крабов, фораминифер. В районе Карагие мощность подсви­ты до 90 м.

Средняя («рыбная») подсвита резко отличается от нижней темным цветом глин, присутствием округлых стяжений (0,01—0,05 мм) тонкодисперсного пирит-мельниковита и органического вещества, повсеместным присутстви­ем костных остатков и чешуи рыб. В основании подсвиты выделяется слой известковистых глин — от долей до 1,2—15 м. Мощность подсвиты изменяет­ся от 40—50 до 100— 150 м. С «рыбной» подсвитой связаны практически все органогенно-фосфатные урановые месторождения.

Верхняя подсвита мощностью до 80 м сложена зеленовато-серыми несло­истыми глинами со стяжениями пирита и тонкослоистыми алевритистыми глинами, местами переходящими в темный глинистый алевролит со споради­чески распространенным костным ураноносным детритом рыб,

Выше с постепенным переходом налегают песчанистые алевритистые гли­ны кашкаратинской свиты мощностью до 100 м.

Поверхность Южно-Мангистауского плато сложена известняками-раку­шечниками, мергелями, глинами верхнего миоцена и плиоцена общей мощ­ностью до 250 м.

В тектонической структуре района выделяется сложно построенный суб­широтный антиклинорий, представляющий собой систему антиклинальных зон (Каратауская мегаантиклиналь, Тумгачинская, Беке-Башкудукская зоны и др.), разделенных Чакырганской синклинальной зоной (рис. 52). Южное крыло Беке-Башкудукской антиклинальной зоны осложнено Жетыбайской структурной террасой, в которой расположены месторождения нефти и газа.

Южнее расположен Южно-Мангистауский прогиб, разделяемый Карагиинской седловиной на две брахисинклинали — Сегендыкскую и Жазгурлинскую.

В тектоническом отношении урановые месторождения Мангистауской группы приурочены к Южно-Мангистаускому прогибу, причем большинство - к Карагиинской седловине: Меловое, Тасмурун, Тайбагар, Садырнын (Кара-гиинское рудное поле). Одно месторождение - Томак - связано с юго-запад­ным крылом Беке-Башкудукской антиклинали. Значительно меньшее руд­ное поле с непромышленными месторождениями находится в Карынжарык-ской седловине.

Таким образом, урановые рудные поля контролируются относительно приподнятыми структурами, а в их пределах наблюдается контроль конседи-ментационными поднятиями более высоких порядков.

В палеогеографическом огаоше/шиурановорудный район не проявляет каких-либо отчетливых признаков близкой суши; он располагается в области открытого шельфа. Специфика фациальной обстановки накопления рудовмещающих горизонтов «рыбной» подсвиты — сероводородное заражение над-донных вод бассейна, подтверждаемое значительной пиритоносностью темных глин и отсутствием в них донной фауны. Циркуляция таких вод в области шельфа могла служить причиной массовой гибели рыб.

Рис.52

Характеристика оруденения. Карагиинское рудное поле разделяется одноименным поперечным поднятием на две площади: северную и южную. На северной площади расположены три главных месторождения: Меловое, Томак и Тасмурун-Ащисай, на южной — Тайбагар и Садырнын.

Во всех случаях рудные тела залегают на размытой поверхности подстила­ющих пород в пологих мульдах. В плане большинство залежей имеет вытяну­тую форму (рис. 53, 54). В продольных разрезах рудных залежей выделяются участки компактного строения с незначительным количеством промежуточных глинистых прослоев и участки расслоения залежей. Первые располагаются ближе к Карагиинскому поднятию, вторые — на значительном удалении от него.

В вертикальном разрезе залежи представляют собой частое и многократ­ное чередование обогащенных костным ураноносным детритом и сульфида­ми железа рудных прослоев с глинистыми безрудными прослоями. В ком­пактных залежах мощность рудных прослоев значительно превышает тако­вую глинистых безрудных, в расслоенных—обратная картина. На месторож­дении Меловом мощность компактной части руд изменяется к западу от 0,3 до 1,7 м, далее залежь расслаивается в виде «конского хвоста», вследствие чего ее общая мощность возрастает до 8—10 м (рис. 54). На Меловом место­рождении выделяются четыре основных рудных пласта. Столько же руд­ных пластов выявлено и на месторождении Томак, где мощность их и зале­жи в целом возрастает с юго-юго-востока на северо-северо-запад от 1,5-2 до 11 м.

Вещественный состав руд. К рудам относятся слои, насыщенные кост­ным рыбным детритом и выделяющиеся темной окраской среди более свет­лых нерудных глин.

Основными компонентами комплексных органогенно-фосфатных руд Мангистау являются фосфор, уран, редкоземельные элементы, скандий.

Химический состав руд месторождения Меловое следующий [26] (мас. %); SiO₂ - 23,49; ТiO₂ - 0,41; А1₂О₃ - 8,53; Fe₂O₃ - 1,23; FeS₂ - 31,68; CaO - 10,38; MgO - 1,36; K₂0 - 1,92; Na₂O - 0,77; P₂O₅ - 6,66; F - 0,61; SO₃ - 3,22; CO₂ - 1,42; H₂O -2,64; ΣTR -0,20; Co -0,02; Ni - 0,10; Mo - 0,04; Cu -0,03; Zn -0,23; Pb -0,01; Mn -0,014; As - 0,04; V₂O₅ -0,33; О (соотв. F) - 0,26; п. п. п -4,86; сумма - 99,64.

Химический состав костного детрита, выделенного из руд месторождения Мелового [26], таков (маc. %): СаО - 48,0: Fe₂O₃ - 2,00; Na₂O - l,14; P₂O₅ - 33,74; С1 - 0,25; СО₂ - 2,40; F -3,50; Н₂О -2,48; SO₃ - 2,28; О (соотв. F) - 1,48; п. п. п. - 4,32; сумма - 98,63; С_орг -2,00.

Минералогически руды представлены глинистыми минералами, сульфи­дами железа, остатками скелетных и покровных частей рыб, состоящих из фосфата кальция с небольшой примесью органического вещества и кар­бонатов кальция и магния. В качестве примесей (менее 1 %) присутствуют сульфаты стронция и бария, халцедон, углистые растительные остатки.

Основным концентратором урана, редких земель, скандия и фосфора яв­ляются остатки рыб, преобладающие размеры которых 0,05—1 мм, редко до 10—15 см. Костные ячейки обычно выполнены аутигенными минералами: пиритом, кальцитом, целестином, баритом. Органическое вещество образует в основном пленку на фосфатном материале, который представлен разновид­ностью апатита - франколитом.

Содержание урана в костном детрите варьирует от тысячных долей до 0,5% (иногда выше). Обычно оно возрастает с уменьшением размерности детрита, повышением его ячеистости («рыхлости»). Эти же закономерности распределения свойственны редкоземельным элементам и, по-видимому, скандию. Между ураном и фосфором, фосфором и суммой редкоземельных элементов установлена прямая корреляционная связь.

 

 

В составе редкоземельных элементов преобладает цериевая группа: по этому показателю руды месторождений Мангистауской группы близки к фосфори­там Сумской области (Украина) и Северного Кавказа (рис. 55).

Постоянный компонент органогенно-фосфатных залежей — сульфиды железа, главным образом пирит, подчиненное значение имеет марказит. Рас­пределение их в рудах дисперсное. С сульфидной минерализацией связан целый ряд элементов, среди которых выделяются Mo, Co, Ni, отмечены так­же Pb, Zn, Сu, Т1. Установлены и более редкие минералы: магнетит, самород­ное железо, сфалерит, галенит, а также сульфиды никеля и кобальта — браво-ит, виолорит, каттьерит.

Основная масса руд - глинистое вещество - представлена пре­имущественно гидрослюдами, в качестве примесей присутствуют монтмо­риллонит, каолинит и бейделлит (редко более 5-10%).

Органическое вещество (2—3% рудной массы) выявлено в костном детри­те рыб (15—20% всей массы органики) в виде микроскопических чешуек и обугленных растительных остатков. Его значение как концентратора металла невелико, гораздо важнее роль органического вещества как восстановителя, определяющего геохимическую специфику среды.

В рудах присутствует кальцит, а в глинах, разделяющих рудные слои, - доломит. Характерным компонентом руд являются сульфаты (целестин).

 

 

На стадии разведочных работ формы нахождения урана не были досто­верно установлены. Предполагалось, что уран мог входить в решетку апатита, замещая в ней кальций, либо находиться в форме четырехвалентного фос­фата, замещающего апатит.

Генезис месторождений. Доминирует представление о диагенетическом накоплении рудных компонентов в костном детрите, который накапливался в результате массовой периодической гибели рыб и последующего переотло­жения их остатков в пределах Карагиинского поднятия. Высокие концентра­ции урана и редкоземельных элементов в рудах связываются главным обра­зом со способностью фосфатного вещества сорбировать и накапливать в себе эти компоненты. В качестве источника урана рассматриваются морские воды.