Введение к работе
Актуальность проблемы. В связи 'с резким изменением инфраструктуры шнерально-сырьевой базы урана в России после распада СССР, для дальней-jero развития атомной энергетики возникла острая необходимость поиска но-ых высокопродуктивных урановых месторождений на территории России.
Выявленные за последние десятилетия на Канадском и Австралийском цитах уникальные по запасам и качеству руд древние урановые и комплексные олото-урановые месторождения типа "несогласия" существенно изменили эко-юмику уранового сырья. Прогноз и поиски подобных месторождений урана вляются и для территории России актуальной задачей.
До сего времени, на докембрийских щитах России и бывшего СССР іромьішленньїе урановые месторождения типа "несогласия" пока не обнаруже-іьі, однако разведаны месторождения других промышленно-генетических типов: іревние ураноносные альбититы на Украинском щите (УЩ), золото-урановые деторождения в мезозойских калиевых метасоматитах на Алданском щите. В юследние годы выявлены комплексные U-Au-Pt-V месторождения в Онежском ірогибе Балтийского щита, которые по геологической позиции и сопутствую-цим элементам обнаруживают черты сходства с месторождениями типа "несог-іасия", а по развитию процесса натриевого щелочного метасоматоза - с место-юждениями ураноносных альбитигов УЩ.
В условиях ограниченного финансирования геолого-разведочных работ іредставляетея актуальным обобщение накопленного богатейшего фактическо-о материала, позволяющее на современном научном уровне подойти к пробле-(е разномасштабного прогнозирования на докембрийских щитах, применяя но-іьіє нетрадиционные решения. В связи с этим нами разрабатывается новый ме-одологический подход, позволяющий использовать в прогнозно-поисковых ра-іотах парагенетическую связь уранового и золотого оруденения, которая про-леживается на многих урановорудных районах и особенно на докембрийских цитах, где сосредоточена большая часть мировых ресурсов урана и золота и где :сть возможность проследить пространственно-временные соотношения этих !еталлов на всем протяжении геологической истории.
Состояние проблемы. Информация по распространению золота на докем-ірийских урановых месторождениях различных генетических типов оказалась іесьма ограниченной. Есть данные, указывающие на парагенетическую взаимо-:вязь урана и золота (Готман,1978; Пилипенко 1969), однако ее проявление іесьма неоднозначно. В одних случаях образуются комплексные уран-золотые месторождения с теснейшим парагенезисом минералов урана и золота (Витва-герсранд, Джабилука, Олимпик Дамп), в других - концентрации урана и золота )азобщены и контуры распространения золотого и уранового оруденения :мещены относительно друг друга на несколько километров (Кировоградский )айон Украинского щита). К началу девяностых годов на Украинском щите .тало накапливаться большое количество фактов о приуроченности золотого зруденения к контактовым ореолам ураноносных альбитнтов. Цель и задачи исследования
Основная цель проведенных исследований - выявление закономерностей іволюции и преобразования Au-U рудообразующих систем в разновозрастных іроцессах рудогенеза на докембрийских щитах, приводящих к совместной или заздельной концентрации U и Аи для повышения эффективности прогнозно-ме-
таллогенических работ и поиска новых нетрадииионнных генетических типов урановых месторождений.
Для достижения поставленной цели было необходимо решение следующих задач:
1. разработка общей классификации формационно- генетических типов Аи,
Au-U и U месторождений на докембрийских щитах;
2. установление основных закономерностей формирования Au, Au-U и U
оруденения на докембрийских щитах (Южно-Африканском, Канадском, Австра
лийском, Балтийском, Украинском и Алданском);
-
выявление закономерностей развития ураноносного натриевого щелочного метасоматоза на докембрийских щитах;
-
определение роли щелочного метасоматоза в процессах совместного и раздельного накопления урана и золота;.
-
разработка геолого-генетической модели промышленного уранового рудообразования в натриевых щелочных метасоматитах докембрия;
-
усовершенствование основных критериев разномасштабного прогнозирования урановых и золото-урановых месторождений на докембрийских щитах.
Фактический материал и методы исследований. В основу диссертационной работы положен личный материал автора, собранный в течение 25 лет изучения докембрийских ураноносных щелочных метасоматитов Украинского щита. Были изучены 14 месторождений урана в альбититах (Северинское, Мичуринское, Ватутинское и др.); уран-'редкометальные и редкометальные месторождения и рудопроявления в калиевых метасоматитах (Южное, Перга, Корабельная Балка, Знамянское и др); безрудные щелочные натриевые метасоматиты на рудопроявлениях (Выграевское, Вербовское, Кохановское и др.).
С 1990 - 1992 г. проводилось изучение золотых месторождений и рудо-проявлений в контактовом ореоле ураноносных натриевых метасоматитов (Юрьевское, Дачное, Аджамка и др.) и в архейском Среднеднепровском зелено-каменном поясе - Балка Широкая. В сопоставительных целях проведено полевое изучение каменных материалов U-Au-Pt-V оруденения Ср.Падма на Балтийском щите. Использован материал по Алданскому щиту, изложенный в кандидатской диссертации автора "Геохимия урана и тория в магматическом и постмагматическом процессах формирования комплексов калиевых щелочных пород"
На примере крупных урановых промышленных месторождений УЩ разработана методика минералогического картирования минеральных ассоциаций породообразующих и рудных минералов в масштабе 1:2000, которая использована при составлении минералогических карт на разноглубинных горизонтах: приповерхностном (+90:-80); среднем (-100: -620); глубинном (-800:-860). Это позволило выявить объемную совмещенную первичную и наложенную окислительно-восстановительную зональность промышленных типов ураноносных аль-бититов кристаллического фундамента и определить закономерное размещение участков максимального обогащения ураном. Для всех остальных изученных урановых и золотых месторождений и рудопроявлений по этой же методике составлялись опорные минералогические разрезы в масштабе 1:2000, позволяющие определить элементы первичной и наложенной метасоматической зональности и их взаимосвязь с зонами обогащения.
В целом задокументировано свыше 1500 скважин, просмотрено более 4000 шлифов. В творческом содружестве с химиком-аналитиком Э.В. Паст выполнено около 200 силикатных анализов, количественно проанализированы тысячи проб по содержанию U, Th, СО2, К2О, Na20_ В рудных метасоматитах с по-
мощью современных методов анализа определено содержание типоморфных элементов (Zr,Hf,REE,Sr,Au,Ag,Sc,P,S и др). В содружестве с В.И.Малышевыму Е.Д.Сынгаевским выполнено 20 изотопных определений углерода и кислорода в карбонатизированных ураноносных альбититах. Совместно с Н.Ю. Якубовской разработана и применена методика количественного картирования малых количеств магнетита в метасоматитах.
Все полученые материалы опубликованы и положены в основу разработанной геолого-генетической эндогенно-экзогенной модели промышленного ураного рудогенеза в натриевых щелочных метасоматитах.
Новые исследования последних 6 лет были посвящены выяснению взаимосвязи уранового и золотого оруденения на докембринских щитах. При разработке этого направления использовались крупные обобщающие монографии Н.П. Лаверова, А.О. Смилкстын, М.В. Шумилина "Зарубежные месторождения урана" (1983); Н.П. Лаверова, С.Ф. Винокурова "Условия образования крупных полихронных месторождений урана на примере Северной Австра-лии"(!988); А.И. Тишкина, А.В.Тарханова, В.А. Стрельцова "Урановые месторождения древних щитов" (1990); Е.М. Некрасова "Зарубежные эндогенные месторождения золота" (1988); Б. Уиндли "Ранняя история Земли" (1980); А.И. Безгубова, Ю.И.Бьшших, П.К.Дементьева, Я.М.Кислякова, В.Г.Кругловой "Уран в древних конгломератах" (1963); Ф.П.Кренделева "Металлоносные конгломераты мира" (1974) и т.д. Кроме того, использованы многочисленные публикации по зарубежным месторождениям по геологии, метаморфизму, магматизму, осадконакоплению, условиям гипергенеза, мннералого-геохимичес-ким особенностям проявления благородных металлов на докембрнйских урановых месторождениях.
Обобщены все установленные на протяжении более двух десятков лет закономерности формирования промышленного уранового оруденения в альбититах докембрия. Новые закономерности помогли выявить трансформирующую роль протерозойского натриевого метасоматоза в процессе уранового и золотого рудогенеза.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Установлено, что первичные древние комплексные Au-U месторождения на докембринских шитах локализованы в древних депрессионных структурах и приурочены к поверхностям региональных структурно-стратиграфических несогласий, разделяющих архей-раннепротерозойский складчатый кристаллический зеленокаменный фундамент и слабо метаморфизованные осадочные отложения протоплатформенного чехла.
Впервые установлено, что докембрийские ураноносные натриевые щелочные метасоматиты, контролируемые крупными региональными длительно живущими разломами, наследующими рифтогенные структуры, являются продуктами трансформации более древних Au-U и II месторождений, предпочтительней развитых в зонах архей-раннепротерозойских и раннепротерозойских структурно-стратиграфических несогласий.
Вывод имеет принципиальное значение, гак как определяет закономерное место щелочного метасоматоза в процессе эволюции континентальной земной коры.
- На основании разработанной методики минералогического картирования
выявлена объемная метасоматическая и рудно-геохимическая зональность кру
пных промышленных месторождений урана в альбититах докембрия в
центральной части УЩ.
Произведена реконструкция полнхронного эпигенетического преобразования натриевых метасоматитов и взаимосвязанного неоднократно переотложенного уранового оруденения с позиции эволюции окислительно-восстановительных условий на протяжении фанерозойского палеовыветривания.
На примере урановых месторождений в альбититах УЩ определена принципиальная возможность формирования новых генетических типов приповерхностного уранового оруденения под воздействием процессов восстановительного эпигенеза, связанного с эпохами активного угленакопления на докем-брийских щитах.
Впервые установлена роль калиевого и натриевого метасоматоза при совместном накоплении и разделении урана и золота. Показано, что совместное накопление урана и золота на щитах возможно в депрессионных структурах, заложенных на докембрийском кристаллическом фундаменте, в зонах крупных долгоживущих тектонических нарушений в условиях восстановительной среды рудообразования при участии биогенных углеродистых веществ и сульфидной серы на фоне калиевого метасоматического процесса.
Доказано, что разделение урана и золота на щитах происходит в условиях подъема тектонических блоков на стадии натриевого метасоматоза, способствовавшего окислению сульфидов и углеродистого вещества.
-Разработана геолого-генетическая модель уранового рудогенеза в альбититах докембрия, впервые учитывающая взаимосвязь эндогенных и экзогенных процессов при формировании промышленных концентраций урана, когда создаются необходимые условия для переотложения и последующего обогащения рудных компонентов. Практическая ценность работы
- Разработанная эндогенно-экзогенная модель уранового рудогенеза в аль
бититах докембрия применима и к золотому оруденению, развитому в экзокон-
такте ураноносных натриевых метасоматитов, что делает возможным рестав
рировать пути и условия эволюции протерозойских Au-U рудных систем и
открывает новое научное направление в методологии прогнозирования -"срав
нительная металлогения урана и золота на докембрийских щитах".
- Выявленные закономерности влияния полихронных эпигенетических
окислительно-восстановительных рудообразующих процессов позволяют прог
нозировать разноглубинные зоны обогащения рудных компонентов.
Новое представление о возможности трансформации генетических типов древних Au, U и Au-U месторождений, в том числе и месторождений "типа несогласия" имеет важное практическое значение при прогнозировании и поисках на территории России крупных богатых U докембрийских месторождений .
Предложены разномасштабные прогнозно-поисковые критерии Au-Un U оруденения в натриевых щелочных метасоматитах и Au оруденения в контактовом ореоле натриевых метасоматитов.
Реализация результатов и апробация работы.
Материалы, положенные в основу диссертации, использованы в практике прогнозно-поисковых работ Кировского ПГО. Впервые внедрена разработанная автором методика минералогического картирования типоморфных минеральных ассоциаций, которая использовалась при изучении опорных разрезов и погоризонтных планов масштаба 1:2000 на всех крупных промышленных месторождениях и на большинстве рудопроявлений. С помощью минералогического картирования выявлена отчетливо различаемая полизональность промышленных типов рудоносных метасоматитов и место в ней уранового и золо-
того оруденения. Предложена методика минералогического картирования микроколичеств магнетита с учетом его типоморфных особенностей для выявления окислительно-восстановительной зональности бессульфидных уранонос-ных альбититов ( Якубовская, Минеева и др. 1991).
Разработанные новые мннералого-геохимические признаки нашли применение в оценке промышленной значимости ураноносных альбититов Кировоградской и Новоукраинской тектоно-метасоматических зон. Полученные результаты и выводы включены в отчеты с подсчетом запасов по урановым месторождениям в альбититах, утвержденных ГКЗ СССР. Практические рекомендации внедрены в практику работ ГРЭ-37 и ГРЭ-47, что документально подтверждено соответствующими актами.
Многие представления вошли составной частью в методическое руководство по комплексной методике глубинных поисков слабопроявленных н скрыто-погребенных месторождений урана в альбититах (Клочков, Минеева и др, 1983).
К сожалению, творческие связи с коллективом геологов Кировского ПГО были нарушены в связи с распадом СССР. Тем не менее в 1995 г. вышла монография "Генетические типы и закономерности размещения урановых месторождений Украины", где нами написано несколько глав по минералогии ураноносных альбититов, минералогии и геохимии зон окисления.
Основные проблемные вопросы вошли в доклад автора на XXVII Сессии Международного Геологического Конгресса в Москве, 1984 г. Последние исследования по изучению взаимосвязи уранового и золотого оруденения на докем-брийских щитах, проблемы трансформации древних урановых и золотых месторождений изложены в докладах автора на 3-ей конференции SGA (Society for Geology Applied to Mineral Deposits) в г. Праге в 1995 г.; на 4-ой конференции SGA в г. Турку в 1997 г.; на 9-ой конференции MAEGS (Meeting of the Associstion of Europen Geological Societies) в г. С.Петербурге в 1995 г.; на XXX Сессии Международного Геологического Конгресса в г. Пекине в 1996 г.; на конференции "Эволюционно-геологические факторы рудообразования и прогноз месторождений полезных ископаемых" в г. Москве, ВИМС, в 1996 г.; на конференции по проблеме "Крупные урановые месторождения" в г. С.Петербурге в 1995 г.
Доклады по обоснованию модели формирования ураноносных альбититов докембрия были сделаны на Всесоюзных конференциях "Метасоматиты и рудоносность" в г. Ленинграде, в 1976, 1983, 1987 гг.; на Совещании по теории уранового рудообразования в г.Москве, ГЕОХИ, 1985 г.; на сессиях Северо-Кавказского отделения ВМО в г.Нальчике 1984 г., в Цеє 1986 г.; на сессии Украинского минералогичееского об-ва, в г.Кривой Рог в 1985 г.; на годичных сессиях ВМО в г.Черноголовка в 1983 и 1988 гг.: в г. Звенигороде 1990 г.; на XII Всесоюзном совещании по проблеме "Металлогения и метаморфогенное рудообразование, в г.Киеве, в 1990 г.; на Совещании по проблеме "Метаморфогенное рудообразование низких фаций метаморфизма складчатых областей фа-нерозоя, в г. Ужгороде в 1986 г.; на Всесоюзном Совещании по стабильным изотопам, в г.Москве, ГЕОХИ, в 1986 г.; на Совещании по проблеме рудоноснос-ти альбититов в г.Киеве, ИГФМ АН УССР, в 1978 г. Материалы исследований неоднократно излагались автором на семинарах для геологов-производственников ГРЭ-37; ГРЭ-47; на координационных совещаниях Кировского ПГО в г.Киеве, в 1971; 1973; 1988 гг.; на юблейной конференции ГРЭ-37 КПГО в г.Кировограде, в 1989 г.
Публикации. Положения диссертации отражены в 41 опубликованной работе, в том числе в монографии коллектива авторов " Генетические типы и закономерности размещения урановых месторождений Украины". Три статьи переведены на английский язык и опубликованы в журналах International Geology Review. 4 работы на английском языке вошли в труды зарубежных совещаний. Значительная часть материалов диссертации содержится в научно-исследовательских и производственных отчетах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения. Общий объем работы 329 стр., из них 221 стр. текста, 38 стр. с таблицами, 54 стр. с рисунками, 16 стр. со списком литературы из 291 наименования.