Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,969

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ И МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РУДЫ УРАНОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ВОСТОК»

Канаев А.Т. Канаева З.К.
По результатом проведенных анализов в минералогическом отношении было выявлено, что руды месторождения «Восток» составляет позднее кварц-карбонатные прожилки, которые имеют более широкое развитие, они содержать значительно большее количество сульфидов, количество молибденовых минералов молибденита и иордезита на порядок меньше.

По итогам I квартала 2012 года объем добычи урана в Казахстане составил 4,666 тысячи тонн, что почти на 5% выше уровня аналогичного периода 2011 года.

В настоящее время в Казахстане почти весь уран добывается методом подземного скважинного выщелачивания, а шахтный способ разработки месторождения урансодержащих руд производится только на севере нашей республики, на месторождении «Восток». Указанное месторождение по запасам урана и молибдена в руде является одним из богатейших

Цель исследования. Изучение минералого-геохимическую структуру месторождения урансодержащих руд рудника «Восток» Степногорского горно-химического комбината.

Материалы и методы исследований

В качестве опытно-производственной базы изучения и исследования был выбран участок кучного выщелачивания урановой руды рудоуправления №1 Степногорского горно-химического комбината.

Рудоуправление №1 находится в поселке Шантобе, на западе Акмолинской области, в 160 км от областного центра г. Кокшетау и в 350 км от города Степногорска. Сырьевой базой предприятия являются месторождения «Восток» и «Звездное», которые находятся в пределах Балкашинского рудного поля Сандыктауского района Акмолинской области.

Исследовательская работа выполнена с помощью оборудования и установок лаборатории РУ-1 и лаборатории НИИ проблем экологии при КазНУ им. аль-Фараби.

Сбор растворов и отбор пробы (в бутылки 0,5-1,0 л) проводились для лабораторного исследования их щелочности-кислотности (рН), окислительно-восстановительного потенциала (Еh), а также для определения химического состава и характеристики среды.

Результаты исследований и их обсуждение

Урановая минерализация представлена настураном и урановой чернью. Настуран образует прожилки, вкрапления скопления различных форм. Отмечается его ассоциация с сульфидами и прожилковыми карбонатами. Урановая чернь фиксируется по трещинам и порам, образуя налеты и корочки на породообразующих минералах. Участками настуран и браннерит замещаются коффинитом. Относительное количество настурана составляет от суммарного количества урановых минералов 85-90%, браннерита - 10-15%, коффинита менее 5,0%. По химическому составу руды являются алюмосиликатными с содержанием карбонатов от 5 до 12% [1].

Рудные образования представляют собой систему прожилков, гнезд и вкрапленность настурана, молибденита и реже браннерита. Минеральные образования, слагающие руды месторождений, по составу, форме и последовательности отложения делятся на четыре группы:

  • пиритовые и пирит - карбонатные прожилки;
  • настурановые и настуран - карбонатные прожилки и брекчиевые зоны;
  • анкеритовые жилы и брекчии;
  • кварц - карбонатные жилы и прожилки.

Пиритовые и пирит-карбонатные прожилки образуют зоны прожилковой минерализации мощностью от 1 до 10-15 м и простираются на значительное расстояние. Состав прожилков простой: на агрегаты зерен пирита неправильной формы нарастают шестоватые оторочки кварца, хлорита, гидрослюды. В карбонатных прожилках в доломите и кварце образуют мелкую редкую вкрапленность сфалерит, халькопирит и галенит [2].

Настурановые и настуран - карбонатные прожилки залегают по сланцеватости пород ордовика и имеют длину до 10 м и мощность до 1 см, эти прожилки нередко переходят в брекчии мощностью до 5 см, основным минералом прожилков является настуран. Его массивные и почковидные агрегаты образуют прожилки различной формы, часто цементирующие обломки пород. В настуране постоянно присутствует вкрапленность молибденита, иодезита и галенита. Нередко настуран образует почковидные агрегаты и корки мощностью до 3 мм, и постоянно сопровождается агрегатом кварца и хлорита, заполнявшим трещинки в настуране или вокруг него оторочки мощностью до 1 мм [3]. В промежутках между зёрнами настурана отмечаются вкрапленные выделения урансодержащих титанатов (браннерит) правильной формы.

Хлорит развивается и по вмещающим породам около прожилков настурана, образуя ореолы мощностью до 1 см. Между зёрнами жильных минералов отмечаются редкие выделения сфалерита и галенита, секущиеся замещающим их халькопиритом.

Основной парагенетической ассоциацией настурансодержащих прожилков является настуран - молибденит, галенит и подчинённое значение имеют ассоциации настуран, галенит анкерит, марказит [4].

Анкеритовые жилы и брекчии сосредоточены в зонах крупных разломов и представлены сложной формы жилами протяженностью до 10-15 м. В раздувах жил карбонат цементирует обломки вмещающих пород, образуя участки брекчий. Жилы сложены карбонатами и имеют гребенчатые, крустификационные и брекчиевые текстуры. На кристаллах анкерита часто отлагается тонкая оторочка кварца с мельчайшими выделениями пирита и халькопирита. В анкеритовых жилах к парагенетическим относятся ассоциации: кварц + хлорит и пирит + халькопирит.

Кварц-карбонатные жилы встречаются на всей площади месторождения. Протяженность идущих по сланцеватости или залегающих в крупных трещинах жил достигает 5-20 м при мощности 2-5 см, они просты по форме и выдержаны по элементам залегания. Жилы имеют оторочку темно-зеленого хлорита. В жилах широко развит белый крупнозернистый анкерит, образующий с серым кварцем шестоватые агрегаты.

В центральной части жил отлагается белый до розового крупнозернистый доломит, секущий шестоватые агрегаты. Часто кварц-карбонатные жилы залегают в одних трещинах с рудными прожилками. В этих случаях обломки оруденелых алевролитов интенсивно замещаются доломитом, реже анкеритом с образованием переотоложенного настурана в виде тонких прожилков.

Кварц-карбонатные жилы повсеместно содержат вкрапленность сульфидов: сфалерита, среди которых отмечаются тончайшие прожилки и выделения аргентита и самородного серебра. Часто кварц-карбонатные жилы содержать разноориентированные прожилки кварц-альбит-апатитового состава [5].

Минералогический состав других сопутствующих общераспространённых и отдельных элементов показан на рисунке.

Как видно из рисунка, до 38% в руде содержит кварц, полевые шпаты. Как известно, кварц один из самых распространённых минералов в земной коре, породообразующий минерал большинства магматических и метаморфических пород. Свободное их содержание в земной коре составляет всего 12%. Входит в состав других минералов в виде смесей и силикатов. Полевые шпаты это группа широкораспространённых, в частности породообразующих минералов из класса силикатов (Feldspat - от нем. «фельд» - поле и греч. «спате» - пластина, из-за способности раскалываться на пластины по спайности).

Двадцать пять процентов (25%) минералогического состава руды состоит из слюда, т.е. мусковит, серицит. Мусковит это минерал, калиевая слюда KAl2(AlSi3O10)(OH)2. Ярко-зеленый мусковит, содержащий до 4% Cr2О3, называют фукситом, мелкочешуйчатый агрегат - серицитом. Серицит обычно встречается в виде скрыто- и тонкочешуйчатых бесцветных или зеленоватых масс с шелковистым блеском. Как вторичный минерал широко распространён в гидротермально измененных изверженных и метаморфических горных породах, в серицитовых сланцах, в зальбандах рудных тел вместе с кварцем, карбонатами, хлоритом, сульфидами, баритом, тальком, реже флюоритом и турмалином.

Глинистые минералы в руде составляет 21%. Встречается в виде водных силикатов, слагающих основную массу глин и определяющих их физико-химические, механические и др. свойства. Глинистые минералы являются продуктом выветривания преимущественно алюмосиликатов и силикатов магматических и метаморфических горных пород на дневной поверхности.

Минералогический состав сопутствующих полезных ископаемых в урановых рудах месторождения «Восток»: 1 - кварц, полевые шпаты; 2 - слюда (мусковит, серицит); 3 - глинистые минералы; 4 - карбонаты (доломит, кальцит); 5 - органические вещества; 6 - сульфиды; 7 - гидроокислы железа; 8 - циркон, сфен

Карбонаты (доломит, кальцит) представлены в количестве около 12%. Такие карбонаты, как кальцит или доломит, распространены широко. Другие существуют в виде второстепенных минералов, залегающих в жилах и отдельных слоях месторождений. При таком многообразии карбонатов неудивительно, что они обладают разными свойствами. Тем не менее, у них есть и ряд общих характеристик: они достаточно хрупки, легко царапаются и охотно взаимодействуют с кислотами.

Количество гидроокислы железа составляет 2,0%. Гидроокислы - представляют собой соединения металлов с гидроксильной группой [OH]-, полностью или частично замещающую ионы кислорода в окислах. Выделяют простые и сложные гидроокислы.

Простые гидроокислы. В них представлены катионы Fe3+, Al, Mg, Mn, Са, В, W и некоторых других металлов.

Сложные гидроокислы. Преобладают катионы Al, Mg, Cr, Fe, Ba, Mn, и присутствует дополнительный анион [CO3]2-. Наиболее характерны для экзогенных месторождений и зон окисления. Гидроокислы железа, образующиеся в поверхностных условиях, устойчивы к выветриванию. Однако при воздействии сильно кислых вод они выщелачиваются и выносятся. В условиях жаркого сухого климата гидроокислы железа, образовавшиеся в зонах окисления сульфидных месторождений, теряют воду и переходят в гидрогематит Fe2О320 и гетит; в таких случаях вместо выделений типа «бурая стеклянная голова» наблюдаются аналогичной формы образования с блестящей поверхностью красного цвета.

Также в составе руды встречается органические вещества в количестве 1,0%. Это класс соединений, в состав которых входит углерод (за исключением карбидов, угольной кислоты, карбонатов, оксидов углерода и цианидов).

Сульфиды в составе руды представлены в количестве 0,7%. Сульфиды (франц. sulphides, от лат. sulphur - «сера») - сульфидами называют различные соединения металлов с серой. К сульфидам относится пирит.

В небольшом количестве (0,4%) представлены циркон, сфен. Сфен (титанит) CaTi[SiO4](O, OH, F), благодаря изоморфному вхождению урана в его кристаллическую решетку, является одним из минералов-геохронометров. U-Pb возраст сфена отражает время, когда минерал остыл до температуры закрытия его изотопной системы - температуры, при которой скорость потерь изотопов Pb за счет диффузии становится незначительной по сравнению со скоростью его накопления.

Заключение

Рудные тела (залежи) эксплуатируемого месторождения «Восток» залегают в слабо метаморфизованных осадочных породах ордовика и эффузивно-осадочных образованиях девона и располагаются в ореоле интенсивной березитизации пород. Породами, вмещающими урановое оруденение месторождения Восток, являются тонкопереслаивающиеся между собой аргиллиты и алевролиты с редкими маломощными прослоями песчаников. Аргиллиты состоят из зерен кварца, полевого шпата, пластинок слюды, сцементированных глинистыми минералами и карбонатами. Карбонаты представлены железо - доломитом, анкеритом и кальцитом.

Список литературы

  1. Таусон Л.В. Геохимические типы и потенциальная рудоносность гранитоидов. - М.: Недра, 1977. - С. 279.
  2. Трошин Ю.П. В кн.: Геохимия вулканитов различных геодинамических обстановок. Новосибирск: Наука, 1986. - С. 93-111.
  3. Канаев А.Т. Интенсификация процесса извлечения урана биотехнологическим способом из бедных руд: монография. - Алматы, 2010. -143 с.
  4. Eklund O. et al. // Lithos. - 1998. - Vol. 45. - P. 87-108.
  5. Jiang Y.H. et al. // Lithos. - 2002. - Vol. 63. - P. 165-187.

Библиографическая ссылка

Канаев А.Т., Канаева З.К. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ И МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РУДЫ УРАНОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ВОСТОК» // Современные наукоемкие технологии. – 2012. – № 3. – С. 17-20;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=30788 (дата обращения: 25.04.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252