Определяющим свойством зоны экзогенеза является окислительная обстановка, где происходит окисление эндогенного U (IV) до U (VI) и резко возрастает его подвижность. Это обусловливает разделение урана и тория в экзогенных процессах вследствие различия химических свойств U (VI) и Th (IV).
Выветривание - сложный комплекс процессов, включающий механическую дезинтеграцию горных пород и их химическое преобразование. Поведение при выветривании урана, как и других элементов, определяется следующими основными факторами: 1) химическими свойствами элемента; 2) составом пород и формами нахождения в них урана; 3) природно-климатическими условиями, от которых зависят физико-химические условия среды выветривания. Они определяют соотношение водной и минерально-обломочной форм миграции.
- Взаимодействие в системе порода - вода в зоне активного водообмена, для которой типична хорошая аэрация, приводит к окислению урана на поверхности обломков пород и минеральных зерен и сравнительно легкому его переходу в раствор (выщелачиванию).
- Состав породы определяет скорость ее разрушения и высвобождения связанного в различных минеральных формах урана. В первую очередь в раствор переходит рассеянный уран, находящийся в сорбированном состоянии, - "подвижный" уран. Скорость выветривания и растворения собственных минералов различна. Легче всего растворяются сравнительно чистые оксиды урана (настуран, черни, уранинит). Примесь тория или титана (ураноторит, браннерит, давидит и др.) повышает устойчивость минералов к выветриванию. Переход изоморфно связанного урана зависит от устойчивости минерала-хозяина. Так, уран, изоморфно входящий в цирконы, практически не растворяется в природных водах и мигрирует с обломочным материалом.
70
- Природно-климатические условия определяют скорость и характер выветривания, а также состав транспортирующей среды. В районах с резко континентальным климатом преобладает механическая дезинтеграция пород, а в северных районах - морозобойное выветривание. Интенсивность химического выветривания возрастает с севера на юг.
В условиях аридной климатической зоны с жарким сухим климатом, где воды зоны активного водообмена отличаются повышенной карбонатностью и щелочностью, выщелачивание урана протекает наиболее интенсивно. Такие воды с рН ≥ 8 являются активными растворителями вторичных, в меньшей степени - первичных минералов урана. В зоне окисления сульфидных месторождений здесь формируются кислые сульфатные воды, способные растворять практически любые минералы урана. В нейтральных сульфатных и хлоридных водах растворимость минералов урана близка к их растворимости в дистиллированной воде.
В условиях гумидного климата с обилием влаги и растительности распространены слабоминерализованные воды, преимущественно гидрокарбонатного состава, с околонейтральными значениями рН. Эти воды слабо выщелачивают уран. Из собственных урановых минералов в раствор переходят лишь сульфаты, карбонаты и сульфокарбонаты уранила. Даже в зонах окисления сульфидных месторождений вследствие обилия влаги и интенсивного разбавления сульфатных растворов их растворяющее действие проявляется слабее. Несколько повышают выщелачивающее действие поверхностных вод растворенные в них органические кислоты. Лишь в условиях влажных тропиков происходит энергичное выщелачивание урана кислыми водами, обогащенными растворенным органическим веществом.
71
