Осаждение урана может происходить как в процессе транспорта, так и в конечных водоемах стока. Миграция урана, как и других элементов, осуществляется в составе грубого обломочного материала, механической взвеси, коллоидов, истинных растворов, живых организмов. Последняя форма не играет существенной роли в миграции урана. Соотношение между растворенными, коллоидными и взвешенными формами в транспортировке урана достаточно сложно и зависит от многих факторов. Расчет показывает, что наблюдаемые в природных водах концентрации урана вполне могут быть обеспечены соответствующими растворимыми комплексами. Однако поверхностные воды никогда не свободны от взвеси и коллоидов, на которых может сорбироваться находящийся в растворе уран. Действительно, эксперименты показывают, что на взвесь в речных водах приходится часто более 90% урана, переносимого рекой.
Осаждение урана в процессе транспорта может иметь место на участке замедленного течения, где происходит разгрузка механической взвеси. Участки речных пойм, болота, озера, помимо механического осаждения, являются местами концентрирования растворенного урана. Особенно важную роль здесь играют гниющие растительные остатки. Поэтому илистые осадки речных пойм и озер, обогащенные органическим веществом, а также низинные торфяные болота обычно бывают обогащены ураном по сравнению с находящимися здесь же осадками, не содержащими органики. В условиях аридного климата подобные осадки, как правило, обогащены ураном в большей степени благодаря как высокому содержанию урана в воде, так и интенсивному испарению.
Присутствие органического вещества само по себе не является обязательным условием для концентрирования урана. Так, хорошо известны верховые торфяники с промывным режимом, где концентрация
72
урана ниже, чем во вмещающих глинистых осадках. Обязательное условие для накопления урана органическим веществом - восстановительная обстановка, возникающая в результате окисления органики при затрудненном доступе воздуха (застойные водоемы). Механизм связывания урана органическим веществом сложный. Первоначальная фиксация урана происходит за счет адсорбции, которая не является достаточно прочной. Взаимодействуя с активными группами органических соединений (карбоксильной, карбонильной и др.), уранил-ион способен вступать во внутрикомплексные или солеподобные соединения. Однако крупные размеры уранил-иона препятствуют возникновению особенно прочных металлоорганических ассоциаций. Прочная необменная фиксация урана органическим веществом будет наблюдаться лишь в восстановительных условиях при переходе U (VI) в U (IV). Органическое вещество играет двоякую роль в накоплении урана. С одной стороны, при дефиците свободного кислорода, расходуемого на окисление органики, создается обстановка, благоприятная для восстановления урана. С другой стороны, само органическое вещество образует с U (IV) достаточно прочные ассоциации. Таким образом, органические соединения, особенно растительного происхождения, играют огромную роль в геохимии урана.
Менее прочные связи уран образует в результате адсорбции на глинистых минералах, гидроксидах Fe и Мn и т.д. На испарительных барьерах может происходить соосаждение урана с карбонатами, сульфатами, фосфатами, ванадатами, арсенатами различных металлов с образованием вторичных минералов, содержащих уранил-ион.
Главными источниками урана в морской воде, как и других элементов, являются речной сток и морская абразия. Основная масса как растворенного, так и взвешенного урана осаждается в пределах шельфа. В пределах шельфа отлагается практически и весь обломочный материал. Однако здесь происходит постоянное перемывание и взмучивание кластических осадков, что в условиях хорошей аэрации способствует окислению и выщелачиванию урана. Уран, переходящий таким образом в раствор, обеспечивает постоянство состава урана в морской воде. Лишь в том случае, когда в составе обломочного материала находятся устойчивые к выветриванию акцессорные минералы, содержащие уран (циркон, монацит), могут возникать урансодержащие прибрежно-морские россыпи. Здесь, однако, уран не является основным компонентом и добывается попутно с Zr, Th и др.
73
Один из основных механизмов осаждения урана на шельфе - процесс сорбции органическим веществом, фосфатом кальция (фосфорит), гидроксидами Fe, Mn, Al, глинистыми минералами. Максимум сорбционного поглощения урана приходится на рН 5 - 6. Карбонатная среда океанической воды благоприятна для интенсивной десорбции урана, что приводит к сохранению сорбционного равновесия. Поэтому в океанических осадках не происходит накопления урана выше кларковых значений. Таким образом, седиментогенез не приводит к существенному концентрированию урана. Наблюдается лишь его перераспределение: мобилизация на обширных площадях континентов и перемещение в конечные водоемы стока (Батурин, 1975).
74
