3.7.7. Распределение урана и тория в породах осадочного чехла

Геохимические особенности урана и тория в зоне экзогенеза определяют характер распределения этих элементов в породах осадочного чехла (табл. 3.7).

Таблица 3.7

Средние содержания урана и тория в осадочных породах
континентальной коры
(Смыслов, 1974)

Вариации концентраций радиоактивных элементов в осадочных породах зависят от их фациальной принадлежности, которая

78

отражает условия формирования пород. Так, терригенные осадочные формации характеризуются относительно высокими, близкими к кларку концентрациями урана и тория, которые возрастают в ряду: конгломераты → гравелиты → песчаники → алевролиты → аргиллиты. Связь урана и тория с тонкодисперсной фракцией обусловлена ролью глинистых минералов в качестве сорбентов. Возможно также некоторое концентрирование мелких зерен акцессорных минералов, приводящее к обогащению прежде всего торием (рис. 3.9). В распределении урана в терригенных осадках важнейшую роль играет органическое вещество. Отношение Th/U в терригенных осадочных породах в среднем близко к кларку для земной коры (4 - 5), хотя в отдельных случаях варьирует от 1,0 до 10,0.

Рис.3.9. Распределение и тенденция накопления урана и тория в осадочных отложениях земной коры. Осадочные породы: I - терригенные, II - карбонатные, III и IIIa - доломиты, IV - соленосные, V - каустобиолиты, Mnz - монацит, Zr - циркон; 1, 2, 5 - величины отношения Th/U (Смыслов, см.: Проблемы радиогеологии, 1983)

В морских осадочных формациях, где основная масса органического вещества накапливается в пределах шельфа, повышенные концентрации урана приурочены обычно к прибрежно-морским фациям. Для карбонатных пород характерны сравнительно низкие концентрации радиоактивных элементов. При этом торий связан с присутствием терригенной составляющей (глинистость), а уран - с органическим веществом (битуминозность). Минимальное концентрирование урана и тория типично для галогенных формаций. Причем уровень концентраций также определяется глинистостью.

В каустобиолитах распределение элементов крайне неоднородное, даже в пределах одного бассейна. Средние концентрации обычно ниже кларка (табл. 3.8). В то же время известны ураноносные формации углисто-глинистых и углисто-кремнистых

79

сланцев, где концентрация урана в 10 - 100 раз выше кларка. Повышенными концентрациями урана, также в 10 - 100 раз превышающими кларк, отличаются и фосфоритные формации.

Таблица 3.8

Содержание урана и тория в каменном угле
(Смыслов, 1974)

Примечание. В числителе - среднее содержание элемента, в знаменателе - пределы колебаний.

МЕСТОРОЖДЕНИЯ УРАНА И ТОРИЯ
В ПОРОДАХ ОСАДОЧНОГО ЧЕХЛА

Среди месторождений урана и тория в осадочных породах известны диагенетические, эпигенетические и полистадийные, формирование которых происходило в течение длительного времени под влиянием разнообразных процессов (Данчев, Лапинская, 1980).

Месторождения урана в обломочных породах широко распространены на всех континентах, занимают обширные территории и по запасам в настоящее время являются основной сырьевой базой атомной промышленности, Для всех месторождений этого типа характерна приуроченность уранового оруденения к зонам пластового окисления проницаемых пород, обычно расположенного на границе красноцветных (окисленных) и сероцветных (восстановленных) пород на участках, обогащенных органическим

80

веществом и сульфидами железа. Урановые минералы представлены чернями, гидронастураном, иногда коффинитом. Классическим примером может служить плато Колорадо, где сосредоточено 88% урана США.

Уран-битумные месторождения наблюдаются в пределах нефтегазоносных территорий и связаны с твердыми битумами в зонах древних водонефтяных контактов. Иногда урановые месторождения встречаются в красноцветах над нефтяными залежами и связаны с сероцветной зоной, восстановленной газами месторождений.

Месторождения урана в угленосных формациях обычно приурочены к мезозойским или третичным бурым углям либо лигнитам в краевых зонах бассейнов, максимально приближенных к источнику питания подземных вод. Уран здесь связан с органическим веществом и часто сопровождается повышенными концентрациями Ge, Be, As, V, Mo и др.

Месторождения урана в карбонатных породах довольно редки. Рудные залежи, как правило, вытянуты вдоль береговой линии и приурочены к понижениям дна мелководных палеобассейнов, обогащенных С_орг.

Уран-фосфатные месторождения могут быть пластового или желвакового типа в коренном залегании либо представляют собой перемытые галечники фосфоритов. Обычно содержание урана в фосфорите не превышает сотых долей процента и коррелирует с содержанием Р₂О₅.

Россыпные месторождения урана и тория - основной источник сырья для тория. Особенно важны в промышленном отношении монацитовые россыпи прибрежно-морского генезиса. Они, как правило, бывают полиминеральными и помимо монацита содержат циркон, ильменит, рутил, колумбит, сфен, гранат и др. Наиболее крупными являются месторождения Индии и Бразилии. Россыпные месторождения Бразилии протягиваются на расстояние 1600 км вдоль Атлантического побережья, оцениваются в 150 тыс. т и содержат 5 - 6% ТhO₂ в монаците. Месторождения Индии расположены на побережье Индийского океана и имеют запасы около 2 млн т монацита с содержанием ThO₂ - 8,5%, U₃O₈ - от 0,2 до 0,46%.

Полигенные месторождения урана и тория представляют собой первично-осадочные, обогащенные ураном породы, в которых под влиянием более поздних метаморфических и гидротермальных процессов произошли перераспределение и концентрирование радиоактивных элементов. Наибольшее значение имеют месторождения в древних (протерозойских) метаморфизованных конгломератах, на которые приходится около 25% запасов урана западных стран. Другой тип - месторождения урана в углистых и кремнистых сланцах, претерпевших метаморфизм невысоких ступеней.

81