Закономерности размещения и условия формирования редкометально-уран-ториевого оруденения массива Мань-Хамбо

В диссертационной работе выполнен анализ геологических, структурных, минералогических и геохимических особенностей толщи пород, рудоперспективной на уран — торий, редкометальные и редкоземельные элементы. Эта толща с востока обрамляет крупный гранитоидный массив Мань-Хамбо и вместе с ним находится, в пределах одноименного • поднятия в юго-западной части Ляпинского мегантиклинория Центрально-Уральского поднятия. Рудоперспективная толща имеет средне-позднерифейский возраст и относится к структурно-формационному комплексу доуралид — байкалид Северного и Приполярного Урала. На основе обобщения имеющихся фондовых материалов и литературных источников, а также материалов, собранных лично диссертантом, получены новые данные о структурной позиции этой толщи и условиях локализации оруденения.

Актуальность работы.

Правительством Российской Федерации в 2001 г. утверждены «Основные положения энергетической стратегии России до 2020 г.». Этим документом предусматривается рост общего энергопроизводства в России в 1,8 раза, при увеличении доли атомной энергетики с 12 до 21%. Годовой расход природного урана на энергетические нужды должен при этом увеличиться в 1,8−2,3 раза. Вместе с тем, за последние 30 лет в России не было открыто ни одного уранового месторождения, способного обеспечить прирост запасов сырья для атомной энергетики. С проблемой сталкиваются многие зарубежные страны, в связи с чем в некоторых из них ведутся разработки по использованию тория в качестве альтернативного урану сырьевого материала для атомной энергетики [34].

Торий имеет существенные преимущества по сравнению с применяющимся уран-плутониевым топливом. В отличие от урана, у тория нет делящихся изотопов, однако для первого пуска ториевых реакторов необходимо использовать, топливо из «и. Под воздействием нейтронного потока в 232ТЪ накапливается основной ядерный топливный элемент 233и. В случае использования тория в ядерной энергетике мировая потребность в нем резко возрастет, что в итоге вызовет необходимость освоения ториевых месторождений, представленных разнообразными генетическими типами.

В южной части Ляпинского мегаантиклинория в пределах Маньхамбовского перспективного урановорудного района среди допалеозойских пород и в обрамлении одноименного гранитного массива были выявлены и оценены более десятка проявлений урана, тория и редких металлов [16, 97, 98]. Главным минералом-концентратором урана и тория является урансодержащий торит, кроме него широко распространены монацит, циркон, ильменорутил, зарегистрированы радиоактивные аномалии собственно урановой природы, связанные с проявлениями браннерита, коффинита, урано-титано-ниобатов.

Присутствие значительных надкларковых концентраций лантаноидов и иттрия в изученном районе связано с толщей пород, потенциально перспективной на обнаружение месторождений редкоземельных металлов (РЗМ), к которым, в настоящее время, возрастает интерес промышленности, обусловленный растущей потребностью радиоэлектроники, космотехники и в альтернативной энергетике. В 2011 г. Комитет по энергии Государственной Думы России планирует завершить создание программы по редким металлам с целью установления перспектив России в этом сегменте и упорядочить их добычу и применение.

Цель работы.

Выявление особенностей геологического строения, вещественного состава, закономерностей локализации и этапности формирования комплексного редкометально-уран-ториевого оруденения в контактовой зоне массива Мань-Хамбо (Приполярный Урал).

Основные задачи.

1. Уточнение состава, строения, номенклатуры и генезиса пород рудоперспективной толщи доуралид и ее геологической позиции.

2. Выяснение петрографических и минералого-геохимических особенностей состава пород, вмещающих редкометально-уран-ториевое оруденение.

3. Изучение состава рудных минералов.

4. Определение последовательности и условий образования редкометально-уран-ториевой минерализации.

5. Выявление закономерностей размещения собственно урановой минерализации и построение геолого-поисковой модели.

Фактический материал и личный вклад.

В основе работы лежат материалы, полученные в процессе поисковых работ Верхнетольинской партией ОАО «УГСЭ» и сотрудниками ФГУП «ВИМС» в 2007;2009 гг. на восточном склоне массива Мань-Хамбо, где впервые за весь период изучения района было проведено систематическое бурение с целью оценки редкометально-уран-ториевого оруденения.

Для исследований использовались образцы и пробы, собранные сотрудниками ВИМСа во время краткосрочных командировок в 2007 г. и 20 086 г. на месте полевых работ. Необходимые картографические материалы, а также часть каменного материала предоставлены главным геологом.

Верхнетольинской партии — Мезеновым И. А.

В процессе исследований автором проведен анализ и обработка, имеющихся материалов по геологическому строению, территории, выполнено минералогическое изучение керновых, бороздовых и штуфных проб, шлифов, аншлифов, а также интерпретация химико-аналитических данных по перспективному рудопроявлению Мань-Хамбо. Исследования проводились по плановым темам отдела редких металлов ФГУП «ВИМС» «Установить околорудные изменения пород, определить вещественный состав и рудно-формационный тип уранового и редкометального оруденения на площади прогнозно-поисковых работ в гранитах массива Мань-Хамбо и в перекрывающих отложениях за 2007;2009 гг.».

Методы исследования.

Были использованы следующие основные виды исследований и их объемы: документация 3264,5 погонных метра керна 32 скважин, которые расположены на 13 буровых профилях. Все химико-аналитические работы осуществлялись в лабораториях ФГУП «ВИМС»: выполнен рентгеноспектральный анализ (панорамный) на 57 элементов — 250 проб на сканирующем рентгеновском спектрометре MagiX-Pro («Phillips», Голландия) — масс-спектральный с индуктивно-связанной плазмой анализ на 53 элемента с помощью Elan-6100 («Perkin-Elmer», США) — 40 проб. Определение абсолютного возраста произведено по 6 пробам цирконов из гранитов кинетическим Pb-Pb методом Л. В. Суминым. Микрозондовый рентгеноспектральный анализ руд выполнялся к.г.-м.н. Г. Н. Нечелюстовым на электроннозондовом микроанализаторе JXA-8100 (Jeol, Япония), оснащенном энергодисперсионной системой Inca-Energy 400 (Oxford) Instrument, Великобритания, с помощью которого изучались 82 аншлифа руд. Произведено петрографическое изучение более 600 прозрачных шлифов. A.B. Иоспой и В. М. Склядневой выполнен рентгеновский количественный фазовый анализ 18 минералогических проб на автоматическом рентгеновском дифрактометре X’Pert PRO (Phillips). Люминесцентная спектроскопия минералов проведена В. А. Рассуловым на установке МСФУ-312 при возбуждении лучом лазера на молекулярном азоте (с длиной волны 337,1 нм).

Научная новизна работы.

В результате обработки фактического материала, собранного автором, и обобщения ранее опубликованных и фондовых данных получены принципиально новые результаты:

1) Впервые предложена осадочно-динамометаморфически-гидротермально-метасоматическая гипотеза формирования оригинального типа комплексного редкометально-уран-ториевого оруденения.

2) На основе новых данных разработаны геолого-поисковые модели редкометально-уран-ториевого оруденения в районе исследований, основанные на представлениях об эволюции первично осадочных рудных скоплений в процессе тектонического развития Центрально-Уральского поднятия (ЦУП).

3) Установлены типоморфные особенности ряда минералов, слагающих комплексное редкометально-уран-ториевое оруденение, и их пространственно-временные взаимоотношения. Высвобождение урана из урансодержащих минералов в результате воздействия на них кремнещелочных растворов приводит к образованию минералов собственно урановой группы (коффинит, браннерит, урано-титано-ниобаты). Минералы тория и РЗЭ в результате метаморфизма изменяют химический состав и минеральную форму. Эти преобразования указывают на возможность формирования значительных рудных скоплений в пределах потенциально рудоносной толщи.

Практическая значимость.

Выполненная работа существенно расширяет перспективы металлоносности района, а предложенные разноранговые геолого-поисковые модели позволят в большей мере систематизировать прогнозно-поисковые исследования и послужат методической базой. В частности, структурный критерий позволил полнее раскрыть значимость правых сдвигов северо-северо-восточного (ССВ) простиранияоперяющих главный продольный взброс (надвиг?) западной вергентности, для локализации поздних гидротермальных преобразований, а также установить значимость зон дислокационного метаморфизма для размещения рудоперспективных аномалий. Выявленные закономерности размещения редкометально-уран-ториевой минерализации в пределах Мань-Хамбовского поднятия свидетельствуют о важной роли процессов миграции рудного вещества с образованием участков обогащения, предопределенных динамометаморфическими преобразованиями вмещающих пород. Построение геолого-поисковых моделей имеет важное прикладное значение для поисков и оценки объектов, аналогичных выявленным далеко за пределами района исследований [42] на Полярном и Приполярном Урале в пределах полосы длиной более 800 км.

Апробация работы и публикации.

Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались и обсуждались на конференциях различного уровня: на IX и X Международной Конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2009 г. и 2011 г.), на V Межвузовской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые — наукам о Земле» (Москва, 2010 г.), на VI международной научно-практической конференции «Наука и новейшие технологии при поисках, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых» (Москва, 2010 г.), на V Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2010 г.), на третьей научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Комплексное изучение и оценка месторождений твердых полезных ископаемых» (Москва, 2011 г.).

Основные идеи диссертации отражены в 8 публикациях, в том числе в 2 научных статьях в реферируемых журналах, перечисленных в списке ВАК.

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа объемом 168 страниц состоит из введения, пяти глав и заключения. В ней содержится 84 рисунка и 21 таблица. Список использованной литературы содержит 110 наименований. Первая глава, составленная с использованием опубликованных и фондовых материалов, посвящена особенностям геологического строения района. В ней обсуждается проблема возраста гранитоидов массива Мань-Хамбо, приводится описание рудопроявлений урана на Полярном и Приполярном Урале. Вторая глава посвящена закономерностям размещения редкометально-уран-ториевого оруденения и минералого-геохимической характеристике рудовмещающего комплекса с описанием строения поисковых участков. Третья глава включает историю геологического развития района с выделением этапов формирования и преобразования рудной минерализации. В ней детально охарактеризован вещественный состав оруденения. В четвертой главе рассмотрены особенности главных промышленно-геологических типов месторождений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. В участках сопряжения гранитоидов массива Мань-Хамбо и трансгрессивно перекрывшей их грубообломочной базальной пачки средне-верхнерифейской хобеинской свиты под воздействием динамометаморфизма и гидротермально-метасоматических процессов произошло образование протяженной зоны измененных пород, состоящей из обломков разнородных групп. Она размещена во фронтальной части субмеридионально вытянутого надвига западной вергентности, примерно совпавшего с поверхностью регионального предсреднерифейского несогласияи обрезавшего с востока гранитоидный массив Мань-Хамбо.

2. В номенклатурном отношении эта зона выделена под названием метаморфогенного тольинского комплекса, а в металлогеническом — рудная зона Мань-Хамбо. Этот комплекс имеет двучленное строение и подразделяется на нижнее и верхнее звено, где в различной степени проявлены дислокационные и гидротермально-метасоматические изменения пород.

3. В результате многоэтапных процессов в этом комплексе сформировался оригинальный. редкометально-уран-ториевый тип оруденения. Онсоединяет в себе черты, сходства с различными рудно-формационными типами месторождений урана, тория и редких металлов.

4. Формированию такого типа оруденения предшествовали рудоподготовительные процессы: образования предсреднерифейской коры химического выветривания и древнего россыпеобразования с первоначальным накоплением радиоактивных и редкометальных компонентов сначала в коре выветривания, а затем в формирующейся за счет ее размыва грубообломочной базальной пачке средне-верхнерифейской хобеинской конгломерат-кварцитовой свиты.

5. Рудоформирующими являлись процессы гидротермальных и метасоматических преобразований, в результате которых происходил либо частичный, либо полный вынос полезных элементов и переотложение на благоприятных геохимических барьерах, в первую очередь урана, а также иттрия.

6. Разломы северо-восточного простирания, будучи оперяющими сдвигами по отношению к субмеридионально вытянутому надвигу, являются структурами, вдоль которых формируется минерализация с урановой природой радиоактивности. С учетом этого поискового признака оконтурены первоочередные участки для дальнейшего изучения с целью выявления более богатого оруденения.