Геологическое строение месторождения Мынкудук Чу-Сарысуйской урановорудной провинции Казахстана

Чу-Сарысуйская провинция (рис. 2.1) представляет собой артезианский бассейн [2], сформированный в крупной депрессионной структуре платформенного типа. Месторождения локализуются в проницаемых терригенных образованиях верхнего мела и палеогена, имеют полихронный неоген-четвертичный возраст оруденения и размещены на фронте региональных зон пластового окисления. Урановые залежи прослеживаются вдоль этих фронтов на десятки километров (рис. 2.1), что является причиной крупных масштабов и уникальности месторождений (более 100 тыс. тонн урана).

Рис. 2.1 План рудоносности месторождения Мынкудук: 1 — разведочные номера буровых скважин и их номера; 2 — зоны разрывно-флексурных нарушений; 3 — контуры урановорудных залежей; 4 — грницы ЗПО в горизонтах: а — мынкудукском, б — инкудукском; в — жалпакском; 5 — изогипсы поверхности домезозойских отложений; 6 — линии геологических разрезов

Геологическое строение Складчатый фундамент месторождения залегает на глубине 2 — 3 км. Сложен фундамент терригенно-кремнистыми образованиями кембрия и ордовика, с интрузиями раннего палеозоя базитов и габбро-диоритов.

Промежуточный структурный этаж представлен осадочным субплатформенным комплексом и залегает под рыхлым чехлом на глубинах от 220 м. на востоке и 450 м. на западе. В восточной части месторождения (участки Восточный, Акдала, Лагерный) под образованиями мела, в ядре Арандинского выступа, залегают краснои пестроцветные песчаники, конгломераты, алевролиты и доломитизированные известняки бестюбинской свиты D3b, а на флангах — сероцветные известняки, алевролиты, песчаники С1t, C1v1, C1v2−3 и C1n перекрытые джезганской свитой C2−3zg — красноцветные, с прослоями сероцветных разнозернистых песчаников и алевролитов, прослои конгломератов. На оставшейся части месторождения, под образованиями мела, распространены выветрелые бурые и коричневые алевролиты, аргиллиты и песчаники жиделисайской свиты P1zg.

Поздний мел представлен тремя горизонтами: мынкудукский (K2t), инкудукским (K2t2km-Pg1) и жалпакским (K2km-Pg3).

Мынкудукский горизонт (основной рудовмещающий горизонт) сформирован внутри площади аллювиальных систем речных потоков вытянутых в северо-восточном и близмеридиальном направлениях. В данном горизонте четко выделяются два цикла слоев, состоящие из двух-пяти прослоев. В большинстве случаев последние начинаются разнозернистыми песками сгравием и галькой и заканчиваются среднеи мелкозернистыми песками или алевролитами. В некоторых местах элементарные циклы разделяются плитами плотных резнозернистых песчаников с базальным карбонатным цементом.

Нижний цикл (подгоризонт) характеризуется отчетливо прослеживаемой дифференциацией обломочных пород. Состав данных пород представлен сероцветными разнозернистыми гравийными пескими с галькой кварца и кремнистыми породами (руслово-стрежневые фации). Периферийные фации состоят из среднеи мелкозернистыми песками, которым подчинены прослои и линзы старичных и пойменных сероцвтных глин и алевропелитов, широко распространенные нВ Западной части месторождения.

Отличие верхнего цикла (подгоризонта) от нижнего заключается в уменьшении величины обломочного материала. Элементарные слои в верхнем подгоризонте неотчетливы и и по простиранию отслеживаются на короткие дистанции. Данный цикл часто заканчивается линзами серых алевролитов мощностью до 4 — 5 м., по верхней границе которых проводится кровля мынкудукского горизонта и мощность составляет примерно 25−40 м. Мощность мынкудукского горизонта составляет от 30 — 40 м. на участках Лагерный и Восточный и до 60 — 70 м. на остальной площади.

Инкудукский горизонт залегает на мынкудукском сразмывом, с образованием на отдельных участках глубоких врезов (до 15 — 20 м.). горизонт представлен более грубообломочным составом пород и резким преобладанием зеленовато-белесых маложелезистых образований. Осветленные пески сероцветного типа распространены только на участках Орталык и Песчаный. На остальных частях месторождения рудоконтролирующая локация окисления пород выклинивается в зеленовато-белесых образованиях и отсутствует урановое орудениение.

Инкудукский надгоризонт залегает на мынкудукском с размывом, с образованием на отдельных участках довольно глубоких (до 15—20 м) врезов. Он выделяется в целом более грубообломоч-ным составом отложений и резким преобладанием зеленовато-белесых (первично красноцветных?) маложелезистых образований. Пески осветленной разности сероцветного геохимического типа распространены, по существу, только на рудоносных участках Орталык и Песчаный. На остальной площади месторождения рудо-контролирующая зона окисления выклинивается в зеленовато-белесых отложениях я не сопровождается урановым оруденением.

Общая мощность инкудукского надгоризонта возрастает в западном направлении от 50 — 60 до 100 м.

Залегающий выше без видимого несогласия жалпакский надгоризонт образует единый осадочный макроцикл, в котором резко преобладают песчаные аллювиальные образования. Как уже отмечалось, верхняя, резко преобладающая по мощности часть надгоризонта подвергалась интенсивному воздействию процессов поверхностного и грунтового окисления дат раннепалеоценового возраста (местами на всю мощность надгоризонта). В дальнейшем, под воздействием иловых вод эоценового моря, первично и эпигенетически окисленные породы жалпакского надгоризонта были восстановлены, с широким участием глеевых процессов, сопровождавшихся интенсивным выносом железа. При этом песчаные породы были в значительной мере осветлены, а залегающие в них глинистые прослои характеризуются реликтовыми малиново-красными, горчичными окрасками. Весьма типичны маломощные (до 1—2 м) прослои-плиты плотных полевошпат-кварцевых песчаников с базальным карбонатным цементом.

Сероцветные, с унифицированными растительными остатками, разнозернистые пески нижней части надгоризонта присутствуют не повсеместно. Наиболее широко они развиты в юго-восточной и южной частях рудного поля. Жалпакский надгоризонт является рудовмещающим на участке Акдала. Общая мощность надгоризонта на месторождении изменяется в пределах 50—70 м.

Отложения палеогена представлены уванасским, уюкским, иканским, интымакским (чеганским) горизонтами.

Граница распространения уванасского горизонта (Pg21) пересекает рудное поле в северо-западном направлении, в районе центрального участка месторождения. Горизонт выполнен характерными светло-серыми мелко-среднезёрнистыми песками, с унифицированным растительным детритом. Его мощность не превышает 10—12 м.

Уюкский и иканский горизонты (Pg21 -Pg22) распространены только в западной и юго-западной частях рудного поля. Они представлены существенно глинистыми отложениями обычно темно-серыми в уюкском горизонте и серовато-зелеными в икансксде. Их суммарная мощность возрастает на запад от линии выклинивания до 15—20 м.

Интымакский горизонт (Pg22−3) распространен повсеместно и выражен преимущественно слоистыми серовато-зелеными и несложными голубовато-зелеными (в средней часта) глина-ми. Мощность горизонта изменяется от 45—50 м на Восточном и Лагерном участках, до 80 м — на Западном.

Завершается разрез красно-бурыми и кирпично-красными слабокарбонатными глинами и глинистыми песками бетпакдалинской свиты (Pg33—N11), разнозернистыми гравийными ржаво-желтыми песками и бурыми карбонатными песчанистыми глинами тогускенской толщи (N12 —N21) общей мощностью до 40—70 м и маломощным покровом лёссовидных суглинков и супесей, а также локально развитыми четвертичными такырными глинами и суглинками.

Тектоника месторождения Мынкудук расположен в Сарысуйской моноклизе (рис 2.1), осложненной системой локальных полотях поднятий типа брахиантиклиналей и «структурных носов». В восточной части рудного поля такие структуры сформировались в зоне северо-западного погружения древнего Тастинского поднятия, образуя в целом приподнятый блок с положительными гипсометрическими отметками подошвы меловых отложений. Он отделяется от остальной части месторождения зоной Арандинского разлома, где перепад высотных отметок подошвы чехла на расстоянии 500 м по горизонтали достигает 70—75 м. Узким прогибом в зоне северо-западного Мынчукурского разлома приподнятый блок разделяется на две части. К северо-востоку от зоны разлома обособляется очень пологое, неправильной формы поднятие, где находится Восточный участок месторождения. Западнее, в клиновидном блоке между Мынчукурским и Арандинским разломами, располагается брахиантиклинальная структура Лагерная, к северной части которой приурочена рудоносная зона одноименного рудного участка. На южном склоне приподнятого восточного блока размещается рудоносная полоса участка Акдала. Приподнятому блоку свойственно сокращение мощности всех горизонтов мелового разреза, что Сбилось отражением конседиментационного характера развития отмеченных структур месторождения.

Похожие, но более погруженные структуры (вверх по разрезу они «затухают», выполаживаются) наблюдаются и на остальной части рудного поля. Так, участок Осенний приурочен к поднятию в форме двух пологих «структурных носов», ориентированных в юго-западном направлении. На западном фланге месторождения откартирована антиклинальная структура Центральная близмеридиональной ориентировки, развивающаяся с позднего палеозоя.

Также конседиментационно, воздействуя на характер осадконакопления в туроне и сеноне, развивались разрывные нарушения. Установлено, что в мезозойско-кайнозойских отложениях проявлены {как правило, не на всем протяжении) только наиболее крупные нарушения, распространенные в подстилающих образованиях ПСЭ. Интенсивность проявления нарушений во всех случаях резко падает вверх по разрезу; если в мынкудукском горизонте они фиксируются сравнительно резкими изгибами слоев, а возможно, и разрывами сплошности последних со смещением, то в вышележащих горизонтах мела, а тем более палеогена, они выражены довольно пологими флексурами йлаетов. В неогеновых же отложениях разрывные нарушения практически не проявлены.

Важно подчеркнуть, что блоково-пликативные и разрывные нарушения на месторождении являются платформенными конседиментационными и во всех случаях дорудными. [2].

Физические свойства горных пород разреза Зоны пластового окисления являются важнейшим рудоконтролирующим фактором и основным поисковым критерием месторождений. ЗПО формируются напорными водами в средах с затрудненным водообменном при условии существования необходимого гидростатического давления в пластах, которая обеспечивается разностью гипсометрических уровней в областях питания и разгрузки. Из данных рис. 2.2. можно видеть, что для формирования рудообразующих напорных вод необходимы не только проницаемые горизонты, но и благоприятные условия их залегания — выход к поверхности и перекрытие непроницаемыми породами.

Рудоносные границы пластового окисления представляют собой восстановительный барьер. Он сформировался (на фронте окисления) в результате снижения Eh пластовых вод из-за дефицита кислорода, который расходовался на окисление веществ-восстановителей горных пород — углефицированного растительного вещества, дисульфидов железа и др. На восстановительном барьере отлагается уран, сменивший шестивалентную форму, в которой он мигрировал в окисляющих пластовых водах, на.

В области выклинивания пластового окисления при воздействии урансодержащих кислородных вод на породы рудовмещающих горизонтов формируется латеральная рудоконтролирующая окислительно-восстановительная зональность. [1].

Уран осаждается преимущественно при отрицательных значениях Еh (+20.-100 мВ) и находится в рудах в форме оксидов (настуран, «урановые черни») и коффинита. Богатые руды размещаются в градиентной зоне, бедные — на границе с неизмененными породами. Следует отметить, со стороны окисленных пород содержание урана значительно ниже фонового рудовмещающих песков, регионально обогащенных ураном (4.9−6.7 г/т). Иными словами, зоны пластового окисления являются одним из источников урана в рудах. [1].

Рис. 2.2 Физико-геологические условия локализации месторождений в зонах пластового окисления (А — разрез, Б — план): 1 — породы основания: песчаники, алевролиты, известняки, гранитоиды; 2 — глины и алевропилиты; 3 — алевриты, алевропилиты, известковистые глины; 4 гравийные и разнозернистые пески; 5 — зоны пластового окисления; 6 — направление движения окисляющих растворов; 7 — рудные тела

Таблица 2.1 Геоэлектрические свойства пород разреза месторождения Чу-Сарысуйскойурановорудной провинции (по Демеховой, Бегун, 2003).

К водопроницаемым породам (ЛФТ-3) относятся мелкои среднезернистые, разнозернистые и гравийные пески с модальным размером зерна 0,5−0,25 мм и превышением кажущегося сопротивления (КС) пород КС глин в 3−5 раз и более. Значения коэффициентов фильтрации для этих пород превышают 3−4 м/сут. Против проницаемых пород наблюдаются наибольшие аномалии ПС, отсчитанные от линии глин (рис. 4.1, табл. 2.1). Непроницаемые породы (ЛФТ-1) имеют в своем составе зерен размером < 0,05 мм более 40% и возможное превышение КС по отношению к глинам не более чем в 1,5−2,0 раза.

На этом же разрезе (рис. 4.2)видно, что в надрудном (480−500 м) и подрудном (214−528 м) интервалах разреза пески повышенно радиоактивны, то есть вокруг рудных тел имеет место ореол рассеяния радия (урана). По соотношениям показаний КС и ПС, показывающих ФЕС пород, с одной стороны, и ГК, с другой, можно проследить пространственное перераспределение урана в ходе выщелачивания в проницаемых горизонтах. [1].