Месторождения в зонах древних несогласий

В 1960-1970 годах в Северной Австралии и в провинции Атабаска (Канада) были открыты урановые месторождения, особенностью которых явилась приуроченность рудных тел к структурно-формационному несогласию между архейско-нижнепротерозойским кристаллическим фундаментом и субплатформенными отложениями рифейских внутрикратонных впадин. Месторождения «несогласия» уникальны по запасам (до 200 тыс.тонн) и отличаются очень высокими содержаниями урана в рудах ( от 0,4—1,5 до 15-18%). К началу 2002 года доля разведанных запасов месторождений этого типа в структуре мировой сырьевой базы достигла 48% (Величкин и др., 2005).

Бассейн Атабаска - крупная впадина, образованная на границе раннепротерозойского подвижного пояса с архей-нижнепротерозойским выступом гранитогнейсового фундамента. В плане месторождения пространственно тяготеют к участкам пересечения разрывными нарушениями горизонтов углеродистых метапилитов под песчаниками формации Атабаска (рис. 2.14).

В разрезе рудные тела приурочены к древним корам выветривания (реголитам), развитым у границы несогласия метаморфогенных комплексов и песчаников формации Атабаска (рис. 2.15). Оруденение распространяется и в породы фундамента (вдоль разломов и зон развития графитистых метапилитов), и в песчаники Атабаска (вдоль границы несогласия).

Рудные тела имеют форму лент со значительным распространением по простиранию (до 1.5 км и более, рис. 2.17). Наиболее богатые руды сосредоточены в верхних частях залежей.

В рудах уран присутствует в форме настурана, а также коффинита, которые ассоциируют с сульфидами и арсенидами никеля и кобальта и углеродистым веществом. Оруденение сопровождается многостадийным изменением вмещающих пород: албитизация, хлоритизация, карбонатизация, серицитизация, окварцевание, а также развитие монтмориллонита и гидрослюд.

Происхождение урановых месторождений провинции Атабаска полихронное и многостадийное, включающее стадии первичного седиментогенно-диагенетического накопления урана в углеродистых породах и неоднократного переотложение урана в периоды тектонической активизации и формирования кор выветривания [5].

Характеристику урановых месторождений в зонах древних несогласий дополним важными с петрофизической точки зрения данными по месторождению Карку в Северном Приладожье (Величкин и др., 2005), имеющему близкие с месторождениями провинции Атабаска условия локализации и состав урановых руд.

В графитовых метапилитах присутствуют из электронно-проводящих минералов кроме графита также пирит, пирротин и магнетит. Два последних из них являются также ферромагнетиками, что обеспечивает высокие электропроводность, поляризуемость и магнитность углеродистых пород. Содержание графита и сульфидов увеличивается (до 10% и более) вблизи разрывных нарушений и продуктов гранитизации. В зонах реголитов графит и сульфиды присутствуют в цементирующей массе (графита до 10%, пирита до 5%). По петрофизической характеристике графитовые метапилиты должны походить на углеродистые сланцы выше рассмотренного месторождения (п. 2.2.3).

В богатых рудах цемент сложен настураном, коффинитом, которые ассоциируют с пиритом. Богатые руды подстилаются интенсивно графитизированными (графита более 10%) и пиритизированными (пирита более 5%) реголитами и контролируются разрывными нарушениями. В песчаниках в надрудной зоне развит высорадиоактивный гематит (рис.2.15). Отмеченные минеральные особенности урановых руд типа несогласия являются причиной их петрофизической аномальности и отображения урановых руд в геофизических полях (рис. 2.17, 2.18).

В 1978-81 годах по инициативе МАГАТЭ в рудном районе Раббит-Лейк провинции Атабаска проведены комплексные геофизические исследования, опубликованные в работах В.Е. Голомолзина с соавторами (1987). Далеt дается анализ геофизических материалов.

Судя по геофизическим данным, рудный район Раббит-Лейк располагается в зоне разной степени гранитизированных пород фундамента, выделяющейся понижениями гравитационного поля (рис. 2.14) интенсивностью до -2…-5 мГл.

Фронтальные участки областей плавления гранитизированных пород отмечаются положительными аномалиями магнитного поля с амплитудой до 300 нТл. К фланговым частям этих аномалий приурочены известные месторождения урана. Здесь же наблюдаются аномалии вертикального градиента магнитного поля, указывающие на распространение на месторождениях урана ферромагнитной минерализации в пределы практически немагнитных песчаников формации Атабаска (табл. 2.4). Месторождения выделяются также аэрогамма-спектромерическими аномалиями урановой природы.

Таблица 2.4

Петрофизическая характеристика горных пород района урановых месторождений бассейна Атабаска (к рисунку 2.16)

· Номер горной породы на рис.2.16.

Детальные геофизические исследования проведены на месторождении Мидуэст (рис. 2.17, 2.18). Месторождение локализовано вблизи углового несогласия между графитовыми метапилитами и песчаниками Атабаска (рис. 2.18). Рудная уран-никелевая залежь имеет длину 900 м при ширине до 150 м. В фундамент оруденение проникает не менее , чем на 100м.

В гравитационном, магнитном поле и поле электрических сопротивлений урановорудные тела выделяются по разному, но всех случаях положение оруденения в геофизических аномалиях закономерно и узнаваемо. Соотношение геофизических аномалий и рудных тел таково, что не оставляет сомнения в генетической

взаимосвязанности петрофизических неоднородностей, создающих геофизические аномалии, и оруденения.

На магнитном плане рудная залежь размещена в зоне повышенного горизонтального градиента («магнитной ступени»), на склоне положительной магнитной аномалии. Она соответствует магнитным метапилитам. В зоне оруденения эти породы становятся практически немагнитными в результате замещения ферромагнитной минерализация парамагнитной. Обрамление зоны оруденения линейными зонами высоких вертикальных градиентов магнитного поля указывает на «проникновение» ферромагнитной минерализации по разломам в песчаники (выше границы несогласия).

В гравитационном поле оруденение локализуется в зоне локального минимума интенсивностью до -0,7..-0,8 мГл на фоне положительной гравитационной аномалии (до 1 мГл над уровнем нормального поля). Положительная гравитационная аномалия обусловлена графитовыми метапилитами, сульфидизированными в зоне оруденения. Локальное понижение гравитационного поля, в плане практически совпадающее с контуром рудного тела, обусловлено разуплотнение в связи с дезинтеграцией пород и процессами каолинизации и аргиллизации, проявленными вдоль ослабленных зон как в песчаниках, так и в метапилитах. Дефицит плотности достигает 0,05 г/см³.

Геоэлектрические исследования рудовмещающих пород показали (рис. 2.18), что аномалии электрических полей создают как графитизированные и сульфидизированные породы, так и зоны разуплотнения в песчаниках, которые определили отрицательную гравитационную аномалию.

Графитовые метапелиты вместе с зоной измененных пород основания отличаются существенно более низкими УЭС (550 Омм) в сравнении с неизмененными породами фундамента (6000 Омм) и даже перекрывающими песчаниками (3750 Омм). В самих песчаниках происходит существенное понижение УЭС (до 40-100 Омм), что связано с развитием вдоль ослабленных зон каолинита, гидрослюд и, особенно, монтмориллонита, обладающих высокой поверхностной проводимостью.

Отрицательная аномалия естественного электрического поля (ЕП) обусловлена наличием электронно-проводящих минералов (графит, сульфиды) в метапилитах и рудах.

В заключение отметим, что беспрецедентные по запасам и качеству руд месторождения в структурах несогласия отражаются в геофизических полях высокой степенью их аномальности, выразительности и узнаваемости.