Факторы ураноносности донных отложений украинской части Черного моря

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Геология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕЕ
УДК 550. 42: 551. 35
© С. В. Нечаев, 2012
Отделение морской геологии и осадочного рудообразования НАНУ, Киев
ФАКТОРЫ УРАНОНОСНОСТИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ УКРАИНСКОЙ ЧАСТИ ЧЕРНОГО МОРЯ
Ураноносность донных отложений украинской части Черного моря определяется комплексом прямо или косвенно взаимосвязанных факторов и предпосылок, реальных на профиле водосборная площадь — река — прибрежье — пелагиаль: наличием питающей провинции и водного стока- геоморфологическими и гидрогеологическими, климатическими- литофациальны-ми- геохимическими условиями. Последние являются наиболее многообразными и показательными при своего рода универсальности окислительновосстановительных и сорбционных геохимических барьеров. Уровень ура-ноносности черноморских донных отложений соответствует «эмбриональной» стадии процесса осадочного рудообразования, а рудно-литогенное их «созревание» определяется фактором времени.
Введение. Проработка и обобщение большого массива опубликованных данных, касающихся ураноносности донных отложений Черного моря (ЧМ) стимулировали анализ факторов и предпосылок этого явления, что представляется нам как возможность более полного и всестороннего освещения «стартовой» роли осадочного геохимического цикла урана в эволюции уранового рудообразования, начиная с зарождения потенциально ураноносной фации.
Не будучи специалистом в области морской геологии, выполняя настоящую работу, автор руководствовался 10-летним практическим опытом, приобретенным при поисках урановых руд в геологических регионах Украины (Кировская экспедиция Ьго Главка Мингео СССР) и крупнейшем в Европе Саксо-Тюрингском урановорудном бассейне (Саксонская экспедиция советско-германского общества «Висмут»). Изучение геолого-геохимичес-кой природы рудной минерализации в позднедокембрийских и палеозойских толщах западных склонов Восточноевропейской платформы (ВЕП) и северного обрамления Богемского/Чешского срединного массива (19 671 976) нашло отражение в монографии [18].
Несмотря на то, что в отмеченной монографии мы обращались к урану лишь косвенно, ее методологическая ориентация определялась достижениями научной школы «уранщиков» ГЕОХИ АН СССР им. В. И. Вернадского, возглавляемой в то время А. И. Тугариновым.
Именно в период работы в «Висмуте» автор убедился, как геолог-поисковик, в правомерности сути доклада Алексея Ивановича «О причинах формирования рудных провинций» [25]: периодам появления эндогенных ураноносных провинций в истории Земли всегда предшествовало накопление его повышенных содержаний в осадочных комплексах.
Методология предлагаемого исследования определяется выяснением условий накопления урана на профиле река — прибрежье — пелагиаль при однозначности речного стока как фактора поступления урана в седимента-ционный бассейн ЧМ.
Следует подчеркнуть наиболее детальную изученность геохимии урана в воде и донных осадках пелагического фланга профиля благодаря исследованиям Н. М. Страхова и его школы [22, 23, 24], коллективов украинских специалистов, руководимых А. Е. Бабинцом [2, 3, 4], А. Ю. Митропольским [17], Е. Ф. Шнюковым [27], а также работам Г. Н. Батурина [5,6], И. И. Волкова [9], А. В. Коченова [13].
Вместе с тем, менее разработаны вопросы об источниках урана* на водосборной площади и геохимии урана в переходном к открытому морю фланге река — прибрежье. Существенным подспорьем в этом плане является конкретный фактический материал, представленный в фундаментальной монографии «Генетические типы и закономерности размещения урановых месторождений Украины» [10].
Интерес и значение ЧМ для познания геохимии осадочного процесса несомненны: «…идеи относительно механизма и факторов, контролирующих распределение элементов, выросшие на анализе черноморских отложений, приложимы и к другим морским бассейнам. Едва ли нужно доказывать, что эти же идеи могут оказать существенную помощь и при изучении аналогичных процессов в бассейнах геологического прошлого- во всяком случае игнорировать их уже нельзя [20, стр. 30].
Ураноносность водосборной площади. Большинство месторождений и рудопроявлений урана расположено в двух крупных структурных элементах юго-западной части ВЕП — Украинском интракратоне (металлогеничес-кая провинция УЩ) и Днепровском авлакогене (Доно-Днепровская метал-логеническая провинция) (рис. 1).
Не менее реальный источник урана — безрудные породы УЩ, особенно преобладающие среди них гранитоиды. Содержание урана в плагиоклаз-микроклиновых гранитах и мигматитах кировоградско-житомирского комплекса, равное 3,4 10−4% [11], приближается к суммарному содержанию элемента в глинах и глинистых сланцах (4 10−4%) и песчаниках (2,9 10−4%), а в калиевых, существенно микроклиновых, гранитах УЩ содержание урана (7,5 10−4%) в два с половиной раза превышает его кларк в земной коре.
Наиболее древние проявления урановой минерализации в УЩ приурочены к базальным песчано-конгломератовым отложениям скелеватской (нижней свиты криворожской) серии, определяющим стратиграфическое несогласие между формациями неоархея и палеопротерозоя. Ураноносность этих отложений, вероятнее всего, обусловлена денудированными породами архейского Среднеприднепровского кратона, в частности, токовскими гранитами, наиболее обогащенными (до 0,01%) ураном [10]. Примечательна приуроченность урановых руд Первомайского и Желтореченского месторождений к железосланцевым породам средней свиты, углеродисто-карбонатным и терригенным отложениям верхней свиты криворожской серии, пре-
*Подразумевается наличие его подвижной формы, причем с достаточно большими ее массами.
Рис. 1. Схема расположения месторождений и рудопроявлений урана на территории Украины [16] с дополнениями [12].
1−3 — эндогенный генетический тип (метасоматиты и гидротермалиты): 1- натрий-ура-новая формация (месторождения: 1- Северинское, 2 — Мичуринское, 3 — Ватутинское, 4 -Новоконстантиновское) — железоурановая формация (месторождения: 4 — Желтореченское,
5 — Первомайское, 6 — Кременчугское рудопроявление) — 2 — калий-урановая формация (месторождения: 7 — Калиновское и Лозоватское, 8 — Южное и рудопроявление Балка Карабель-ная) — 3 — жильно-штокверковая и 4 — полигенная формации (рудопроявления: 9 — Червоно-шахтерское, 10 — Северо-Березнянское и Новофастовское, 11 — Михайловское, 12 — Анаста-совское, 13 — Косница-Воронковское, 14 — Новосветовское) — 5 — докембрийские ураноносные конгломераты (рудопроявления: 15 — Николо-Козельское, Ингулецкое, Рахмановское и др.) —
6 — уранобитумные месторождения солянокупольного типа (16 — Адамовское, Краснооскольское, Берекское) — 7 — гидрогенные месторождения и рудопроявления в палеодолинах (17 -Днепровский урановорудный бассейн). Утолщенный контур — центральная графитоносная область УЩ, включающая месторождения и рудопроявления графита
терпевшим щелочной метасоматоз. Вне воздействия последнего все повышенные концентрации урана „. относятся к поздним этапам, после отложения аполагунной (доломитовой и молассовой) формаций, составляющих верхнюю свиту криворожской серии [10, стр. 30].
В фанерозойских образованиях Украины промышленные или близкие к ним месторождения урана в настоящее время известны только в осадочном чехле УЩ (в буроугольных отложениях среднего эоцена), а также в осадочных толщах ДДВ (рис. 2).
Оценить количественную роль урана раннедокембрийских руд и/или пород в ураноносных фанерозойских формациях Украины не представляется возможным, но признаки геолого-геохимической унаследованности последних очевидны теперь даже визуально-картографически.
Е& gt- ши* С53“ ез/? г^& gt- гттгпл? пппп» щ& amp-«
Щ2& gt- 03& gt- ?$р СЖ& gt- СШ& gt- ШЗаг
Рис. 2. Карта ураноносности осадочных структур на территории Украины и Молдовы [29].
1 — Терригенные комплексы неогена Предкарпатского и Закарпатского прогибов. Формации: 2 — песчано-глинистая морская бучакской свиты эоцена, 3 — песчаная угленосная бучакской свиты эоцена, 4 — песчано-глинистая морская нижнего мела- 5 — галогенно-эвапо-ритово-теригенный комплекс нижней перми- 6 — карбонатно-песчаниково-аргиллитовый угленосный комплекс карбона- 7 — терригенно-карбонатный комплекс кембрия-девона- 8 — пес-чанико-аргиллитовая формация верхнего венда- 9 — трапповая формация нижнего венда- 10 — красноцветная песчаниковая формация среднего-верхнего рифея- 11 — терригенно-эффу-зивная формация нижнего рифея- 12 — гранитно-метаморфические комплексы архея-ранне-го протерозоя. 13 — Фациальная граница между морскими и континентальными отложениями бучакской свиты эоцена. 14 — Граница распространения отложений триаса. 15 — Граница Украинского щита и Обоянского поднятия. 16 — Граница Восточноевропейской платформы. 17 — Региональные разломы. 18 — Альпийская геосинклинально-складчатая область. 19 -Киммерийская складчатая область. 20 — Герцинско-раннекиммерийская инверсионно-складчатая область. Экзогенные урановые месторождения и рудопроявления: 21 — в отложениях бучакской свиты эоцена Днепробасса- 22 — в отложениях нижнего мела- 23 — в отложениях карбона. Полигенные урановые месторождения и рудопроявления: 24 — в отложениях венда- 25 — в отложениях карбона-триаса- 26 — в отложениях среднего девона (Николаевское урано-ториевое м-ние)
Ураноносность металлогенических провинций в юго-западном складчатом обрамлении ВЕП — Карпатской и Скифской — проявилась менее, но интересна своими особенностями. По данным И. М. Афанасьевой [1] наиболее благоприятные условия интенсивного накопления в карпатском флише реакционно способного органического вещества, с которым связана концентрация урана, молибдена, ванадия и других типоморфных элементов черносланцевой формации, отвечают стратиграфическому уровню мела и олигоцена. На последнем широко представлены менилитовые сланцы — глини-
сто-кремнистые породы, в разной степени обогащенные пиритом и обуглившимся органическим веществом сапропелевого типа — керогеном. Известные во флишевой толще Украинских Карпат урановые проявления приурочены к битуминозным сланцам и черным аргиллитам, а также песчаникам и песчанистым аргиллитам с костными остатками рыб [10]. Пиритизиро-ванные алевролиты и сланцы с рыбьими остатками залегают, как правило, в низах менилитовой свиты. Оруденение имеет сингенетический характер, продуктивные пачки выдержаны, содержание урана убого-равномерное. Наиболее благоприятны прибрежные фации. Повышенная радиоактивность менилитовых сланцев и наличие урановых проявлений сочетаются с обилием органического вещества. Вместе с тем, прямая корреляционная связь Сорг и урана обнаруживается лишь в эпигенетически измененных аргиллитах, где максимальным содержаниям урана соответствуют, в большинстве случаев, и максимальные содержания Сорг. Данный факт согласуется с выводом К. Краускопфа [14] о способности черносланцевых пород к адсорбции металлов из циркулирующих растворов в течение всего времени, пока они сохраняют проницаемость — до полной литификации [19].
Скифская металлогеническая провинция, включающая структуры Добруджи и Крыма [10], характеризуется, подобно Карпатской, экзогенными концентрациями урана, связанными с углефицированным растительным детритом либо с фосфатизированными остатками рыб в глинах неогена. Нам известно, что такого типа урановые руды в майкопских отложениях отрабатывались в Прикаспии на п-ове Мангышлак.
Дочерноморскую стратификацию и полихронность уранового оруденения, представленного на рис. 1, дополняют ураноносные терригенные отложения осадочного чехла (рис. 2) в последовательности:
1) венд — юго-западный склон УЩ-
2) девон — юг Донбасса-
3) карбон — южный склон Воронежского массива-
4) карбон — триас — ДДВ-
5) мел — северная и северо-западная часть Причерноморской впадины, южного и юго-западного склонов УЩ-
6) эоцен — центральная часть УЩ (Днепробасс).
Таким образом, в пределах водосборной площади очевиден фактор унаследованности/ преемственности в геохимии урана, отображающий большой геохимический цикл элемента, начиная с рубежа архей-протерозой.
Условия накопления урана на профиле река-прибрежье-пелагиаль. Общим явлением в пределах рассмотренной водосборной площади является ее дренаж крупными водными артериями — реками Днепр, Южный Буг и Днестр, которые вместе с их многочисленными притоками обеспечивают осадконакопление в украинской части акватории ЧМ. В последней трудно учитывать роль стока Дуная, Кубани и Дона, а о роли стока пра-рек можно только догадываться. Известно, что при выносе реками с материка продуктов выветривания и денудации осуществляется поступление в море — в виде взвешенного материала и растворов — практически всех химических элементов [22, 8]. Следовательно, речной сток является фактором поступления урана в ЧМ, что иллюстрируется ниже (табл. 1).
Как можно видеть, суммарный вынос урана только реками Днепр, Южный Буг и Днестр, составляющий около 80 т/год, лишь за одну тысячу лет эквивалентен масштабу крупного уранового месторождения.
Из приведенного баланса абсолютных масс урана в ЧМ [27] обращают на себя внимание: высокая средняя концентрация (2,5 мкг/л) и значительный общий сток -«приход» (125 т/год) урана в Керченском проливе. В этой связи благоприятными для накопления урана на украинском шельфе нам представляются локальные осадочные бассейны как в северо-западной его части (Одесско-Каркинитская впадина), так и в восточной — Керченско-Таманской.
Примечательно, что в последней, где мощность четвертичных дельтовых отложений достигает 2,5 км, устанавливаются палеодельты пра-Куба-ни и пра-Дона [15].
Условия накопления урана на фланге река-прибрежье рассматриваются нами на основании анализа результатов изучения гидрогенных (грун-тово-инфильтрационных) урановых месторождений и рудопроявлений в осадочном покрове УЩ [28, 29].
Правомерность такого приема аргументируется синхронностью (в аспекте геологического времени): наличие оруденения данного типа в отложениях бучакской свиты среднего эоцена и палеоцен-эоценовое время образования ЧМ*, а также ныне продолжающееся в этих отложениях, как и в донных отложениях моря, накопление урана.
Оруденение Днепровского урановорудного бассейна (Днепробасса) приурочено к среднеэоценовым угленосным отложениям бучакской свиты, заполняющим палеодолины, которые врезаются в кристаллические породы УЩ и их кору выветривания на глубину до 70−90 м. Угленосные отложения перекрываются морскими отложениями эоцена-олигоценна или непосредственно прибрежно-морскими песками миоцена. Палеодолины образованы реками, стекавшими на север, в морской бассейн ДДВ, или на юг, в морской бассейн Тетиса. Часть палеодолин полностью заполнена речными отложениями, в других они имеют небольшую мощность и залегают лишь в основании осадочного чехла, перекрываясь лагунно-лиманными или озерно-болотными отложениями.
К комплексу речных отложений Днепробасса приурочены основные урановые месторождения и рудопроявления — Садовое, Братское, Сафоновское, Девладовское, Новогурьевское, Христофоровское, Хуторское.
* Начиная с майкопа, в погружение вовлекаются не только глубоководные котловины, но и прибрежные области Черноморья [26].
Таблица 1
Вынос реками растворенного и взвешенного урана с северо-западного сектора водосбора ЧМ [17]
Река Уран, т/год (среднемноголетний показатель)
растворенный в речной взвеси
Днепр Южный 64,6 2
Буг 6,8 1
Днестр 5,3 1
Дунай 223,8 74
Известны урановые залежи долинного типа, распространенные по всей ширине палеорусла (Новогурьевское, Девладовское, Братское), и приборто-вого типа, размещенные в виде нешироких извилистых полос вдоль борта палеодолины (Садовое, Ташлыкское, Хуторское). Такое размещение рудных залежей связано с развитием рудоконтролирующей грунтово-пластовой окислительной зональности: от верховьев или от бортов палеодолины. Урановые залежи размещаются по всему разрезу речных отложений, часто захватывая верхнюю часть коры выветривания, наиболее мощные и богатые рудные тела тяготеют к нижней и средней части разреза. Преобладают ору-денелые углистые пески, в меньшей мере оруденение встречается в углистых глинах и бурых углях.
Озерно-болотный комплекс в северо-западной и центральной частях Днепробасса заполняет мелкие (глубиной до 20 м) пологие впадины. Его отложения представлены, в основном, углистыми алевролитами и глинами, бурыми углями с подчиненными прослоями песков, наименее ураноносны, а уранопроявления расположены в периферических частях озерно-болотных бассейнов. Концентрации урана контролируются грунтовой окислительной зональностью и локализованы в кровле угленосных отложений (углистых глинах, бурых углях).
Лагунно-лиманный фациальный комплекс, преимущественно распространенный в палеодолинах северо-восточной, восточной и юго-восточной частей Днепробасса, состоит из глинисто-углистых пород с подчиненными прослоями мелкозернистых песков и песчаников. Характерна высокая уг-ленасыщенность, распространение мощных, выдержанных угольных залежей (Верховцевская, Сурская и другие палеодолины). В отложениях комплекса обнаружены многочисленные проявления и два месторождения урана — Сурское и Червоноярское. Концентрации урана повышены по всей площади крупных палеодолин, но наиболее значительные приурочены к бортам, отвержкам или дельтовым разветлениям основной палеодолины. Урановое оруденение в большинстве случаев приурочено к верхней части бу-чакской свиты, локализуясь в песчанистых бурых углях, реже — в углистых песках и глинах. Отмечается также оруденение грунтово-пластовой окислительной зональности. Рудные залежи состоят из двух — четырех параллельных рудных тел малой мощности, реже образуют небольшие рудные роллы.
Среднее содержание урана в рудах месторождений рассматриваемого типа колеблется от 0,015% до 0,03%, что отвечает категории убогих руд (менее 0,05%). Зона уранового оруденения совпадает с зоной эпигенетического восстановления, сероводородного и сорбционного осаждения некоторых других элементов [29]. Сульфидизация развита в различных литофа-циональных типах угленосных отложений и приурочена к выклиниванию зон пластового окисления. Сульфиды образуют вкрапленность, порошкова-тые налеты, тонкие прожилки, стяжения и желваки в глинисто-углистых разновидностях пород, иногда цементируют зерна породообразующих минералов. Среди сульфидов установлены: марказит, пирит, мельниковит, виоларит, иордизит, сфалерит, бравоит. В углистых породах, примыкающих к области выклинивания зоны пластового окисления, локализованы
аномальные концентрации, %: и-0,2- 8е-0,05- Мо-0,1- Со-0,03- N1−0,1- Zn-
0,3- Си-0,1- РЬ-0,03- У-0,02- Т1−0,03- Re- до нескольких г/т. Наиболее высокие кларки концентрации характерны для урана, селена, молибдена, таллия и некоторых редкоземельных элементов. Приуроченность уранового оруденения к зонам грунтового и связанным с ними локальным зонам грунтово-пластового окисления свидетельствует [28, 29] о рудообразовании в результате оживления гидродинамики при вскрытии водоносного горизонта речной сетью. Формирование последней было обусловлено неотектони-ческой активизацией. Особо благоприятные климатические и тектонические предпосылки для рудообразования усматриваются в плиоцене, когда откладывались элювиально-делювиальные красно-бурые глины и суглинки. Они знаменуют новое поднятие УЩ, изменение базиса эрозии крупных рек-дрен и являются индикатором засушливого климата.
Все инфильтрационные урановые месторождения расположены на пути движения подземных вод от водоразделов второго порядка к областям разгрузки. На приводораздельных участках содержание урана в грунтовых водах бучакского водоносного горизонта составляет 1−10'-5г/л, но в области транзита от водоразделов к дренам увеличивается до 310−5 г/л за счет выщелачивания урана из пород.
В тех участках, где воды протекают по коре выветривания фундамента, особенно в местах распространения пород с повышенным содержанием урана, концентрация его в зонах грунтового окисления в среднем повышается до 710−5 г/л, достигая (1,5−3,0) 10−4 г/л, то есть возрастает в 6−25 раз по сравнению с содержанием элемента в водах четвертичных отложений.
В современной гидрогеохимической зональности кислородосодержащие ураноносные воды вниз по потоку сменяются сероводородными, несущими в 10 раз меньше урана. Это указывает на формирование уранового оруденения на восстановительном геохимическом барьере и в настоящее время.
Следует отметить, что природа ураноносности бучакских отложений, обусловленная эпигенетической геохимической зональностью в осадочном покрове УЩ, наиболее детально изучена на отработанном Братском месторождении, и некоторые данные представляются нам важными в плане исследования условий накопления урана на профиле река — прибрежье — пе-лагиаль (табл. 2).
Присутствующий в рудах ильменит вряд ли эпигенетический, исходя из очень низкого содержания растворенного и взвешенного титана на флан-
Таблица2
Баланс урана в рудах Братского месторождения [10]
Вещество-концентратор урана Доля от общего количества урана, %
Углистый растительный детрит Глинистое вещество (каолинит + гидрослюда) Урановая чернь Лейкоксен (по ильмениту) Гидроксиды железа Более 35 (от п до 82) Около 25 в песках 23−70 в глинах Около 17 Около 5 Около 3
ге река — прибрежная часть моря, равного 0,002 и 0,021 соответственно (для урана в тех же обстановках оно равно 2,45 и 19,4) [17]. Вероятнее всего, ильменит в данном случае является синседиментационным обломочным минералом, свидетельствующим о соответственном накоплении доли урана, т. е. реализации эпигенетической урановорудной формации «на фоне» потенциально ураноносной фации.
Во-вторых, в пластовых водах месторождения 82% урана находится в форме уранилдиаквакарбоната [и02(С03)2(Н20)2]2-, 10% - уранилтрикар-боната [и02(С03)3]4- и 8% - в форме катиона и020Н+, что в общем корреспондируется с рассмотренными далее данными о формах нахождения урана в черноморской воде.
Условия накопления урана на пелагическом фланге наиболее основательно рассмотрены в работах Е. Ф. Шнюкова и А. Ю. Митропольского с соавторами [27, 17].
Согласно результатам этих коллективных исследований в воде кислородной зоны ЧМ при рН= 7,0 ведущей является форма [и02(С03)2]2-, составляющая 79,4%, а при рН=8,0 — 89% представлены формой [и02(С03)3]4-- катионная форма весьма незначительна (%): 10−3 и 10−5,9 при соответственных значениях pH.
По данным А. Е. Бабинца с соавторами [4] концентрация урана в воде ЧМ в кислородной зоне (глубина 0−200 м) колеблется в пределах (0,93−3,24)10−6 г/л, в сероводородной зоне (глубина 200−2000 м) — (0,95−2,61)10−6 г/л, в наддонном слое воды (глубина 260−2200 м) — (0,29−2,99) 10−6 г/л. Как можно видеть, имеет место некоторое понижение концентрации элемента в морской воде сероводородной зоны (в частности в наддонном слое) по сравнению с кислородной зоной моря.
Приведенные данные свидетельствуют о переходе урана в поровый раствор осадков в восстановительных условиях сероводородного заражения, где 6-валентный уран восстанавливается до 4-валентного, образует гидроксид и (ОН)4 и активно выводится в осадок за счет сорбции.
Констатировано следующее распределение урана в поровых растворах осадков различного типа: в терригенных илах -(0,58 — 6,8) 10−6 г/л, кокко-литовых — (1,89−36,4) 10−6 г/л, в сапропелевых — (6,52 — 149) 10−6 г/л.
С наиболее высокой обогащенностью ураном поровых растворов согласуется таковая современных и древнечерноморских отложений ЧМ (табл. 3).
Накопление урана в жидкой фазе черноморских осадков связано, прежде всего, с содержанием его в биогенных осадках, в которых уран переходит в воду при разложении органического вещества [13, 3].
Таким образом, в раннем диагенезе уран, осаждающийся из морской воды, при седиментогенезе накапливается в биогенных осадках, частично переходит в поровый раствор восстановленных донных отложений, что обусловливает его перераспределение в твердой и, особенно, жидкой фазах морских осадков.
При рассмотрении распределения урана в современных черноморских осадках очевидна его корреляция с органическим веществом (рис 3, 4). Однако такого рода корреляция в колонках осадков не устанавливается: максимум органического вещества находится в древнечерноморских осадках, а
Таблица 3
Среднее содержание ^ CaCOз ирг в глубоководных осадках Черного моря [9]
Отложения Содержание Относительное содержание* в пересчете на бес-карбонатное вещество
п10'-4, % %
и СаСОз Сорг и СаСОз Сорг
Современные, а 7,7 36,96 3,02 9,5 2,5 6,4
б 16 — 5,61
Новочерноморские, а 7,7 18,14 7,07 5,0 1,23 10,1
кокколитовые б 8,6 — 8,76
Древнечерноморские: а 12 13,23 10,67 7,8 0,9 14,0
сапропелевые, б 13 — 12,16
глинистые и глини- а 3,6 24,43 2,69 2,5 1,59 5,3
сто-известковые б 4,2 — 4,65
Новоэвксинские, а 1,5 14,75 0,75 1 1 1
б 1,7 — 0,87
Примечания. Содержание: а — в натуральном осадке- б — в бескарбонатном веществе. Индексация осадков принята в соответствии с новейшей схемой.
максимум урана — в современных. Последние обогащены ураном даже по сравнению с сапропелевыми илами (см. табл. 3). Таким образом, не подтверждается общеизвестное представление об исключительной сорбции урана на органическом веществе. Как было показано [7], сорбция урана на органическом веществе не превышает таковой на минеральной составляющей взвеси. **
Схема геохимической эволюции урана на стадиях поступлення в бассейн, седиментации и начальной стадии диагенеза представляется в виде следующей модели (рис. 5).
Допускается, что в современных осадках связь урана с Сорг обусловлена их одинаковой формой миграции в реках и море. Находясь в основном
Рис. 3. Распределение урана в верхнем слое осадков Черного моря, п10−4, % [17]: а — в натуральных осадках (1 — 1−3- 2 — 3−5- 3 — 5−10- 4 — 10−20) — б — в бескарбонатном веществе осадков (1 — 3−5- 2 — 5−10- 3 — 10−20- 4 — & gt-20)
* Содержание в новоэвксинских отложениях принято за единицу. ** Корреспондируется с флангом река — прибрежье (см. табл. 2).
Рис. 4. Распределение Сорг, % [17]: а — в натуральных осадках (1 — & lt-1- 2 — 1−2- 3 — 2−3- 4 -& gt-3) — б — в бескарбонатном веществе осадков (1 — & lt-1- 2 — 1−2,5- 3 — 2,5−5- 4 — & gt-5)
в растворенном состоянии, они — по законам механической дифференциации — отлагаются в осадках центральных зон бассейна.
Распределение абсолютных масс урана отличается от таковых органического вещества, что также указывает на отсутствие между ними идеальной связи [17]. Этот факт доказывает, что накопление урана в современных глубоководных осадках происходит за счет его осаждения из воды. Формирование здесь областей с относительно высокими концентрациями урана происходит при отсутствии разбавляющего действия грубого терригенного материала. Как показано на рисунках 3, 4, абсолютные массы урана, осевшие за современный период развития Черного моря, сдвинуты в пелагиаль относительно максимума абсолютных масс терригенного вещества.
В интерпретации авторов при выветривании пород и последующей миграции урана в составе речного стока происходит его дифференциация на растворенный и взвешенный- примерно 33% урана переносится во взвеси. При попадании в море, вследствие повышения щелочности и ЕЬ, уран практически полностью переходит в раствор и благодаря своей подвижности мигрирует к центральной части бассейна. Встречая на своем пути сероводородный барьер по периферии халистаз — областей средних частей мест круговых течений, характеризующихся малой подвижностью воды, — уран выпадает здесь и в области раздела халистаз, не обнаруживая связи с органическим веществом.
Концентрации урана в кислородной зоне равномерны и составляют в среднем 2,0 мкг/л. Основные формы его нахождения в растворе кислородной зоны — и02 (ТО3)22'- и и02 (С03)34-. Ниже границы сероводородной зоны происходит уменьшение концентрации урана до 1,2 мкг/л в результате его восстановления. Вследствие этого увеличивается сорбционная способность элемента и он более эффективно выводится в осадок. В осадках пределы концентрации урана имеют величину (2,0−15,0)10−4%. Относительно повышенные содержания его тяготеют к центральным частям халистаз.
Концентрация урана в осадках контролируется в первую очередь физико-химическими условиями среды — величиной pH, ЕЬ, концентрацией8.
Относительно повышенные содержания урана в современных отложениях обусловлены наличием в современный период развития Черного моря наиболее восстановительной обстановки в придонной воде и перераспреде-
Рис. 5. Схема геохимической эволюции урана на стадиях поступления в бассейн, седиментации и начальной стадии диагенеза [27]
лением урана в ходе диагенеза путем диффузии элемента из иловых вод нижерасположенных отложений.
Оптимальные условия концентрирования в осадках урана по заключению Е. Ф. Шнюкова с соавторами [27]: высокая концентрация элемента в воде, наличие тонкопелитовой взвеси, минимум терригенной седиментации, низкие темпы осадкообразования, постоянное интенсивное обновление придонных вод. Все эти условия имеются в областях халистаз, и концентрация урана в них относительно более высокая. Максимальное же его количество приходится на континентальный склон и области раздела халистаз.
Взгляд назад. Для сопоставления с распределением урана и Сорг в донных отложениях ЧМ (см. рис. 3, 4), мы преднамеренно вынесли на схему расположения месторождений и рудопроявлений урана на территории Ук-
раины (см. рис. 1) контур графитоносной области в центральной части УЩ. Последняя в ретроспективе рассматривается как эпикратонный палеопро-терозойский седиментальный бассейн, эволюционировавший в ороген, осевая зона которого представлена Новоукраинским антиклинорием с аноро-генным Корсунь-Новомиргородским плутоном [20]. Можно видеть, что все урановые месторождения как бы «выплеснуты» из центра этого бассейна в разломные зоны. При этом только оруденение уран-натриевой формации (посторогенный этап: 1,8−1,7 млрд. лет) не имеет реальной связи с графитом [30], тогда как: 1) оруденение в конгломератах, обогащенных органическим веществом, сопровождается ураноносным битумом из группы керита (до-, или раннеорогенный этап, 2,4−2,3 млрд. лет) — 2) железо-урановая формация (вероятно, того же этапа) тесно ассоциирует с углеродистыми породами- 3) наиболее богатое оруденение уран-калиевой формации (орогенный этап, 2,0−1,9 млрд. лет) локализуется на контакте с графитовыми гнейсами, в чем даже усматривается восстановительная роль углерода [10].
Обоснование Н. М. Страховым [22, 23] группы элементов — уран вместе с Сорг, а также Fe, Мп, N1, Со, Си, Мо, W, Ав, 8е, Аи, СаС03, Р, в поступлении которых с речным стоком отчетливо прослеживается роль растворов, и обобщенные результаты изучения геохимии Черноморского бассейна [17] открывают возможность исследования — в аспекте обратной связи — геохимической цикличности элементов, определяющих минерагению УЩ. Наработки такого плана имеются [21].
Выводы. Ураноносность донных отложений украинской части ЧМ определяется комплексом часто прямо или косвенно взаимосвязанных факторов и предпосылок, реальных на профиле река — прибрежье — пелагиаль: наличием питающей провинции и водного стока, геоморфологическими и гидрогеологическими (обусловленными тектоническими), климатическими, литофациональными, геохимическими условиями. Последние являются наиболее многообразными и показательными при своего рода универсальности окислительно-восстановительных и сорбционных геохимических барьеров.
Уровень ураноносности черноморских донных отложений соответствует «эмбриональной» стадии процесса осадочного рудообразования, а рудно-литогенное их «созревание» определяется фактором геологического времени.
Благодарности. Идейным вдохновителем и консультантом предлагаемого исследования является академик Евгений Федорович Шнюков, руководитель Отделения морской геологии и осадочного рудообразования НАН Украины, которому я искренне благодарен.
1. Афанасьева И. М. К геохимии органического вещества в породах Карпатского флиша //Геол. журнал., 1980. — Т. 40, № 5. — С. 74−79
2. Бабинец А. Е., Безбородов А А., Митропольский А. Ю. Формы нахождения урана в черноморской воде // Геол. журн., 1977. — Т. 37, № 5. — С. 103−108.
3. Бабинец А. Е., Жоров В А., Безбородов А А. и др. Уран в Черном море // Геол. журн., 1975. — Т. 35, № 6. — С. 16−26.
4. Бабинец А. Е., Митропольский А. Ю., Сухоребрый А А. Новые данные о распределении урана в жидкой фазе донных осадков Черного моря // Докл. АН УССР. Сер. Б., 1981. — № 11. — С. 7−10.
5. Батурин Г. Н. Уран в современном морском осадкообразовании — М.: Атомиз-дат. -1975. — 152 с.
6. Батурин Г. Н., Коченов А. В., Шимкус К. М. Уран и редкие металлы в колонках донных осадков Черного и Средиземного морей // Геохимия.- 1967. — № 1. -С. 44−50.
7. Безбородов А А., Митропольский А. Ю. Геохимическая эволюция микроэлементов в Черном море — Киев: Препринт Ин-т геол. наук АН УССР, 1978. — 60 с.
8. Виноградов А. П. Введение в геохимию океана — М.: Наука, 1967. — 215 с.
9. Волков И. И. Основные закономерности распределения химических элементов в толще глубоководных осадков Черного моря //Литол. и полезные ископаемые.- 1973. — № 2. — С. 3−22.
10. Генетические типы и закономерности размещения урановых месторождений Украины (Отв. ред. Белевцев Я. Н., Коваль В.Б.) — Киев: Наук. думка, 1995. -396 с.
11. Жукова А. М. О формах нахождения урана в метаморфических породах // Геол. журн.- 1979. — Т. 39, № 6. — С. 10−18.
12. Комплексна металогенічна карта України. Масштаб 1: 500 000. Пояснювальна записка (Войновський А.С., Бочай Л. В., Нечаєв С.В. та ін.) — Київ: УкрДГРІ, Держ. геол служба Мінекоресурсів України, 2002. — 336 с.
13. Коченов А. В., Батурин Г. Н., Ковалева С А. Уран и органическое вещество в осадках Черного и Средиземного морей // Геохимия, 1965. — № 3. — С. 302−313.
14. Краускопф К. Осадочные месторождения редких металлов // Проблемы рудных месторождений. — М.: Изд-во иностр. лит-ры., 1959. — С. 388−440.
15. Ларченков Е. П. Нефтегазоносность Черного моря. Геология Черного и Азовского морей. — Киев: ОМГОР НАНУ, 2000. — С. 18−26.
16. Металлические и неметаллические полезные ископаемые Украины. Т.1. Металлические полезные ископаемые / Гурский Д. С., Есипчук К. Е., Калинин В. И., и др. — Львов: Центр Европы, 2005. — 785 с.
17. Митропольский А. Ю., Безбородов А А., Овсяный Е. И. Геохимия Черного моря. — Киев: Наук. думка, 1982. — 144 с.
18. Нечаев С. В. Геолого-геохимическая природа оруденения в осадочном чехле западной части Восточноевропейской платформы / Отв. ред. Шнюков Е. Ф. — Киев: Наук. думка, 1978. — 192 с.
19. Нечаев С. В. Черносланцевые формации Европы и связанное с ними оруденение // Геол. журн.- 1982. — № 6. — С. 65−75.
20. Нечаев С. В. Минерагения геодинамических систем и комплексов Украинского щита в аспекте эволюции рудообразования // Геологія і генезис рудних родовищ України: сучасний стан, нові підходи, проблем та рішення. — Київ: УкрДГРІ, 2004. — С. 25−27.
21. Нечаев С. В., Наумов Г. Б. Региональная зональность оруденения Украинского щита: современный план и палеотектонические реконструкции // Геология руд. месторождений.- 1998. — № 2. — С. 124−136.
22. Страхов Н. М. Основы теории литогенеза.- М.: Изд-во АН СССР, 1960 — Т. 1. -210 с.
23. Страхов Н. М. Проблемы геохимии современного океанського литогенеза. — М.: Наука, 1976. — 300 с.
24. Страхов Н. М., Белова И. В., Глаголева М А, Лубченко И. Ю. Распределение и формы нахождения элементов в поверхностном слое современных черноморских отложений //Литол. и полезные ископ.- 1971. — № 2. -С. 3−31.
25. Тугаринов А. И. О причинах формирования рудных провинний // Труды геохим. конфер. «Химия земной коры», посвящ. 100-летию со дня рожд. В. И. Вернадского.- М., 1963. — С. 153−177.
26. Туголесов Д А., Горшков A. C, Мейснер Л. Б. и др. Тектоника мезокайнозойских отложений Черноморской впадины. — М.: Недра, 1985. — 215 с.
27. Шнюков Е. Ф., Безбородов А А., Мельник В. И., Митропольский А. Ю. Геохимическая эволюция урана в Черном море // Геол. журн.- 1979. — Т. 39, № 6. — С. 1−9.
28. Шумлянский В А., Бакаржиев А. Х., Макаренко Н. Н. Экзогенная металлогения урана в Украине // Зб. наук нраць Ін-т. геохімії навкол. середовища, 2002. -Вип. 5/6. — С. 218−226.
29. Шумлянский В А., Cущук Е.Г., Макаренко Н. Н. и др. Генезис и закономерности размещения рифейских и фанерозойских месторождений урана // Генетические тины и закономерности размещения урановых месторждений Украины. -^ев: Наук. думка, 1995. — С. 308- 370.
30. Nechaev S., Pastukhov V. Links between the Proterozoic anorthosite — rapakivi-granite plutons and ore-forming events in the Ukranian Shield (ores of titanium, uranium, rare metal and gold). GEODE field workshop on ilmenite deposits in the Rogaland anothositive province, S. Norvay. — Trondhein: Geol. Survey of Norway- 2001. — P. 92−104.
Ураноносність донних відкладів української частини Чорного моря визначається комплексом прямо або посередньо взаємопов'язаних факторів і передумов, реальних на профілі ріка — прибережжя — пелагіаль: наявніст. постачальної провінції і водного стоку- геоморфологічними та гідрогеологічними (обумовлені тектонічними), кліматичними- літофаціальними- геохімічними. Останні є найбільш різноманітними і показовими за свого роду універсальності окислювально-відновних і сорбційних геохімічних бар'єрів. Рівень ураноносності чорноморських донних відкладів відповідає «ембріональній» стадії процесу осадового рудоутворення, а рудно-літогенічне іх «визрівання» визначається фактором геологічного часу.
Uranium-potention in seabed sediments within the Ukrainian part of the Black Sea clarifies itself by complex of straight or indirect interrelated factors and preconditions that are real in profile river — littorall- pelagic basin, such as: availability feeding area and drainage, geomorphological, hydrogeological, climatic, lithofacial, geochemical conditions. The latter are the most various and demonstrative owing to universality of oxidizing-reducing and sorption geochemical barriers. Uranium potention standard for the Black Sea bottom sediments corresponds with «embryonic» stage of sedimentary ore-forming process, and ore-lithogenous «ripening» of bottom sediments is government by the geological time factor.
Поступила 08. 02. 2012 г.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой