CC BY
193
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 (19671976) 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> ши* С53» ез/? г^> гттгпл? пппп» щ&»
Щ2> 03> \£$р СЖ> СШ> 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 и ^рг 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 - >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 - <1; 2 - 1-2; 3 - 2-3; 4 ->3); б - в бескарбонатном веществе осадков (1 - <1; 2 - 1-2,5; 3 - 2,5-5; 4 - >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, концентрацией ^8.
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 АА., Митропольский А.Ю. Формы нахождения урана в черноморской воде // Геол. журн., 1977. - Т.37, №5. - С. 103-108.
3. Бабинец А.Е., Жоров ВА., Безбородов АА. и др. Уран в Черном море // Геол. журн., 1975. - Т.35, №6. - С. 16-26.
4. Бабинец А.Е., Митропольский А.Ю., Сухоребрый АА. 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 АА., 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 1:500000. 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 СА. 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 АА., 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 МА, 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 ДА., Горшков A.C, Мейснер Л.Б. и др. Тектоника мезокайнозойских отложений Черноморской впадины. - М.: Недра, 1985. - 215 с.
27. Шнюков Е.Ф., Безбородов АА., Мельник В.И., Митропольский А.Ю. Геохимическая эволюция урана в Черном море // Геол. журн.- 1979. - Т. 39, № 6. - С. 1-9.
28. Шумлянский ВА., 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 ВА., 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.
