CC BY
18
ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА ИМЕНИ С. М КИРОВА
Том 217 1971
НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ МИНЕРАЛОГИИ И ГЕНЕЗИСА УРАНСОДЕРЖАЩЕГО ЯШМОВИДНОГО ЖИЛЬНОГО КВАРЦА
А. Д, НОЖКИН
■ Представлена кафедрой геологии и разведки месторождений полезных ископаемых)
Урансодержащий яшмовидный кварц встречен в прожилках, секущих мраморы и скарны приконтактовой зоны гранитного интрузива. Среди скарнов преобладают гранатовые, существенно гроссуляровые разности, подчиненное значение имеют пироксеновые и амфиболовые скарны. Средняя мощность прожилков составляет 1,5—2 см, максимальная 5—7 см. Ориентированы они преимущественно вкрест полосчатости скарнов и слоистости мраморов. Контакты их с вмещающими породами резкие.
Главная масса прожилков целиком сложена яшмовидным кварцем и только некоторые из них в зальбандах содержат кальцит. Кварц здесь весьма специфический. Он имеет красный, вишнево-красный цвет-скрытокристаллическое строение и характеризуется общим яшмовидным обликом. Сложение его очень плотное, внешне однородное или отчетливо колломорфное. В последнем случае наблюдаются почковидные или гроздевидные массы, имеющие в разрезе концентрически-слоистое строение.
Под микроскопом всегда выявляются метаколлоидные структуры минеральных выполнений прожилков. Подавляющая часть кварца представлена волокнистой разностью — халцедоном, отличающимся отрицательным удлинением волокон и низким значением светопреломления 1,542, 1,533). Подчиненное значение имеет обычный тонко-и мелкокристаллический кварц. Халцедон, а изредка и мелкокристаллический кварц содержат примесь рудного -материала, неравномерный, концентрически-зональный характер распределения которого как раз и подчеркивает в проходящем свете колломорфную структуру кремнистой массы. В скрещенных николях структурный узор усиливается зональным чередованием различных морфологических разностей халцедона, а также обычного кварца.
Особенно широко распространены концентрически зональные сфе-ролиты и полусферические почковидные образования халцедона. При
этом внешняя зона их обычно имеет однородную коричневую или оранжево-красную окраску и представлена аморфным кремнеземом. Следующая зона чаще всего сложена радиально-лучистым халцедоном, окрашенные в оранжевый цвет. И, наконец, внутренняя зона почек и сферолитов образована волокнистым прозрачным халцедоном или мелкокристаллическим кварцем. В некоторых прожилках концентрически-зональные структуры развиты очень слабо. Основная масса минераль ного вещества в них состоит из агрегата розетковидного или волокнистого халцедона оранжевого цвета, среди которого наблюдаются небольшие гнезда мелкозернистого водяно-прозрачного кварца (рис. I). Встречаются также участки, сложенные мельчайшими хлопьевидными выделениями аморфного густоокрашенного кремнезема.
Рис. 1. Гнезда мелкозернистого кварца в агрегате розетковидного и радиалыю-лучистого халцедона
Красные и коричневые тона окраски яшмовидного кварца обусловлены наличием в нем примеси рудного материала. При этом в некоторых случаях ом настолько тонкий, что отдельные его частички микроскопически неразличимы, и именно такой дисперсный материал обусловливает равномерное и обычно интенсивное окрашивание халцедона, отличающегося слабовыраженной агрегативной поляризацией. Однако большая часть рудного материала представлена более крупными пылеватыми частичками — включениями в волокнистой или радиально-лучистой разностях халцедона. Исследованиями, установлено, что в составе рудного материала резко преобладает окисное железо (табл. 1). соответствующее скорее всего минеральной форме гематита.
Таблица 1 Содержание окислов железа в ишмовидном кварце
Содержание Р о/л о /0
№ пробы Ре2Оз Ре О РегОз общее
И- 13 3,52 0,56 4,136
8466 2,51 0.95 3.355
Содержание урана в прожилках кварца, как правило, незначительное — 0%02—0,03%. При обычном микроскопическом изучении шлифов каких-либо минеральных форм урана в большинство случаев не уста-
навливается. Микрорадиография показывает преимущественно неравномерный звездчатый характер распределения альфа-треков, отвечающий участкам распространения радиально-лучистой и волокнистой разностей халцедона. При этом наибольшая густота их падает на сферо-литы и почковидные-выделения халцедона, обогащенные пылеватыми частичками рудного материала. Относительно равномерное распределение альфа-треков наблюдается лишь в участках, сложенных равномерно густо окрашенным слабополяризующим халцедоном.
На основании этих наблюдений можно сделать вывод о том, что большая часть урана в яшмовидном кварце присутствует в виде собственной минеральной формы, представленной, очевидно, дисперсными окислами урана. Действительно, в отдельных аншлифах в участках, соответствующих максимальному скоплению на микрорадиографиях альфа-треков, при увеличении 600—800х удается различить мельчайшие точечные выделения (почки) урановой смолки. Что касается густо-окрашенного слабополяризующего халцедона, то в нем уран находится скорее всего в сорбированном состоянии.
В этой связи определенный интерес представляют опыты по выщелачиванию урана. Известно, что шестивалентный уран легко извлекается из пробы кипячением ее в 5%-ном растворе углекислого "аммония [13]. В данном случае извлечение урана из пробы яшмовидного кварца в указанный раствор.за один прием составило около 25—30% общего его количества, что указывает на довольно высокое содержание лег-гоподвижкого элемента. При добавлении перекиси водорода к раствору углекислого аммония извлечение урана из пробы увеличивается до 50—60% л а счет скисления четырехвалентного урана, химически связанного в урановой смолке.
Довольно заметное (до 0,1%) увеличение содержания урана в яшмовидном кварце устанавливается на участках пересечения прожилками битуминозных мраморов, амфиболовых и андрадитовых скарнов. Урановая минерализация представлена здесь вкрапленниками-сфероли-юв урановой смолки. Следовательно, в данном случае мы определенно имеем литологический контроль уранового оруденения. Фактором, оп рецеляющим относительную «благоприятность» этих пород для формирования уранового оруденения, является наличие в них компонентов, понижающих окислительно'восстановительный потенциал (органическое вещество, двухвалентное железо). Более подробно эти вопросы рассматриваются в специальной литературе [9, 10].
Здесь отметим лишь тот факт, что прожилки кварца, пересекающие мраморы и светлоокрашенные, по составу преимущественно гроссуля-оовые, скарны и отличающиеся низким содержанием урана, имеют совершенно резкие контакты и не несут каких-либо заметных признаков гидротермального изменения вмещающих пород. Напротив, в битуминозных мраморах, амфиболовых и андрадитовых скарнах в контакте с прожилками в большинстве случаев отмечаются * маломощные зонки гидротермального изменения. В амфиболовых скарнах эти изменения выражаются в замещении роговой обманки хлоритом. Последний зачастую разлагается с образованием кварца, карбоната, гематита. Гранат андрадитовых скарнов замещается бурыми окисными соединениями железа, кварцем, а также карбонатом.
Темпо-серые битуминозные мраморы оказываются осветленными. Нередко в них отмечаются узкие (5—10 см) ореолы покраснения, обусловленные тонкодисперсной примесью гематита. Наличие зон околожильных изменений свидетельствует о химическом взаимодействии растворов с боковыми породами, которые были неравновесными по отно шению к ним [15].В условиях такого активного взаимодействия этих двух фаз органическое вещество и двухвалентное железо выступали
как факторы, существенно понижающие окислительно-восстановительный потенциал раствора и способствующие восстановлению шестивалентного урана, переводу его в осадок.
В заключение отметим некоторые генетические особенности уран-оодержащего кварца. Широкое развитие колломорфных структур большинством исследователей [1, 6, 7, 11, 14, 16 и др.] рассматривается как следствие гелевого состояния вещества. В то же время во многих работах [4, 5, 8 и др.] показана возможность образования натечных и почковидных агрегатов путем непосредственной кристаллизации из истинных растворов. Следовательно, в настоящее время мы не можем говорить о непременном формировании колломорфных образований из гелей.
Тем не менее микроскопическое исследование халцедона и кварца позволяет думать, что образовались они скорее всего за счет раскри-сталлизации геля кремнезема. Об этом свидетельствует, прежде всего, резкое преобладание в жилах халцедона [3] над кварцем, присутствие аморфных (стекловатых) выделений кремнезема, отличающихся весьма слабо выраженными поляризационными свойствами, наличие тонкодисперсных примесей окислов железа и урана. При непосредственной кристаллизации из истинных растворов следовало бы ожидать появление зерен кварца и, например, пластинок гематита. Слоистое концентрически зональное распределение частичек рудного материала проще объяснить диффузией и ритмическим осаждением в коллоидной среде. Многие концентрически-слоистые сферолиты халцедона в разрезе весьма напоминают диффузионные кольца Лизеганга. Для почковидных агрегатов весьма характерны трещины усыхания.
Гель кремнезема, так же как и гидрат окиси железа, обладает сильными адсорбционными свойствами. Те незначительные (0,01—0,03%) концентрации урана, которые отмечаются в большинстве прожилков, (за исключением прожилков, пересекающих благоприятные в литологи-ческом отношении породы) вполне могли быть созданы адсорбционным процессом в период соприкосновения выпавшего гидрогеля кремнезема и окислов железа с просачивающимися гидротермальными растворами. Последние, очевидно, в отношении урана были весьма слабо минерализованы. Сказанное подкрепляется еще и тем, что вмещающие существенно известковистые (гроссуляровые скарны, мраморы) породы не могли оказать заметного влияния на процесс отложения урана, так как они по существу не взаимодействовали с трещинными растворами. В местах пересечения прожилками «благоприятных» пород решающее влияние на осаждение урана оказывали восстановительные их ствойства.
Образовавшиеся шарообразной или неправильной формы частицы кремнезема в начальные моменты, вероятно, обладали аморфной структурой. Об этом во всяком случае свидетельствуют эскпериментальные _,лектроннографические исследования 3. Я- Берестневой и В. А. Карги-на [2]. В дальнейшем внутри частиц'протекали процессы раскристалли-зации, причем, как показывают результаты экспериментальных исследований, раскристаллизация таких частиц может происходить довольно быстро. По данным Е. А. Рожковой и Н. П. Соловьева [12], сферолиты карбоната, образованные из коллоидного осадка, подвергаются раскри-сталлизации через 1,5—2 суток. В естественных условиях этот процесс совершается медленнее, причем находится он в зависимости от скорости падения температуры [16].
В условиях медленного охлаждения раскристаллизация происходит полно, и первично колломорфные структуры могут быть совершенно уничтожены. В связи с этим становится понятной та особенность, что колломорфные структуры характерны в большинстве случаев для месторождений неглубоких фаций.
О явлениях раскристаллизации минеральных выполнений исследуемых прожилков свидетельствует, прежде всего, сочетание зернистой структуры агрегата и реликтовой колломорфной зональности, что является отражением неравномерности процесса раскристаллизации. При раскристаллизации происходит перемещение вещества, в частности, окислы железа «отгоняются» в периферические зоны почковидных и гроздевидных агрегатов. При этом перемещение, дифференциация вещества происходит главным образом в самые первые моменты раскристаллизации, а возможно еще и раньше, в гелевой среде, как, например, считают А. М. Кузьмин [6], Е. А. Радкевич [И].
При раскристаллизации, естественно, происходит «очистка» кремнезема и окислов железа от сорбированного урана, который, концентрируясь в межзерновом пространстве, в дальнейшем создает свои минеральные формы. Вероятно, в начальные моменты раскристаллизации геля образуется волокнистый халцедон, а также сферохалцедон. Среди агрегатон такого халцедона находились поровые растворы, насыщенные кремнеземом, которые способствовали его перекристаллизации; в результате чего возникали более крупные индивиды радиально-лучи-стого халцедона, а также мелкозернистого кварца (рис. 1). Перекристаллизация халцедона происходила и позже при наложении карбонатной минерализации. В участках пересечения яшмоеидного кварца прожилками карбоната на границе халцедона с карбонатом всегда наблюдаются оторочки зернистого кварца.
Таким образом, раскристаллизация геля кремнезема в халцедон и последующие процессы его перекристаллизации в кварц способствовали перегруппировке урана и возникновению мельчайших включений урановой смолки. Что касается густоокрашенных слабополяризую-щих, почек халцедона, где кремнезем находится в состоянии, очевидно, близком к аморфному, то уран в них, как показывают микрорадиографические исследования, существенной перегруппировки не претерпел и находится в рассеянном, возможно, сорбированном состоянии
ЛИТЕРАТУРА .
1. А. Г . Б с т е х т и н. О генетической минералогии и генезисе минералов. Зап. Всесоюзн. минералогич. общ-ва, т. 88, № 1, 1954.
2. 3. Я. Берестнева, В. А. К а р г и н. О механизме образования коллоидных частиц. Успехи химии, 24, вып. 3, 1955.
3. А. Н. В и н ч е л л. Оптическая минералогия. Изд. иностр. лит., 1949.
4. Д. П. Григорьев. О генезисе натечных или метаколлоидных и колло-морфных агрегатов. Зап. Всес. минералогич. общ-ва, № 1, 1953.
5. Ю. М. Дымков. Признаки кристаллизационного роста выделений насту-рана. Згп. Вссс. минералогич. общ-ва, т. 89, вып. 6, 1960.
6. А. М. Кузьмин Периодически ритмические явления в минералогии и геологии. Томск, 1947.
7. О. Д. Левицкий. К вопросу о значении коллоидных растворов при ру-доотложении. Сб. «Основные проблемы в учении о магматогенных рудных месторождениях». Изд. АН СССР, 1953.
8. А. Д. Ножкин. Некоторые формы проявлений урановой смолки и ее ассоциация с уранинитом. «Геология и разведка», 1963, № 9.
9. Основные черты геохимии урана. Изд. АН СССР, 1963.
10. Г. А. П е л ы м с к и^й. О влиянии вмещающих пород на процессы рудо-отложения гидротермальных месторождений урана. «Геология рудных месторождений», 1959, № 6.
И. Е. А. Радкевич. О рудах коллоидного происхождения. Изв. АН СССР, сер. геол. № 2, 1952.
12. Е. В. Рожков а, Н. В. Соловьёв. К вопросу образования ооли товых и сферолитовых структур. ВМОИП, отд. геологии, 15, 1937.
13. П. В. Т а у с о н. Геохимия редких элементов в гранитоидах. Изд. АН СССР, 1961.
14. Ф. В. Чухров. Коллоиды, в земной коре. Изд. АН СССР, 1955.
15. Ф. Н. Шахов. Геология жильных месторождений. Изд. «Наука». 1964.
16. Ф. Н. Шахов. Текстуры руд. Изд. АН СССР, 1961.
