CC BY
30УДК 553.495(571.55)
Г. А. Шатков (ВСЕГЕИ)
СТРЕЛЬЦОВСКИЙ ТИП УРАНОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
На основе многолетнего изучения геологии Стрельцовского, Дорнотского, Каменушинского и других однотипных рудных узлов, которое в 2008—2013 гг. было дополнено современными петро-лого-геохимическими и изотопно-геохронологическими исследованиями, сделан конкретный вывод о магматогенной природе месторождений стрельцовского типа.
Ключевые слова: стрельцовский тип, уран, источники, риолиты, рифтогенез, Забайкалье, металлогения, критерии, прогноз.
The concrete conclusion about the magmatogenic nature of Streltsovska type deposits based on long-term studies of geology of the Streltsovska, Dornot, Kamenushka and other similar ore clusters, which during 2008—2013 were complemented with modern petrological, geochemical and isotopic geochronological investigations.
Keywords: Streltsovska type, uranium, sources, rhyolite, rifting, Transbaikalia, metallogeny, criteria, prognosis.
Введение. Стрельцовское месторождение, открытое в 1963 г., послужило основой для создания уникального рудного узла (запасы 250 тыс. т урана, качество руд — более 0,2 % урана). В результате фундаментальных геологоразведочных работ, проведенных Сосновской экспедицией при участии геологической службы Приаргунского производственного горно-химического объединения (ППГХО), до 1983 г. было выявлено 19 промышленных месторождений (рис. 1, 2), из них пять крупных — Антей, Аргунское, Октябрьское, Стрельцовское, Тулукуевское и четыре средних — Мартовское, Новогоднее, Широндукуйское, Юбилейное [3]*.
Установлено, что стрельцовский тип урановых месторождений широко распространен в мире и служит главной ресурсной базой урана в России, Китае и Монголии. Примеры рудных узлов и крупных месторождений этого типа:
Стрельцовский рудный узел (Россия) — запасы 250 тыс. т, 19 месторождений, 5 крупных; эксплуатируется непрерывно с 1967 г., добыто более 100 тыс. т урана (Щукин, 2008). Поскольку в 90-е
* Впервые на перспективы на уран Урулюнгуйской зоны Забайкалья обратил внимание профессор Г. Л. Падалка (ВСЕГЕИ) в 1949 г., по его рекомендации здесь начали работать поисково-разведочные партии Сосновской экспедиции. Выявленные многочисленные урановые аномалии, преимущественно в гранитах, не привели к открытию промышленных месторождений. Здесь же постоянно работали геологические коллективы ВСЕГЕИ. Была создана Металлогеническая на уран карта Юго-Западного Приаргунья (1956—1959 гг.). В ней развивалась гипотеза о связи уранового оруденения с вулканическими постройками, в качестве перспективной структуры для поисков урана был выделен Тулукуевский купол, сложенный риолитами. В 1962 г. Л. П. Ищукова после посещения вулканогенных урановых месторождений Южного Казахстана высказалась за продолжение работ в Приаргунье, ее поддержали руководители Сосновской экспедиции В. М. Степанов и О. Н. Шанюшкин. Весной 1963 г. начала работу 324-я партия. Первая скв. 175 на глубине 220—260 м выявила рудную залежь мощностью 40 м. Очень богатые руды были вскрыты скважинами 178, 182, 188 и др. Одновременно при участии ВСЕГЕИ была составлена Геологическая карта Тулукуевской ВТС масштаба 1 : 25 000.
годы ХХ в. разрабатывались в основном богатые рудные залежи, то сегодня Стрельцовский рудный узел нуждается в первую очередь в богатых рудах;
Сиань Шань (Китай) — запасы > 40 тыс. т, более 10 месторождений, одно крупное; разрабатывается с середины 50-х годов, добыто более 20 тыс. т урана (рис. 3). Другие месторождения стрельцовского типа в Китае — Чжан-Мадин, Хун Шань (Севе-ро-Китайская платформа), Интан, Баймеши и др. (платформа Янцзы);
Дорнотский рудный район (Монголия) — запасы 60 тыс. т, пять месторождений, из них два крупных (Гурванбулакское и Дорнотское). В конце 80-х годов эти месторождения были подготовлены к эксплуатации;
Каменушинский рудный узел (рис. 4), три месторождения (Россия) — запасы по месторождениям Ласточка и Каменушинское 6 и 15 тыс. т, первое разведано детально, второе не доразведано. Каме-нушинский рудный узел исследован недостаточно. Кроме того, к западу от него находится Яуринская структура (месторождение Туманное), а к востоку Белоянская (месторождение Скальное) [2];
Мерисвейл и др. (США, штат Юта), эксплуатировались в начале 50-х годов; добыто > 10 тыс. т урана и молибдена [4];
Чаткало-Кураминский рудный район (Узбекистан) — девять молибден-урановых месторождений. Табошар (известно с 1927 г., разведано как самое крупное в 1947 г., отработано к концу 60-х годов) и Чаули (в Карабашской кальдере), по современным масштабам средние, остальные мелкие [6], эксплуатировались с начала 50-х до конца 80-х годов. Месторождения полностью отработаны, добыто около 30 тыс. т урана.
Все перечисленные ураноносные узлы и месторождения принадлежат к фтор-молибден-урановой рудной формации и локализуются в вулканических постройках депрессионного типа длительного развития. Как правило, в месторождениях до 30—40 % руд богатые (> 0,3 %).
Доизучение Стрельцовского рудного узла и поиски новых рудных залежей (в том числе за преде-
Региональная геология и металлогения, № 63, 2015
© Г. А. Шатков, 2015
Рис. 1. Геологический разрез Тулукуевского месторождения и карьер на месте отработанного месторождения
лами рудного узла) проводились почти непрерывно в течение 20—25 лет, но не дали положительных результатов.
В этих работах ВСЕГЕИ непосредственно не участвовал, однако в рамках геологических заданий по «Атласу геологических карт Центральной Азии» (руководитель проектов С. П. Шокальский) в 2008—2010 гг. и в последующие годы получены новые данные по геологии и генезису Стрельцов-ского рудного узла [10].
Одна из причин низкой эффективности геологоразведочных работ, по мнению автора [14, 18], — недостаточная изученность геологического строения, истории развития и особенностей рудо-образования Стрельцовского рудного узла. Весьма запутанны и противоречивы гипотезы, касающиеся источников рудного вещества и конкретных индикаторов процессов рудообразования. Автор полагает, что для достоверной оценки резервов Стрельцовского рудного узла на уран необходимо искать его не только в стандартных, хорошо изученных геологических обстановках, могут помочь и новейшие методы исследований, в том числе изотопно-геохронологические, геохимические, прецизионные аналитические, а также глубинные геофизические.
Приведем новые данные, полученные автором и соавторами в 2007-2014 гг. [13-18].
Геология и геохронология. Стрельцовский рудный узел находится в пределах Аргунского срединного массива (микроконтинента) Центрально-Азиатского подвижного пояса. Он локализован в Тулукуев-
ской вулканотектонической структуре (ВТС) площадью 220 км2, состоящей из кальдеры обрушения (180 км2), центров кислого вулканизма, приуроченных к западной окраине кальдеры, и кольцевой дайки (рис. 5).
В структуре ВТС выделяются нижний и верхний ярусы и фундамент. Стратиграфическая последовательность вулканогенно-осадочных отложений и их взаимоотношения с субвулканическими образованиями установлены с большой достоверностью, но палеонтологические остатки здесь отсутствуют, а определения возраста пород K-Ar и Rb-Sr методами для конкретных горизонтов пород и даек характеризуются значительными вариациями. Прецизионные результаты получены только для урановых руд по ураниниту 135 ± 1 млн лет.
Выполнены U-Pb изотопные геохронологические датировки по цирконам из пород нижнего и верхнего ярусов Тулукуевской кальдеры локальным методом SIMS SHRIMP II. [14, 15, 17, 18]. Теми же методами изучены гранитоиды и другие магматические породы фундамента и обрамления кальдеры.
Нижний ярус (J2-3), относимый к приаргунской свите, слагают три покрова андезибазальтов, разделенные двумя покровами лав и туфов трахидацитов. В основании разреза залегают горизонты осадочных пород. Общая мощность нижнего яруса 800 м. Возраст цирконов из нижнего покрова трахидацитов 162 ± 2 (пр. 191а/67) и из верхнего 156 ± 2 млн лет (пр. 1087/70).
В андезибазальтах второго покрова (пр. 135д/67) нижнего яруса присутствуют вулканические и ксе-
Рис. 2. Объемная модель размещения месторождений (главных рудных залежей) Стрельцовского рудного узла
1 — дайки и экструзии гранит-порфиров, риолитов (135—137 млн лет); 2, 3 — литоидные игнимбриты (2 — покров II, 3 — покров I), 140—143 млн лет; 4 — горизонты туфогенно-осадочных пород; 5 — покровы трахидацитов; 6 — щелочные оливиновые базальты; 7 — покровы субщелочных базальтов и андезибазальтов; 8 — гранитоидный фундамент кальдеры (лубиинский комплекс, 250 млн лет, урулюнгуйский комплекс, 774—800 млн лет); 9 — рудные залежи
ногенные цирконы. Возраст вулканических цирконов 155 ± 1 млн лет. Все ксеногенные цирконы относятся к категории дискордантных, их возраст 777—405 млн лет. Возраст цирконов из нижнего покрова базальтов 165 ± 2 млн лет (пр. С-81). В ба-зальных конгломератах и песчаниках нижнего яруса встречены цирконы с возрастом 170—176 млн лет и древнее. Таким образом, нижняя граница нижнего яруса находится в интервале 165—170 млн лет.
Верхний ярус (К;) изучен более подробно, поскольку с его развитием связаны процессы рудо-образования и локализации оруденения. Он залегает на эродированной поверхности нижнего яруса, иногда непосредственно на породах фундамента. В нижней части разреза на конгломератах залегает небольшой покров трахибазальтов, проявленный только в восточной части кальдеры.
Главный объем верхнего яруса и кальдеры в целом занимает мощная (до 500 м) толща микро-фельзитовых риолитов с игнимбритовой текстурой. В основании и верхней части покрова четко проявлена пепловая структура. В нижней части разреза также находится горизонт перлитов мощностью 1—3 м с реликтовой пепловой структурой. В западной части ВТС имеется некк, который рассматривается как аппарат для извержения игнимбритов.
Экструзии и потоки лав морион-санидиновых риолитов прорывают и перекрывают толщу игним-бритов. Наиболее поздние образования верхнего яруса — Краснокаменский шток и кольцевая дайка, которые имеют секущие контакты с вмещающими породами, в том числе с фельзитами-игнимбри-
тами. На поверхности они сложены трахириоли-тами и санидин-морионовыми риолитами, но на глубинах 300—600 м и более они постепенно переходят в граносиенит-порфиры и в гранит-порфиры с микрогранитовой основной массой.
Длительная эволюция магматического очага риолитов Тулукуевской кальдеры охватывала период от 143 до 127 млн лет. Выделяются три фазы вулканической активности [14]:
— первая (143—141 млн лет) — извержение покрова игнимбритов. Вулканические аппараты этой фазы находятся в районе месторождения Красный Камень, расположенного на вершине и западном склоне горы Талан-Гозогор;
— вторая — 137—135 млн лет — образование куполов морион-санидиновых риолитов в северной и юго-западной частях кальдеры, внедрение гра-нит-порфиров и граносиенит-порфиров Красно-каменского штока и образование кольцевой дайки;
— третья (129—127 млн лет) проявлена локально в виде трубчатого тела цезиеносных перлитов в пределах Юго-Западного уранового месторождения в юго-западной части Тулукуевской кальдеры и ее обрамлении. Это тело прорывает морион-сани-диновые риолиты и дайки граносиенит-порфиров второй фазы.
К завершающему этапу эволюции риолитового очага Тулукуевской кальдеры, вероятно, следует отнести линзовидные тела цезиеносных перлитов, наиболее значительно проявленные в юго-западной части Тулукуевской кальдеры. В них наблюдаются цирконы двух типов: бесцветные гиацинтовые и коричневые с возрастами 128 ± 1 и 141—133 млн
Рис. 3. Схема геологического строения кальдеры Сиань Шань по материалам Института № 270 Всекитайской ядерной корпорации ^N14) с дополнениями автора
I — красноцветные песчаники, конгломераты; 2—5 — верхний структурный ярус: 2 — гранит-порфиры, плагиопорфиры (дайки, силлы), 3 — кристаллокластические риолиты: экструзии и трубки взрыва, 4 — покровы кристаллокластических риолитов, 5 — горизонт игнимбритов в основании толщи риолитов; 6—8 — нижний структурный ярус: 6 — риодациты (лавы, экструзии), 7 — базальный горизонт вулканогенной толщи (конгломераты, песчаники, туфопесчаники, игнимбриты риодацитов), 8 — песчаники и конгломераты; 9, 10 — фундамент кальдеры: 9 — граниты, гнейсо-граниты, 10 — кристаллические сланцы;
II — границы центральной экструзии кальдеры; 12 — границы предполагаемых экструзий и трубок взрыва риолитов; 13 — сбросы; 14 — сбросо-сдвиги; 15 — надвиги; 16 — элементы вулкано-тектоники, в том числе предполагаемое залегание даек гранит-порфиров; 17— месторождения урана и их номера (а — крупные, б — малые, в — положение оруденения в разрезе); 18 — радиальный геологический профиль
лет, которые соответствуют цирконам первой и второй фаз (рис. 6).
Фундамент и ближайшее обрамление Тулукуев-ской кальдеры слагают три группы пород:
1. Наиболее ранние образования — гнейсы, мета-морфизованные кристаллические сланцы, кварце-во-слюдистые слоистые песчаники и алевролиты, габбро-амфиболиты. Значительное место занимают мраморизованные карбонатные породы преимущественно доломитового состава. Они слагают крупные ксенолиты и реликты провесов кровли над гранитоидными массивами. Осадочные породы идентифицируются преимущественно с рифей-скими отложениями надаровской, урулюнгуйской и дырбылкейской серий, широко распространенными в Урулюнгуйском блоке. Габбро-амфиболиты иногда выделяются в виде тулукуйского магматического комплекса с возрастом около 1 млрд лет
(Шергина, Павлова, 1996), они располагаются в западном и северо-западном секторах Тулукуевской кальдеры и в фундаменте Восточно-Урулюнгуйской депрессии. В них локализуется крупное Аргунское месторождение (рис. 7), а в субвулканических интрузивах Краснокаменского штока, прорывающих эти образования, серия мелких урановых месторождений (Красный Камень, Жерловое, Пятилетнее).
2. Гнейсовидные порфиробластические граниты урулюнгуйского комплекса занимают северную, центральную и юго-западную части Тулукуевской кальдеры, а также ее обрамление на севере и юго-западе. Гнейсовидные текстуры в этих гранитах имеют конформные контакты с терригенно-карбо-натными образованиями рифейского возраста. Эти граниты специализированы на торий 30—50 и уран 6—11 ppm, для них характерно высокое Th/U отношение 7-9. Возраст (SHRIMP II) 774-800 млн
Рис. 4. Схематизированная геологическая карта Каменушинской ВТС. Масштаб 1 : 200 000
1—4 — верхний комплекс. 1 — дайки фельзит-порфиров и гранит-порфиров (а), эруптивные брекчии риолитов (б); 2 — гранит-порфиры (а), крупновкрапленниковые риолиты 94 млн лет (б); 3 — фельзиты 98 и перлиты 95 млн лет, 4 — мелков-крапленниковые риолиты; 5—12 — нижний комплекс: 5 — трахидацит-порфиры, 6 — дациты, 7 — сферолитовые риолиты, 8 — песчаники, туфогравелиты, углистые алевролиты, 9 — андезибазальты, 10 — кварц-полевошпатовые порфиры, 11 — андезиты, 12 — базальные конглобрекчии; 13—16 — фундамент ВТС: 13 — лейкократовые граниты, 14 — порфировидные гнейсовидные гранодиориты, 15 — биотит-анфиболовые гнейсы, 16 — амфиболиты; 17 — крутопадающие разломы, 18 — крупные зоны разломов, 19 — пологопадающие разрывные нарушения, 20 — месторождения (а), рудопроявления и пункты минерализации (б), аномалии урана интенсивностью > 100 мкР/ч (в), 21 — проекции рудных залежей на поверхность, 22 — опорные скважины, 23 — линии разрезов
Рис. 5. Схематизированная геологическая карта Тулукуевской кальдеры. Сост. Г. А. Шатков по материалам Сосновской экспедиции, ВСЕГЕИ и ППГХО
1—7 — верхний ярус: 1 — граносиенит-порфиры и гранит-порфиры (дайки, субвулканические интрузии), 2, 3 — крупно- и мелкопорфировые санидин-морионовые риолиты (потоки, экструзии), 4 — микрофельзитовые риолиты с игнимбритовой текстурой и горизонтом перлитов в основании покрова, 5 — горизонты эруптивных брекчий в микрофельзитовых риоли-тах, 6 — трахитоидные андезибазальты, 7 — конгломераты, гравелиты, туфопесчаники; 8—14 — нижний ярус: 8 — сферо-литовые риолиты, 9, 11, 13 — андезибазальты III, II и I покровов, 10, 12 — трахидациты II и I покровов, 14 — базальные конгломераты, гравелиты, песчаники; 15—17 — фундамент и обрамление кальдеры: 15 — среднезернистые лейкократовые и биотитовые граниты лубиинского и ундинского комплексов, 16 — гнейсовидные порфиробластические граниты урулюнгуй-ского комплекса, 17— кристаллические сланцы, гнейсы и углеродистые известняки; 18 — элементы залегания и разломы, 19 — точки отбора проб на изотопно-геохронологические исследования (а), месторождения и рудопроявления (б). Проба 1007/70 — трубчатое тело цезиеносных перлитов (128 ± 1 млн лет). Конкретные цифры возраста геологических подразделений приведены на рис. 2
лет. Месторождения Тулукуевское, Юбилейное, Дальнее, Юго-Западное находятся над этими гранитами. Спайдер-диаграммы РЗЭ характеризуются глубоким Еи-минимумом и другими признаками, свойственными верхнекоровым гранитным батолитам. С этими гранитами связывается образование малоглубинного очага риолитов, с извержением которых — обрушение и образование Тулукуевской кальдеры.
3. Лейкократовые среднезернистые слабопорфи-ровидные граниты лубиинского комплекса развиты в восточном и юго-восточном секторах кальдеры. Это часть Идангинского массива, находящегося к востоку от Тулукуевской кальдеры. В этих гранитах локализовано месторождение Антей, они находятся под месторождениями Стрельцовское, Октябрьское, Лучистое, Широндукуйское. Граниты Идангинского массива прорывают и интенсивно метаморфизуют рифейские терригенно-карбонат-ные образования, а также граниты урулюнгуйского комплекса. Возраст гранитов 250 ± 1 млн лет. Это типичные интрузивные массивы малых и умерен-
ных глубин становления. Они вызывают орогови-кование, скарнирование и слабую грейзенизацию вмещающих пород, отличаются невысокими содержания урана и тория и характеризуются неглубокой отрицательной Еи-аномалией.
Граниты лубиинского комплекса принципиально отличаются от высокорадиоактивных Кыр-Киринского и Куйтунского ^2-3) гранитных
массивов, с которыми их ошибочно параллелизу-ют [1]. По комплексу признаков граниты Идангин-ского массива лубиинского комплекса не могли быть заметными источниками рудного вещества для урановых месторождений Стрельцовского рудного узла.
Об источниках урана в месторождениях стрель-цовского типа. Впервые в печати в 1970 г. [12] было обосновано явление выноса урана из кристаллизовавшегося на поверхности покрова игним-бритов и дана оценка масштабов этого явления. Нейтронно-трековым методом показано, что из пепловых частиц игнимбритов происходит вынос
Рис. 6. Сводная кривая изотопных возрастов риолитов верхнего яруса Тулукуевской кальдеры
урана, и в микрофельзитах сохраняется в 2—3 раза меньше урана по сравнению с первичным расплавом, реликтом которого являются вулканические стекла. Не изменяется первичное содержание тория. Вместе с ураном выносятся фтор, молибден, сурьма и некоторые другие элементы [12]. Почти одновременно подобные выводы опубликованы в [19].
Главный вывод — основным источником урана на всех месторождениях стрельцовского типа является специализированный очаг риолитов с первичным содержанием и 15—20 и ^ 45—60 г/т в вулканическом стекле. Установлено, что в нем уран находится в равномерно рассеянном состоянии и тесно связан с силикатным каркасом стекла [11].
При кристаллизации изотропного вещества пеп-ловых частиц игнимбритов и ультракислых расплавов риолитов, по-видимому, весь уран находился в шестивалентной форме в виде уранила (и022+) в среде, насыщенной кислородом. Это связано с тем, что микрокристаллизация (фельзитизация) расплава происходила на поверхности и сопровождалась выносом уранила в межзерновое силикатное пространство.
Не менее интенсивно уран накапливается в рио-литовом очаге в связи с кристаллизационной дифференциацией во вторую и, вероятно, в третью фазы в обстановке интенсивного выноса щелочей из остаточного расплава [11].
Для оптимальной мобилизации урана из расплавов, вероятно, необходима кристаллизационная дифференциация расплава, насыщенность его минерализаторами (вода, фтор) и свободным кислородом. Уран должен находиться в шестивалентной форме и перемещаться в виде уранил-фторидов, уранил-молибдатов и уранил-гидро-карбонатов. Оптимальное условие для накопления урана в расплавах или растворах — его нахождение в виде «своеобразного монолитного катиона уранила и022+» и возможность его миграции в составе гидротермальных растворов в очень широком диапазоне от 400 °С [7].
Общая модель рудообразования в Тулукуевской кальдере представлена на рис. 8. Магматический очаг риолитов находился в приповерхностной об-
Рис. 7. Геологический разрез рудной залежи № 1 Аргунского месторождения [3] с редакционными изменениями автора
1 — наносы; 2 — базальты нижнего покрова; 3 — базальные конгломераты; 4 — гнейсовидные граниты; 5 — амфиболиты; 6 — кварцевослюдистые сланцы; 7 — доломитизированные известняки; 8 — гнейсо-граниты мелкозернистые; 9 — урановые залежи с флюоритом; 10 — молибденовые залежи; 11 — крутопадающие зоны трещиноватости; 12 — принципиальная позиция исследованных образцов
становке. Верхняя кромка магматического очага, с которой связано извержение игнимбритов и обрушение кальдеры, вероятно, была на глубине около 4—5 км. Сюда могли проникать термальные воды гипергенного происхождения, насыщенные кислородом и гидрокарбонатами.
Объем высокорадиоактивных игнимбритов первой фазы магматизма (мощность до 500 м, ареал распространения не менее 150 км2, проседание кальдеры 300—400 м) оценивается в 50—100 км3 [12]. Исключительно стабильное содержание тория 60 г/т на всю мощность разреза и высокий градиент выноса урана в связи с фельзитизацией (10—12 г/т) дают основание предполагать, что в мобильное состояние для гидротермальных и гипергенных растворов могло быть переведено 26,6 тыс. т урана из 1 млн м3 игнимбритов.
Принято считать, что возраст главной стадии рудообразования 135 ± 1 млн лет (Чернышов, Голубев, 1996). Это время четко соответствует второй фазе магматизма риолитового очага. Составы перлитов из первой и второй фаз вулканизма практически идентичны. Магматическая дифференциация сопровождалась переходом в кристаллическую фазу громадных объемов риолитов на разных уровнях глубинности. Интрузивные тела гранит-порфиров (Краснокаменский шток и др.)
Гиоинтм 1-11 ф«'Ы-1 Пикроа Л1 ш торчи ил 1-Й фиш
Рис. 8. Геолого-геохимическая модель образования Стрельцовского рудного узла
1 — проекция зон интенсивного разуплотнения пород фундамента [2]; 2 — современная эрозионная поверхность; 3 — предполагаемые участки обрушения кровли магматического очага после извержения игнимбритов: 4 — контактово-метасомати-ческие образования в апикальных частях очага риолитов; 5 — предполагаемые локальные концентрации; 6 — газовожидкие обособления уранилфторидов; 7 — проявления интрателлурической кристаллизации в магматическом очаге; 8—10 — гипотетические пути движения флюидов и растворов (8 — эндогенных, 9 — смешанных, 10 — экзогенных)
и дайки граносиенитов резко обеднены радиоактивными элементами. Однако в гранит-порфирах Краснокаменского штока, кроме неизмененных цирконов с возрастом 137—135 млн лет, обнаружены цирконы с максимально высоким содержанием урана. В ядрах и каймах этих цирконов обнаружен уранинит. Возраст этих цирконов определить достоверно невозможно технически. Возраст урановых руд 135 ± 1 млн лет определен на месторождениях Антей и Стрельцовское.
Необходимым условием перехода урана в остаточный раствор-расплав является перевод его в шестивалентное состояние. Предполагается, что магматический очаг находился в сфере воздействия эндогенных фтороносных флюидов, что неизбежно стимулировало насыщение расплавов риолитов мобильным кислородом и фтором и перевод урана в уранил (и022+) и уранил-фторид.
Фторид уранила обладает специфическими химическими свойствами: он хорошо растворим в воде, существует в растворе в виде недиссоци-ированных молекул и образует в нем двух- или
трехчленные димеры. Плотность и0^2 6,37 г/см3, благодаря чему это соединение способно концентрировать значительные объемы урана. Можно утверждать, что уранил-фториды — наиболее эффективные концентраторы урана в остаточном флюиде.
Отмеченная выше эволюция очага риолитов показывает, что вывод [5] о том, что фтор в расплавах тесно связан с щелочами и не может играть роли модификатора в силикатном расплаве, в данном случае не подтверждается. Равновесие 2Na2O+SiF4 ^ 4NaF+SiO2 обычно сильно сдвинуто вправо. Чтобы сдвинуть его влево, необходим был интенсивный привнос мобильного фтора, кремнезема и воды, что и происходило в данной обстановке, т. е. в гипотетическом остаточном расплаве риолитов под Тулукуевской кальдерой (рис. 8). Такая обстановка, вероятно, способствовала миграции урана в виде уранил-фторидов [16].
С третьей фазой связаны аномальные концентрации цезия (0,2 %) в перлитах. Проблема цезие-носности перлитов до конца не изучена, но ано-
мальные концентрации цезия в стеклах имеются во всех ураноносных структурах стрельцовского типа (некоторые из них размером с небольшие месторождения).
В отличие от существующих представлений об одном крупном этапе рудообразования во всем Стрельцовском рудном узле [1] можно предполагать, что рудообразование было не только длительным, но и многоэтапным или полициклическим и развивалось в соответствии с глубинной эволюцией риолитового очага. Поэтому возраст уранового оруденения в разных частях рудного узла может быть различным. Источником урана на месторождениях Дальнее и, возможно, на Тулу-куевском был вынос урана в связи с фельзити-зацией игнимбритов (140 млн лет). Оруденение месторождений Красный Камень и Аргунское, вероятно, связано со второй фазой вулканизма (135 млн лет). На Юго-Западном месторождении цезий и, возможно, уран — самые молодые (127 млн лет). Целесообразно изучить особенности размещения и состава рудного вещества для каждого этапа рудообразования.
Структурный контроль уранового оруденения заметно различается в восточной (антей-стрель-цовской) и западной (краснокаменско-аргунской) частях Стрельцовского рудного узла. Возможно, также недостаточно оценена роль магматических тел (даек, штоков, трубок взрыва) в локализации промышленного оруденения.
Именно такой представляется эволюция высокорадиоактивного Тулукуевского риолитового очага, завершившаяся образованием крупных и богатых урановых месторождений. Чтобы искать новые месторождения, нужно находить новые продуктивные очаги, подобные Тулукуевскому.
Условия и предпосылки образования очага рио-литов для формирования уникального Стрельцовско-го рудного узла. Первое — высокорадиоактивный докембрийский гранитоидный фундамент. Радиогеохимическое изучение гранитоидов Забайкалья показало, что наиболее высокорадиоактивны гра-нитоиды урулюнгуйского комплекса. Они широко представлены в фундаменте и в окрестностях Стрельцовского рудного узла. Дополнительное геохимическое изучение этих гранитов и риолитов показало, что по распределению редких земель они вполне сопоставимы. Практически все исследователи полагают, что высокорадиоактивный риолитовый очаг сформировался за счет гранитов урулюнгуйского комплекса с возрастом 800 млн т [13] и, возможно, древнее.
Второе — источником тепла для локального плавления предполагается горячая точка в мантии и ее продукт — позднемезозойский базальтовый плюм. В разрезе Тулукуевской кальдеры установлено не менее пяти крупных горизонтов базальтов и андезибазальтов. Три горизонта находятся в нижнем ярусе, четвертый в основании верхнего яруса, пятый перекрывает морион-сани-диновые риолиты верхнего яруса (в низовьях пади Мал. Тулукуй). Покровы базальтов в нижнем ярусе разделяются потоками трахидацитов. Покровы базальтов изливались в интервале от 170 до 120 млн лет. Снизу вверх, от раннего к позднему, меняется химический состав, в том числе растет и содержание фтора, урана и тория [15]. Весьма характерно распределение редкоземельных элементов. По кон-
фигурации спайдер-диаграмм можно судить о положении в разрезе конкретных покровов.
На разных этапах эволюции плюма расплавы базальтов, возможно, служили источниками тепла и мобильного фтора, который участвовал в геохимической специализации гидротермальных растворов для образования как флюоритовых месторождений, так и уран-фтор-молибденовых месторождений стрельцовского типа. Эти последние, вероятно, были способны создавать богатые рудные залежи на Аргунском месторождении [17].
О роли тория. Повышенные и аномальные концентрации тория могут иметь значение для обоснования площадей на стадии региональных поисков очагов, специализированных на уран и торий. На этой стадии важнейшее значение должны иметь аэ-ро-спектрометрия и наземное радиогеохимическое картографирование. Радиогеохимическая модель Стрельцовского рудного узла отличается высоким содержанием ^ 40—60 ррт и высоким Т^/и отношением 8—10. Это следствие интенсивного выноса урана при фельзитизации покрова игнимбритов. Высокорадиоактивные массивы с «нормальным» Т^/и отношением (3—4) — признак того, что уран в этих массивах связан с высокорадиоактивными акцессорными минералами (монацит, циркон и др.).
В некоторых случаях локальные аномалии тория могут служить прямым признаком выноса подвижного урана с поверхности, указывая на возможность уранового оруденения на глубине. Например, в Китае так было открыто месторождение урана Чжан-Мадин стрельцовского типа в вулканитах Больше-хинганского вулканического пояса.
О роли флюорита и фтора. Установлено, что урансодержащие флюориты могут быть прямым геохимическим признаком для поисков уранового оруденения стрельцовского типа [15, 17, 18]. Они содержат аномальные концентрации спутников уранового оруденения (молибден, сурьма и др.) и отличаются особенностями распределения РЗЭ. Электронным микрозондированием установлено [18], что флюориты, которые формировались одновременно с урановыми рудами, содержат те же урановые минералы (уранинит, коффинит), что и промышленные руды.
Результаты свидетельствуют о том, что молибда-ты уранила во флюоритах Аргунского месторождения принимали непосредственное участие в гидротермальном рудообразовании. В этом случае наличие рудосопровождающих флюоритов — прямой признак богатых урановых руд.
Связь уранового рудообразования с флюоритом весьма разнообразна, наблюдаются как новообразованные, так и реликтовые формы уранинита во флюорите.
О происхождении богатых руд Стрельцовского и Аргунского месторождений. Решающее значение придается структурному фактору, и образование богатых руд связывается с гидротермальными уранил-карбонатными комплексами [9]. Предполагается [16], что формирование богатых настуран-флюо-рит-кварцевых руд Аргунского месторождения можно интерпретировать как результат метасомати-ческого взаимодействия уранил-фторида (и0^2), содержащего эндогенный флюид, с карбонатным веществом.
В эпоху рифтогенеза (135—127 млн лет) в эволюции Тулукуевской кальдеры создавались глубокие сквозные разломы и трубки взрыва. В связи
с разуплотнением геологической среды происходило резкое вскипание водосодержащих флюидов, перегретый ураноносный флюид мог энергично поступать в приповерхностные зоны рудообразования (рис. 7). В пределах Аргунского уранового и Гозо-горского флюоритового месторождений рудные залежи связываются с эксплозивными структурами.
Резервы Стрельцовского рудного узла. В настоящее время актуальна проблема выявления богатых рудных залежей в пределах Стрельцовского рудного узла и его окрестностях.
В 70-80-е и частично в 90-е годы 324-й экспедицией и другими производственными организациями была предпринята попытка существенно расширить контуры Стрельцовского рудного узла в основном за счет западных и юго-западных флангов Тулукуевской ВТС. Обнаружено значительное количество проявлений и оценены масштабы Ца-ган-Торомского месторождения, которое отнесено к категории мелких с бедными урановыми рудами.
Некоторый интерес представляет район месторождения Безречное. Его оруденение тяготеет к зонам дробления, находящимся в кровле покрова игнимбритов. Роль экранирующей поверхности играют лавы морион-санидиновых риоли-тов. с небольшими трещинными зонами. Рудная залежь прижата к глубинному Меридиональному разлому — это крупный взброс, проходящий по контакту гнейсовидных гранитов с практически полным разрезом вулканитов Тулукуевской кальдеры. Промышленное оруденение представляет собой лентообразные штокверки в верхней части покрова фельзитов. На некоторых разрезах отмечаются дайки граносиенит-порфиров. Вероятно, район рассматриваемого месторождения изучен недостаточно.
Важнейшим резервом Стрельцовского рудного узла могут оказаться урановые концентрации, возникшие и сохранившиеся в апикальных частях остаточного риолитового очага. Палеовулканологические реконструкции Тулукуевской кальдеры, в частности соотношение ее диаметра (12 км) и амплитуды проседания довулканогенного фундамента (400—500 м) и мощность покровов игнимбритов, позволяют предполагать, что апикальная часть риолитового очага, из которого происходило извержение игнимбритов (фельзитов), находилась на глубине 3—4 км. В связи с интрузивными процессами второй и третьей фаз вулканизма апикальных частей эта глубина могла сократиться и ещё более приблизиться к современной поверхности (рис. 8). Глубинное сейсмозондирование в сочетании с другими методами глубинной геофизики (по профилю СБ-1), возможно, даст дополнительную информацию о геологической структуре и состоянии вещества под Тулукуевской кальдерой.
Резервы оруденения стрельцовского типа за пределами одноименного рудного узла. В Забайкалье, на Дальнем Востоке, юге Сибири целесообразно провести ревизию всех непромышленных месторождений, рудопроявлений и частично аномалий урана, которые обладают некоторыми признаками оруденения стрельцовского типа. В их числе Ка-менушинская, Скальная, Яуринская, Мотогорская, Бадинская, Куйдусунская, Солонечная площади. Выделение этих площадей также соответствует следующим региональным критериям прогнози-
рования месторождений стрельцовского типа [6, 13, 17]:
— блоки древней континентальной литосферы, подвергшиеся процессам позднемезозойского риф-тогенеза с признаками региональной специализации на уран, торий, фтор, молибден, редкие земли и др.;
— внутрикратонные постколлизионные вулканические пояса;
— долгоживущие базальт-риолитовые вулкано-тектонические депрессии;
— интенсивная геохимическая специализация риолитов на уран, торий, фтор;
— покровы базальтов с тенденцией нарастающей специализации на фтор, уран, торий, редкие земли, цирконий, рубидий и др.
Для предварительной или оперативной оценки перспектив вулкано-тектонических структур на стрельцовский тип предлагается ввести понятие геохимический код (или индикатор) месторождений стрельцовского типа —сочетание уникальной геохимической специализации (уран 15—20, торий 45—60 г/т) магматического очага риолитов с интенсивным выносом урана. Содержание тория в породе не изменяется. Градиент содержаний урана между перлитом (стекловатой фазой) и фельзитом (микрокристаллической фазой) — весьма характерный показатель (индикатор) выноса урана термальными растворами из покровов игнимбритов и лав рио-литов (рис. 9). Вулкано-тектонические структуры с низким содержанием урана в стеклах 3—4, тория 15—20 и с очень низким градиентом выноса урана 1—3 г/т) малоперспективны на выявление урановых месторождений.
Стрельцовский тип — это магматогенный тип урановых месторождений, связанный с высокорадиоактивными риолитовыми расплавами и фторонос-ными базальтами. Он характеризуется богатыми урановыми рудами и нередко уникальными запасами. Месторождения стрельцовского типа — явление относительно редкое, зависящее от сочетания качества, интенсивности и последовательности.
Заключение. Главные источники урана на месторождениях стрельцовского типа — уникальный специализированный на уран очаг риолитов и интенсивный вынос урана при его микрокристаллизации на поверхности.
Установлено, что длительная эволюции магматического очага риолитов (143—128 млн лет) была связана с самостоятельными вулканическими аппаратами. Обоснованы три фазы формирования риолитового очага.
В отличие от господствующей концепции о принадлежности всех урановых месторождений к одному циклу рудообразования автор предполагает, что рудообразование развивалось в соответствии с фазами эволюции очага риолитов.
Возраст уранового оруденения в разных частях структуры может быть существенно различным, и это необходимо исследовать.
Закономерности локализации уранового оруде-нения существенно различны в восточной антей-стрельцовской и западной краснокаменско-аргун-ской частях Стрельцовского рудного узла.
В западной части Стрельцовского рудного узла важную рудолокализующую роль могут играть локальные магматические структуры — дайки, штоки, трубки взрыва. Возможно выявление «слепого»
Рис. 9. Критерии металлогенической специализации вулканотектонических структур по градиентам выноса урана при фельзитизации вулканических стекол (перлитов) в сочетании с уровнем первичной специализации на уран и торий [11, 12]. Цифры в кружках соответствуют номерам наиболее изученных палеовулканов Монголо-Приаргунского пояса
уранового оруденения в глубоких частях Краснока-менского и других штоков и даек гранит-порфиров и граносиенит-порфиров.
Для эффективной и оптимально достоверной оценки перспектив на промышленное оруденение этих и других участков целесообразно существенно детализировать стратиграфию Тулукуевской кальдеры, геологию фундамента и обрамления на основе использования современных высокоточных и хорошо воспроизводимых изотопно-геохронологических исследований методом SIMS SHRIMP по цирконам.
Исследованы главные источники урана для выявленных и прогнозируемых месторождений (вынос урана при фельзитизации гигантского покрова игнимбритов и накопление урана в риолитовом очаге в связи с кристаллизационной дифференциацией и выносом щелочей из остаточного расплава [16, 17]).
Обоснована выдающаяся роль глубинного базальтового плюма как источника фтороносных флюидов.
Подтверждена гипотеза относительно участия кислородных термальных вод в магматической дифференциации в очаге риолитов.
Работа выполнена в отделе сводного и обзорного картографирования ВСЕГЕИ (руководитель
С.П. Шокальский) в рамках международного проекта «Атлас геологических карт Северной, Центральной и Восточной Азии» (2010, 2013 гг.).
В создании работы принимали участие и оказывали содействие сотрудники ВСЕГЕИ П. М. Бута-ков, В. А. Гущина, Н. Г. Бережная, Г. А. Олейникова, Е. Н. Лепехина, С. А. Сергеев, А. В. Антонов, С. В. Кашин, Л. Н. Шаткова. Автор выражает всем им искреннюю благодарность.
1. Алешин А.П., Величкин В.И., Крылова Т.Л. Генезис и условия формирования месторождений уникального молибден-уранового Стрельцовского рудного поля: новые минералого-геохимические и физико-химические данные // Геология рудных месторождений. 2007. Т. 49. № 5. - С. 446-470.
2. Горошко М.В., Малышев Ю.Ф., Кириллов В.Е. Металлогения урана Дальнего Востока России. — М.: Наука,
2006. — 372 с.
3. Ищукова Л.П., Модников И.С., Сычев И.В. и др. Урановые месторождения Стрельцовского рудного поля в Забайкалье. — Иркутск: типография «Глазковская»,
2007. — 260 с.
4. Керр П.Ф. Урановые месторождения района Ме-рисвейл, штат Юта // Рудные месторождения США. Т. II / Пер. с англ. — М.: Мир, 1973. — С. 529—546.
5. Когарко Л.Н., Кригман Л.Д. Фтор в силикатных расплавах и магмах. — М.: Наука, 1981. — 128 с.
6. Лаверов Н.П. Урановые и молибден-урановые месторождения в областях развития континентального внутрикорового магматизма: геология, геодинамические и физико-химические условия формирования / Н.П. Лаверов, В.И. Величкин, Б.П. Власов, А.П. Алешин, В.А. Петров. - М.: ИФЗ РАН, ИГЕМ РАН, 2012. - 320 с.
7. Липилина И.И. Уранил и его соединения. — М.: Изд-во АН СССР, 1959. — 316 с.
8. Машковцев Г.А. Уран российских недр / Г.А. Маш-ковцев, А.К. Константинов, А.К. Мигута, М.В. Шумилин,
B.Н. Щеточкин. — М.: ВИМС, 2010. — 850 с.
9. Наумов Г.Б. Миграция урана в гидротермальных растворах // Геология рудных месторождений. 1998. № 4. — С. 307—325.
10. Региональная металлогения Центральной Азии / гл. ред. О.В. Петров, Дун Шувен. — СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2012. — 248 с. (Труды ВСЕГЕИ. Новая серия. Т 353).
11. Шаткова Л.Н., Шатков Г.А. О возможном источнике рудного вещества урано-флюоритовых месторождений / Геология рудных месторождений. 1973. № 4. —
C. 36—44.
12. Шатков Г.А., Шаткова Л.Н., Гущин Е.Н. О распределении урана, тория, фтора, хлора, молибдена и ниобия в липаритах и кислых вулканических стеклах // Записки ВМО. 1970. Ч. 99. Вып. 2. — С. 165—177.
13. Шатков Г.А. О природе высокорадиоактивных гранитов и риолитов Керулено-Аргунского микроконтинента Центрально-Азиатского складчатого пояса // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). — Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 2009. — Т. 2. С. 141—142.
14. Шатков Г.А. U-Pb (SIMS SHRIMP II) возраст вулканических образований Тулукуевской кальдеры (Стрель-цовский урановорудный узел, Восточное Забайкалье) / Г.А. Шатков, Н.Г. Бережная, Е.Н. Лепехина, Н.В. Родионов, И.П. Падерин, С.А. Сергеев // Докл. РАН. 2010. Т 432. № 3. — С. 360—364.
15. Шатков Г.А, Бутаков П.М. Редкие земли как индикаторы генезиса флюоритовых и флюоритсодержащих месторождений Забайкалья // Регион. геология и металлогения. 2011. № 46. — С. 67—84.
16. Шатков Г.А, Бутаков П.М. Признаки участия ура-нилфторидов в формировании богатых урановых руд месторождений стрельцовского типа, Восточное Забайкалье // Докл. РАН. 2013. Т. 449. № 6. — С. 445—459.
17. Шатков Г.А, Бутаков П.М. Геолого-геохимические критерии прогнозирования месторождений стрельцовско-го типа // Уран: геология, ресурсы, производство. — М.: ВИМС, 2013. — С. 360—371.
18. Шатков Г.А. Урановые минералы во флюоритах Стрельцовского и Аргунского месторождений (Восточное Забайкалье) / Г.А. Шатков, А.В. Антонов, П.М. Бутаков, С.В. Кашин, С.А. Сергеев // Регион. геология и металлогения. 2014. № 60. — С. 87—97.
19. Rosholt J.N., Prijana, Noble D.C. Mobility of uranium and thorium in glassy and crystallized silicic volcanic rocks // Econ. Geol. 1971. Vol. 66. — Р. 1061—1069.
1. Aleshin A.P., Velichkin V.I., Krylova TL. Genesis and formation conditions of deposits of the unique molybdenum-uranium Streltsovsky ore field: New mineralogical-geochemi-
cal and physicochemical data. Geology of Ore Deposits. 2007. Vol. 49. N 5. P. 446-470.
2. Goroshko M.V., Malyshev Yu.F., Kirillov V.E. Uranium Metallogeny of the Russian Far East. M.: Nauka, 2006. 372 p.
3. Ischukova L.P., Modnikov I.S., Sychev I.V. et al. Uranium deposits of the Streltsovsky ore field in Transbaikalia. Irkutsk: Glazkovskaya Printing Office, 2007. 260 p.
4. Kerr P.F. Ore Deposits of the USA. V. II. Trans. from English. M.: Mir, 1973. P. 529-546.
5. Kogarko L.N., Krigman L.D. Fluorine in silicate melts and magmas. M.: Nauka, 1981. 128 p.
6. Laverov N.P., Velichkin V.I., Vlasov B.P., Aleshin A.P., Petrov V.A. Uranium and molybdenum-uranium deposits in areas of continental intracrustal magmatism: geology, geodynamic and physico-chemical conditions of formation. M.: IPE RAS, IGEM RAS, 2012. 320 p.
7. Lipilina I.I. Uranium and its compounds. M.: Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1959. 316 p.
8. Mashkovtsev G.A., Konstantinov A.K., Miguta A.K., Shumilin M.V., Schetochkin V.N. Uranium of Russia. M.: VIMS, 2010. 850 p.
9. Naumov G.B. Migration of uranium in hydrothermal solutions. Geology of Ore Deposits. 1998. N 4. P. 307-325.
10. Regional Metallogeny of Central Asia. Editors-in-chief: O.V. Petrov, Dong Shuwen. SPb.: VSEGEI Press, 2012. 248 p. (VSEGEI Proceedings. New series. Vol. 353).
11. Shatkova L.N., Shatkov G.A. About possible source of ore material of uranium-fluorite deposits. Geology of Ore Deposits. 1973. N 4. P. 36-44.
12. Shatkov G.A., Shatkova L.N., Gushchin E.N. Distribution of uranium, thorium, fluorine, chlorine, molybdenum and niobium in liparite and acidic volcanic glass. Proceeding of the All-Union Min. Society. 1970. Part 99. Issue 2. P. 165-177.
13. Shatkov G.A. About the nature of highly radioactive granite and rhyolite of the Kerulen-Argun microcontinent of the Central Asian fold belt. Geodynamic Evolution of the Lithosphere of the Central Asian Mobile Belt (from Ocean to Continent). Irkutsk: Institute of the Earth's Crust. 2009. Vol. 2. P. 141-142.
14. Shatkov G.A., Berezhnaya N.G., Lepekhina E.N., Rodionov N.V., Paderin I.P., Sergeev S.A. U-Pb (SIMS SHRIMP II) age of volcanic formations of the Tulukuevsky caldera (Streltsovsky uranium ore node, Eastern Transbaikalia). Reports of Russian Academy of Sciences. 2010. Vol. 432. N 3. P. 360-364.
15. Shatkov G.A., Butakov P.M. Rare earths as indicators of the genesis of fluorite and fluorite-bearing deposits in Transbaikalia. Regional Geology and Metallogeny. 2011. N 46. P. 67-84.
16. Shatkov G.A., Butakov P.M. Indicators of uranyl fluoride participation in the formation of rich uranium ore of Streltsovsky-type deposits, Eastern Transbaikalia. Reports of Russian Academy of Sciences. 2013. Vol. 449. N 6. P. 445- 59.
17. Shatkov G.A., Butakov P.M. Geological and geochem-ical criteria of forecasting Streltsovsky type deposits. Uranium: Geology, Resources, Production. M.: VIMS, 2013. P. 360-371.
18. Shatkov G.A., Antonov A.V., Butakov P.M., Kash-in S.V., Sergeev S.A. Uranium minerals in the fluorite of the Streltsovsky and Argun deposits (Eastern Transbaikalia). Regional Geology and Metallogeny. 2014. N 60. P. 87-97.
19. Rosholt J.N., Prijana, Noble D.C. Mobility of uranium and thorium in glassy and crystallized silicic volcanic rocks // Econ. Geol. 1971. Vol. 66. - P. 1061-1069.
Шатков Георгий Афанасьевич — доктор геол.-минер. наук, гл. науч. сотрудник, Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского (ВСЕГЕИ). Средний пр., 74, Санкт-Петербург, 199106, Россия. <[email protected]>
Shatkov Georgy Afanasyevich — Doctor Geological and Mineralogical Sciences, Chief Researcher, A.P. Karpinsky Russian Geological Research Institute (VSEGEI). 74, Sredny prospect, St. Petersburg, 199106, Russia. <[email protected]>
