Фитоморфоза настурана из Хохловского уранового месторождения, Зауралье, Россия

При первичной разборке керна скв. 5040 из 2-го участка Хохловского месторождения, в керне с глубины 584 м В. И. Треусовым была найдена оригинальная бугристая конкреция, оказавшаяся после препарирования фитоморфозой настурана по остаткам наземной растительности. Необычно крупное для месторождения выделение оксида урана весом более 15 г, образовавшееся в массе буровато-серой глины, залегающей среди алевропесчаных пород, достигает более 2 см в поперечнике (рис. 1). Судя по внешней форме и строению, конкреция образовалась при обрастании и диффузионной пропитке оксидом урана скоплений обломков частично пиритизированных стеблей какого-то растения, вероятно, из береговой растительности. Образец был осторожно освобожден от серой глины, но при высыхании стал растрескиваться. Зацементированные обломки изучались на аналитическом сканирующем электронном микроскопе (АСЭМ) в лаборатории кристаллохимии минералов ИГЕМ в 2003 г.

Хохловское урановое месторождение относится к палеодолинно- 12

му типу. Его геология и минерало -гическая характеристика руд подробно освещены во многих работах (см. в сводке А. Б. Халезова [7]). В 2008 г. в керне скв. 50-3-3, пробуренной на Далматовском месторождении, в богатых ураном рудах ПВ были обнаружены гидротермальные пиритовые прожилки с гель-на-стураном и другими метаколлоидами [3]. При ревизии наших, совместных с О. А. Дойниковой, электронно-микроскопических материалов по Хохловскому месторождению 2001 г. и с учетом новых данных здесь также были выявлены гидротермальные прожилки, но миллиметровой и микрометровой толщины [4]. Таким образом, Хохловское месторождение генетически близко Далматовскому, и оба месторождения принадлежат к недавно выявленному [5] «гидротермально-осадочному типу».

Минеральный состав и строение фитоморфозы настурана

Фитоморфоза, найденная в буровато-серой глине, была покрыта белым каолинитовым чехлом, почер невшим вследствие пропитки ураноксидом (плотный «матовый настуран») непосредственно у контакта с чистым «блестящим настураном» (рис. 1). Обломки фитоморфозы без каоли-нитового чехла и матового настурана выглядят как четырехгранные трубки с тонкой продольной ребристостью на внешней поверхности плоских стенок, сложенных сульфидом железа или блестящим чёрным настураном. Подобную форму имеют стебли многих современных растений, например мяты. Настуран со стеклянным блеском наблюдается как внутри, так и на поверхности четырехгранных трубок. Точечный энергодисперсионный анализ (см. таблицу) показал, что химический состав настурана в основной массе близок к составу гель-настурана (настурана-1) из Далматовского месторождения [3].

Внешние поверхности трубчатых псевдоморфоз покрыты корками сульфидов железа или матовым настураном. Полости трубок на одних участках выполнены окаменелым равномерно-зернистым дисперсным «илом» (серицитом и каолинитом), на других — марказитом, пиритом и настураном в различных комбина-

Рис. 1. Строение конкреции с фитоморфозами (а) и поперечного среза одной из них (б) (схематическая зарисовка).

1 — глинистая корка, 2 — каолинитовая пленка, 3 — матовый настуран, насыщенный микровключениями минералов, 4 — гель-настуран, в центре крустификация или сплошное заполнение

Химический состав гипервосстановленных интрагенераций гель-настурана

циях. Внешняя зона псевдоморфоз, сложенная белым каолинитом, четко отделяет их от буровато-серой глины. Среди минералов фитоморфозы под бинокуляром и на АСЭМ установлены настуран, каолинит, серицит, пирит, марказит, пирротин, галенит, Co,Ni,Cu-содержащий пирит, а по контурам распределения Al, Si, Ca обнаружены признаки полностью исчезнувших ромбоэдров кальцита, мелких кристаллов коффинита и неизвестных кубов, предположительно хлорида Са.

Важной особенностью парагенезиса рудной ассоциации является полное отсутствие в ней минералов индикаторов окисления. Особенность химизма всех уранок-сидов фитоморфозы — полное отсутствие в них циркония.

Оксиды урана включают несколько генераций настурана (N), отличающихся составом: гель-настуран (он же настуран-I) и настуран условно II—III (60—50 % U), отражающих наши первоначальные представления [1, 2] о порядке (последовательности) их образования. Дело в том, что зерна настурана находятся обособленно друг от друга и не об наружено срастаний для определения их относительного возраста. В пределах псевдоморфоз установлены микроучастки перекристаллизации, в которых по составу, морфологии и физическим свойствам различимы три разновидности настурана-I: N Ia (74—76 % U) — основной; N Ib (>78.6 % U) — включения в первом; N Ic (~83.6 % U) — нано- и микровключения (см. таблицу).

Разновидности «Ь» и «с», как и на Далматовском месторождении [3], были обнаружены в оксидах предыдущих генераций и являются более поздними генерациями, образующимися метасоматически псевдо-морфно по кольцам глобул или иди-оморфно в виде субмикронных кубов уранинита (предположительно U₄O 9 ) внутри основной генерации гель-на-стурана. Назовем их интрагенерациями (intrageneration — образованными внутри) в данном случае внутри ранее образовавшейся генерации (понятие, может быть, целесообразно ограничивать рамками любого индивидуализированного минерального тела).

Признаки восстановления оксида урана до уранинита показыва ют на значительное (выше 200 °C) локальное повышение температуры. Характерно, что практически все такого рода разновидности участвуют в качестве нановключений и микроагрегатов из них в ранее отмеченных [1, 2] «двухфазных» настуранах. Они выделяются по более высокому отражению, по форме индивидов, по твердости. Но такая, столь необычная последовательность настуранов уже известна на урановом месторождении Семизбай Казахстан [6], расположенном южнее Хохловского месторождения. На Семизбае гидротермальный процесс развивался, как установлено, по особой восстановительной схеме, детально изученной З. А. Некрасовой, А. Н. Преображенским и их коллегами (ВНИИХТ) и В. Т. Дубинчуком (ВИМС). Установлены четыре генерации настурана (приводится сокращенный состав в вес. %, из статьи [6]):

Настуран 1 — раскристаллизо-ванный гель уранооксида, циркония и фосфора:

UO2 — 69.8—73.1, сред. 70.9; ZrO2 — 17.0—18.7 сред. 17.5; P2O5 — сред. 4.1 %; a0 = 0.536 нм;

Настуран 2 — вокруг настурана-1, редок, трещины усадки:

UO2 — 75.9, ZrO2 — 9.1, P2O5 — 2.4 %; a0 = 0.538—0.539 нм;

Настуран 3 — массивный, цемент обломков предыдущих генераций:

UO2 — 84.4—89.9, сред. 87; ZrO2 — 5.5—5.9, сред. 5.7; P2O5 — 1.8—2.7, сред. 2.1 %; a0 = 0.540—0.542 нм;

Настуран 4 — каемки вокруг зерен сульфидов и настурана-3, распространен:

UO2 — 93.5—94.4, сред. 93.9; P2O5 — 0—6 %; a0 = 0.544 нм.

Обращают на себя внимание многочисленные признаки образования основных генераций (настуранов 1-3) из геля. Гель-настуран из пирит-гель-настурановой конкреции с Хохловского месторождения [4] и основная масса гель-настура-на с Далматовского являются аналогами настуранов 2, 3, обнаруженных на месторождении Семизбай. И наконец, интрагенерации в настуранах часто встречаются не только в фито-морфозах, но и в линзах фрамбоидов в глинистых прослоях, где они не менее агрессивны и метасоматически замещают пирит.

Возрастные и генетические взаимоотношения пирита и уранокси-дов свидетельствуют об их образовании на одной и той же стадии минерализации. Вначале кристаллизовался зернистый агрегат фрамбоидов пирита. Затем ураноксид, после его перекристаллизации, в результате диффузии, о чем свидетельствуют микротекстуры ураноксида (рис. 2), 13

Рис. 2. Замещение фромбоидов пирита настураном. Гель-настуран (1), в центральной части стебля фрамбоэдры пирита (2), замещенные и диспергированные гель-настураном (2а); слева за трещиной более темный настуран (3) с галенитом (4) и включениями кварца и уголя (5). АСЭМ-снимок в отраженных электронах О. А. Дойниковой

Рис. 3. Интрагенерации ураноксидов. Цепочка метакристаллов уранинита (1) вокруг и внутри скопления обычного гель-настурана (2), замещающего пирит (3); фронт настурано-вого метасоматоза (4) развивающийся в агрегате пирита (5). АСЭМ-снимок в отраженных электронах О. А. Дойниковой

заполнившего пространство между гнездами преобразованного пирита. Расположенные поблизости выделения ураноксида, отличающегося низким отражением вследствие интенсивной загрязненности каолинитом и органикой, в результате восстановления и перекристаллизации уплотняются и переходят в аналог ураноксида-1 с образованием в нем трещин усадки. В процессе метасоматоза диффузионный фронт опережает рост узлов максимальной перекристаллизации, где формируются метакристаллы уранинита, окруженные зонами микропористости (рис. 3).

В центральной части выделений настурана Ia встречаются единичные пустотелые псевдоморфозы растворения кристаллов коффинита. Стенки пустот выполнены почковидным марказитом. Настуран Ib (с повышенным отражением) обнаруживается в участках замещения фрамбоидов пирита вокруг или внутри «теневых» псевдоморфоз в микро- и нанозернистой глобулярной массе по крупным округлым или гексагональным контурам исчезнувших минералов. Настуран Ic, как и Ib, встречается в виде микрозерен размером 0.2—0.3 мкм.

В «сплошном» настуране, слагающем четырехгранный стебель фи-томорфозы, наблюдаются мелкие (1 — 10 мкм) зерна галенита, содержащего до 0.38 % V, в ассоциации с серицитом (рис. 2). Совместно с серицитом здесь же обнаружены кристаллы пирита, содержащего до 1.6 % Co, 2.7 % Ni, 2.6 % Cu. Этот гидротермальный «букет» с разным количественным соотношением элементов сопровождает настураны в гидротермальные стадии месторождений Далматовское, Хохловское, 14

Хиагда и др. Добавим сюда и наиболее ранний сульфид — пирротин, выполняющий часть стебля фито-морфозы. Гель-настуран не только занимает пространство между выделениями пирита, но и замещает пирит (рис. 3). На рис. 3 показано выполнение основным гель-на-стураном (бледно-серый, 74.44 % U) углубления между почками (серый) мелко-глобулярного или фрамбоидального пирита и лента последующего диффузионного метасоматоза глобулярного пирита гель-настура-ном. В процессе метасоматоза происходит укрупнение зерен в результате их срастания до образования гомогенных белых глобул, интенсивно восстановленных интрагенераций ураноксида с 93.21 % UO2.

В заключение отметим, что при изучении фитоморфозы удалось увидеть в ней интрагенерации ураноксидов, обнаружить на основе их сравнительного изучения генетическое сходство в формировании Хохловского и Семизбайского урановых месторождений, а это, естественно, отразится на генетической интерпретации и Далматовского уранового месторождения, где такого рода интрагенерации были обнаружены нами ранее.

Авторы благодарят доктора геол.-мин. наук Ольгу Александровну Дойникову (ИГЕМ) за отличные АСЭМ-снимки с аншлифов фитомор-фоз, микрозондовые анализы и признательны ей за аргументированную критику изложенной здесь непривычной генетической трактовки материалов.