© Ю.М. Дымков, А.С. Салтыков
Гель-пирит-настурановая конкреция из Хохловского уранового месторождения, Зауралье, Россия
Приводятся результаты пересмотра
ранее полученных электронно-микроскопических данных с позиции «кватаронной»
концепции А. М. Асхабова, которые позволили по-новому расшифровать текстуру
уникальной ураново-рудной конкреции и выявить генетические взаимоотношения
между кватаронными трубками гель-настурана и псевдосталактитами гель-пирита.
Приводятся результаты пересмотра
ранее полученных электронно-микроскопических данных с позиции «кватаронной»
концепции А.М. Асхабова, которые позволили по-новому расшифровать текстуру
уникальной ураново-рудной конкреции и выявить генетические взаимоотношения
между кватаронными трубками гель-настурана и псевдосталактитами гель-пирита.
Ключевые слова: гель-настуран, гель-пирит, кватаронный, псевдокристаллы,
квазикристаллы, микро- и наноформы.
При описании
руд Хохловского месторождения неоднократно упоминалось о находках двух
пустотелых конкреций дисульфида железа с одиночными выделениями настурана от
1 до 6 мм в поперечнике и с параметром кристаллической решетки 0.5407 нм
[1]. Конкреции практически не описаны, и не известно, та же это конкреция с
глубины 583.3 м, что нами изучалась в 2000 г., или что-то новое. Конкреция
под номером 5006-6, переданная нам для изучения рудничными геологами, взята
из керна скважины. Это были обломки пирита и настурана в массе тяжелого
порошка необычно крупнозернистой урановой «черни».
Вблизи отмеченного выше
образца из интервала 581.6-581.3 м керна был взят образец 5006-Т-2 с
настураном в виде тонкой почковидной корки, не имеющий, подобно «кватарон-ным»
[2] настуранам, признаков сфе-ролитового строения. Во многих его спектрах
обнаруживается более высокое содержание урана. Состав этого гель-настурана
более характерен для гидротермальной минерализации, ЭДС анализ по трем
точкам показал следующие результаты, вес. %: (0.8, 0.83, 0.69); Р (1.20,
0.86,1.05); Б (0.55, 0.53, 0.41); Са (0.94, 1.00, 0.84); И (1.04, 0.63,
0.82); Бе (0.38, 0.53, 0.58); 2г (0, 0, 2.64); и (81.44, 79.75, 77.37);
ОвЬга (15.83, 14.99, 15.36); У (102.06, 99.04, 100.10).
В полированном шлифе обр.
5006-2 найден настуран (рис. 1) с призальбандовой пиритовой зоной, типичной
по структуре для далматовских прожилков. Межкристаллические пустотки в
пирите выполнены настураном. Выделение гель-настурана на пиритовой зоне
сохранилось в виде крустификационной щетки из трех сросшихся кристаллических
«почек», пологовыпуклых, «зазубренных». На нижней поверхности почек видны
грани кубических кристаллов. В песчаном цементе есть гнезда почковидных
агрегатов не затронутого заметными изменениями фемолита (рис. 1).
Парагенетически эти факты можно рассматривать как четкое разделение во
времени образование ураноносных прожилков и Мо-сульфидной ступени [3].
Отчетливую цементацию
обломка гель-настуранового прожилка песчаником, а также последующее
образование в цементе гнезда фемолита и прожилков кварца можно рассматривать
как показатель тектонического трещинообразования, а в
генетическом плане как показатель близости Хохловского месторождения к
месторождениям «гидротермально-осадочного» типа [4].
Основными минералогическими
признаками для доказательства генетического сходства и принадлежности
Хохловского и Далматовского месторождений к одному локатипу [5] можно
считать: 1) наличие в его рудах гидротермальных прожилков, 2) признаки
прохождения настураном кватаронного [2] состояния ураноксидного
геля.
В керне этой же скважины (обр. 5006-6, гл. 583.3 м)
была обнаружена крупная радиогенная (~2000 мР/ч) пиритовая конкреция. По
всем текстурным и структурным признакам в момент формирования минеральной
массы конкреция была пустотелой и вначале заполнялась ураноксидным гелем.
Можно предположить, что в массе геля одновременно вертикально вырастали
многочисленные кватаронные трубки [2], в результате тектонического дробления
сверху под действием силы тяжести из трещин во вскрытую часть конкреции
проник гель-пирит, который заполнил окаменевшие и уже потерявшие
пластичность открытые трубки, расширяя и разламывая их.
Ранее формы выделения
минералов в конкреции (рис. 2) нами интерпретировались как сложные
фитоморфозы настурана и пирита по древесине [6]. При большем увеличении на
этом снимке стали видны классические трубчатые формы. С позиции кватаронной
теории [2] данный снимок можно трактовать как картину раздробления трубочных
построек из гель-настурана-1 вязким гелем пирита, внедрившимся через
отверстие сверху. Пиритовый гель не только цементировал открытые
ураноксидные трубки, но и проникал в них, разламывая их и обрастая. Следом в
открытую и частично заполненную полость конкреции проникла порция более
окисленного геля, сцементировавшего псевдосталактиты гель-пирита и прилипшие
к ним обломки стенок настурановых трубок, а также раскрошенные трубки и
диспергированные гель-настураном-2 более мелкие частицы гель-настурана-1.
Гель настуран-2 был достаточно жидким: отходящие от «псевдосталактитов»
шнуры гель-пирита смогли, скручиваясь, образовывать «восьмерки» (в центре
рис. 2). Последующая массовая диспергация затвердевшего геля-2, по-видимому,
связана с проникновением в нагретый гель-настурановый агрегат охлажденной
воды.
Судя по сохранности
слабодеформированных трубчатых форм гель-настурана в
псевдосталактитах
пирита, перекристаллизация его круглых трубок в тетрагональные призмы
произошла после или одновременно с внедрением гель-пирита и инъекции в
полость конкреции гель-настурана-2. Детали взаимоотношений между
минералоидами еще требуют уточнения, так как пирит диффузионно заместил
часть трубок.
В завершение картины
диспергирования первичной гель-текстуры в полость конкреции среди обломков
трубок и затвердевших гелей проникли обломки «алеврита», пропитанные
битумоидом. Зерна «алеврита», угловатые, одного размера, напоминают
диспергированный халцедоновидный
гель-кварц.
По своей
кристаллической структуре выделяются два «сплошных» шара диаметром 6.6 мкм.
В одном из них различаются две пары малоугловых граней, разделенных одной
сферической. Двухглобульные ампулы, срастаясь боковыми стенками, образуют
вытянутые блоки и узкие «зазубренные» с двух сторон ленты, но большая часть
их встречается повсюду обособленно.
На увеличенных в два раза отпечатках четкие границы между ромбоэдрами и
гелем и сами фигуры исчезают, ромбоэдрические рамки становятся не
различимыми. В сплошном переплетении, похожем на светлую паутину, выделяются
серые пятна хаотичных агрегатов белых наноторов с черными точками ядер и
тонких трубок с белыми прозрачными стенками. В этом переплетении можно
выделить тонкие более «трубчатые» или «торовые» по составу «струи» с
причудливыми границами, напоминающие следы перемещения еще не очень вязкого
вещества (И-геля), находящегося в более подвижном состоянии. Тут же
появляются мелкие редкие квазикристаллы в виде острых ромбов и
прямоугольников размером 2.8х3.6 мкм, состоящих из частично упорядоченных
нанотрубочек и наноторов. Едва заметны крупные прозрачные монослоевые блоки
тонких параллельно сгруппированных трубок, окруженные прямоугольными рамками.
Их можно рассматривать как двумерные аналоги трехмерных игольчатых
квазикристаллов, отмеченных в геле ранее.
Битумоид из них просочился по многочисленным трещинам, что, на
наш взгляд, свидетельствует о незатухающих тектонических подвижках в
окружающих породах.
Одно из зерен настурана было исследовано при более сильном увеличении в
отраженных электронах. На снимке непротравленного минерала при
дополнительном его увеличении на экране монитора (х 3) видны создающие
светло-серый фон кватаронные микро- и наноформы. Прежде всего выделяются
выпуклые формы, среди которых главное внимание приковывают фрагменты
реликтов ромбоэдрических рамок. В одной из них, практически полной, удалось
замерить внутренний угол (30°). Длина ее достигает 4.8 мкм. Есть и хуже
сохранившиеся фрагменты рамок, корродированные по краям.
Наряду с ромбоэдрическими реликтовыми рамками отчетливо видны длинные ленты,
возможно поперечные срезы пластинчатых кристаллов. Судя по ассоциации с
ромбоэдрами, это могут быть реликты более высокотемпературных тонких
пластинчатых кристаллов «папиршпата», в общей «температурной»
последовательности развития кристаллов кальцита предшествующие образованию
основных ромбоэдров. Далее в последовательности кристаллообразования
классических рудных жил (Рудные горы [3]) стоят скаленоэдры, сопутствующие
образованию настурана. Общий фон в электронном изображении гель-настурана
создается в одних участках наноиглами и их лучистыми сростками, в других -
изобилием отчетливо выпуклых мельчайших «двух-глобульных» ампул, менее выпуклых и довольно редких торов диаметром 3,
длиной 1.8 мкм и малозаметных торов диаметром менее 2 мкм.
Слои еще не срослись и заметно сдвинуты по отношению друг к другу. Никаких
закономерностей - начальная стадия эволюции геля еще не кончилась. Появление
двумерных слоев, сдвигающихся параллельно относительно друг друга (наподобие
спайности), объясняет причину образования микрочешуйчатых скоплений
гель-настурана в «намывных» гнездах богатых руд в алевролитах и глинах
Хохловского месторождения.
Предположительно первичная форма скопления
диспергированного ураноксида обнаружена в раскрошенной гель-настурановой
конкреции, сложенной черным рассыпчатым разнозернистым агрегатом «урановой
черни». В составе этого агрегата под бинокуляром обнаружены многочисленные
обломки относительно крупных (сторона квадрата 11 мкм) тетрагональных трубок
и зональных призматических кристаллов монолитного уранинита с
полуметаллическим блеском. Уранинит покрыт коркой черного матового настурана,
похожего на настуран-2. В виде зональных кристаллов встречаются также
обломки настурана с ядром из уранинита (22 мкм в ребре) и квадратно-ячеистые
формы размером до 230 мкм в ребре. Все это - раскристаллизованные
параморфозы кристаллического ураноксида (гель-настурана) по цилиндрическим
трубкам кватаронита [2].
В богатых рудах Далматовского месторождения удалось
наблюдать различные стадии кристаллизации кватаронных форм. В конечном виде
глобулы становятся кубами или октаэдрами близкого размера, могут
образоваться агрегаты более мелких параллельно сросшихся микро- и
нанокристаллов, в том числе и кубов с блестящими гранями. Цилиндрические
трубки становятся тетрагональными, причем если они были тонкостенными, то
квадратная полость сохраняется. В толстостенных трубках отверстия частично
зарастают, а монолитные - рассыпаются на блоки различной формы. Химический состав окристаллизованных параморфоз из
пирит-настурановой конкреции определила в 2000 г. О.А. Дойникова (три ЭДС
анализа, АСЭМ). Ею были проанализированы две параморфозы гель-настурана-1 и
псевдоморфоза настурана-2 и соответственно выявлен следующий состав, вес.
%: А1 (1.64, 0.47, 1.21); (0.59, 0.57, 0.28); Р (0.95, 0, 1.24); Са (1.84,
2.38, 1.46); И (0, 0.57, 0); 2г (4.25, 4.77, 2.74); И (75.57, 73.56, 60.78);
Овыч (14.69, 14.30, 13.31); У (99.53, 96.62, 81.02).
Для изученных нами пирит-настурановых конкреций
удалось получить не так много новых данных, но уже известные материалы
проанализированы по-новому. Прежде всего рассмотрим с кватаронных позиций
данные о кристаллической структуре кубических параморфоз оксидов урана по
первичным кватаритным формам затвердевшего ураноксидного геля. Расчет
рентгеновской дифрактограммы черной природно диспергированной фракции из
пиритовой конкреции (отсеяно без перетирания), выполнен в лаборатории
физических методов исследования минералов группой М.Ю. Гурвича в МГРА.
Результаты показали, что основным компонентом порошка служит смесь пирита и
оксида урана с близким параметром элементарной ячейки (ао= 0.538 нм).
Возможно, присутствует и оксид с большим параметром решетки. О реальности
этого предположения говорят дебаеграммы растертых призматических обломков
перекристаллизованных в призмы трубок (ао= 0.539 нм) и обломков серого
агрегата мелких трубок настурана-2 (ао= 0.536 нм) (данные Л.А. Левицкой,
ИГЕМ). Очень интересно несоответствие межплоскостного расстояния ёш= 0.308
нм для оксида с а = 0.536 нм.
Как отметили минералоги ВИМС (Е.В. Коноплева и др.
[7]), эталоном для Хохловских руд является настуран с параметром
кристаллической решетки а0 = 0.541 нм, в то время как у настурана из
пиритовых конкреций этот параметр составляет 0.5407 нм. Самые низкие
значения указанного параметра 0.532 нм. Пока это самая низкая граница
кристалличности затвердевших гель-настуранов. Можно объяснить появление
значений межплоскостных расстояний ё111= 0.308 нм двухфазностью пробы -
присутствием в ней микронных частиц ураноксида с а = 0.5407 нм. В процессе
раскристаллизации это были естественные зародышевые промежуточные фазы в
эволюции геля.
Процесс раскристаллизации и затвердения ураноксидного
геля рентгенографически не изучен, тем не менее и в гидротермальных
микропрожилках, и в конкреции нами выявлены наиболее информативные
типоморфные признаки генетического сходства между рудами Хохловского и
Далматовского и, возможно, других геологически и структурно сходных
месторождений урана в зоне Среднего Зауралья.
--------
Подписи к иллюстрациям --------
Рис. 1. Обломок
гель-настуран-пиритовой жилы, сцементированный разнозернистым песком с
включением позднего гнезда фемолита (светло-серое, левый край снимка).
Гель-настуран - белый, пирит - серый, крупные округлые темносерые зерна - частицы
речного песка. Обр. 5006-2. Здесь и далее изображения в отраженных
электронах.
Рис. 2. Раскрошенная структура диспергации (1) гель-настура-на-1 [и 56 %, 2г
4.25 %] с образованием настурана-2 [и 60.8 %, 2г 2.7 %] (2);
псевдосталактиты гель-пирита (3); гнездо кварцевого песка (4), пропитанного
битумоидом.
Рис. 3. Схематизированная зарисовка одного из участков поверхности микропрожилка гель-настурана:
1-3 - псевдоморфозы по реликтам замещенных гель-настураном кристаллов
кальцита (?); 4 - реликт многогранника гель-настурана; 5 - шары в массе геля
настурана, образованные вращением игольчатых пучков; 6 - вкрапленность
различной густоты игольчатых сростков наноформ в массе гель-настурана; 7 -
зональная глобула (торы размером внутреннего концентра).
------------------------------------
Литература
1. Месторождения урана в речных палеодолинах Уральского региона / Сост. А.Б. Халезов; науч. ред. Г.А. Машковцев. М.: ВИМС, 2009. 145 с.
2. Асхабов А.М. Кватаронный механизм образования наночастиц и ультрадисперсных
материалов // Наноминералогия. Ультра и микродисперсное состояние
минерального вещества. СПб.: Наука, 2005. С. 61-90.
3. Дымков Ю.М.
Парагенезис минералов урансодержащих жил. М.: Недра, 1985. 206 с.
4.
Машковцев Г.А, Коченов А.В., Халдей А Е. О гидротермально-осадочном
образовании стратиформных урановых месторождений в фанерозойских
депрессионных структурах // Редкометально-урановое рудообразование в
осадочных породах. М.: Наука, 1995. С. 37-41.
5. Юшкин Н.П. Проблема
типоморфизма минералов // ЗВМО, 1972. Ч. 101. Вып. 2. С. 223-236.
6.
Волков Н.И., Дымков Ю.М., Дойникова О.А., Диков Ю.П. Минералогические
особенности урановых руд Хохловского месторождения, подготовленных для
подземного выщелачивания // Подземное и кучное выщелачивание урана, золота и
других металлов / Под ред. М.И. Фазлуллина. Руда и металлы. Т. 1. Уран.
М., 2005. С. 60-69.
7. Коноплев А.Д, Марков С.И., Долбилин С.И. и др.
Материалы по геологии урана, редких и редкоземельных металлов: Информ.
сборник. М., 2002. Вып. 144. С. 131-141.
Рецензент чл.-кор. РАН А.М. Асхабов
--------
Текст предоставлен автором; публикация в кн.Вестник
института геологии Коми научного центра Уральского отд. РАН. Выпуск № 7, том
199, 2011 г.
* См. также:
УРАНОКСИДНЫЕ
ЗАТВЕРДЕВШИЕ ГЕЛИ ЯДЕРНОЙ ЗОНЫ Окло, Габон
