Уранинит-настуран-титанатурановые месторождения

Урановые месторождения данной подгруппы располагаются в центральной части одного из щитов России в пределах блока, консолидированного в позднем архее и испытавшего в последующем интенсивный тектогенез дважды: в конце раннего протерозоя (2,0—1,9 млрд. лет назад) одновременно с проявлением регионального ультраметаморфизма и в среднем протерозое (1,8—1,4 млрд. ли назад), когда он сопровождался формированием гипабиссальных — приповерхностных интрузивов и разнообразных даек.
Породы фундамента представлены преимущественно кварц-биотит-плагио-клазовыми гнейсами, содержащими нередко переменное количество кордиерита. роговой обманки и пироксена, а также мигматитами и гранито-гнейсами. Эти породы метаморфизованы в условиях амфиболитовой фации, смяты в систему крутых и относительно простых складок субмеридионального направления» неравномерно гранитизированы и прорваны многочисленными субсогласными телами гранитов и пегматоидов.
В центральной части указанного блока располагается гигантский гранитный купол. Он образован двумя разновозрастными комплексами гранитоидов и ограничен с востока и запада мощными (до 10—15 км) зонами глубинных разломов, контролирующими тела натровых метасоматитов и урановые месторождения. Центральная часть купола сложена ранненротерозойскими (2 млрд. лет) крупнозернистыми порфировидными калиевыми гранитами, сменяющимися к периферии трахитоидными и нормальными среднезернистыми гранитами, а затем (в экзоконтакте купола) — широкими полосами мигматитов и гранитизированных гнейсов, пронизанными жилами пегматоидных гранитов. Более молодыми, среднепротерозойскими (1,8—1,7 млрд. лет), являются крупные конической формы гипабиссальные — приповерхностные интрузивы гранитов рапакиви и тесно с ними сопряженные крупные тела габбро, габоро-норитов и габбро-лабрадоритов. Дайки пикритов, габбро-диабазов, анортосиенитов и диабазовых порфиритов — наиболее поздние магматические породы района. Они приурочены к крупным зонам разломов широтного простирания; возраст их соответственно 1,8; 1,6; 1,4 и 1,3 млрд. лет (определен К—Аr методом).
Помимо указанных краевых глубинных разломов месторождения ураноносных натровых метасоматитов обнаружены и в пределах гранитного купола, где они располагаются вдоль тектонических зон меридионального и северо-западного направлений, диагональных к основным меридиональным зонам глубинных разломов. Однако большая их часть располагается в зоне глубинного разлома, ограничивающей гранитный купол с востока (рис. 35) и имеющей длительную историю развития.

Строение ураноносной зоны разломов. Тектоническая зона имеет сложное внутреннее строение и образована структурными элементами двух существенно различающихся между собой и разновозрастных групп. Структурные элементы первой, древнейшей, группы возникли еще в раннем протерозое в процессе становления кристаллического фундамента. Они представлены последовательно формировавшимися мелкими телами среднезернистых гранитов, мощными зонами смятия и будинажа, поясами пегматитовых жил, а также крупными и мелкими швами тонкорассланцованных и перекристаллизованных пород — бластомилонитов (рис. 36). Зоны смятия и бластомилонитовые швы возникали в условиях проявления интенсивных пластических деформаций, совершавшихся на значительной глубине и при высокой температуре, характерных для альмандин-амфиболитовой фации метаморфизма. Они пересекают все ультраметаморфические раннепротерозойские гранитоиды, но в свою очередь срезаются массивом среднепротерозойских гранитов рапакиви и габбро-лабрадоритов. Ими контролируются мелкие проявления высокотемпературного калиевого метасоматоза (микроклинизации).

Структурные элементы второй, более поздней, группы были образованы в среднем протерозое в условиях относительно близповерхностных хрупких деформаций и менее высоких температур. Они представлены главным образом многочисленными милонитовыми швами и зонами катаклаза. сопровождающимися широкими зонами зеленосланцевого (эпидот-хлоритового) изменения пород, а также наложенными на них более поздними катакаазитами, в которых заключены ореолы ураноносных натровых метасоматитов. Милопиты и катаклазиты унаследовали более древние бластомилонитовые швы, имеют мощность десятки метров и особенно интенсивно проявлены среди мигматитов и гранитных тел, пронизывающих гнейсы. В отличие от бластомилотитов они отчетливо прослеживаются в среднепротерозойских гранитах рапакиви, но имеют в них заметно меньшую мощность.
Ореолы натровых метасоматитов согласны с залеганием ультраметаморфических пород на обрамлении гранитного купола и в го же время вытянуты по простиранию и падению контролирующих их разломов, располагаясь среди катаклазитов и милонитов зеленосланцевой фации.
Различаются два типа натровых метасоматитов — эгирин-рибекитовый в эпидот-хлоритовый, образованные в результате деятельности щелочных растворов соответственно с высокой и низкой активностью натрия. В общем случае их ореолы характеризуются наличием трех зон: внешней, промежуточной и внутренней, собственно альбититовой. Во внешней зоне метасоматитов первого типа наблюдаются частичное замещение кварца микроклином и альбитом, деанортизация (и покраснение) плагиоклаза и развитие рибекита по биотиту. В промежуточной зоне кварц полностью выщелочен и метасоматиты представлены мясо-красной породой, состоящей из микроклина, альбита и рибекита. Наконец, во внутренней зоне микроклин почти полностью замещен альбитом, а рибекит — эгирином, и метасоматиты представляют собой эгиринсодержащий альбитит. В метасоматитах эпидот-хлоритового типа вместо рибекита и эгирина образуются хлорит и эпидот, устойчивые во всех зонах метасоматической колонки. Полная метасоматическая зональность возникает не в каждом теле натровых метасоматитов, нередко в них выпадает внутренняя (альбититовая) и даже промежуточная зоны. Текстурно-структурные особенности исходных пород при метасоматозр обычно хорошо сохраняются, а разрез последних легко воссоздается.
Урановая минерализация в зоне разломов связана с натровыми мехасоматитами и располагается исключительно среди альбититов внутренней зоны ореолов. Она всегда развита в участках неоднократного проявления наложенного катаклаза и вместе с поздними альбитом, родуситом, хлоритом, карбонатом. гематитом, гидробиогитом и другими минералами выполняет систему мелких межзерновых срывов и образует цемент катаклазированных альбититов. Наиболее крупные тела альбититов с промышленным урановым оруденением образующие отдельные месторождения, в меридиональной зоне разломов тяготеют к участку ее пересечения поперечной тектонической зоной широтного простирания, выполненной дайками и также сопровождаемой проявлениями натрового метасоматоза (см. рис. 35). В разломах они локализуются в местах: а) изгибов но простиранию и падению; б) расщепления или развития диагональных оперяющих трещин; в) переселения ими продольных блоков, сложенных часто чередующимися гнейсами, гранитами и пегматитами. Наряду со структурным контролем на всех месторождениях отчетливо проявлен и литологический, выраженный в преимущественной локализации натровых метасоматитов и рудных залежей среди гранитоидов и обусловленный благоприятными физико-механическими свойствами последних: их меньшими по сравнению с гнейсами значениями упругих свойств (модулей Юнга и сдвига) и в то же время более высокой пористостью.
Структурные условия локализации и минеральный состав ураноносных натровых метасоматитов могут быть рассмотрены на примере месторождения, описанного В.И. Казанским и др. и Н.П. Гречищниковым и др.

Месторождение располагается в лежачем боку одного из крупных разломов основной тектонической зоны и приурочено к продольному блоку гнейсов, испытывающему в плане и в разрезе поперечный флексурный изгиб и пронизанному субсогласными телами и жилами среднезернистых и пегматоидных гранитов (рис. 37). Рудоконтролирующий разлом представлен зоной смятия, мигматизации и будинажа, рассеченной аплит-пегматоидными жилами и бласто-милонитовыми и милонитовыми швами. Он имеет крутое (65—70°) восточное падение и в участке флексурного изгиба в разрезе косо срезает толщу гнейсов с субсогласными гранитными телами. Вдоль контактов гнейсов и гранитов развиты многочисленные слабо выраженные оперяющие разрывы, представленные милонитами. Последние сопровождаются массовым катаклазом и натровым метасоматозом и урановым оруденением, избирательно проявленными среди гранитов Вследствие этого преобладают крупные линзообразные рудные залежи, согласные с залеганием пород ультраметаморфического комплекса. Наряду с ними в крупных относительно изометричных гранитных телах непосредственно в участке флексурного изгиба гнейсов развиты неправильные линзо- и столбообразные залежи, форма которых определяется контактами измененных гранитов не только с гнейсами, по и с различно ориентированными здесь жилами альбитизированных пегматоидных гранитов.
Урановорудные залежи занимают лишь часть (около 30%) объема альбититовых тел и приурочены к участкам развития постальбититового катаклаза. Последний проявлен неравномерно и обычно более интенсивен среди апогранитных альбититов на контакте с апогнейсовыми (рис. 38, а) и апопегматоидными (рис. 38, б) альбититами и в местах частой перемежаемости всех этих альбитизированных пород (рис. 38, в). Соответственно в таких участках наблюдаются несколько более высокие против обычных рядовых содержаний урана. В целом же рудные залежи нередка не имеют четких геологических границ, и их контуры определяются данными опробования.

Руды месторождения отличаются сложным минеральным составом. Из урановых минералов в них развиты уранотитанаты, настурав, уранинит, давидит, коффинит, гидронастуран, уранофан, бета-уранотил, урановые черни и другие недостаточно изученные минералы. Прозрачные минералы представлены главным образом альбитом, а также эгирином, рибекитом-родуситом, хлоритом, гидробиотитом, эпидотом, карбонатами, кварцем, цирконом (малаконом) и апаиитом. Из других рудных минералов отмечены магнетит, гематит, пирит, халькопирит, галенит. В незначительных количествах встречаются борнит, мушкетовит, пирротин, ильменит. Элементы-спутники урана в рудах представлены свинцом, титаном, ванадием, цирконием и редкими зелиями. Главным урановым минералом является уранотитанат типа браннерита. Он, а также уранинит, настуран, да видит и коффинит образуют в рудах единичные зерна, тонкую вкрапленность, гнездовые скопления и реже прожилковые выделения. Эти минералы представлены несколькими генерациями и находятся в сложных взаимоотношениях между собой и другими минералами рудоносных альбититов. Размеры их зерен измеряются тысячными и сотыми долями миллиметра, редко составляют 0,1—0,2 мм и лишь в единичных случаях достигают 0,5—2,0 см.
Вопросы генезиса. Ураноносные натровые метаоолгатиты наложены на все метаморфические и ультраметаморфические породы архея — раннего протерозоя. но генетическая связь с какими-либо определенными магматическими породами для них не обнаружена. Это обстоятельство обусловило различные взгляды на их генезис. Высказаны предположения о метаморфогенном, метеорно-ювенильном и гидротермальном происхождении рассматриваемых месторождений.
Сторонники метаморфогенной гипотезы связывают образование месторождений либо с раннепротерозойскими метаморфизмом и ультраметаморфизмом, либо с процессами протоактивизации, имевшими место на границе раннего и среднего протерозоя (2,0—1,9 млрд. лет) и характеризовавшимися мощным проявлением натрового метасоматоза вне видимой связи с магматизмом. Предполагается, что метаморфогенные воды из области ультраметаморфизма выносили и на верхних уровнях зон глубинных разломов отлагали те рудные компоненты, которые извлекались из метаморфических толщ.
Согласно гипотезе метеорно-ювенильного происхождения образование урановых руд связано с циркуляцией в среднем протерозое в зонах разломов метеорных вод, смешивавшихся с ювенильными и приобретавших характер терм.
Гидротермальная гипотеза разработана в виде двух самостоятельных вариантов: первый на основе представлений о постмагматическом характере ураноносных растворов, отделявшихся от кристаллизовавшихся массивов раннепротерозойских калиевых гранитов, второй на основе представлений о связи гидротермальной деятельности с процессами средне-протерозойской тектоно-магматической активизации. Второй вариант подтверждается фактами резкого отрыва ураноносных альбититов от ультраметаморфического комплекса по времени (табл. 3) и условиям образования. Гранитоиды ультраметаморфического комплекса, древние структурные элементы разломов и связанные с ними калиевые метасоматиты имеют возраст около 2 млрд. лет и образованы в глубинных и высокотемпературных условиях. В отличие от них ураноносные альбититы имеют возраст около 1,7 млрд. лет и среди глубинных ультра метаморфических пород они образованы уже после их выведения на гипабиссальные — приповерхностные уровни в результате длительной эрозии основания древних платформ. Они вместе с предшествовавшими им катаклазитами и милонитами зеленосланцевой фации отчетливо наложены на близкие к ним по возрасту гипабиссальные — приповерхностные среднепротерозойские граниты рапакиви и дайки пикритов и, в свою очередь, пересечены дайками габбро-диабазов, анортосиенитов и диабазовых порфиритов. Образование ураноносных альбититов сопряжено во времени с формированием в среднем протерозое катаклазитов и милонитов (в зонах разломов), пологих тектонических впадин, выполненных среднепротерозойскими вулканогенно-осадочными породами, перечисленных выше интрузивов и даек пород кислого, щелочного и основного состава и наряду с ними оно является составным элементом среднепротерозойской тектоно-магматической активизации щита.

Лабораторные определения температур образования ураноносных альбититов методами декрепитации и гомогенизации, выполненные Р.В. Голевой и Ф.П. Мельниковым, указывают на снижение температуры в процессе натрового метасоматоза от 380—400 до 180—260° С. Эти значения температур согласуются с данными моделирования процесса щелочного натрового метасоматоза и соответствуют среднетемпературному гидротермальному процессу. Им противоречат результаты изотопных исследований (О18/О16 и С13/С12) ураноносных альбититов, полученные 10. А. Борщевским и др. и показавшие, что верхний предел температуры процессов альбитизации, карбонатизации и уранового рудообразования не превышал 130° С. Натровый метасоматоз и урановое оруденение эти исследователи связывают генетически с деятельностью изотопно-легких поверхностных вод, извлекавших и переотлагавших рассеянный уран метаморфических толщ, по не объясняют источник огромного количества щелочей (Na2O) в рудоносных растворах.
Предположение о заимствовании урана при образовании натровых метасоматитов из вмещающих пород подтверждается данными изотопных исследований, показавших исключительно выдержанный и явно аномальный изотопный состав свинца урановых руд.