РАДИОХИМИЯ, 2020, том 62, № 4, с. 349-358

УДК 553.495.068.1

ЧЕРНЕВЫЕ ФОСФАТНЫЕ УРАНОВЫЕ РУДЫ

ВИТИМСКОГО ПЛАТО (БУРЯТИЯ)

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН,

119017, Москва, Старомонетный пер., д. 35

*e-mail: doa@igem.ru

Получена 05.06.2019, после доработки 02.12.2019, принята к публикации 05.12.2019

Дисперсная радиоактивная рудная минерализация (урановые черни) на палеодолинных месторождениях

Витимского урановорудного района (Республика Бурятия) изучена комплексом методов аналитической

электронной микроскопии (SEM, TEM). Рудный компонент - фосфат четырехвалентного урана нингиоит -

в виде микронных кристаллических и минералоидных выделений представлен во всех типах вмещающих

пород (пески, граниты фундамента, перекрывающие базальты). Фосфатно-черневые урановые руды,

малоизвестные ранее, представляют новый для России тип промышленных руд.

Ключевые слова: урановые черни, нингиоит, черневая урановая руда, палеорусловые месторождения

DOI: 10.31857/S0033831120040097

В мировой добыче урана преобладают место-

(Далматовский район, Курганская обл.) ведет про-

рождения урана песчаникового типа. Они наибо-

мышленную эксплуатацию и разработку урановых

лее экономически выгодны для отработки мето-

месторождений Зауральского района. Сюда входят

дами выщелачивания in situ (ISL). В 2015 г. более

месторождения в обрамлении Западно-Сибир-

55% мировой добычи урана было извлечено из

ской плиты со средними запасами: Далматовское

месторождений песчаникового промышленного

(12000 т), Хохловское (11000 т) и Добровольное

типа [1]. Эти экзогенные месторождения форми-

(8000 т) [2]. В 2017 добыча урана составила 592 т.

руются в самых верхних слоях земной коры. Руды

Кроме того, в Мариинском районе Зауралья из-

урана здесь образуются в результате окисления

вестны небольшие месторождения и рудопроявле-

осадочных отложений кислородсодержащими

ния такого же типа - Малиновское, Новое, При-

грунтовыми/пластовыми водами. По классифика-

городное, Ледяшевское и др. [3]. АО «Хиагда» в

ции МАГАТЭ 2013 г. среди песчаниковых место-

Забайкалье (Республика Бурятия) ведет промыш-

рождений урана наиболее широко представлены

ленную эксплуатацию и разведку урановых место-

три подтипа: таблитчатые (tabular), ролловые (roll-

рождений Витимского рудного района. Основная

front) и базально-русловые (basal channel). Их ти-

ресурсная база - Хиагдинское рудное поле (ХРП) -

пичные примеры соответственно: Чехия (Страж)

расположена на Витимском плато (Северо-Вос-

и Болгария (Маришское рудное поле); Казахстан

точное Забайкалье). Это группа разведанных па-

(Чу-Сарысуйская урановорудная провинция);

леодолинных месторождений в районе р. Витим:

Япония (Нингио-Того, Тоно), Канада (Британская

Дыбрын, Намару, Коретконде, Тетрах, Хиагда,

Колумбия), Аргентина (Мендоса) и др. В России

Вершинное, Источное, Количикан. Месторожде-

известны базально-русловые месторождения со

ния ХРП были открыты в 1980-е гг. Месторожде-

средними запасами. Отечественные геологи обыч-

ние Хиагда изучалось первым из этой группы, по

но называют их палеодолинные/палеорусловые.

его имени в дальнейшем было названо все рудное

Два из трех действующих российских предприя-

поле. Все месторождения ХРП локализованы в

тий по добыче урана - АО «Далур» и АО «Хиагда» -

палеодолинах, врезанных в кристаллический фун-

разрабатывают палеорусловые месторождения

дамент (рис. 1). Кроме того, в северной и южной

песчаникового типа. Промышленная эксплуатация

частях Витимского рудного района (за пределами

ведется экологически чистым способом скважин-

ХРП) расположено несколько небольших место-

ного подземного выщелачивания ISL. АО «Далур»

рождений и рудопроявлений такого же типа (Джи-

349

350

ДОЙНИКОВА и др.

в составе настуран-коффинитовых руд как этого,

так и других месторождений ХРП. Первые публи-

кации о фосфатном составе U-руд были в 2014 г.

[8, 9]. Наши исследований подтвердили дисперс-

ность рудного материала (микронные размеры) и

преобладающий фосфатный состав черневых руд,

что характерно для всех месторождений ХРП. Ре-

зультаты выявили новый для России промышлен-

ный тип урановых руд - фосфатные черневые [8].

Месторождения с нингиоитовыми рудами отно-

сятся к пластово- и грунтово-инфильтрационному

генетическому типу по классификации [10].

Все палеодолинные месторождения России от-

Рис. 1. Схематическая геологическая карта Хиагдин-

носятся к песчаниковому промышленному типу.

ского рудного поля (по данным работы [3]). 1, 2 - N-Q

Дисперсные рыхлые руды таких месторождений

отложения: 1 - терригенные, вулканогенно-осадочные,

2 платобазальты; 3 - породы фундамента (граниты);

сложены минералами четырехвалентного урана:

4 - проекции урановорудных залежей на поверхность;

уранинитом UO₂, коффинитом USiO₄, нингио-

5 - разрывные нарушения; 6 - оси палеодолин; 7 - ось

итом CaU(РO₄)₂·2H₂O [4, 5]. В практике россий-

Байсыханского поднятия; 8 - контуры палеооврагов.

ских геологов такие руды называются «черневые»,

а их рудное вещество - «урановые черни». В за-

линдинское и др.). В настоящее время в северной

рубежной геологии, несмотря на установленный

части региона ведутся геологоразведочные рабо-

нами ранее полиминеральный состав таких руд,

ты. На территории России (Республика Калмыкия)

используют термин «sooty uraninite» - сажистый

в миоценовых палеодолинных отложениях р. Дон

уранинит. Наш опыт многолетнего изучения та-

известно также песчаниковое базально-русловое

ких рыхлых черневых руд показывает, что для их

месторождение Балковское (запасы 15 000 т) [2].

эффективного изучения требуется привлечение

Детальная геологическая разведка группы

локальных методов АЭМ. Детальное минерало-

месторождений ХРП началась с 2009 г. дочер-

гическое АЭМ-исследование урановых руд ХРП

ней компанией урановой холдинговой компании

составляет основу данной работы. Данные о мине-

«Атомредметзолото» (АРМЗ), которая входит в

ральном составе руд важны для выбора оптималь-

состав Российской государственной корпорации

ной технологии их отработки.

«Росатом». Большая часть разведочных и буро-

Образцы и методы. Получены минералогиче-

вых работ была проведена через геологоразве-

ские данные о рудах месторождений: Дыбрын, На-

дочную компанию ARMZ, Rusburmash. В 2014 г.

мару, Коретконде, Хиагда, Вершинное, Источное,

завершена основная разведка и оценка ресурсов

Количикан. Изучались образцы наиболее богатых

для группы урановых месторождений ХРП с об-

рудных проб из керна скважин, различные литоло-

щими запасами более 45 тыс. т. Объем добычи

гические разновидности рудовмещающих пород,

урана в 2017 г. 693 т. Выход на мощность добы-

среди которых преобладали терригенно-осадоч-

чи 1000 т/год ожидается в 2019 г. [1]. В настоящее

ные. На первых шести месторождениях были из-

время разрабатываются месторождения Хиагда и

учены все виды рудовмещающих пород: светлые

Источное, идет подготовка к эксплуатации Вер-

и темные пески, алевролиты, граниты, базальты.

шинного [3]. Результаты геологического изучения

На последнем - только несколько образцов из пес-

ряда месторождений ХРП опубликованы ранее [3,

чаника.

6, 7]. Порошковые черневые руды ХРП считались

настуран-коффинитовыми до начала детальной

Изученные рудные образцы представляют

разведки в 2009 г., когда методы аналитической

собой рыхлый слабосцементированный мате-

электронной микроскопии (АЭМ) были привле-

риал. Сыпучий характер образцов, их мелкая

чены в минералогическую практику. Наше первое

зернистость и дисперсность рудных минералов

оценочное изучение руд Хиагды в начале 1980-х

обусловили выбор метода АЭМ для изучения ми-

гг. диагностировало преобладающий рудный ком-

нерального состава уранового рудного вещества.

понент как Ca-U⁴⁺-фосфат нингиоит. Другими

Радиография использовалась как метод предвари-

исследователями этот минерал до последнего вре-

тельного просмотра образцов. Оснащение АЭМ:

мени отмечался как подчиненный по значимости

JSM-5610LV + INCA-450, 25 кВ; JEM-2100 +

РАДИОХИМИЯ том 62 № 4 2020

ЧЕРНЕВЫЕ ФОСФАТНЫЕ УРАНОВЫЕ РУДЫ

351

IETEM INCA-250, 100 кВ. Диагностика рудных

Как во всех инфильтрационных месторожде-

минералов выполнена комплексом методов скани-

ниях урана песчаникового типа, на ХРП прояв-

рующей и просвечивающей АЭМ - микродифрак-

лены классические закономерности формирова-

ция (SAED), элементный состав (EDS), морфоло-

ния ролловых рудных тел на редокс-границе в

гия (BSE-изображение).

проницаемых осадочных толщах. Это граница

неизмененных сероцветных пород с эпигенетиче-

Использовалось различное препарирование

образцов: изучались отдельные, отобранные вруч-

ски измененными, обеленными (белесая окраска

ную зерна, прозрачно-полированные шлифы и по-

бывших сероцветных пород является результатом

лированные срезы (аншлифы).

прохождения по ним фронта эпигенетических ре-

докс-процессов). Предполагается, что оруденение

Геологическая обстановка. Хиагдинское руд-

формировалось на геохимическом восстанови-

ное поле расположено на левобережье р. Витим в

тельном барьере, который создавался при участии

пределах обширного Амалатского плато базальтов,

бактериального разложения органического веще-

приурочено к Байсыханскому поднятию, которое

ства рудовмещающих пород. Положение и морфо-

прослеживается по выходам гранитоидов фунда-

логия редокс-границы в разрезе и в плане опреде-

мента в поле базальтового покрова (рис. 1). Поло-

ляется литологическим составом рудовмещающих

жение месторождений контролируется крупными

пород, их эффективной пористостью и проницае-

палеодолинами и их притоками, которые врезаны

мостью.

в породы кристаллического фундамента на скло-

нах поднятия и перекрыты мощным базальтовым

Рудные залежи линзовидной и более сложной

покровом. Рудные залежи приурочены к палеорус-

формы приурочены к осевым частям палеорусел.

ловым отложениям палеодолин и их притоков.

В терригенных и вулканогенно-осадочных по-

родах рудные тела расположены обычно в пер-

Общие черты геологического строения для

вичных сероцветных породах вблизи контакта

всех месторождений ХРП: структурные условия

с обеленными, реже в самих обеленных. Ленто-

локализации оруденения, литолого-фациальный

образные в плане и линзовидные в поперечном

состав рудовмещающих пород, минеральный со-

сечении (мощность n ≈ 20 м) рудные тела преоб-

став руд. Различия: размер палеорусел и рудных

ладают. Они объединяются в залежи (от сотен ме-

залежей в них. Оруденение на всех месторождени-

тров до 8 км). Реже - рудные тела неправильной

ях локализуется преимущественно в терригенных

и вулканогенно-осадочных отложениях, реже в пе-

столбообразной формы, которые прослеживаются

рекрывающих базальтах и гранитоидных породах

на всю мощность осадочной толщи, захватывая

фундамента. Породы фундамента имеют повы-

частично породы фундамента и перекрывающих

базальтов. Предполагается, что локализация таких

шенные содержания урана [в среднем (5.5-6.0) ×

10^-4] и большинством исследователей рассматри-

тел обусловлена поступлением из фундамента в

ваются как источник урана для данных место-

рудовмещающую толщу углекислых вод в зонах

рождений [2].

крупных разломов [7, 11].

Вмещающие оруденение породы - неоген-чет-

Ураново-рудная минерализация месторожде-

вертичные отложения. Это делювиально-пролю-

ний ХРП. Общий баланс урана в песчаниковых

виальные буроцветные щебни, сероцветные пес-

урановых рудах слагается из минералов урана, ак-

чано-глинистые породы, а также аллювиальные

цессорных минералов и минералов сорбентов. На

пески, озерно-болотные глинистые алевриты,

всех изученных месторождениях урановая мине-

глины и торфяники. Породы обогащены органи-

рализация однотипна. Визуально, по морфологии

ческим веществом в виде растительных остатков

выделений руды характеризуется как урановые

и тонко рассеянного углистого детрита. Среднее

черни. Рудовмещающие породы различные: свет-

содержание С_орг в осадках 0.1-0.3%, в обогащен-

лые пески, темные пески и алевриты, граниты, ба-

ных участках - первые проценты. В верхней части

зальты. Изученные рудные образцы из терриген-

разреза осадки содержат примесь вулканогенного

ных осадочных пород представляют собой песок

материала: пепел, лапилли, обломки вулканитов.

или песчано-глинистый слабо сцементированный,

Осадочные породы на всей площади практически

рыхлый материал серого и темно-серого цвета,

полностью перекрыты мощными покровами (до

что связано с углефицированными растительными

200 м) базальтов и туфо-базальтов (Амалатское

остатками. Оруденелые вулканиты представлены

плато); отдельные выходы фундамента есть на во-

измененными пористыми базальтами и их туфа-

доразделах.

ми. Рудные образцы из фундамента - выветрелые

РАДИОХИМИЯ том 62 № 4 2020

352

ДОЙНИКОВА и др.

Рис. 2. Зерна рудного песка (на врезках) и увеличенные их участки: а - корки и агрегаты веретеновидных кристаллов

нингиоита (светлое, белое), б - игольчатый субмикронный нингиоит в Al,Si-массе (здесь и далее BSE-изображения).

(а)

(б)

2 мкм

5 мкм

50 мкм

200 мкм

Рис. 3. Характер выделения урановой минерализации (яркое, светлое): а - в богатой руде гранитов, кристаллы нингиоита

на поверхности минеральных агрегатов и зерен, на пирите (врезка); б - в базальте нингиоит-сульфидные выделения (свет-

лые) декорируют пути поступления растворов, на врезке - сростки субмикронных кристаллов нингиоита в стекловидном

материале (светлый «поток» в центре шлифа).

граниты. Урановая минерализация в базальтах и

урана. Во всех разностях вмещающих пород руд-

гранитах выполняет трещины и пустоты, отмече-

ный компонент диагностирован как минерал U⁴⁺

на также в прожилках с хлоритом и глинистыми

нингиоит CaU(PO₄)₂·(1-2)H₂O минеральной груп-

минералами.

пы рабдофана и его изоморфные разновидности,

Общие характеристики рудного вещества ме-

содержащие Fe и S [7]. Преобладает разновид-

сторождений ХРП: фосфатный состав урано-

ность нингиоита с идеализированной формулой

вой U^IV-минерализации, высокая дисперсность

(Ca,U,Fe)∙[(P,S)O₄]∙(1-2)H₂O. В составе минерала

и цементирующий характер рудных выделений

часто присутствуют Ce, La, Nd, реже примеси Sr,

(рис. 2-4), который проявлен во всех разностях

Y, Zr и Ti. В крупных кристаллах 2% Се, 1% La,

рудовмещающих пород, и тесная ассоциация с

1% Sr.

сульфидами (рис. 5). В песках рудный минерал об-

Кристаллическая форма U^IV-фосфата пред-

разует каймы и «рубашки» на обломочных зернах,

ставлена наравне с минералоидной. Размер

развивается по трещинам измененных полевых

сплошных скоплений нингиоита редко достигает

шпатов. По данным радиографии, более 50% ору-

n∙100 мкм. Характерная особенность этого фосфа-

денения в осадочных породах приурочено к глини-

та - микронная размерность кристаллов (рис. 6).

стому цементу песчаников, меньше - присутствует

Самые крупные кристаллы нингиоита (7-8 мкм)

в виде пленок на обломочных породообразующих

найдены в микрополостях крупного углистого

минералах; наиболее контрастное рудное проявле-

обломка из глинистого прослоя (рис. 4, a). Здесь

ние приурочено к растительным остаткам.

определена ранее неизвестная отражательная спо-

В составе руд ХРП существенно преоблада-

собность нингиоита, близкая значениям кварца.

ет фосфатная минерализация четырехвалентного

Обычные размеры кристаллов этого фосфата - не

РАДИОХИМИЯ том 62 № 4 2020

ЧЕРНЕВЫЕ ФОСФАТНЫЕ УРАНОВЫЕ РУДЫ

353

(а)

(б)

Element Mass, % σ_mass, % Atom, %

34.09

1.46

68.68

13.38

0.50

13.93

1.85

0.20

1.86

12.57

0.45

10.11

1.16

0.42

0.43

36.95

1.06

5.00

Sum

100

UCa

5 мкм

50 мкм

Рис. 4. Минералоидная форма нингиоита: а - уран-сульфидная масса (светло-серое) с крупными кристаллами нингиоита

внутри (светлое), спектр состава и результат анализа кристалла; б - нингиоитовая оторочка (спектр состава внешнего слоя)

и фрамбоиды пирита (округлые) в цементе богатых песков.

(а)

(б)

(в)

10 мкм

5 мкм

Рис. 5. Нингиоит (светлое) в участках пиритизации: а - вокруг фрамбоидов пирита (серое); б - скопления и корки микро-

кристаллов в интерстициях; в - цементирующая масса (светло-серое) внутри фрамбоида из кристаллов пирита (яркое) и

субмикронная вкрапленность в окружающей массе.

более нескольких микрон (рис. 2, a; 3, а; 5, а, б).

ной массе без видимых фазовых границ. Мине-

Вкрапления микронных кристаллов нингиоита

ралоидная форма «чистого» беспримесного нин-

встречены в сильно измененных зернах титана-

гиоита встречена как редкое исключение. Анализ

та (рис. 7). Субмикронные кристаллы нингиоита

достаточно крупных минералоидных выделений

(рис. 2, б; 3, б; 5, в) установлены в цементирующей

(где нет вклада ассоциирующих сульфидных ми-

Al,Si-массе рудных песков (каолинит - гидрослю-

нералов) показывает относительное постоянство

дистый материал), в углистых обломках.

«сульфидного вклада» в состав, подтверждая пре-

обладание Fe,S-содержащей разновидности нин-

Минералоидная форма нингиоита - твердый

гиоита. Вклад Al,Si-компонента в состав минера-

урановорудный минеральный гель - часто при-

лоида всегда различен.

сутствует в изученных рудах. Морфология таких

выделений - их изогнутый характер - указывает

TR-нингиоит (содержащий Y и редкоземель-

на первичную пластичность рудного материала

ные элементы REE) встречается во всех типах руд-

(рис. 4, б). Они образуют самостоятельные выде-

ных толщ (пески, граниты, базальты). Это агре-

ления или выполняют фито- и псевдоморфозы.

гаты игольчатых микрокристаллов размером от

Часто встречаются бесформенные минералоид-

нескольких десятых микрона до нескольких ми-

ные образования слабо дифференцированной ми-

крон или сульфидно-нингиоитовая масса. Сумма

неральной массы. Размер выделений редко превы-

REE достигает 10%; иногда отмечается до 1% Sr. В

шает n∙10 мкм. Их состав U-P-Ca-Fe-S (нередко

кристаллах нингиоита ∑TR(REE+Y) ≈ 2-13 мас %

с Al и Si) обычно неоднороден. Участки с различ-

(Ce - маскимум 6%); соотношение REE: Ce > Y >

ным соотношением нингиоитового и пиритового

La > Nd > Pr. Размер наиболее крупных агрегатов

компонента представлены в колломорфной руд-

из кристаллов TR-нингиоита n·10 мкм (Дыбрын).

РАДИОХИМИЯ том 62 № 4 2020

354

ДОЙНИКОВА и др.

(а)

(б)

5 мкм

0.5 мкм

Рис. 6. Сростки кристаллов нингиоита: а - BSE-изображение и спектр состава, б - TEM-изображение и характерная картина

микродифракции, плоскость (010).

Состав (Ca_0.67U_0.25TR_0.08)PO₄·nH₂O. Идеализиро-

рудных образцах с обильным гетитовым цемен-

ванная формула (Ca,TR,U)[PO₄]·nH₂O, где TR =

том. Тщательные поиски урановых фаз методами

Ce, Y, La, Nd.

ЭМ в таких образцах с повышенным (!) содер-

жанием урана были безуспешными. Присутствие

В рудных песках среди продуктов изменения

урана в гетите в сорбированной форме было вы-

темноцветных минералов гранита (хлоритизиро-

явлено только по данным цифровой авторадиогра-

ванный биотит) встречен рудный метаколлоид,

фии (альфа-детектирование) (рис. 8). В такой же

в составе которого присутствует Th (брокитовая

форме уран присутствует, вероятно, на глинистом

составляющая). Состав такого вещества нинги-

и углистом материале. Наличие сорбированной

оит-брокит-сульфидный. Подобные фазы более

формы урана во вмещающих породах проявляется

сложного состава в виде натечных почковатых

в образовании желтых налетов (уранильные фазы)

скоплений n·10 мкм присутствуют в гранитах (в

на поверхности рудного керна после его высыхания.

гранитной гальке песков).

Уранильная минерализация встречается в

Сорбированная форма урана, помимо мине-

резко подчиненном количестве; минеральные ча-

ральной и минералоидной формы, установлена в

стицы имеют явно выраженную слоистость или

волокнистую морфологию (рис. 9), характеризу-

ющую U^VI-минералы. В спектрах состава таких

(а)

(б)

10 мкм

Рис. 7. Микронные кристаллы нингиоита (яркие точки)

Рис. 8. Шлиф рудного образца с гетитовым цементом

среди сагенитовой решетки измененного зерна тита-

и цифровая авторадиография, показывающая присут-

ната, крупные ламели - титаномагнетит(?); аншлиф.

ствие сорбированного урана.

РАДИОХИМИЯ том 62 № 4 2020

ЧЕРНЕВЫЕ ФОСФАТНЫЕ УРАНОВЫЕ РУДЫ

355

Element Mass, % σ_mass, % Atom, %

0.78

0.19

1.32

1.87

0.17

3.03

2.60

0.26

3.83

3.22

0.19

4.58

2.41

0.18

2.74

1.92

0.20

1.82

3.75

0.24

2.06

3.03

0.61

1.51

56.86

0.77

10.90

UCa

23.57

0.65

67.19

2 мкм

Sum

100

0.5

1.5

2.5

3.5

4.5

5.5

Рис. 9. Кристалл уранильного минерала (светлое) с четко выраженной слоистостью, результат анализа и спектр состава.

частиц соотношение пиков U > P >> Ca. По волок-

реже, степень их сохранности выше. По А.И. Пе-

нистой морфологии минерал предположительно

рельману [12-14], такая различная устойчивость

диагностирован как скупит; допускается наличие

Ce- и Y-фосфатов указывает на сильнокислую сре-

в смеси отенита.

ду преобразующих гипергенных процессов, в ко-

U-содержащая минерализация часто встреча-

торой подвижны LREE + Y и не мигрируют HREE.

ется на измененных в разной степени зернах ти-

Новообразованные TR-содержащие мине-

танатов помимо уже отмеченных вкраплений ми-

ралы группы рабдофана представлены редкими

крокристаллов нингиоита. Это урансодержащая

вкраплениями в песках (рис. 10). Присутствие

Ti-оксидная фаза (гидроанатаз?) в виде колломор-

этих минералов в рудах указывает на вынос REE

фных образований - тонких корочек. В их составе

рудоносными растворами вместе с ураном из гра-

переменные количества U (до 2%), до 4% Fe, 1-2%

нитоидных пород фундамента (открытых денуда-

P, 0.1-0.3% Са; редко 1.5-2% Zr (при наличии

цией в верховьях оврагов), их перенос и фиксацию

обломочного циркона в песках). Такая фиксация

в условиях, близких к образованию нингиоита.

U, Са и Р в составе аморфной урансодержащей

Сульфиды Fe, Zn, (Cu) тесно ассоциируют с

Ti фазы рассматривается как начальная стадия

урановой минерализацией. Следует отметить пре-

уран-фосфатного минералообразования. Такое же

имущественное развитие нингиоита в участках

содержание примесей «рудных» компонентов U,

обильной пиритизации (рис. 5). Это служит своео-

Ca, P (≈ 1%) довольно стабильно в составе изме-

бразным поисковым признаком урановой фазы под

ненных зерен циркона.

ЭМ. Часто это фрамбоиды пирита, пирит-грейги-

Сопутствующая минерализация урановых

та, марказита, пирит-марказита. Найдены новоо-

руд ХРП. Присутствие REE-минерализации

бразованные идиоморфные микрокристаллы суль-

(иногда с примесью U и Th) в рудах изученных

фидов: пирита, марказита, грейгита, сфалерита,

месторождений четко проявлено во всех типах

галенита, пирротина. Кроме того, в составе руд

рудовмещающих пород. Она также была рассмо-

встречаются минералы: иордизит (колломорфная

трена, поскольку попутное извлечение REE из

разновидность молибденита), ильменит, рутил,

промышленных растворов снижает себестоимость

фтор-апатит, циркон, титанит, самородная медь и

добычи урана. Выявлено 3 типа концентрирования

медно-оловянные интерметаллиды.

REE: 1) собственные минералы - монацит CePO₄

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

и ксенотим YPO₄ (обломочные зерна акцессор-

ных минералов гранита), 2) новообразования ги-

Природа формирования черневых U-руд.

пергенных TR-минералов - рабдофан (монацит?),

Наш многолетний опыт изучения черневых ура-

3) значительные примеси REE в составе рудных

новых руд доказал их полиминеральный характер:

фаз. Обломочные зерна монацита (до n·10 мкм) в

в составе в разных пропорциях могут встречаться

богатых рудных образцах, часто растрескавшиеся

нингиоит, уранинит (настуран) и коффинит [4, 5].

со следами растворения, изменены в разной сте-

Все три минеральные формы урана - фосфатная,

пени. В зернах первичного (из гранита) акцессор-

оксидная и силикатная - образованы в сходной

ного монацита наблюдаются признаки позднего

среде, что позволяет обобщать условия образова-

изменения с привносом Ca, Th и U (до 10%). Зер-

ния черневых урановых (U^IV) руд в месторождени-

на ксенотима более мелкие (n·мкм), встречаются

ях песчаникового типа. Ролловые формы рудных

РАДИОХИМИЯ том 62 № 4 2020

356

ДОЙНИКОВА и др.

(а)

(б)

Element Mass, % σ_mass, % Atom, %

12.10

0.45

16.0

13.4

0.40

17.0

4.24

0.25

4.3

19.8

0.67

5.6

1.16

0.28

0.8

31.2

0.71

8.7

10.20

0.72

3.0

8.27

0.66

2.2

3.99

0.65

1.2

27.4

0.64

67.0

2.72

0.66

0.8

Sum

100

10.20

0.66

2.9

29.20

0.99

5.1

26.30

0.83

66.0

Sum

100

5 мкм

P Th

La La

Nd Fe

Рис. 10. Новообразования TR-минералов: а - кристаллы REE-брокита (яркое) в межзерновой полости гранитной гальки из

песков, результат анализа и спектр состава; б - рабдофан (белое) в кварц-карбонатной массе, результат анализа и спектр

состава (образец околорудного сидерита).

тел подчеркивают общие закономерности рудоот-

природе проявлений нингиоита применялся метод

ложения урана.

АЭМ, что обусловлено характерной микронной

размерностью этого минерала в составе дисперс-

Черневые руды формируются в восстанови-

ных черневых урановых руд. К 2000-м гг. стало

тельных условиях из кислородсодержащих ура-

ноносных пластовых вод за счет восстановления

очевидно, что месторождения с нингиоитовыми

урана и осаждения его на восстановительном ге-

рудами не являются редкостью, как считалось ра-

охимическом барьере [12-14], на фронте деятель-

нее, а представляют собой новый фосфатный тип

ности редокс-процессов выветривания. Западные

черневой урановой минерализации. Наши данные

исследователи [15] также рассматривают ролло-

и литературный обзор [18] показали, что моно-

вые залежи урана в гипергенных системах как

нингиоитовый состав руд характерен для палео-

латеральное развитие гипергенных процессов от

русловых месторождений палеодолинного типа:

аэробного выветривания до анаэробного обогаще-

Нингио-Тоге, Япония; Близзард, Тайи, Канада;

ния, принимая микробную деятельность как несо-

Момино, Хасково, Болгария. Сюда же относятся

мненный стимул выветривания.

руды месторождений Хиагдинского рудного поля

[8]. Кроме нингиоита, в месторождениях пласто-

Известно, что аэробное окисление органи-

ческого вещества создает благоприятную среду

во- и грунтово-инфильтрационного типа в под-

для размножения анаэробных микроорганизмов,

чиненном количестве присутствует коффинит и

продолжающих окисление органики. Анаэроб-

аморфный уранинит. Пример - промышленные

ная восстановительная обстановка возникает как

вторичные руды Грачевского рудного поля (Ко-

результат суммарного действия микробиологиче-

сачиное), руды стратиформных месторождений

ских процессов в пространстве редокс-барьера,

Чешско-Богемского массива, рудные тела в туфо-

где совместно существуют аэробные и анаэробные

генно-осадочных толщах Болгарии (Навысен, Ма-

микроорганизмы. Следовательно, зона окисления

рица, Момино). В случае преобладания уранинита

по сути является неотъемлемой частью структу-

над нингиоитом в составе руд (Сугралы, Кызыл-

ры рудообразующего барьера. В работах [16, 17]

кум) углистые остатки нами не встречены.

предполагается, что продвижение такого биогео-

Биогенный аспект формирования U^IV-мине-

химического редокс-барьера происходит по мере

ралов в месторождениях песчаникового типа, в

расходования питательной базы бактериального

том числе на месторождениях ХРП, рассмотрен

сообщества, а микронная размерность U^IV-мине-

при анализе современных литературных данных

ралов рассматривается как следствие подвижно-

по экологической (environmental) минералогии

сти среды минералообразования (барьера).

и геомикробиологии [16]. Обзор публикаций по

Фосфатная черневая минерализация. Для

проблемам иммобилизации радионуклидов в при-

минералогического изучения всех известных в

поверхностной среде [19-21] показал решающую

РАДИОХИМИЯ том 62 № 4 2020

ЧЕРНЕВЫЕ ФОСФАТНЫЕ УРАНОВЫЕ РУДЫ

357

роль бактерий в их осаждении и создании восста-

(чу-сарысуйский тип) с черневыми уранинит-коф-

новительной глеевой среды, необходимой для об-

финитовыми рудами приурочены к областям арид-

разования нингиоита. Бактериальное восстановле-

ного климата и сформированы в отложениях при-

ние урана [22, 23] демонстрирует, что образование

брежного морского бассейна [1]. Обусловленное

U^IV-минералов (уранинит, нингиоит) в природных

климатом, преобладание растительного детрита в

водах, насыщенных органическим веществом, вы-

витимских толщах обеспечило преобладающее об-

звано деятельностью микроорганизмов. На при-

разование здесь фосфатной U⁴⁺-минерализации, в

мере урана микробиологические эксперименты

отличие от черневых U руд Средней Азии.

показали, что разложение растительных остатков

Различие состава черневых U-руд среди одно-

всегда сопровождается бактериальным восста-

типных (палеодолинных) месторождений мы рас-

новлением U^VI, обеспечивая подвижность урана в

сматриваем как результат воздействия внешнего

виде органических комплексов и коллоидов. При

«около-климатического» фактора. Например, фос-

этом источником фосфора в природных растворах

фатные руды ХРП и настуран-коффинитовые - в

являются органические клетки - продукты распа-

Зауралье (Далматовское, Хохловское и др.). Такое

да органического (растительного) вещества [20].

различие состава сложилось, вероятно, благодаря

внешнему термическому воздействию - регио-

Главной причиной появления фосфатно-черне-

нальному прогреву рудовмещающих витимских

вой минерализации представляется значительное

толщ мощными покровами базальтов. Прогрев

преобладание в осадочной толще растительных

активизировал жизнедеятельность бактериаль-

остатков (палеорусловой аллювий) и/или продук-

ного сообщества, что привело к более глубокой

тов их микробного преобразования - гумусовых

терминальной (окончательной) переработке био-

органических веществ, например, в сильно про-

массы и повышенной активности фосфат-ионов в

работанной коре выветривания с обилием гумуса,

рудообразующей водной среде. По данным рабо-

где образованы нингиоитовые руды месторожде-

ты [24], при терминальном разрушении органиче-

ния Косачиное, северный Казахстан [18]. Из этой

ского вещества в иловых отложениях (заиленных

обзорной публикации следует характерное нали-

грунтах) сульфатредукция является доминирую-

чие озерно-болотных отложений во вмещающих

щим анаэробным процессом; это объясняет тес-

толщах, что обеспечивает повышенное поступле-

ную ассоциацию нингиоита с пиритом в толщах с

ние в раствор фосфат-ионов при разложении рас-

озерно-болотными отложениями, где локализова-

тительных остатков. Биогенная природа фосфора

ны нингиоитовые руды.

указывает на повышенную активность PO₄-иона

при формировании U^IV-фосфатных руд, что под-

Совокупность наших результатов, микробио-

логических и геологических данных [25-27] ука-

тверждают как геологические наблюдения (при-

зывает на ведущую роль биогенного фактора в

сутствие биологически активных озерно-болот-

формировании черневых руд в песчаниковых ме-

ных отложений), так и минералогические данные

сторождениях урана. Таким образом, образование

(фосфатный состав урановых руд).

месторождений черневых урановых руд является

Причины различия состава черневых руд.

частным примером формирования руд в резуль-

Различие климатических условий осадконакопле-

тате природной бактериальной деятельности, что

ния и дальнейшего формирования рудных толщ

уже известно для ряда месторождений Fe, Mn, Au,

рассматриваются нами как причина формирова-

Cu [15, 28, 29]. Жизнедеятельность бактериально-

ния различного состава черневых урановых руд.

го сообщества, задающая в рудных осадочных тол-

Согласно учению А.И. Перельмана [12, 14] о ге-

щах как подвижность урана, так и восстановитель-

охимических барьерах и подвижности элементов,

ную геохимическую обстановку, рассматривается

повышенное поступление в раствор фосфат-ионов

нами как фактор рудонакопления урана. Рыхлый

характерно для гумидного климата. Климат явля-

характер черневых урановых руд и микронные

ется внешним фактором гипергенных процессов,

размеры выделений радиоактивного вещества кос-

формирующих, в том числе, и песчаниковые ме-

венно подтверждают участие микроорганизмов в

сторождения урана.

процессах рудообразования.

Палеодолинные месторождения ХРП с фосфат-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ными рудами сформированы в аллювиальных от-

ложениях в условиях умеренно теплого и влажно-

Изучение черневых фосфатных урановых руд

го климата [6]. Крупные ролловые песчаниковые

семи палеодолинных месторождений Витимского

месторождения Притяньшанской мегапровинции

плато (ХРП) комплексом методов АЭМ показало,

РАДИОХИМИЯ том 62 № 4 2020

358

ДОЙНИКОВА и др.

что состав их высокодисперсного радиоактивно-

Ружицкий В.В. // Разведка и охрана недр. 2014.

го компонента - Са-U^IV-фосфат нингиоит и его

№ 6. С. 7.

изоморфная Fe,S-содержащая разновидность. Эта

10.

Кисляков Я.М., Щеточкин В.Н. Гидрогенное рудо-

минерализация, представленная на всех место-

образование. М.: Геоинформмарк, 2000. 608 c.

рождениях ХРП и проявленная во всех разностях

11.

Кочкин Б.Т., Новгородцев А.А., Тарасов Н.Н., Мар-

рудовмещающих пород (пески, перекрывающие

тыненко В.Г. // Геология руд. месторождений. 2014.

базальты, подстилающие граниты), сложена ми-

Т. 56, № 6. С. 539.

крокристаллами, их сростками и колломорфными

12.

Перельман А.И. Геохимия эпигенетических процес-

образованиями. Урановая минерализация носит

сов (зона гипергенеза). М.: Недра. 1968. 331 с.

цементирующий характер и тесно ассоциирует с

13.

Гидрогенные месторождения урана. Основы теории

пиритом. Результаты нашего изучения палеодо-

образования / Под ред. А.И. Перельмана. М.: Ато-

линных месторождений Витима открыли ранее не

миздат. 1980. 270 с.

известный в России тип промышленных урановых

14.

Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта.

руд - фосфатные черневые.

М.: Астрея-2000, 1999. 768 с.

15.

Erlich H.L., Newman D.K. Geomicrobiology. Boca

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

Raton: CRC, 2008. 628 p.

Статья подготовлена по Государственному за-

16.

Дойникова О.А. // Геология и разведка. Изв. вузов.

данию НИР ИГЕМ РАН (тема № 0136-2018-0017).

2016. № 5. С. 17.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

17.

Дойникова О.А. // Геохимия ландшафтов. К 100-

летию А.И. Перельмана. М.: АПР, 2017. С. 524.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

18.

Дойникова О.А. // Геология руд. месторождений.

интересов.

2007. Т. 49, № 1. С. 89.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

19.

Lovley D.R., Phillips E.J.P., Gorby Y.A., Landa E.R. //

Nature. 1991. Vol. 350. P. 413

1. Uranium 2016: Resources, Production and Demand.

20.

Suzuki Y., Kelly S.D, Kemner K.M., Banfield J.F. // Appl.

OECD (2016) NEA/IAEA/7301.

Environ. Microbiol. 2005. Vol. 71, N 4. P. 1790.

2. Машковцев Г.А., Константинов А.К., Мигута А.К.,

21.

Sivaswamy V., Boyanov M.I., Peyton B.M., Viamajala S.,

Шумилин М.В., Щеточкин В.Н. Уран российских

Gerlach R., Apel W.A., Sani R.K., Dohnalkova A.,

недр. М: ВИМС, 2010. 850 с.

Kemner K.M., Borch T. // Biotechnol. Bioeng. 2011.

3. Тарасов Н.Н., Кочкин Б.Т., Величкин В.И., Дойнико-

Vol. 108, N 2. P. 264.

ва О.А. // Геология руд. месторождений. 2018. Т. 60,

22.

Behrends T., Cappellen P. // Chem. Geol. 2005.

№ 4. С. 392.

Vol. 220. P. 315.

4. Дойникова О.А., Белова Л.Н, Горшков А.И, Сив-

23.

Cerrato J.M., Ashner M.N., Alessi D.S., Lezama-

цов А.В. // Геология руд. месторождений. 2003. Т. 45,

Pacheco J.S., Bernier-Latmani R., Bargar J.R.,

№ 6. С. 514.

Giammar D.E. // Environ. Sci. Technol. 2013. Vol. 47.

5. Дойникова О.А. Минералогия урана восстанови-

P. 9756.

тельной зоны гипергенеза (по данным электронной

24.

Слободкин А.И. Дис. … д.б.н. М.: Ин-т микробиоло-

микроскопии). М.: Физматлит. 2012. 216 с.

6. Кочкин Б.Т., Тарасов Н.Н., Андреева О.В., Асаду-

гии РАН, 2008. 336 с.

лин Э.Э., Голубев В.Н. // Геология руд. месторожде-

25.

Min M., Xu H., Chen J., Fayek M. // Ore Geol. Rev.

ний. 2017. Т. 59, № 2. С. 124.

2005. Vol. 26. P. 198.

7. Кочкин Б.Т., Солодов И.Н., Ганина Н.И., Рекун М.Л.,

26.

Wülser P.-A., Brugger J., Foden J., Pfeifer H.-R. //

Тарасов Н.Н., Шугина Г.А., Шулик Л.С. // Геология

Econ. Geol. 2011. Vol. 106. P. 835.

руд. месторождений. 2017. Т. 59, № 5. С. 349. doi

27.

Cai С., Li H., Qin M., Luo X., Wanf F., Ou G. // Ore

10.7868/S0016777017050033

Geol. Rev. 2007. Vol. 32. P. 262.

8. Дойникова О.А., Тарасов Н.Н., Мохов А.В. // Докл.

28.

Zammit C.M., Shuster J.P., Gagen E.J., Southam G. //

АН. 2014. Т. 457, № 4. С. 1.

Elements. 2015. Vol. 11. P. 337.

9. Тарханова Г.А., Дубинчук В.Т., Чистякова Н.И.,

29.

Southam G., Sanders J.A. // Econ. Geol. 2005. Vol. 100.

Никитина Е.С., Прохоров Д.А., Нечелюстов Г.Н.,

P. 1067.

РАДИОХИМИЯ том 62 № 4 2020