Zonas mineras de uranio en Ucrania
En el Escudo Ucraniano se desarrollan una serie de enormes zonas de fallas profundas en forma de tablero de ajedrez, de cientos de kilómetros de longitud, que discurren por el basamento cristalino. Esta falla grande y profunda está compuesta por cinturones de milonita dispuestos en paralelo, rocas estructurales en forma de globo ocular, rocas estructurales de grano de arroz y rocas cataclásticas. Los minerales están dispuestos direccionalmente. Es una zona de corte dúctil gigante con una temperatura de formación de 900 a 600. °C. Esta roca de corte dúctil se transformó más tarde en una deformación frágil debido al levantamiento y se fracturó aún más, lo que resultó en un metasomatismo sódico a gran escala. El metasomatismo hidrotermal de sodio se manifiesta como formación de albita de feldespato de microclina, cloritización de biotita, desilicificación (dejando huecos), etc. La edad metasomática del sodio es de 1900 Ma, lo que metasomatiza rocas de todas las litologías. Las rocas metasomáticas 90 son albita (numeradas del 1 al 3), y del 7 al 9 son clorita, anfíbol y neonita. Hay una tapa de silicona, una cubierta de silicona o una vena estacional en la parte superior del cuerpo de sodio. Esto indica que el material silíceo en las vetas estacionales y la roca de capa proviene de la sílice metasomática de sodio que desplaza debajo. Hay que destacar que la escala de sodalización en esta zona es bastante grande (y bastante intensa), con una anchura de 0,4 a 0,5 km, y todavía quedan cientos de metros de sodalita bajo un pozo perforado a 5.000 m de profundidad. Esta área es un escudo antiguo, lo que significa que cuanto más profundo es el metasomatismo alcalino, más fuerte es la actividad del fluido del manto.
Figura 1-19 Geología y depósitos de uranio metasomatizado con sodio en la parte central del Escudo Ucraniano
1 Depósito de oro y uranio de Vado
Se puede ver claramente. Como se puede ver en la Figura 1-20, el yacimiento de mineral de uranio está estrictamente ubicado en la roca metasomática de sodio (independientemente de las propiedades de la roca original antes del metasomatismo) y no excede el alcance de la roca metasomática de sodio anterior. De hecho, estas son dos etapas de la actividad hidrotermal. En la etapa inicial de la albiteización, cuando la alcalinidad es demasiado fuerte, la mineralización no puede ocurrir (o está débilmente mineralizada). La verdadera mineralización es la fase de carbonatación posterior cuando la alcalinidad se debilita. Estas dos etapas están estrechamente relacionadas, por lo que la ubicación de los yacimientos posteriores se limita a los primeros yacimientos de albita.
Figura 1-20 Perfil geológico del depósito de oro de Wado
2. Campo de mineral de hierro y uranio de Krivog
Esta mina incluye el depósito de Krivo Ge (Figura 1). -21), depósito Wuyi (Figura 1-22) y depósito Huanghe (Figura 123).
(1) Depósito de Krivog
El mapa principal del depósito se muestra en la Figura 1-21.
Las opiniones de los antiguos investigadores soviéticos sobre el origen del depósito de uranio metasomático de sodio en el depósito de Krivog son las siguientes:
1) Fluidos hidrotermales metamórficos y ultrametamórficos (representados por ян .белевцев, 1968 ).
Figura 1-21 Diagrama esquemático de las fallas de bloques estructurales del depósito en las rocas metasomáticas del grupo de cuarcitas férricas del depósito de Krivog.
2) Precipitación atmosférica mezclada con agua magmática (representada por кушев, вг., 1972).
3) La mineralización ascendente de fluidos alcalinos que contienen uranio en el manto (representada por). крупеников, в Representante. а., 1969) lo consideraron una explosión hidrotermal con función de escape.
En los depósitos de uranio metasomático alcalino, las rocas cataclásticas, los cuerpos metasomáticos de sodio y los yacimientos de mineral de uranio son a menudo una trinidad. Generalmente se cree que la estructura de la falla es una fractura por tensión activa de la estructura de la falla, pero крупеников cree que se trata de un destello causado por la descompresión repentina de la solución metasomática de sodio. Estoy de acuerdo con estos puntos. Mientras exista una estructura de fractura, se considera una fractura causada por tensión, presión, tensión y cizallamiento, y no se puede ignorar la fractura causada por fractura de gas.
4) El uranio en la construcción de hierro-uranio proviene de conglomerados ricos en uranio más antiguos, en los que el contenido de plomo de 206Pb y 207Pb en la galena es anormalmente alto, proveniente de mineral de uranio cristalizado antiguo (2,6 mil millones de años). (тугариов , в).
5) El informe de inspección de minas de uranio de China en Ucrania de 1992 refleja: ① Todos los tipos de litología se explican por el cloruro de sodio, con un contenido de albita que representa el 80-90% y Na2O tan alto como 8-9 (; 2) La piedra flash de sodio y la neolita se producen debido al alto contenido de hierro de la capa de mineral de hierro (3) el metasomatismo de sodio digiere significativamente la descarga de silicio estacional y forma una capa de silicio sobre el yacimiento (se ha estudiado en detalle); ④ Este metasomatizador de sodio La escala es enorme, pero las minas no están en todas partes. Los cuerpos minerales aparecen sólo en la superposición de actividad tectónico-hidrotermal posterior en rocas metasomáticas sódicas. ⑤El Escudo Ucraniano ha sido levantado y erosionado desde su formación, y no fue hasta el Período Terciario que hubo una capa sedimentaria de tan solo 50 m. Esta zona es ahora una penillanura. Creo que esto es importante. En general, las áreas mineras de uranio en el antiguo basamento precámbrico, como Canadá y Australia, son áreas generalmente estables y el daño superpuesto causado por actividades geológicas posteriores es muy bajo. Aunque estos sedimentos son bastante antiguos, presentan condiciones ideales de conservación. Las etapas de mineralización son bastante sencillas. Por el contrario, los depósitos hidrotermales de uranio de Yanshan en el sur de China a menudo se dividen en 6 o 7 fases, y el entorno de mineralización es demasiado inestable y cambiante para formar depósitos gigantes.
(2) Depósito Wuyi
La sección transversal de este depósito se muestra en la Figura 1-22.
Figura 1-22 Sección transversal del depósito de Wuyi
La Figura 1-22 muestra que, estrictamente hablando, el yacimiento de mineral de hierro-uranio solo se encuentra en el macizo rocoso metasomatizado de sodio, y no excede su alcance Parte de la roca metasomática. Refleja que el metasomatismo de sodio no es un yacimiento antes de la mineralización, y la mineralización se basa en un mayor enriquecimiento de uranio mediante el metasomatismo de sodio. Lo mismo ocurre con los sedimentos del río Amarillo (Figura 1-23).
(3) Sedimento del Río Amarillo
La sección transversal de este depósito se muestra en la Figura 1-23.
Figura 1-23 Perfil sedimentario del río Amarillo
Cuney et al. (2012) llevaron a cabo una nueva ronda de investigación sobre los depósitos de uranio metasomáticos de sodio en Ucrania. Se dieron cuenta de que en esta zona hay una pared de roca oscura de 1600±50 Ma NW-SE (Scherbakov, 2005). Según la identificación microscópica y el análisis de sonda mineral, la alteración se divide en cinco zonas:
A: el granito ordinario más externo (K2O 5 ~ 6; Na2O 2 ~ 3);
B —Disuelto y sienitizado en el tiempo (sílice 61, K2O 6; Na2O 5 ~ 6);
c-Neonita, hornblenda alcalina y zona de albita (ancho número 10 metros);
D -El metasomatismo de Ca-Mg muestra que la calcita de clorita de andradita esfena es la principal etapa de mineralización, produciendo ilmenita, uranio cristalizado y placas que contienen mineral de titanio U y Fe.
E—Zona de alteración central (calcita biotita, que representa todos los minerales anteriores).
Según tengo entendido, la zonificación de alteración anterior no es actividad hidrotermal, sino que debe dividirse en las siguientes tres etapas:
1) La zona B es KNa causada por el manto rico en álcalis. fluidos El metasomatismo alcalino más temprano (principalmente metasomatismo de Na). La escuela francesa se especializa en el estudio de la sienita metamórfica. Cooney la llamó sienita metamórfica, pero es principalmente sodio. Posteriormente, C, D y E se produjeron a partir de esta roca metasomática alcalina. La disolución oportuna a gran escala desilica la capa de roca de cuarzo que contiene hierro para formar mineral de hierro menos rico en silicio (Fe2O3 hasta 47). El área C es el pico metasomático de sodio puro después del metasomatismo de KNa y potasio; Todos han sido drenados (incompatibilidad geoquímica Na-K). Vale la pena enfatizar que esta etapa no es una mina;
3) La mineralización es la siguiente etapa del debilitamiento de los álcalis (cloritización y carbonatación. Este artículo se llama Cuenta Ca-Mg.
4) La presencia de biotita en la banda E indica que debe aparecer una cola de potasio después de la sodiación. Durante la sodiación, la incompatibilidad sodio-potasio empuja al K fuera de todas las rocas y minerales alterados hacia los fluidos hidrotermales. La concentración de Na en los fluidos hidrotermales disminuye y la concentración de K aumenta, que inevitablemente se convertirá en potasio y biotita (la ley de acción de masas). Sin embargo, la cantidad no es grande y se acerca el fin de la actividad hidrotermal. Tiene poca importancia para la mineralización.
Lo anterior es la comprensión general de la investigación del uranio en Ucrania por parte de la ex Unión Soviética y los círculos académicos internacionales.
Echemos un vistazo a nuestra nueva comprensión de la mineralización de esta área minera de uranio:
1) En el pasado, había una comprensión vaga de por qué se desarrolló un fuerte metasomatismo de sodio a tan gran escala en esta área. y sólo enfatizamos que la grieta Proterozoica fue Con este desarrollo, la zona de corte de milonita se desarrolló extremadamente fuerte antes del metasomatismo de sodio. Sin embargo, según una investigación sobre depósitos hidrotermales de uranio en mi país, se ha descubierto que antes de que se produzca un fuerte metasomatismo de sodio, debe haber una pared de roca básica (que está conectada a los fluidos del manto profundo). Este punto ha sido ignorado durante mucho tiempo por la comunidad internacional de geología del uranio. Efectivamente, descubrimos este problema a partir de la información que proporcionaron. El yacimiento mineral de gran escala de Kikirov, que consta del depósito Michurin y el depósito Xie, se encuentra en una zona de falla profunda que corre de norte a sur. Una mirada más cercana muestra que muchas rocas metasomáticas sódicas en esta área se distribuyen principalmente en la zona de la pared de roca básica con tendencia noroeste (ampliamente distribuida en el lado oeste de la falla norte-sur de Kirov). Además, también se ven diques de diorita en el depósito de oro de Wadu y en la parte superior se desarrollan fuertes rocas metasomáticas sódicas.
2) ¿De dónde viene la explicación del sodio fuerte? La investigación en esta área siempre ha sido un problema sin resolver. Ahora encontramos que las rocas metasomáticas sódicas en esta área no son diferenciación de magma ni productos hidrotermales. La albita es un metasomatismo seco anhidro. En realidad, es la entrada de gas NaH en el flujo del manto de tipo hidrógeno (fluido supercrítico HACONS). El O2- se fija en los minerales con iones de potasio reemplazados por iones de sodio, y la ecuación de reacción es la siguiente:
Geoquímica de los depósitos hidrotermales de uranio globales
Además, desaparece con el tiempo para expulsar el silicio, que también es la siguiente reacción en fase gaseosa:
Geoquímica de los depósitos hidrotermales de uranio globales
3) El uranio formador de minerales también puede introducirse y migrarse en la fase gaseosa UH3. , y la reacción es la siguiente:
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Geoquímica de los depósitos hidrotermales de uranio globales
Vale la pena enfatizar que cuanto más profunda es la capa estructural inferior (principalmente el Neoarqueano-Proterozoico base del escudo), cuanto mayor es la actividad del fluido del manto, más fuerte es el efecto metasomático alcalino. кушев (1972) señaló este punto hace mucho tiempo. Esta es una regla general para la mineralización de uranio antiguo en Ucrania, Canadá, Australia, Brasil, Sudáfrica, India y Lianshanguan, China. Una característica geoquímica extremadamente importante de los fluidos del manto es que son particularmente ricos en metales alcalinos (Na, K, li, Rb, Cs) y h. Después de muchos años de trabajo, hemos descubierto que el metasomatismo alcalino en la Tierra es causado por el manto. fluidos.
Los jugos del manto irradian hacia arriba desde los jugos del manto a base de hidrógeno (H-HACONS) en el manto inferior y pasan a través del manto medio y superior. Después de la hidrogenación y extracción (en forma de compuestos gaseosos como NaH y KH) (Du Letian, 2014), evoluciona hacia un jugo de manto alcalino (A-HACONS) rico en sodio y potasio. En este momento la temperatura y la presión cayeron significativamente a 1000 ~. Si la temperatura desciende a 600 ~ 400 ℃ y no se puede alcanzar el punto de fusión, se formarán migmatita y pegmatita. Si la corriente fluye hacia un lugar menos profundo y la temperatura desciende a unos 400°C, se empezarán a producir rocas metasomáticas alcalinas. En este momento, el jugo del manto sigue siendo un fluido supercrítico, no un fluido hidrotermal, y solo puede formar metasomatismo alcalino de feldespato anhidro (sin importar cuál sea la roca original), que es metasomatismo seco. Debido a que no es un metasomatismo seco en un medio hidrotermal, aún no se puede mineralizar, pero se pueden extraer varios elementos mediante gasificación (el uranio se usa para los minerales de uranio; para los minerales de hierro, es hierro; para los minerales de oro, es oro, etc.) .) Convertir rocas metasomáticas alcalinas en recursos minerales. En comparación con las rocas originales, todas las rocas metasomatizadas alcalinas siempre tienen una serie de elementos eliminados y perdidos. Esta es una regla global universal (Du Letian, 1973-2014).
Como se mencionó anteriormente, sólo la formación de rocas metasomáticas alcalinas no conducirá a la mineralización. La mineralización requiere que la temperatura del fluido del manto continúe cayendo por debajo de los 400 °C, y sólo cuando se convierte en fluido hidrotermal puede ser posible la mineralización. Por eso es que en el metasomatismo sódico debe haber cloritización, epidotetización, neonización, sodicitización, carbonatización y fosfatización, y por eso debe haber granaitización, sericitización y cuarzo biotita (mica), illita (illita), cuarzo carbonatado. En definitiva, el proceso de mineralización de los fluidos del manto se puede dividir en las siguientes tres etapas:
A-HACONS → roca metasomática alcalina → mineralización hidrotermal
Cabe destacar que el proceso anterior No sólo es adecuado para depósitos hidrotermales de uranio, sino también para la mineralización de diversos elementos metálicos. La mineralización metasomática alcalina de las plumas del manto es el mecanismo de mineralización básico de estructuras súper grandes, que abarca múltiples tipos de mineralización y eras de mineralización.
мигута et al. (1998) resumieron y elaboraron en detalle que los depósitos hidrotermales de uranio en el escudo ucraniano tienen un origen unificado de metasomatismo alcalino. Los cuerpos minerales de los depósitos minerales se pueden producir en diferentes ubicaciones geológicas, diferentes rocas circundantes y diferentes fallas. Aunque las rocas y minerales alterados varían dependiendo de la litología de la roca original, el mecanismo básico de mineralización es el metasomatismo alcalino ordinario.
En este punto, tenemos una nueva comprensión de las causas del metasomatismo alcalino en las 14 áreas mineras de uranio mencionadas anteriormente en todo el mundo. De hecho, la causa va mucho más allá de este ámbito.
¿Cuál es el valor teórico de volver a explicar la formación de tantos depósitos de uranio y depósitos minerales como metasomatismo alcalino?
1. Resolver el gran problema de “dónde está la fuente de uranio” que existe desde hace décadas.
La cuestión de las fuentes de uranio no es tan confusa y complicada como piensa la comunidad académica, y la fuente de mineralización de uranio no es misteriosa. Es donde se encuentran el mineral de uranio y la roca metasomática alcalina en la raíz de la misma. se ubican los yacimientos (yo lo llamo fase Raíz del mineral). En comparación con las rocas originales, las rocas metasomáticas alcalinas son rocas con deficiencia de U y rocas ricas en U. Es tu fuente. Una vez que se resuelva este misterio, se aclararán y eliminarán todas las opiniones vagas y confusas del pasado, como: ① El agua superficial cae y se lixivia; (2) El agua subterránea cae, se calienta y luego sube; ④ El agua metamórfica; Cuenca Salmuera caliente primitiva y agua de mar que contiene boro; ⑤ La solución de mineralización no es un fluido hidrotermal alterado o una inclusión de gas-líquido mineral, sino un fluido hidrotermal fuertemente alcalino transformado del fluido del manto ⑥ El llamado fluido hidrotermal de diferenciación de magma es ficticio; ⑦ Ocurrencia La roca fuente del metasomatismo alcalino puede ser cualquier estrato o macizo rocoso que contenga uranio; la fuente de uranio no proviene de minerales formadores de rocas diversas, ni de monacita, xenotima, apatita y circón (uranio de los minerales mencionados anteriormente); ) El contenido es muy bajo (hemos realizado una investigación detallada al respecto), principalmente debido al mineral de uranio cristalizado en las rocas.
2. La escala de los depósitos de uranio depende de la escala y la intensidad del metasomatismo alcalino profundo.
Como se mencionó repetidamente antes, la formación de roca metasomática alcalina no es un mineral (pero puede proporcionar una fuente mineral). La mineralización requiere que la temperatura del jugo del manto continúe descendiendo hasta un estado subcrítico por debajo de 400°C. La mineralización sólo es posible si se convierte en fluido hidrotermal. Sin embargo, el tamaño del depósito depende de la intensidad y escala del metasomatismo alcalino profundo.
Existe una diferencia considerable entre la mineralización de K y la mineralización de Na en el metasomatismo alcalino: el metasomatismo de Na es sólo intercambio catiónico (metasomatismo K de Na), y la red mineral aniónica de aluminosilicato no se modifica. Minerales como el U. se liberan menos, lo que resulta en una mineralización de baja ley (U≈0.1); el metasomatismo del potasio es principalmente el metasomatismo y la descomposición de las rocas de silicato de sodio y calcio. Los iones K son mucho más grandes que el Na y el Ca2 y no pueden producir un intercambio catiónico simple. Es necesario destruir todos los minerales originales y liberar completamente los elementos mineralizantes para formar minerales, por lo que se forman muchos minerales ricos. Además, siempre existen microfisuras típicas del metasomatismo de potasio. Este tipo de microfisuras proviene de la entrada forzada de una gran cantidad de cationes K, lo que hace que el volumen de la roca se expanda significativamente: la tasa de expansión de la albita y la plagioclasa alcanzará 8,6 la tasa de expansión de la magnetita de feldespato potásico formada por la descomposición de la biotita; alcanza 7,8 (Xu et al., 2001, 2004). Siempre que la tasa de expansión de la roca sea 0,1, se puede generar una tensión de 40 Mpa, lo que equivale a 4 veces la resistencia del granito y 10 veces la resistencia de la roca alterada (Etheridge et al., 1984; Atkinson, 1984). El metasomatismo se encuentra en un estado supercrítico. Cuando la fase cambia a un estado subcrítico, el fluido hidrotermal inevitablemente liberará una enorme energía, provocando fracturas en las rocas. Cuanto más fuertes sean las grietas, más propicias para la liberación completa de minerales y la formación de minerales ricos. Esto no puede explicarse por la comúnmente llamada tensión tectónica.
Los fluidos hidrotermales sustituidos con álcalis proceden del cambio de fase del jugo del manto (fluido supercrítico HACONS). No es ni un fluido hidrotermal de diferenciación de magma ni un fluido hidrotermal metamórfico, ni es agua supergénica ni agua subterránea.
3. La universalidad del metasomatismo alcalino de los fluidos del manto
El metasomatismo alcalino de los fluidos del manto no es sólo la causa de los depósitos hidrotermales de uranio, sino también la causa de varios metales (hierro, cobre, plomo, zinc, tungsteno, estaño, molibdeno, bismuto, tierras raras, oro, plata, etc.) el origen de los depósitos hidrotermales. ) en el mundo.
El metasomatismo alcalino pertenece al tipo de súper elemento, a la unidad estructural súper grande, a la era de súper mineralización y al tipo de súper mineralización. Es el esquema principal de la teoría global de la mineralización hidrotermal. Muchos de los problemas de larga data que han afectado a nuestro mecanismo de mineralización se pueden descifrar en gran medida.
Parece que es necesario reescribir la mineralización hidrotermal, hay muchos dogmas erróneos en ello.
4. ¿Por qué el fluido del manto contiene una gran cantidad de K?
Este es un tema que necesita ser discutido en profundidad en el futuro. La comprensión preliminar es la siguiente:
1) El radio del ion K es particularmente grande, ¿es 1,33? . Es imposible ingresar a la red cristalina de minerales de silicato máfico (como olivino, piroxeno, granate, espinela, etc.). ) está bajo una presión ultra alta en el manto y solo puede activarse libremente fuera de los cristales minerales, por lo que puede concentrarse altamente en jugo del manto rico en potasio.
2) Efecto plagioclasa. El jugo del cuerpo del manto es rico en sodio. El Na se combina fácilmente con Ca2 para formar el mineral plagioclasa en el flujo del manto y convertirse en un mineral sólido. Por lo tanto, la concentración de Na en el flujo del manto disminuye y la concentración relativa de K aumenta, evolucionando hacia un flujo del manto rico en K.
3) Con la roca intermedia de magma basáltico, una gran cantidad de cristales de plagioclasa en magma de andesita y magma de diorita abandonan el fluido del manto y se convierten en minerales y rocas sólidas, lo que inevitablemente aumentará el K relativo de los restantes. fluido del manto. La concentración aumenta y se convierte en fluido del manto rico en K.
4) Las rocas y estratos de la corteza terrestre ricos en potasio están fuertemente metasomatizados y absorbidos por los fluidos del manto, que también formarán fluidos ricos en potasio.