Геохимические тенденции и главные факторы перераспределения урана в системе "урановые месторождения - подземный (речной) сток - соленое озеро"

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ТЕНДЕНЦИИ И ГЛАВНЫЕ ФАКТОРЫ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ УРАНА В СИСТЕМЕ «УРАНОВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ - ПОДЗЕМНЫЙ (РЕЧНОЙ) СТОК - СОЛЕНОЕ ОЗЕРО»

А.В. Карпов, А.Г. Владимиров,

О.Л. Гаськова, Е.Н. Мороз

Аннотация

В Ишимской степи в Северном Казахстане находится большое количество соленых бессточных озёр. Их специфика связана с тем, что эта территория непосредственно прилегает к Северо-Казахстанской урановорудной провинции, что предполагает выщелачивание урана и других тяжёлых металлов из горных пород и руд в эти озёра поверхностными и подземными водами. Поэтому озера Ишимской степи представляют интерес для изучения процессов накопления и перераспределения урана. Приведено сравнение с «эталонными объектами» для накопления урана - содовыми озерами Северо-Западной Монголии.

Ключевые слова: соленые озера, уран, геохимический барьер, Ишимская степь

1. Введение

Соленые бессточные озера представляют большой интерес для изучения процессов выщелачивания и накопления различных элементов, в особенности, урана.

Рис. 1 Схема расположения соленых озер Северо-Западной Монголии

Особый интерес представляют озера, расположенные вблизи урановорудных проявлений. Изучение процессов накопления урана и форм его нахождения в этих озерах необходимо для понимания механизмов формирования экзогенных месторождений урана. На территории урановорудных районов Северо-Западной Монголии располагаются минерализованные озера, которые содержат в воде повышенные концентрации урана (до 1 мг/л и более) (рис. 1). Изучению ураноносных озер Северо-Западной Монголии посвящено много исследований [1-4], поэтому их можно рассматривать как «эталонные объекты» при рассмотрении процессов выщелачивания и накопления урана.

2. Геохимические особенности формирования ураноносных озер Северо-Западной Монголии

Рис. 2 Карта района озера Шаазгай-Нуур, Северо-Западная Монголия

Среди соленых озер Северо-Западной Монголии преобладают озера с содовым (48%) и хлоридным (41%) типом вод [4]. Одним из наиболее изученных озер Северо-Западной Монголии является содовое озеро Шаазгай-Нуур (рис. 2). Подземные воды, содержащие повышенные концентрации урана (0,042-0,11 мг/л), питают реку Харгайн-Гол, впадающую в озеро Шаазгай-Нуур, а также формируют самостоятельные ручьи. При этом приток урана в озеро оценивается около 0,65 кг/сутки [2]. Накопление урана в озере происходит за счет испарения в условиях аридного климата. В воде уран (U = 1 мг/л) находится в форме карбонатных комплексов уранил-катиона и др. Донные отложения озера Шаазгай-Нуур также обладают высокими содержаниями урана (U = 138 г/т) за счет его аккумуляции при связывании с глинистыми и карбонатными минералами, а также с гидроксидами железа [3, 4].

3. Геохимические особенности формирования минерализованных озер Ишимской степи (Северный Казахстан - Западная Сибирь)

Для Ишимской степи в Северном Казахстане также характерны многочисленные минерализованные озера, располагающиеся вблизи Северо-Казахстанской урановорудной провинции (рис. 3). Крупнейшее в Северном Казахстане гидроминеральное урановое месторождение Семизбай располагается всего в 25 км, от озера Жамантуз. Исследование озер Ишимской степи показало, что воды этих озер, в отличие от озер Северо-Западной Монголии, представлены хлоридным и хлоридно-сульфатным типом, для которых характерны низкие содержания урана - в изученных озерах они составляют от 0,0015 до 0,012 мг/л, что соответствует фоновому уровню. Содержание урана в донных отложениях этих озер также находится на низком уровне, характерном для озер Западной Сибири. Уран в донных отложениях озер Ишимской степи связан преимущественно с гидроксидами железа и, в меньшей степени, с органической и карбонатной фракциями [5, 6].

4. Обсуждение результатов

геохимический озеро ураноносный соленый

Отсутствие повышенных концентраций урана в соленых озерах Ишимской степи позволяет предположить, что между источником урана - Жанан-Койтасским граносиенит-гранитовым массивом и исследуемыми озерами существует геохимический барьер. Для установления его местонахождения было проведено исследование русловых отложений рек Семизбай и её притока - реки Шат. Река Семизбай ранее впадала в озеро Жамантуз и проходила в непосредственной близости от уранового месторождения Семизбай (см. рис. 3). Исследование показало, что в пресном пруду на реке Семизбай, располагающемся выше по течению относительно уранового месторождения, содержание урана в воде (0,046 мг/л) и в донных отложениях (23-24 г/т) на порядок превышают содержания урана в озере Жамантуз - 0,0029 мг/л и 4,6 г/т соответственно. В то же время, содержание урана в подземных водах, выходящих на поверхность ниже по течению в русле реки Семизбай в нескольких десятках метров от пруда, содержание урана достигает 0,32 мг/л. В русловых отложениях ниже месторождения содержание урана находится на фоновом уровне (1,9-2,7 г/т).

Рис. 3 Схема расположения соленых озер Ишимской степи (Северный Казахстан)

Рис. 4 Спутниковый снимок окрестностей уранового месторождения Семизбай

Полученные данные позволяют сделать вывод, что уран выщелачивается в верхнем течении рек Семизбай и Шат, переносится подземными и поверхностными водами и аккумулируется ниже по течению, не достигая озер. Принимая во внимание осадочный генезис месторождения Семизбай [7, 8], и то, что уран на этом месторождении сконцентрирован в частичках углефицированного растительного детрита, катунах красных глин и поверхностях обломков обеленных песчаников [8], можно сделать вывод, что карбонатно-песчаниковые и глинистые толщи юрско-мелового возраста, слагающие месторождение Семизбай, являются геохимическим барьером на пути урана от Жанан-Койтасского массива.

5. Основные выводы

1. В отсутствие геохимических барьеров и в условиях, способствующих формированию содового типа озерных вод, вблизи урановорудных зон возможно формирование бессточных озер, содержащих промышленные концентрации урана - озеро Шаазгай-Нуур в Северо-Западной Монголии.

2. Для озер Ишимской степи характерен хлоридный и хлоридно-сульфатный тип вод с низкими содержаниями урана, не превышающими фоновый уровень. Кроме того, в этой зоне залегают морские глины чеганской свиты, выступающие в роли геохимического барьера на пути урана. В месте этого барьера происходит формирование экзогенного уранового месторождения (месторождение Семизбай).

Библиографический список

1. Урановые месторождения Монголии / Ю.Б. Миронов, А.М. Афанасьев, А.В. Булычев, С.В. Бузовкин, Е.Б. Высокоостровская, О. Гэрэл, А.М. Карпунин, А.М. Коршунов, А. Тамираа, Г.М. Шор, Ю.М. Шувалов; Под ред. Ю.Б. Миронова, Ю.М. Шувалова. СПб: ВСЕГЕИ, 2009. 304 с.

2. Гаськова О.Л. Термодинамическая модель поведения урана и мышьяка в минерализованном озере Шаазгай-Нуур (Северо-Западная Монголия) / О.Л. Гаськова, В.П. Исупов, А.Г. Владимиров, С.Л. Шварцев, М.Н. Колпакова // ДАН. 2015. Т. 465. № 2. С. 203-207.

3. Исупов В.П. Геохимическая модель накопления урана в озере Шаазгай-Нуур (Северо-Западная Монголия) / В.П. Исупов, С. Ариунбилэг, Л.И. Разворотнева, Н.З. Ляхов, С.Л. Шварцев, А.Г. Владимиров, М.Н. Колпакова, С.С. Шацкая, Л.Э. Чупахина, Е.Н. Мороз, Л.В. Куйбида // ДАН. 2012.Т. 447. № 6. С. 658-663.

4. Шварцев С.Л. Геохимия и формирование состава соленых озер Западной Монголии / С.Л. Шварцев, М.Н. Колпакова, В.П. Исупов, А.Г. Владимиров, С. Ариунбилэг // Геохимия. 2014. № 5. С. 432-449.

5. Владимиров А.Г. Главные факторы концентрирования урана в минерализованных озерах Ишимской степи (Западная Сибирь) / А.Г. Владимиров, С.К. Кривоногов, А.В. Карпов, И.В. Николаева, Л.И. Разворотнева, М.Н. Колпакова, Е.Н. Мороз // ДАН (Представлена академиком РАН Н.З. Ляховым 16 октября 2015 г.), (в печати).

6. Карпов А.В. Уран и торий в донных отложениях соленых озер Ишимской степи (Северный Казахстан) / А.В. Карпов, А.Г. Владимиров, Л.И. Разворотнева, С.К. Кривоногов, И.В. Николаева, Е.Н.Мороз // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016. Т. 327. № 9. С. 6-17.

7. Волков И.А. Ишимская степь. Рельеф и покровные лессовидные отложения. / И.А. Волков. Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1965. 74 с.

8. Садырбаева Г.А. Выбор способа подземно-скважинного выщелачивания урана на месторождении Семизбай / Г.А. Садырбаева, К.А. Мырзабек, Е.Е. Жатканбаев, С.Д. Дауренбеков, Э.А. Пирматов, Ю.Г. Никитина // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. № 11. С. 216-222.

Размещено на Allbest.ru