Полная версия

Главная arrow География arrow Каротаж при изучении и освоении месторождений урана

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Особенности формирования месторождений урана песчаникового типа

Пластово-инфильтрационные месторождения можно рассматривать как эпигенетические образования, связанные с инфильтрацией кислородсодержащих атмосферных вод по проницаемым зонам в проницаемые части разреза земной коры. При этом вначале происходит выщелачивание урана из горных пород, а по мере расходования растворенного кислорода на окисление содержащихся в породах восстановителей - сброс урана в виде нерастворимых низковалентных соединений. Положение ураноносной зоны геохимического окислительно-восстановительного барьера фиксируется областью перехода эпигенетически окисленных желтоцветных пород в неокисленные сероцветные. Таким образом, образование инфильтрационных урановых месторождений возможно именно в условиях инфильтрационного (и никак не эксфильтрационно- го!) гидродинамического режима подземных вод, когда движение этих вод в пределах артезианских водоносных бассейнов направлено от поверхности на глубину и возникают условия для проникновения кислородных вод в глубокие горизонты разреза.

Особенности формирования месторождений предопределяют их радиологическую обстановку и элементный состав. При этом, как правило, в рудной залежи наблюдается недостаток радия в сравнении с равновесным состоянием, а в ее обрамлении радиоактивное равновесие нарушено в сторону избытка радия, что является следствием образования т. н. «остаточных» и «диффузионных» ореолов радия. Это связано с тем, что, как было сказано выше, месторождения пластово- инфильтрационного типа формируются в осадочных проницаемых толщах горных пород на границе окислительно-восстановительного барьера. А поскольку в окислительной и восстановительной обстановках поведение подвижных форм урана и радия существенно различаются, в различных морфологических элементах рудных тел в результате процессов «выноса-привноса» «материнского» урана и «дочернего» радия возникают геохимические зоны, где соотношения массовых долей радия и урана отличаются от значений, соответствующих состоянию радиоактивного равновесия между ними.

Состояние радиоактивного равновесия между радием и ураном принято характеризовать коэффициентом нарушения радиоактивного равновесия (или просто коэффициентом радиоактивного равновесия) Крр, который равен отношению массовых долей радия и урана и определяется формулой

где qRa и qv - соответственно массовая доля радия (в единицах равновесного урана: 1 г U * 3,4-10-7 г Ra) и урана.

Таким образом, значение величины Крр = 1 соответствует наличию радиоактивного равновесия, а отличие значений Крр от единицы фиксирует наличие систем, не достигших равновесия либо претерпевших нарушения их замкнутости.

В разрезе рудное тело на гидрогенных месторождениях урана имеет вид ролла, перемещающегося в направлении движения пластовых вод (рис. 3.3), а изменение Крр подчиняется следующим основным закономерностям:

  • 1) средние значения Крр для различных морфологических элементов рудных тел, участков и геохимических зон месторождений (с содержанием урана более 0,01 %) меняются в достаточно широких пределах - от 0,60 до 1,0;
  • 2) непосредственно за фронтом пластового окисления радиоактивное равновесие смещено в сторону избытка радия (Крр = 1,5-2,5 и более) - вплоть до практически полного отсутствия урана. Это так называемые «остаточные» радиевые ореолы;
  • 3) по мере перехода в зону восстановления радиоактивное равновесие постепенно от равновесных руд (вблизи зоны пластового окисления - ЗПО) смещается в сторону избытка радия, формируя на границе рудных тел с содержанием урана 0,01 % и выше маломощные (0,2-0,4 м) области радиевых оторочек (т. н. «диффузионные» радиевые ореолы), окаймляющие рудное тело.

На месторождениях урана инфильтрационного типа при бурении проницаемых пород достаточно часто в рудных интервалах наблюдается нарушение радиоактивного равновесия между радоном и радием - вследствие «отжатая» радонсодержащих вод от стенок скважины фильтратом промывочной жидкости. Это приводит к занижению регистрируемого сигнала и, как следствие, к систематическому занижению параметров рудных интервалов.

Схема радиологической зональности в разрезе рудовмещающего горизонта пластово-инфильтрационных месторождений урана (стрелка указывает направление движения пластовых вод

Рис. 3.3. Схема радиологической зональности в разрезе рудовмещающего горизонта пластово-инфильтрационных месторождений урана (стрелка указывает направление движения пластовых вод,

числа - значение Крр, азона восстановления, бзона окисления):

  • 1 -урановоерудное тело; 2 - пески; 3 - глинистые песчаники; 4 - глины, алевролиты; 5 - окисленные породы (зона пластового окисления);
  • 6 - диффузионный ореол радия; 7 - остаточный ореол радия

Элементный состав руд месторождений инфильтрационного (гидрогенного) типа близок к элементному составу эпигенетически неизмененных пород осадочного комплекса и типичен для пород песчаноглинистого состава: преобладают окислы кремния, алюминия, калия и железа. При этом колебания плотности р составляют в среднем от 1,8 до 2,2 г/см3 при изменении коэффициента влажности В (отношение массы несвязанной воды, содержащейся в некотором объеме породы, к общей массе породы данного объема) от 10 до 25 %.

Особенности формирования месторождений приводят к накоплению в рудных залежах элементов-спутников, содержания которых в ряде случаев делает рентабельным их попутное извлечение в процессе отработки месторождения.

Закономерным и главным спутником урана в пластово-инфильтра- ционном процессе является селен, который образует аккумуляции в области выклинивания зон пластового окисления на всех месторождениях рассматриваемого типа. Селеновое оруденение представлено самородным гамма-селеном и реже - ферроселитом и селенидами металлов. Содержания селена в рудах от тысячных долей до единиц массовых процентов (0,001-1 %).

Вторым спутником урана, установленным на некоторых месторождениях, является молибден, представленный в виде иордезита и фемолита. Область накопления молибдена охватывает подзоны бедных урановых руд и частично неокисленных безрудных пород. Содержания молибдена в рудах достигают 0,1-0,3 %.

Присутствие повышенных содержаний рения отмечено на большинстве гидрогенных месторождений урана. Область накопления рения, как правило, совмещается с зоной кондиционного уранового оруденения, но иногда оказывается несколько смещенной в передовую часть ролла. Содержания рения обычно составляют 0,5-1,0 г/т.

Промышленные скопления ванадия установлены на некоторых месторождениях в областях выклинивания зон пластового окисления. Минеральные формы ванадия представлены окислами трех-, четырех- и пятивалентного ванадия и уранил-ванадатами, образующими сноповидные агрегаты игольчатых кристаллов в межзерновом пространстве песков. Содержания ванадия в рудах составляют до 0,5 %.

Извлечение урана способом подземного через скважины выщелачивания (подземного скважинного выщелачивания - ПСВ) является основным процессом на месторождениях песчаникового типа. Руды таких месторождений представлены главным образом минералами четырех и шестивалентного урана, хорошо растворимыми в разбавленных кислотах, а с добавлением окислителя и в карбонатных растворах, но основным способом извлечения урана является сернокислотный, при котором попутно достаточно хорошо извлекается и рений. Содержания этих элементов в продуктивных растворах, как правило, достигают соответственно 0,02-1,5 г/л и 0,5 мг/л. Процесс выщелачивания урановых руд сернокислыми растворами не сопровождается каким-либо заметным извлечением селена, содержания которого в продуктивных растворах не превышают 2-3 мг/л.

При кислотном способе отработки уран-рениевых руд, который является основным, показатели затрат реагента определяются содержанием карбонатов в рудных телах и во вмещающих проницаемых породах и характеризуются комплексным показателем в виде отношения двуокиси углерода к урану. Максимальная карбонатность руд и вмещающих пород устанавливается с целью отбраковки участков с повышенной кар- бонатностью, не пригодных для кислотного выщелачивания. Значение этого показателя составляет 2-2,5 % СО2. Основными минералами, содержащими углекислоту и присутствующими в осадочных породах гидрогенных месторождений, являются кальцит (СаС03) и доломит (Са, Mg(C03)2). Магнезит, сидерит и другие породы имеют существенно подчиненное значение.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>