Осадочные бассейны: самые большие в мире запасы урана’

В осадочных бассейнах находится большинство известных мировых ресурсов урана. Эти геологические впадины собирают осадочные породы в течение десятков-сот миллионов лет, создавая толстые последовательности песчаника, конгломерата и грязевых пород. Минерализация урана в этих бассейнах обычно происходит, когда окисленные, несущие уран грунтовые воды сталкиваются с условиями сокращения, в результате чего уран выпадает из раствора. Полученные месторождения часто обширны, поперечно непрерывны и экономически жизнеспособны для добычи с использованием методов восстановления на месте (ISR).

Запасы урана, размещенные в песчанике

Наиболее экономически значимым видом уранового месторождения в осадочных бассейнах является песчаник-хостинговый сорт. Эти залежи образуются в проницаемых слоях песчаника, которые действуют как естественные водоносные горизонты. Подземные воды, несущие растворенный уран, перемещаются через песчаник до тех пор, пока он не достигнет геохимического барьера, такого как органический материал, пирит или углеводородные накопления, которые уменьшают уран и заставляют его осаждаться в виде уранина или гробина. Рудные тела обычно встречаются в трех различных геометриях:

  • Залежи на переднем крае – Зоны руды в форме полумесяца, образующиеся на границе между окисленными и пониженными условиями грунтовых вод. Эти залежи распространены в бассейнах Вайоминга США и Казахстана.
  • Табулярные месторождения – Горизонтальные линзообразные тела, образующиеся в пределах уменьшенных зон песчаника.В районе плато Колорадо на юго-западе США находятся многочисленные табличные урановые месторождения, в том числе в формации Моррисон.
  • Базальные отложения каналов – Концентрации урана в древних речных каналах, которые заполнены проницаемым песком и гравием. Эти отложения находятся в бассейне реки Поудер в Вайоминге и частях Нигера.

Только Казахстан обладает огромными запасами урана, содержащегося в песчанике, в основном в бассейнах Чу-Сарысу и Сырдарьи. Эти месторождения эксплуатируются с использованием СМП, где в водоносный горизонт вводится выщелачивающий раствор для растворения урана, который затем выкачивается на поверхность для переработки. Этот метод составляет более 40% мирового производства урана и имеет более низкий экологический след, чем обычная добыча.

Депозиты, связанные с несоответствием

Среди наиболее высокосортных урановых месторождений на Земле есть те, которые связаны с несоответствиями— древними эрозионными поверхностями, которые отделяют более старые, метаморфозированные подвальные породы от выходящих осадочных последовательностей. Наиболее известные примеры встречаются в бассейне Атабаски в Саскачеване, Канада, где рудные сорта могут превышать 20% оксида урана, примерно в 100 раз больше, чем типичные месторождения песчаника. Рудные тела образуются вдоль зон разломов и реактивации разломов вблизи поверхности несоответствия, где богатые ураном жидкости из бассейна смешиваются с восстановителями из подвальных пород. Эти месторождения добываются с использованием подземных методов на таких участках, как река Макартур и озеро Сигар, которые имеют одни из самых высоких в мире’ годовых темпов добычи урана. Подобные несоответствия существуют в бассейне Телон Канады’с Северо-Западными территориями и в районе Коммильди Австралии.

Гранит и игнорированные вторжения

Гранитные породы естественным образом обогащаются ураном по сравнению со средней континентальной корой. Типичный гранит содержит от 4 до 6 частей на миллион урана, но некоторые специализированные гранитные тела, известные как граниты с высокой теплопроизводством, могут превышать 20 частей на миллион. Уран в этих породах содержится в основном в вспомогательных минералах, таких как уранинит, циркон, моназит и алланит. Когда такие граниты подвергаются воздействию выветривания или циркулирующих гидротермальных жидкостей, уран может выщелачиваться и концентрироваться в экономических месторождениях.

Интрозивные связанные с ураном месторождения

Месторождение Россинга в Намибии является крупнейшим в мире урановым рудником с открытой ямой и иллюстрирует минерализацию урана, связанную с проникновением гранита. Здесь уран встречается в лейкогранитовом теле, который вторгся в более старые метаморфические породы. Концентрации урана относительно низкие, около 0,03% до 0,05% оксида урана, но месторождение чрезвычайно большое, что делает его экономически жизнеспособным. Уран содержит уранинит и бетафит, которые распространяются по всему граниту.

Другие известные инвазивные месторождения включают комплекс Илимауссак в Гренландии, где уран связан с пералкалиновым гранитом и сиенитом, и область Банкрофта в Онтарио, Канада, где добываются богатые ураном пегматиты.В США месторождение Коулз-Хилл в Вирджинии находится в подвальной породе гранит-гнейс и представляет собой значительный неразработанный ресурс.

Месторождения урана, содержащие пегматит

Пегматиты — чрезвычайно крупнозернистые магматические породы, образующиеся на заключительных стадиях кристаллизации магмы. Они часто обогащаются несовместимыми элементами, включая уран и торий. Урановые месторождения, содержащие пегматит, как правило, небольшие, но могут содержать очень высококачественную минерализацию. Мина Мосса в Норвегии, месторождение Белой Нэнси в Биките в Зимбабве и несколько месторождений пегматита в Канадском щите производили уран в прошлом. Хотя пегматиты не являются основным источником глобального производства урана, они остаются целями для разведки, особенно в регионах, где другие типы месторождений не были идентифицированы.

Вулканические и гидротермальные системы

Вулканические породы и связанные с ними гидротермальные системы создают одни из наиболее концентрированных известных месторождений урана. Тепло от вулканической активности приводит к циркуляции грунтовых вод и магматических жидкостей, которые могут растворять уран из вулканического стекла, полевых шпатов и других минералов. По мере того, как эти горячие жидкости перемещаются через трещины и пористые горизонты, они откладывают уран при изменении физических или химических условий, например, путем охлаждения или столкновения с восстановителями.

Калдера-связанные месторождения урана

Вулканические комплексы кальдеры особенно благоприятны для минерализации урана. В Макдермиттской кальдере в Неваде и Орегоне находится урановое месторождение Аврора, где уран встречается в рецессированных вулканических породах и отложениях в пределах кальдерного рва. Уран был мобилизован гидротермальными жидкостями, связанными с кальдерой’с постколлапсной геотермальной системой и отложен в богатых органическими веществами озерных отложениях и туфах. Аналогичные месторождения встречаются в Стрелцовской кальдере в России, которая содержит одно из крупнейших в мире‛ скоплений урана с ресурсами, приближающимися к 150 000 тонн оксида урана.

Гидротермальные вененые отложения

Гидротермальные вены, несущие урановые минералы, встречаются во многих частях мира. Эти месторождения образуются, когда горячие, богатые ураном жидкости проходят через трещины и разломы в земной коре, откладывая уранинит, питбленде и другие урановые минералы, когда жидкости охлаждаются или реагируют со стенными породами. Регион Эрцгебирге в Германии и Чехии имеет долгую историю добычи гидротермального вены, причем месторождение Яхимов является местом, где Мари Кюри получила питбльнде, используемое в ее открытии радия. Другие значительные вены включают шахту Шинколобве в Демократической Республике Конго, которая производила исключительно высококачественную руду в 1940-х и 1950-х годах, и шахту Эльдорадо на Большом Медвежьем озере в Канаде & #8217.

В США Миднитский рудник в штате Вашингтон и Шервудское месторождение в Вашингтоне и Айдахо являются примерами гидротермальных урановых жил, связанных с разломами в метаморфических и магматических породах, которые обычно имеют высокие оценки, но ограниченную боковую протяженность, что делает их наиболее подходящими для подземных горных работ.

Кварцево-Пебле Конгломераты: древние месторождения россыпей

Некоторые из самых старых месторождений урана на Земле встречаются в кварцево-пузырчатых конгломератах, которые были отложены до Великого окисления, примерно 2,4 миллиарда лет назад. До того, как атмосферный кислород был в изобилии, урановые минералы, такие как уранинит и пирит, были стабильны на поверхности Земли и #8217; и могли транспортироваться реками и потоками как тяжелые минеральные зерна. Эти минералы накапливались в древних речных каналах как россыпные отложения, подобно тому, как золото концентрируется в современных ручьях.

Наиболее известным кварцево-пузырчатым конгломератным урановым месторождением является бассейн Витватерсранд в Южной Африке, где уран добывается как побочный продукт добычи золота. Уран встречается в округлых гальках уранинита в конгломератных слоях, в которых также находится золото.Область озера Эллиот Онтарио, Канада, является ещё одним значительным примером, где прискские, нордические и станковые рудники добывали уран из конгломератов Гуронской супергруппы.Хотя добыча из этих месторождений снизилась, они представляют собой значительный исторический источник и содержат существенные оставшиеся ресурсы.

Депозиты труб Breccia Pipe

Трубы Бреччиа представляют собой вертикальные трубоподобные структуры, заполненные разбитыми фрагментами горных пород, которые образуются, когда подземные жидкости растворяют полости и вызывают обрушение находящейся в них породы.В районе Гранд-Каньона в Аризоне в трубах Бреччиа, проникающих в палеозойскую осадочную последовательность, встречаются залежи урана, которые обычно имеют диаметр от 30 до 200 метров и могут простираться на сотни метров вертикально.

Уран в этих месторождениях, как полагают, был мобилизован окисленными грунтовыми водами, движущимися по трубе, которые затем столкнулись с условиями сокращения в пределах осколков брекчии или органического вещества, вызывая осадки урана. Орфанная Лода, Хак-Каньон и Голубиные шахты являются примерами месторождений брекчии трубного урана в районе Гранд-Каньона. Эти месторождения относительно небольшие, но могут иметь марки от 0,5% до 1,0% оксида урана, что делает их экономически привлекательными для небольших горных работ.

Калькретные и поверхностные депозиты

In arid and semi-arid regions, uranium can accumulate near the surface in calcrete, which is a calcium carbonate-rich horizon that forms in soils and shallow sediments. Calcrete uranium deposits, also known as valley-fill calcrete deposits, are found in Western Australia and Namibia. The uranium is typically hosted by carnotite, a bright yellow uranium-vanadium mineral that precipitates from groundwater in the calcrete layers.

Месторождение Йелирри в Западной Австралии является одним из крупнейших в мире месторождений кальцирированного урана, ресурсы которого превышают 50 000 т оксида урана. Месторождение образовалось в системе палеодренажа, где богатые ураном грунтовые воды из выветрившихся гранитных полей Йилгарнского Кратона перемещались по богатому кальцином отложениям, в результате чего карнотит выпадал в осадки. Аналогичные месторождения были выявлены на озере Мэйтленд, Лейк-Уэй и Сентипедском озере в Западной Австралии. В Намибии урановый рудник Лангер-Хейнрих эксплуатирует кальцирное месторождение в пустыне Намиб, где урановые грунтовые воды из окружающих гранитных нагорий сконцентрировали карнотит в древних речных отложениях.

Черная сланцевая и фосфоритная залежи

Уран также содержится в низких концентрациях в черных сланцах и фосфоритовых отложениях по всему миру. Черные сланца — это богатые органическими веществами морские отложения, которые могут накапливать уран из морской воды, где концентрация урана составляет примерно 3 части на миллиард. За геологическое время уран может концентрироваться до уровней от 20 до 200 частей на миллион в этих сланцах.

Сланец Чаттануга в восточных Соединенных Штатах и месторождение Роннебург в Германии являются примерами концентраций урана в черных сланцах. Хотя эти месторождения очень низкого качества, огромный объем породы, содержащей их, означает, что общий урановый ресурс огромен. Исследования проводились по извлечению урана из черных сланца в качестве потенциального будущего ресурса, хотя производство на сегодняшний день было ограничено низкими сортами и высокими затратами на переработку.

Фосфоритовые отложения, представляющие собой осадочные породы, богатые фосфатными минералами, также содержат значительные количества урана.Во время образования фосфоритов урановые заменители кальция в структуре апатитов.Содержание урана в фосфоритах обычно колеблется от 50 до 200 частей на миллион, а месторождения во Флориде, Марокко и на Ближнем Востоке содержат значительные урановые ресурсы.В настоящее время уран извлекается в качестве побочного продукта производства фосфорной кислоты на некоторых объектах в США и Европе.

Аллювиальные и Placer депозиты

Аллювиальные отложения, образующиеся в результате переноса и осаждения осадочных пород реками и ручьями, также могут содержать концентрации урана. Эти отложения обычно небольшие и локализованные, но могут быть значительными в регионах, где богатые ураном породы выветриваются и эродируются. Аллювиальные отложения урана чаще всего встречаются в гравиях и песках, полученных из близлежащих ураноносных гранитных или пегматитовых тел.

В Японии и в Центральноафриканской Республике в долине Джими добывается уран из аллювиальных месторождений. В Шри-Ланке вдоль прибрежных пляжей и в речных отложениях встречаются ураносодержащие монацитовые пески. Эти месторождения обычно добываются из-за содержания редкоземельных элементов, а уран извлекается в качестве побочного продукта. Аллювиальные месторождения обычно не являются основной целью для разведки урана из-за их небольших размеров и низких марок, но могут способствовать общему производству в некоторых регионах.

Географическое распределение и глобальные последствия

Распределение урановых месторождений неоднородно по всему миру. Наиболее значительные ресурсы сосредоточены в конкретных геологических провинциях. Австралия обладает крупнейшими известными урановыми ресурсами, в первую очередь в месторождении Олимпийская плотина (комплекс полиметаллической брекчии), месторождениями Рейнджера в геосинклине Пайн-Крик и кальцитовыми месторождениями Западной Австралии. Казахстан имеет второй по величине ресурс, в котором доминируют месторождения песчаника в бассейнах Чу-Сарысу и Сырдарья. Канада следует за ним, с его высокосортными месторождениями несоответствия в бассейне Атабаски.

Понимание геологических особенностей, которые имеют место залежи урана, имеет важное значение не только для разведки, но и для оценки воздействия добычи на окружающую среду. Различные типы месторождений представляют различные проблемы для добычи. Залежи, размещенные в песчанике, поддаются методам СМП с низким воздействием, в то время как несоответствующие месторождения требуют глубокой подземной добычи с тщательным управлением радоновым газом и грунтовыми водами. Калькретные и поверхностные месторождения относительно неглубокие и легко извлекаются, но могут потребовать значительных водных ресурсов в засушливых регионах.

Глобальный спрос на уран обусловлен выработкой ядерной энергии, которая в настоящее время обеспечивает около 10% мировой электроэнергии. По мере того, как страны преследуют цели декарбонизации, ядерная энергия получает новое внимание, и потребность в надежных поставках урана растет. Исследования новых месторождений продолжаются в перспективных геологических ландшафтах, включая бассейн Атабаски, Африканский пояс Дамара, Центральный регион Эрцгебирж и Бразильский щит. Достижения в геофизической съемке, геохимическом анализе и геологическом моделировании повышают эффективность разведки урана и позволяют открывать месторождения на больших глубинах и в более сложных условиях.