РЕСУРСЫ УРАНА БУДУЩЕГО Томский политехнический университет, г. Томск, Россия Рихванов Леонид Петрович, д.г.м.н, профессор

Классификация месторождений МАГАТЭ The International Atomic Energy Agency assigns the uranium deposits according to their geological settings to 15 main categories of deposit types, arranged according to their approximate economic significance [IAEA2004]: Unconformity-related deposits –месторождения типа несогласия Sandstone deposits - месторождения в песчаниках Quartz-pebble conglomerate deposits – месторождения в конгломератах Vein deposits - месторождения жильного типа Breccia complex deposits - месторождения в брекчиевых комплексах Intrusive deposits - месторождения интрузивного типа Phosphorite deposits - месторождения в фосфоритах Collapse breccia pipe deposits - месторождения в трубках взрыва Volcanic deposits - вулканические породы Surficial deposits - поверхностные месторождения Metasomatite deposits -метасоматические месторождения Metamorphic deposits -метаморфические месторождения Lignite - лигниты Black shale deposits - месторождения в чёрных сланцах Other types of deposits -месторождения других типов

КОМПЛЕКСНЫЕ УРАНОВЫЕ, УРАН- ТОРИЕВЫЕ, РЕДКОМЕТАЛЬНО- УРАН-ТОРИЕВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ И РЕСУРСЫ В ИНТРУЗИВОПОДОБНЫХ ПОРОДАХ(МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ПОРФИРОВОГО» ТИПА) Учебный курс: «Месторождения РАЭ»

Радиогеохимическая характеристика некоторых металлогенических типов гранитоидов

Природные геохимические ассоциации элементов

Щелочные гранитоиды Недосыщенные SiO 2 супер щелочные породы Коры выветривания по карбонатитам (10%) Карбонатиты (30%) Россыпи различных типов Месторождения РЗЭ вне Китая (2012)

МАГМАТИЧЕСКИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ УРАНА Учебный курс: «Месторождения РАЭ» Geologic map of the Rössing area SEG-PDAC U Short Course , Giant U deposits: Exploration guidelines, models, & discovery techniques

Cycle géologique de luranium anatexie : Rössing (Namibie) > 0,4 kg U 3 O 8 / Mt 0,2-0,3 kg U 3 O 8 / Mt 0,1-0,15 kg U 3 O 8 / Mt

МАГМАТИЧЕСКИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ УРАНА Учебный курс: «Месторождения РАЭ» Mine à ciel ouvert (MCO) de RÖSSING (Namibie) Michel Cuney (Mars 2006) Mine à ciel ouvert (MCO) de RÖSSING (Namibie) Michel Cuney (Mars 2006)

МАГМАТИЧЕСКИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ УРАНА Учебный курс: «Месторождения РАЭ» Simultaneous enrichment in: U, Th, Zr, REE, Nb,Ta, F … U in steenstrupine: Silicophosphate of U, Th, Zr, REE, Nb,Ta, F t 260 ppm

МАГМАТИЧЕСКИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ УРАНА Учебный курс: «Месторождения РАЭ» Typical section through the Kvanefjeld

Массив Халдзат-Бурегтей (CЗ Монголия)

BASIC INDUSTRIAL MINERALS AND ELEMENTS CONTENTS: Zirconium % Niobium-0.20% Tantal-0.011% Yttrium-0.11% Rare-earth element-0.3% RESOURCES: Zirconium-2.4 million tons Niobium-335 thousand tons Tantal-17.8 thousand tons Yttrium thousand tons Rare-earth element-490 thousand tons MONTEM CO.,LTD. HALZAN BUREGTEI DEPOSIT

Содержание элементов в породах рудного штока и гравитационном концентрате месторождения Халдзат Буректей (СЗ Монголия) Элементы,г/т Порода рудного штока Концентрат из породы Ta152 (0,015%) (2,12%) La Ce Nd Sm92,1– Eu4,9260 Tb14,9262 Yb Lu19,47,6 Сумма РЗЭ2 280 (0,23%) (11,9%) Hf18472 Th (0,1%) U (0,2%)

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАНОВЫЕ РЕСУРСЫ В УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ПОРОДАХ Учебный курс: «Месторождения РАЭ» Квасцовые сланцы Швеции,чёрные сланцы Чаттануга,Канзаса и Аллигейни (по В.М. Гавшину и др., 1983 со ссылкой на Т. Бейтса и Э. Строла) Баженовская свита Западной Сибири (по В.В. Хабарову и др., 1980) Зависимость содержания U от содержания С орг

Схематическая карта расположения основных ураноносных черносланцевых формации мира (картографическая основа взята с 1 – Чаттануга, США; 2 – Швеция; 3 – Прибалтика, Россия и Эстония; 4 – Западная Сибирь, Россия; 5 – Каратау, Казахстан; 6 – бассейн Черного моря; 7 – залив Уолфиш-Бей, Намибия

Распространение углеродисто-кремнистых сланцев на территории Казахстана и Ср. Азии (составил Карпенко А.Ю.,2010 г.,по материалам С.Г. Анкиновича и Е.А. Анкинович (1978), К.Е. Калмурзаева (1981)): 1- хр.С З Каратау (+ мания Курумсак (Крм), Баласаускандык(Блс)), 2- Джебаглы, 3 - Кок-Ийрим-Тоо, 4- Джетим-Тоо, 5 - Сары-Джаз, 6 - Кендыктас, 7 - Зап.Прибалхашье (Домбралы); 8 - Улутау, 9 - Ишимская излучина, 10 - Джетыгара, 11 - Аягуз; 12 - Джунгарский Алатау; 13 - Карагур; 14 - Кыргызата, Наукат; 15 - Кара-Чагыр, Ходжа-Рушнай-Мазар, Вуадиль; 16 - Кара-Танги, Туль; 17 - Чарку, Сарытаг, Даргун-Маргун; 18 - Фандарья; 19 - Сев.Нуратау; 20 - горы Ауминзатау (+ мания Косчека, Джантуар ), Ю. Тамдытау; 21- Ю.Букантау; *Т-М - Тюя-Муюн.

Месторождения в углисто- и кремнисто-глинистых сланцах Месторождения в углисто- и кремнисто-глинистых сланцах представляют собой осадочные морские образования, претерпевшие длительный региональный метаморфизм. Такие месторождения характеризуются повышенным содержанием урана в рудах и более отчетливо выраженным метаморфизмом руд и вмещающих пород. Повышенное содержание урана связывается с его миграцией и локализацией в определенных участках и прослоях при процессах регионального метаморфизма.

Месторождения в углисто- и кремнисто-глинистых сланцах Р.В. Гецева (1957) указывает, что в рудах таких месторождений уран обычно бывает представлен остаточными урановыми чернями, возникшими в результате окисления дисперсных выделений урановой смолки. Мелков и др. также указывают на наличие в таких месторождениях тухолита, развивающегося в виде линзочек и прослоев среди различных сланцев и кварцитов. Процессы метаморфизма нередко вызывают полимеризацию и карбонатизацию органических остатков, образование стяжений, конкреций и метакристаллов пирита, марказита, хлоритоида, пирофиллита и др. минералов. Часто происходит стерилизация глинистого вещества. Типичное образование – альпийские жилки.

Месторождения в углисто- и кремнисто-глинистых сланцах Урановая минерализация обычно пространственно связана с органическим веществом и с выделениями пирита. Рудные тела характеризуются пластообразными формами и строгой стратификацией. Так же Р.В. Гецевой упокзано, что в черных сланцах оруденение контролируется послойными нарушениями и милонитизацией, а в слюдисто-глинистых сланцах доломитизированных известняках – скоплениями пирита.

Этапы формирования по Р.В. Гецева Первый этап соответствует средней стадии развития структуры и главной фазе складчатости. Этот этап выражается в перекристаллизации пород и дегидратации минералов. В качестве новообразований здесь появляются: доломит, кальцит, серицит, пирит. Уран теряет свою первоначальную связь с органическими соединениями, мигрирует и частично выделяется в виде диспергированных окислов.

Этапы формирования по Р.В. Гецева Второй этап совпадает с конечной стадией развития геосинклинали, когда уже процессы складкообразования затухают и усиливается действие поровых растворов. В результате протекающих процессов метасоматоза происходит выделение окислов урана, марказита и продуктов окисления органических соединений. Осаждение окислов урана происходит на окисляющихся продуктах органических соединений и в местах концентрации пирита и марказита.

Этапы формирования по Р.В. Гецева Третий этап характеризуется затуханием тектонических движений и появлением трещинных растворов. В этот период происходит цементация брекчий и образование альпийских жилок. Здесь возникают поздние генерации карбонатов, марказита и пирита. Образуются кварц, битум, графит, халькопирит. В альпийских жилках происходит незначительное образование окислов урана, выделяющихся на пирите.

Типичное развитие метаморфогенных жилок в различных породах продуктивной толщи (по Р. В. Гецевой) 1 – доломотизированный известняк; 2 – глинисто-известковый сланец; 3 – известково-глинистый сланец; 4 – глинисто-кремнистый сланец; 5 – углисто-глинистый сланец; 6 - пиритовый прослой; 7 – жильный кварц (по сланцеватости); 8 – жильный кварц с пиритом; 9 - жильный доломит (в трещинах разрыва).

Геологическое строение урановых месторождений в углисто- кремнистых сланцах (по Б. Л. Рыбалову, 1965) а секущие рудные штокверки в углисто-кремнистых сланцах; б жилообразные рудные столбы внутри секущего рудного штокверка; в согласное залегание тонковкрапленных руд в слюдисто-кремнистых сланцах; г согласное залегание штокверковых и тонковкрапленных руд; 1 слюдисго-глинистые сланцы; 2 углисто- кремнистые сланцы; 3 известняки, доломиты; 4 углисто-глинистые сланцы; 5 известковистые и глинистые сланцы; 6 диабазовые порфириты; 7 межпластовые надвиги; 8 секущие разломы и трещины; 9 рудные залежи с прожилкововкрапленнои текстурой; 10 рудные залежи с тонковкрапленной текстурой; 11 жилообразные рудные столбы

Месторождение Курумсак охватывает юго-восточную часть Баласаускандык- Курумсакской антиклинальной зоны, представляющей собой серию складчатых структур высоких порядков, вплоть до изоклинальной складчатости. Антиклинальными поднятиями рудное поле разделяется на три синклинальных подзоны с углами падения на крыльях складок до о. Углеродисто-кремнистые образования курумсакской свиты слагают ядра синклиналей.

Месторождение Курумсак В ней выделяется три пачки; средняя представлена ванадиеносным горизонтом, мощностью м, регионально обогащенным ванадием, ураном и молибденом. В нем установлено 10 слоев, различных по составу и содержанию V 2 O 5, P 2 O 5, U, Mo и других компонентов. Средние "сингенетические" концентрации V 2 O 5 -0,9%, Mo-0,02%, U-0,007%. Выделяется сланцево- доломитовая пачка с содержанием урана от 0,01 до 0,03%, мощность рудного (0,01%) слоя до 3 м. Первичные руды подразделяются на "кварцево-углистые" и "черные сетчатые", составляющие поднятия, вмещающими породами являются песчано-сланцевые отложения андреевской свиты венда, а также габбро-диориты, апофиз диоритовых порфиритов и лейкократовые граниты Легаевского массива.

Месторождение Курумсак Оруденение отчетливо контролируется разломами: северо- западным Кварцитовым, широтным Линейным и северо- восточным Баянтайским. Около 80% запасов сосредоточено в Северной рудной зоне (7 рудных тел). Подавляющая часть оруденения локализовано в трубообразных брекчиевых залежах (зонах), развитых в толще песчаников, алевролитов, аргиллитов, а также в дайках гранит-порфиров и гранит-аплитов и в штоке габбро-диоритов. Руды комплексные, фосфор-урановые со средним содержанием урана 0,130% и пентоксида фосфора 2,5%. Главные рудные минералы – коффинит, браннерит, настуран, апатит. Оруденение контролируется метасоматитами типа эйситов. Месторождение крупное, частично отработано, законсервировано

Условные обозначения А – геологическая карта, Б – геологический разрез по линии Е-Д. 1 – песчаники, алевролиты, глинистые сланцы бешарыкской свиты верхнего ордовика; 2 – кварц- серицит-хлоритовые глинистые сланцы, алевролиты суындыкской свиты среднего ордовика; 3 – кремнистые и глинистые сланцы, яшмы камальской свиты, нижнего-среднего ордовика; 4 – известняки, доломиты кокбулакской свиты среднего-верхнего кембрия; 5 – углеродисто-глинистые, углеродисто-кремнистые, ванадиеносные сланцы, кремни, доломиты курумсакской свиты нижнего-среднего кембрия; 6 – тиллитоподобные конгломераты, сланцы байконурской свиты венда; 7 – глинистые, кварц-хлорит-серицитовые сланцы, переслаивающиеся мраморизованные известняки, известковисто-хлоритовые сланцы, алевролиты, прослои углисто-глинистых сланцев (курайлинская свита венда); 8 – песчаники, гравелиты, алевролиты, кварц-хлорит-серицитовые сланцы, прослои углисто- глинистых сланцев (косшокинская свита венда); 9 – конгломераты, песчаники ранской свиты венда; 10 – ванадиеносный горизонт курумсакской свиты; 11 – тектонические нарушения: а – установленные, б – предполагаемые; 12 – геологические границы: а – установленные, б – предполагаемые; 13 – граница зоны поверхностного окисления; 14 – разведочные скважины: 1 – на карте, 2 – на разрезе; 15 – шахта; 16 – элементы залегания пород.

Месторождение Курумсак Первичные руды подразделяются на "кварцево-углистые" и "черные сетчатые", составляющие до 90–95%, а также "глинисто-углистые" и "кварцево-роскоэлитовые" (окисленные). Уран связан с углеродистым веществом ("антраксолитом"), представлен тонкорассеянной формой настурана, а в зоне окисления вторичными слюдками-тюямунитом, метаторбернитом, отенитом, уранофаном, ураноспинитом, сорбируется глинистыми продуктами выветривания и оксидами.

УРАНОВЫЕ РЕСУРСЫ В ФОСФОРИТАХ Учебный курс: «Месторождения РАЭ» Зависимость содержания U от содержания Р2О5:

УРАНОВЫЕ РЕСУРСЫ В ФОСФОРИТАХ Учебный курс: «Месторождения РАЭ» Большую часть мировых ресурсов урана составляют морские фосфориты со сравнительно однообразным содержанием урана, колеблющимся в пределах 60–130 г/т. Фосфатная продукция из главных промышленных ме­ сторождений фосфоритов центральной и южной Флориды (США), Марокко, штатов Айдахо и Юта (США), Западной Сахары, Мексики, Иордании, восточной Флориды (США), Перу, Ирака постоянно имеет однородные содержания урана около 100–120 г/т. Р. Янг (1988), со ссылкой на Дё Вото и Стивене, приводит данные о том, что в млн.т. подсчитанных запасов пригодного к извлечению фосфата в западных странах содержится 29,5 млн.т. урана. Основная масса запасов фосфатов ( млн.т) находится в США, где ресурсы доступного для извлечения урана составляют 22,5 млн.т. Из других стран значительными запасами урана в фосфоритах располагают: Марокко – 4,95 млн.т., Западная Сахара – 0,56 млн.т., Мексика – 0,42 млн.т. и Иордания – 0,36 млн.т.

УРАНОВЫЕ РЕСУРСЫ В ТОРФАХ Учебный курс: «Месторождения РАЭ»

потенциальным источником урана могут быть золы торфяных залежей, в которых уран нередко содержится на уровне n100 - n1000 г/т (Бойл, 1987 и др..)) и, зачастую, по нашим данным, сопровождается высокими концентрациями редких земель, прежде всего неодима. Таковым являются объекты Витимо-Каренгского района на севере Бурятии и ряда других стран (Канада,США и др.)

УРАНОВЫЕ РЕСУРСЫ В БОКСИТАХ Учебный курс: «Месторождения РАЭ»

УРАНОВЫЕ РЕСУРСЫ В БОКСИТАХ Учебный курс: «Месторождения РАЭ» Мировая добыча бокситов в настоящее время составляет примерно 70 млн.т. в год, в результате переработки которых получается 35 млн.т. «красной глины». Многие перерабатывающие фабрики в мире функционируют уже в течение 40 лет и более, в результате чего отходов, т.е. «красных глин», могло накопиться более 1 млрд.т. Если принять, что среднее содержание урана в этих отходах составляет 10 г/т, то ресурсы этого металла здесь значительны. В настоящее время небольшие предприятия уже извлекают такой уран (Р. Янг, 1988). и США.

УРАНОВЫЕ РЕСУРСЫ В ВОДАХ (ГИДРОМИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ) УРАНОВЫЕ РЕСУРСЫ В ВОДАХ (ГИДРОМИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ) Учебный курс: «Месторождения РАЭ»

Схема взаимосвязи между общей минерализацией и содержанием урана для различных типов природных вод (по А.И. Германову, 1963). Все природные воды – поверхностные и подземные, воды горячих источников, рассолы нефтяных полей, содержат те или иные количества урана. Они не являются «месторождениями» в обычном понимании, так как не представляют собой концентраций кристаллических минералов в породах. Обычные содержания урана в пресных поверхностных и подземных водах колеблются в пределах 0,05-10 млрд –1. Морская вода содержит около 3 млрд – 1, и, как известно, объем ее огромен. Содержание урана в пресных водах некоторых рудных районов может достигать нескольких сотен или даже тысяч миллионных долей. 1 – атмосферные осадки; 2 – грунтовые воды вне участков выщелачивания ранее накопленных в породах каменной соли, гипса и других воднорастворимых солей; 3 – воды урановых месторождений в окислительной обстановке; 4 – подземные воды в восстановительной обстановке; 5 – речные воды; 6 – озерные воды; 7 – морские воды.

Информация, появившаяся в середине 2011 года, свидетельствует о наличие значительных (50 т. т) количеств урана в содовом озере Ван (Турция) и о явном интересе к этому источнику уранового сырья со стороны турецкого технического и бизнес сообщества. Урановое озеро Ван, Турция. Запасы 50 тыс. т. Концентрация урана около 0,07 мг/л.

Содержание некоторых элементов в озёрах Монголии (по О.В.Скляровой и др.,2012)

Воды такого типа уже использовались для извлечения урана в районе рудного пояса Грантс (США). В Японии были построены и апробированы опытные фабрики, где уран извлекается из морской воды. Развитие технологий создания новых сорбентов позволяют надеяться на успех. В этом плане весьма интересны сорбенты фирмы «Blukher»(Германия), которые сейчас проходят испытания по извлечению некоторых металлов из воды.

УРАНОВЫЕ РЕСУРСЫ В ТЕХНОГЕННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЯХ Учебный курс: «Месторождения РАЭ» 1. Отходы ураноперерабатывающей промышленности(Кара-Балта и др.). 2. Отходы переработки апатитовых руд (Кольский полуостров), редкометально- редкоземельных руд(Актюз, Киргизия и др.) 3.Золо-шлаковые отходы угольных ТЭЦ и ГРЭС. 4. Сточные воды переработки Cu -Cu-Mo руд и др.

УРАН-РЕДКОМЕТАЛЬНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ В МОРСКИХ ГЛИНИСТЫХ … Учебный курс: «Месторождения РАЭ» Cостав руд месторождений полуострова Мангышлак

U и Th в углях и продуктах их сжигания

Содержание урана и тория в золах углей теплоэлектростанции Монголии Название ТЭЦНаименование месторождения угля Среднее содержание элемента в золах г/т Уран Торий ТЭЦ 4 Г. Улан-Батор Баганур 53,412,4 ТЭЦ г. Чойбалсана Адунчулуун 207Н.д

Выщелачивающие растворы на некоторых медных месторождениях и перерабатывающих фабриках в среднем содержат 10, и на медном руднике Бингем- Каньон (шт. Юта) уран извлекается в качестве попутного продукта.

Заключение Представленный анализ потенциальной сырьевой базы урана не позволяет согласиться с утверждением о том, что человечество столкнётся с проблемой дефицита урана. Урана на планете достаточно много. Проблема заключается только в том, что нет достаточно хорошо отработанных эффективных, экономически и экологически приемлемых технологий по его извлечению. Страны с развитым технологическим укладом (Япония, Китай, Франция, Германия и др.) активно работают над этим. И проблема потенциальных ресурсов урана будущего активно обсуждается. При решении проблемы редких земель придётся столкнуться с проблемой высоких концентраций радиоактивных элементов в продуктах переработки. И придётся ответить на вопрос: это сырьё или это отходы ???

Прогноз аналитической группы Core Consultants на 2015 год Мировой дефицит критических редкоземельных металлов, к которым относятся неодим, европий, тербий, диспрозий и иттрий, может составить 20 тыс. тонн на фоне ограничения их поставок из Китая. Потребление этих металлов в 2012 году оценивается в около 140 тыс. тонн, а к 2015 году – до 200 тыс. тонн.