МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ И ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЕ КРИТЕРИИ РУДООБРАЗОВАНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА УЧАСТКЕ УСТУК (СЕВЕРНЫЙ НУРАТАУ)
|
РЕФЕРАТ 3
ВВЕДЕНИЕ 5
I Глава. Общая информация о районе исследования.
1.1. Природно-географические условия территории 10
1.2. История геологического изучения территории 12
II глава. Общая геологическая характеристика рудопроявления Устук.
2.1. Стратиграфия 15
2.2. Магматизм 22
2.3. Тектоника 28
2.4. Полезные ископаемые 30
III глава. Геологическое строение и особенности распространения руд на участке Устук.
3.1. Геологическое строение объекта исследования 36
3.2. Региональная гидротермально-метасоматическая зональность 39
3.3 Минералого-петрографическая характеристика рудовмещающих пород
объекта исследования 41
3.4. Характеристика рудных минералов объекта исследования 46
IV глава. Критерии поиска урана, редких и редкоземельных элементов на рудопроявлениях Устук
4.1 Основные поисковые критерии на рудопроявлении Устук 57
4.2. Геохимические поисковые критерии на рудопроявлении Устук 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 74
ВВЕДЕНИЕ 5
I Глава. Общая информация о районе исследования.
1.1. Природно-географические условия территории 10
1.2. История геологического изучения территории 12
II глава. Общая геологическая характеристика рудопроявления Устук.
2.1. Стратиграфия 15
2.2. Магматизм 22
2.3. Тектоника 28
2.4. Полезные ископаемые 30
III глава. Геологическое строение и особенности распространения руд на участке Устук.
3.1. Геологическое строение объекта исследования 36
3.2. Региональная гидротермально-метасоматическая зональность 39
3.3 Минералого-петрографическая характеристика рудовмещающих пород
объекта исследования 41
3.4. Характеристика рудных минералов объекта исследования 46
IV глава. Критерии поиска урана, редких и редкоземельных элементов на рудопроявлениях Устук
4.1 Основные поисковые критерии на рудопроявлении Устук 57
4.2. Геохимические поисковые критерии на рудопроявлении Устук 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 74
В последние годы в мировой экономике стремительно растет спрос не только на цветные, черные, редкие и радиоактивные металлы, но и на редкоземельные элементы. Современную науку и технику, ядерные реакторы, космические аппараты и технологии трудно представить без упомянутых металлов и элементов. Рост спроса на радиоактивные металлы и редкоземельные элементы на мировом рынке, геополитическая обстановка, а также дефицит электроэнергии стали стимулом для геологии Узбекистана, и с 2010-х годов в этом направлении начали проводиться научные исследования и геологоразведочные работы. Радует то, что Узбекистан входит в число стран с богатейшей минерально-сырьевой базой в данной сфере.
На территории Узбекистана выявлено более 3000 месторождений и более 100 проявлений различных полезных ископаемых, свыше 60 из которых уже используются в народном хозяйстве. По запасам полезных ископаемых, таких как золото, уран, медь, природный газ, вольфрам, калийные соли, фосфориты и каолины, Узбекистан занимает ведущие позиции не только среди стран СНГ, но и в мировом масштабе.
Анализ обобщённых данных показывает, что на сегодняшний день в мире насчитывается 52 основных формационных типа месторождений, относящихся к 17 генетическим подтипам, из которых только 25 (48%) идентифицированы на территории Узбекистана как отдельные рудные точки и проявления. Их потенциал до сих пор требует изучения в ходе тематических и поэтапных геолого-поисковых работ, а также оценки их промышленного значения.
Оставшиеся 30 формационных типов пока не выявлены, и перспективы их наличия остаются неопределёнными из-за нехватки необходимых данных. Это, в свою очередь, ставит задачу проведения системных исследований в данном направлении в будущем (2).
Актуальность темы. в Республике Узбекистан обусловлена потребностью в следующих областях:
✓ Рост спроса на уран и редкоземельные элементы на мировом рынке, а также на территории Узбекистана;
✓ Ежегодный рост потребности в электроэнергетике в Республике и ее дефицит;
✓ Сокращение сырьевой ресурсной базы и необходимость ее пополнения;
✓ Поиск и выявление новых перспективных месторождений урана и редкоземельных элементов;
✓ Привлечение инвесторов для освоения месторождений нового типа и их разработка с использованием новой техники и технологий.
Кроме того в стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан установлены задачи по эффективному использованию минеральных ресурсов в регионах: «... для эффективного использования существующих минеральных ресурсов в регионах необходимо проводить геолого-разведочные работы на перспективных территориях для поиска драгоценных, цветных и редких металлов...»7. В промышленности нашей страны редкоземельные элементы (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, иттрий и скандий), обладающие сходными физико-химическими свойствами, считаются нетрадиционным минеральным сырьём.
В проекте "Концепция развития геологической отрасли Республики Узбекистан на 2020-2024 годы" дана критическая оценка состоянию работ по изучению новых видов полезных ископаемых, а также определены задачи «по ускоренному развитию минерально-сырьевой базы республики, в первую очередь - по ценным, цветным, редким металлам, урану, редкоземельным элементам и подземным водам, а также по интенсификации поиска новых видов минерального сырья и месторождений».
'Указ Президента Республики Узбекистан от 21 февраля 2024 года № ПФ-37 «О Государственной программе по реализации стратегии “Узбекистан — 2030” в “Год поддержки молодежи и предпринимательства”»
В результате проведённых исследований и геологоразведочных работ, наряду с изучением различных месторождений полезных ископаемых на территории страны, были выявлены и проявления уран-редкоземельного оруденения.
Так, на экзоконтакте гранитного интрузива Олтинтау в горах Букантау Центрального Кызылкума (Олтинтау участок) в породах типа чёрных сланцев было выявлено уран-редкоземельное оруденение, которое выделяется как отдельный тип. Также в горах Ауминзатау в породах типа чёрных сланцев верхнего токембрия в месторождениях Джантуар, Рудное и Кощека были обнаружены все группы редкоземельных элементов, включая скандий и иттрий.
Наряду с вышеуказанными участками, в северной части гор Нурата, в ходе поисково-разведочных работ, при изучении щелочных магматических пород и их экзоконтактной зоны с чёрными сланцами, были зафиксированы повышенные содержания редкоземельных элементов. В результате были выявлены перспективные участки, такие как Гатча, Декан-Нурата и Устук- Фазилман.
Настоящее магистерское исследование посвящено именно изучению проявления руды на участке Устук.
Объект исследования - рудное проявление Устюк, расположенное в Северной части хребта Нурата.
Предмет исследования - геохимические особенности рудного проявления Устук и условия залегания руды, а также факторы, играющие основную роль в минерализации урана и редкоземельных элементов.
Цель исследования:
Определить условия минерализации урана и редкоземельных элементов на рудном проявлении Устюк, изучить особенности размещения руд, а также разработать геологические критерии для их поиска.
Задачи исследования:
1. Ознакомиться с научными источниками, фондовыми материалами и производственными отчетами, связанными с объектом исследования;
2. Изучить общую геологическую структуру исследуемого участка: стратиграфию, магматизм и тектонику;
3. Исследовать состав вмещающих и рудных пород, а также особенности залегания урана и редкоземельных руд.
Научная новизна: В рамках данного исследования проведён статистический анализ на основе всех существующих на сегодняшний день данных. Анализ показал, что взаимосвязь между ураном, редкоземельными и редкими металлами существенно отличается от ранее полученных данных, а именно:
- Связь урана с хромом и ванадием в рудопроявлении Устук (0,43 и 0,24) оценивается как "слабая";
- Связь урана с редкими элементами (Nb, Na, Li, Rb, Be, Sn) отсутствует;
- Связь урана с редкоземельными элементами (0,36), с цериевой группой (0,37) и с иттрием (0,43) наблюдается, при этом на основе статистического анализа степень этих связей также оценивается как "слабая". Это означает, что они, вероятнее всего, не образовывались в рамках единого процесса, и позволяет выдвинуть гипотезу о том, что минеральные образования урана и редкоземельных элементов на участке Устук совпадают лишь пространственно.
Методы исследования.
- полевые исследования, отбор образцов, составление разрезов, карт, схем, создание базы данных и лабораторные работы;
- ознакомление с петрографическими, минералогическими, геохимическими и металлогеническими исследованиями;
- проверка существующих данных, работа с современным программным обеспечением (EXCEL, «ArcGIS», «CorelDRAW») и другими методами визуализации и геоинформационными программами.
- петрографическое исследование шлифов на поляризационном микроскопе (НИ ТГУ).
Анализ и интерпретация литохимических и геохимических данных, определенных методом атомно-эмиссионной спектроскопии (АЭС) и масс- спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS) соответственно (НИ ТГУ).
Фактический материал Шлифы (4 шт.) подготовлены на геологогеографическом факультете Томского государственного университета, описаны с использование Leica 750 dm.
Защищаемые положения - Изучение материального состава рудоносных горных пород свиты Сувликсой, расположенной в проявлении Устюк.
Теоретическая и практическая значимость результатов исследования:
Изучение особенностей размещения руд редкоземельных элементов позволяет определить условия их формирования, а также элементы, с которыми они ассоциируются, что расширяет наши теоретические знания о данных рудах.
Определение особенностей залегания руд редкоземельных элементов служит основой для разработки технологий их добычи, а также извлечения редкоземельных компонентов, совместно встречающихся с ними.
Описание структуры работы: Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы. Общий объём работы - 75 страниц, включая 19 рисунков и 8 таблиц.
На территории Узбекистана выявлено более 3000 месторождений и более 100 проявлений различных полезных ископаемых, свыше 60 из которых уже используются в народном хозяйстве. По запасам полезных ископаемых, таких как золото, уран, медь, природный газ, вольфрам, калийные соли, фосфориты и каолины, Узбекистан занимает ведущие позиции не только среди стран СНГ, но и в мировом масштабе.
Анализ обобщённых данных показывает, что на сегодняшний день в мире насчитывается 52 основных формационных типа месторождений, относящихся к 17 генетическим подтипам, из которых только 25 (48%) идентифицированы на территории Узбекистана как отдельные рудные точки и проявления. Их потенциал до сих пор требует изучения в ходе тематических и поэтапных геолого-поисковых работ, а также оценки их промышленного значения.
Оставшиеся 30 формационных типов пока не выявлены, и перспективы их наличия остаются неопределёнными из-за нехватки необходимых данных. Это, в свою очередь, ставит задачу проведения системных исследований в данном направлении в будущем (2).
Актуальность темы. в Республике Узбекистан обусловлена потребностью в следующих областях:
✓ Рост спроса на уран и редкоземельные элементы на мировом рынке, а также на территории Узбекистана;
✓ Ежегодный рост потребности в электроэнергетике в Республике и ее дефицит;
✓ Сокращение сырьевой ресурсной базы и необходимость ее пополнения;
✓ Поиск и выявление новых перспективных месторождений урана и редкоземельных элементов;
✓ Привлечение инвесторов для освоения месторождений нового типа и их разработка с использованием новой техники и технологий.
Кроме того в стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан установлены задачи по эффективному использованию минеральных ресурсов в регионах: «... для эффективного использования существующих минеральных ресурсов в регионах необходимо проводить геолого-разведочные работы на перспективных территориях для поиска драгоценных, цветных и редких металлов...»7. В промышленности нашей страны редкоземельные элементы (La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, иттрий и скандий), обладающие сходными физико-химическими свойствами, считаются нетрадиционным минеральным сырьём.
В проекте "Концепция развития геологической отрасли Республики Узбекистан на 2020-2024 годы" дана критическая оценка состоянию работ по изучению новых видов полезных ископаемых, а также определены задачи «по ускоренному развитию минерально-сырьевой базы республики, в первую очередь - по ценным, цветным, редким металлам, урану, редкоземельным элементам и подземным водам, а также по интенсификации поиска новых видов минерального сырья и месторождений».
'Указ Президента Республики Узбекистан от 21 февраля 2024 года № ПФ-37 «О Государственной программе по реализации стратегии “Узбекистан — 2030” в “Год поддержки молодежи и предпринимательства”»
В результате проведённых исследований и геологоразведочных работ, наряду с изучением различных месторождений полезных ископаемых на территории страны, были выявлены и проявления уран-редкоземельного оруденения.
Так, на экзоконтакте гранитного интрузива Олтинтау в горах Букантау Центрального Кызылкума (Олтинтау участок) в породах типа чёрных сланцев было выявлено уран-редкоземельное оруденение, которое выделяется как отдельный тип. Также в горах Ауминзатау в породах типа чёрных сланцев верхнего токембрия в месторождениях Джантуар, Рудное и Кощека были обнаружены все группы редкоземельных элементов, включая скандий и иттрий.
Наряду с вышеуказанными участками, в северной части гор Нурата, в ходе поисково-разведочных работ, при изучении щелочных магматических пород и их экзоконтактной зоны с чёрными сланцами, были зафиксированы повышенные содержания редкоземельных элементов. В результате были выявлены перспективные участки, такие как Гатча, Декан-Нурата и Устук- Фазилман.
Настоящее магистерское исследование посвящено именно изучению проявления руды на участке Устук.
Объект исследования - рудное проявление Устюк, расположенное в Северной части хребта Нурата.
Предмет исследования - геохимические особенности рудного проявления Устук и условия залегания руды, а также факторы, играющие основную роль в минерализации урана и редкоземельных элементов.
Цель исследования:
Определить условия минерализации урана и редкоземельных элементов на рудном проявлении Устюк, изучить особенности размещения руд, а также разработать геологические критерии для их поиска.
Задачи исследования:
1. Ознакомиться с научными источниками, фондовыми материалами и производственными отчетами, связанными с объектом исследования;
2. Изучить общую геологическую структуру исследуемого участка: стратиграфию, магматизм и тектонику;
3. Исследовать состав вмещающих и рудных пород, а также особенности залегания урана и редкоземельных руд.
Научная новизна: В рамках данного исследования проведён статистический анализ на основе всех существующих на сегодняшний день данных. Анализ показал, что взаимосвязь между ураном, редкоземельными и редкими металлами существенно отличается от ранее полученных данных, а именно:
- Связь урана с хромом и ванадием в рудопроявлении Устук (0,43 и 0,24) оценивается как "слабая";
- Связь урана с редкими элементами (Nb, Na, Li, Rb, Be, Sn) отсутствует;
- Связь урана с редкоземельными элементами (0,36), с цериевой группой (0,37) и с иттрием (0,43) наблюдается, при этом на основе статистического анализа степень этих связей также оценивается как "слабая". Это означает, что они, вероятнее всего, не образовывались в рамках единого процесса, и позволяет выдвинуть гипотезу о том, что минеральные образования урана и редкоземельных элементов на участке Устук совпадают лишь пространственно.
Методы исследования.
- полевые исследования, отбор образцов, составление разрезов, карт, схем, создание базы данных и лабораторные работы;
- ознакомление с петрографическими, минералогическими, геохимическими и металлогеническими исследованиями;
- проверка существующих данных, работа с современным программным обеспечением (EXCEL, «ArcGIS», «CorelDRAW») и другими методами визуализации и геоинформационными программами.
- петрографическое исследование шлифов на поляризационном микроскопе (НИ ТГУ).
Анализ и интерпретация литохимических и геохимических данных, определенных методом атомно-эмиссионной спектроскопии (АЭС) и масс- спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS) соответственно (НИ ТГУ).
Фактический материал Шлифы (4 шт.) подготовлены на геологогеографическом факультете Томского государственного университета, описаны с использование Leica 750 dm.
Защищаемые положения - Изучение материального состава рудоносных горных пород свиты Сувликсой, расположенной в проявлении Устюк.
Теоретическая и практическая значимость результатов исследования:
Изучение особенностей размещения руд редкоземельных элементов позволяет определить условия их формирования, а также элементы, с которыми они ассоциируются, что расширяет наши теоретические знания о данных рудах.
Определение особенностей залегания руд редкоземельных элементов служит основой для разработки технологий их добычи, а также извлечения редкоземельных компонентов, совместно встречающихся с ними.
Описание структуры работы: Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы. Общий объём работы - 75 страниц, включая 19 рисунков и 8 таблиц.
В настоящей научной работе системно изучена геологическая структура Устукского рудопроявления, расположенного в водораздельной части центральной зоны Северного Нурата, а также особенности минерализации урана и редкоземельных элементов.
Резкий рост спроса на уран и редкие элементы на мировом рынке и в геополитическом пространстве придаёт особую актуальность вопросам выявления, оценки и прогноза перспективных рудных объектов на территории Узбекистана. Настоящее исследование представляет собой важный научный источник для понимания региональных геологических и металлогенических процессов.
Результаты проведённых исследований показывают, что процессы минерализации в районе Устук связаны преимущественно с углеродистокремнистыми сланцами, слюдистыми кварцитами и карбонатными породами Сувликсайской свиты. Особенно важную роль в формировании урановых и редкоземельных месторождений сыграли процессы метасоматоза и скарнизации, развивавшиеся по межпластовым зонам дробления и брекчирования.
Минерализация в районе связана с экзоконтактной зоной Сентобского интрузивного массива. Гранитоидный магматизм вызвал развитие высокотемпературного метаморфизма и гидротермальной активности, что способствовало образованию роговиков. Эти роговиковые породы в результате тектонических движений приобрели зону повышенной трещиноватости, обеспечившую высокую проницаемость для рудоносных растворов. Именно по этим зонам были созданы благоприятные условия для миграции и осаждения рудных компонентов.
Урановая минерализация представлена разнообразными минералами: тюямунитом, уранинитом, карнотитом, торбернитом, коффинитом и браннеритом, а также дисперсными формами урана, связанными с железистыми гидроокислами. Это подтверждает богатство Устукского участка урановой минерализацией. Кроме того, установлено сопутствующее распределение таких элементов, как ванадий (V), цинк (Zn), медь (Cu), молибден (Mo), лантан (La) и др., что свидетельствует о сложном поликомпонентном составе рудных тел.
Статистический и геохимический анализ показал низкую степень корреляции между ураном и редкоземельными элементами (г = 0,36-0,43), что позволяет предполагать их формирование не в едином генетическом процессе, а в результате независимых, но пространственно совпадающих рудообразующих событий.
В процессе исследования использованы современные методы геологического анализа: полевые наблюдения, отбор проб, лабораторные методы (ICP-MS), геохимическое картирование, геоинформационные системы (GIS), а также статистическое моделирование, что обеспечило высокую достоверность полученных результатов.
В целом, Устукское рудопроявление рассматривается как перспективный объект для дальнейшего геологического изучения минерализации урана и редкоземельных элементов в пределах Северо- Нуратинской геоструктурной зоны.
Полученные данные представляют важную научную основу для развития ядерной энергетики, промышленности редких металлов и геологоразведочных работ в Республике Узбекистан.
Резкий рост спроса на уран и редкие элементы на мировом рынке и в геополитическом пространстве придаёт особую актуальность вопросам выявления, оценки и прогноза перспективных рудных объектов на территории Узбекистана. Настоящее исследование представляет собой важный научный источник для понимания региональных геологических и металлогенических процессов.
Результаты проведённых исследований показывают, что процессы минерализации в районе Устук связаны преимущественно с углеродистокремнистыми сланцами, слюдистыми кварцитами и карбонатными породами Сувликсайской свиты. Особенно важную роль в формировании урановых и редкоземельных месторождений сыграли процессы метасоматоза и скарнизации, развивавшиеся по межпластовым зонам дробления и брекчирования.
Минерализация в районе связана с экзоконтактной зоной Сентобского интрузивного массива. Гранитоидный магматизм вызвал развитие высокотемпературного метаморфизма и гидротермальной активности, что способствовало образованию роговиков. Эти роговиковые породы в результате тектонических движений приобрели зону повышенной трещиноватости, обеспечившую высокую проницаемость для рудоносных растворов. Именно по этим зонам были созданы благоприятные условия для миграции и осаждения рудных компонентов.
Урановая минерализация представлена разнообразными минералами: тюямунитом, уранинитом, карнотитом, торбернитом, коффинитом и браннеритом, а также дисперсными формами урана, связанными с железистыми гидроокислами. Это подтверждает богатство Устукского участка урановой минерализацией. Кроме того, установлено сопутствующее распределение таких элементов, как ванадий (V), цинк (Zn), медь (Cu), молибден (Mo), лантан (La) и др., что свидетельствует о сложном поликомпонентном составе рудных тел.
Статистический и геохимический анализ показал низкую степень корреляции между ураном и редкоземельными элементами (г = 0,36-0,43), что позволяет предполагать их формирование не в едином генетическом процессе, а в результате независимых, но пространственно совпадающих рудообразующих событий.
В процессе исследования использованы современные методы геологического анализа: полевые наблюдения, отбор проб, лабораторные методы (ICP-MS), геохимическое картирование, геоинформационные системы (GIS), а также статистическое моделирование, что обеспечило высокую достоверность полученных результатов.
В целом, Устукское рудопроявление рассматривается как перспективный объект для дальнейшего геологического изучения минерализации урана и редкоземельных элементов в пределах Северо- Нуратинской геоструктурной зоны.
Полученные данные представляют важную научную основу для развития ядерной энергетики, промышленности редких металлов и геологоразведочных работ в Республике Узбекистан.
