Минералого-геохимические особенности баженовской свиты Западной Сибири по данным ядерно-физических и электронно-микроскопических методов исследований

Abstract

Актуальность работы определяется необходимостью исследований потенциально ураноносных черносланцевых образований Западной Сибири с целью расширения минерально-сырьевой базы России. Цель работы: выявить геохимическую и минералогическую специализацию отложений баженовской свиты с использованием современных методов исследований, а также их потенциал в качестве источника урана. Методы исследования. Химический состав определен методом инструментального нейтронно-активационного анализа; для уточнения состава минерализации использовался сканирующий электронный микроскоп HITACHI S-3400N; особенности пространственного распределения урановой минерализации установлены при помощи метода осколочной (f) радиографии. Результаты. Отложения баженовской свиты в 3 и более раза обогащены U, Zn, Sr, Ba и в 1,5 раза - Co и Tb, а также обеднены Au, Sm, La, Cr, Rb относительно мировых черных сланцев. Корреляция между химическими элементами указывает на наличие двух чётких альтернативных геохимических ассоциации: кластофильной (Na, Sc, Cr, Rb, Cs, La, Sm, Hf,) - элементы, связанные с Th и Ta (обычные компоненты терригенной минеральной фракции), и органофильной (Zn, As, Sb, Ba, Au, U) - элементы, связанные с органическим веществом. Обращает на себя внимание низкое содержание Br в этой толще. Оценочное среднее содержание урана в породах составляет 41,2 г/т. Распределение урана в породах крайне неравномерное. Высокие концентрации элемента отчётливо приурочены к остаткам органического материала, представленного радиоляриями и ихтиофауной. Выявленные минеральные агрегаты урана представлены оксидами урана, которые находятся в форме микровключений в кальциево-фосфатно-кремнистой скрытокристаллической массе с высоким содержанием углерода. Ряд химических элементов, Fe, S, Zn, Ba, Sr, As, Sb, U, и редкоземельные элементы, имеющие повышенные концентрации, образуют собственные минеральные формы. Значительным развитием в породах пользуется сульфид железа, находящийся как минимум в трёх морфологических формах. Также широко распространены минеральные формы бария (барит?), стронция (стронцианит?). Цинк встречается как в форме сульфида цинка (сфалерит?), так и в виде интерметаллических соединений с Cu, Sb, As. Иногда встречаются минералы редкоземельных элементов, Sn, Pb. Не выявлены собственные минеральные формы Mo, Ni и V, не смотря на то, что их содержания в породах высокие.

The research relevance consists in determining the demand in investigation of potential uranium-bearing black shales in the West Siberia, which, in its turn, would expand the existing Russian mineral resources. The main aim of the study is to identify geochemical and mineralogical specialization of the Bazhenov formation, using modern research methods, and potential of the Bazhenov formation as a source of uranium. The methods used in the study. Chemical composition was determined by instrumental neutron activation analysis, to clarify the composition of mineralization a scanning electron microscope HITACHI S-3400N was used; the spatial distribution of uranium mineralization was identified by the fragmentation (f) radiography method. The results. The Bazhenov Formation contains U, Zn, Sr, Ba in 3 times more and As, Co, Tb in 1,5 times more than average black shales, these rocks contain as well less Au, Sm, La, Cr, Rb. The correlations between chemical elements shows two alternative geochemical associations: «clastophile» (Na, Sc, Cr, Rb, Cs, La, Sm, Hf) - elements related to Th and Ta (the usual components of terrigenous mineral fraction), and «organophile» (Zn, As, Sb, Ba, Au, U) - elements related to the organic matter. Br content in these rocks is very low. Gross content of U in bituminous rocks of the Bazhenov Formation is 41,2 ppm. Uranium distribution in the rocks is extremely unequal. High concentrations of uranium are clearly linked to the remnants of organic matter, represented by radiolarians and ichthyofauna. Mineral aggregates of U, represented by uranium oxides, are detected in the form of microinclusions in Ca-P-Si cryptocrystalline weight with high carbon content. A number of chemical elements Fe, S, Zn, Ba, Sr, As, Sb, U, and rare earth elements with higher concentrations, form their own mineral forms. Iron sulfide is extended greatly in the rocks. It has, at least, three morphological forms. Mineral forms of barium (barite?) and strontium (strontianite?) are widespread as well. Zinc is found in the form of zinc sulfide (sphalerite?) and in the form of intermetallic compounds with Cu, Sb, As. Sometimes there are minerals of rare earth elements, Sn and Pb. Own mineral forms of Mo, Ni and V are not identified, despite the fact that their content is high in the rocks.