(РУДН), (ВКГТУ, Казахстан), (Фрайбергская горная академия, Германия)
геологическое строение уранового месторождения Южный Карамурун (Казахстан)
Месторождение Южный Карамурун расположено в центральной части Карамурунского рудного поля и по своим масштабам является самым крупным объектом. В то же время оно является довольно компактным образованием, и вписывается в прямоугольник 7,0 на 3,0 км. В плане рудоносная полоса месторождения имеет №-образную форму, в общем повторяющую конфигурацию зоны полного окисления отложений кампана. Ширина рудоносной полосы меняется от 100-150 м до 450-650 м.
Поверхность месторождения ровная с абсолютными отметками, лежащими в пределах 155-157 м. С поверхности месторождение покрыто инженерно-подготовительнми рисовыми полями. Их инженерная подготовка включает систему оросительных и дренажных каналов, бетонных мостов через них и гравийных дорог. Среди полей имеется несколько «целиков» непригодных для земледелия, сложенных песчаными грунтами.
В центральной части рудоносной полосы месторождения располагается опытно-промышленный участок подземного выщелачивания Ленинабадского горно-химического комбината. Он включает скважинное поле и комплекс производственных зданий. Сюда проведена высоковольтная линия электропередач. Участок обеспечен технической водой.
Мощность отложений верхнемелового возраста на месторождении составляет 225-260 м. К западу от месторождения она увеличивается до 340 м. В разрезе верхнего мела выделяются образования сеномана-нижнего турона, верхнего турона, коньяка, сантона и камапана. Отложения кампанского яруса на месторождения являются рудовмещающими. Как и на всем рудном поле они имеют двучленное строение. На большей части месторождения четко выделяются два подгоризонта – верхний и нижний. Каждый из них представляет законченный ритм осадконакопления, начинающийся с относительно крупно-обломочного материала, часто с включением гравия. Вверх по разрезу зернистость пород уменьшается и оба кампанских подгоризонта завершаются пачкой алевролитов и глинистых песчаников, представляющих собой водоупорный слой. Этот слой в кровле нижнего подгоризонта, на большей части площади месторождения Южный Карамурун, делит кампанские отложения на две песчаные проницаемые пачки и назван промежуточным водоупором.
Надрудная часть разреза представлена водоупорной толщей отложений палеоцена, нижнего, среднего, верхнего эоцена и миоцена, имеющих суммарную мощность от 355 до 472 м. Нерасчлененные верхнеплиоцен-четвертичные отложения, завершающие разрез чехла, с угловым несогласием залегают на толще миоцена и верхнего эоцена и представлены обводненными песками, алевролитами и глинистыми песчаниками общей мощностью 120-155 м.
Залегание осадочного чехла на породах фундамента в пределах месторождения определяется его положением в северо-западном крыле Карамурунского прогиба, вблизи замыкания последнего. Углы падения рыхлых отложений в большинстве случаев не превышают 1 градуса и только на севере, вблизи Чилийского разлома, достигают 2 градуса. Падение пород южное. Разрывных нарушений в пределах рудоносной полосы месторождения не установлено.
Пространственно месторождение Южный Карамурун тяготеет к флексурно-разрывным зонам, установленным в фундаменте по данным геофизических работ и подтвержденными данными бурения структурных скважин 1013 и 1014. Они проявлены в виде линейно вытянутых зон разуплотнения фундамента и представляют собой долгоживущие разломы северо-западного направления. Эти разломы по отношению к верхнемеловой толще носят консидиментационный характер и определяют упомянутое выше резкое увеличение ее мощности к западу от месторождения. В глинисто-алевритистых породах чехла выделенные зоны сопровождаются повышенной трещиноватостью без признаков разрыва и смещения пластов. В керне скважин в алеврито-глинистых породах они фиксируются и заглинизированными трещинами и зеркалами скольжения.
В фундаменте по зонам разуплотнения развиваются линейно-вытянутые углубления, выполненные глинистым, существенно каолиновым материаом с небольшим количеством обломочных образований. Глубина таких углублений, по данным скважины 1013, превышает 270 м. Ширина зон разуплотнения от 600 до 2000 м.
В геологическом строении месторождения принимают участие разнообразные осадочные комплексы. В тектонических блоках отмечены отдельные выходы кристаллического фундамента палеозоя, по которым развивается кара выветривания. Продуктивными породами являются верхнемеловые отложения, а именно Иркольский и Карамурунский горизонты.
Иркольский горизонт представлен отложениями верхнетуронского и коньякского ярусов.
В пределах Карамурунского рудного поля накопление верхнетуронских отложении происходило в различных условиях. Так в непосредственном обрамлении хребта Большой Каратау, по северному флангу рудного поля, отмечаются фации веерно-мелкоземнистой зоны, представленные преимущественно красноцветными алевролитами, глинистые песчаники здесь имеют подчиненное значение. В восточной части площади, к северу от месторождении Хорасан, красноцветные алевролиты слагают значительные площади.
Среди красноцветных алевролитов веерно-мелкоземнистой зоны прослеживаются в виде полос северо-восточного направления песчаные и гравийные отложения. Эти отложения уверенно можно считать отложениями водотоков, берущих свое начало в пределах палеоподнятия Каратау. Водотоки, по-видимому, носили сезонный характер, так как климат на протяжении всего верхнего мела в описываемом районе был аридный или субаридный. Полосы гравийных отложении протягиваются на расстоянии от первых километров до первых десятков километров при ширине 1-2 км. Наибольшим распространением эти отложения пользуются в западной части Карамурунского рудного поля. В большинстве случаев гравийные и песчаные образования имеют красноцветные и, реже, бурые первичные окраски, свидетельствующие об образовании их в окислительных условиях субаридного климата, пир явном дефиците органического вещества.
Западный, юго-западный и южный фланги Карамурунского рудного поля сложен комплексом равнинно-долинных осадков, среди которых ведущую роль занимают пески. Это преимущественно аллювиальные отложения. Пойменные, озерные и болотные фации имеют подчиненное значения. Окраска пород серая и зеленовато-серая. Упомянутые аллювиальные отложения, картируемые на площади Карамурунского рудного поля, являются частью долины крупной палеореки, истоки которой находятся далеко на севере. Поэтому в отличие от пород, сформированных на месте за счет местных областей сноса, аллювиальные отложения этого комплекса содержат несравненно большее количество органического вещества в аллювиальных отложениях отлагалось как за счет растительности, произраствашей в долине не пересыхающей палеореки, так и привнесено палеорекой из расположенных на севере более важных климатических зон.
Прослои глин, глинистых песчаников и алевролитов в толще песка довольно редки, причем их количество увеличивается в кровле песков. Здесь они слагают относительно выдержанный водоупор мощностью до 10-15 м.
Широкое распространение в толще песков имеют катуны глин, алевролиты и глинистых песчаников. В отдельных скважинах наблюдаются прослои песков, обогащенные катунами на мощность до 10 м.
Мощности отложений верхнего турона по Карамурунскому рудному полю изменяются от 15 м. По северо-восточному флангу рудного поля до 70 м на юге и юго-западе. Максимальные и наиболее выдержанные мощности верхнего турона отмечаются в районе месторождения Ирколь.
Отложения коньякского яруса без видимых угловых несогласий, но с локальными размывами, залегают на отложениях верхнего турона. Здесь достаточно уверенно выделяются три печки мощностью 15-25 м каждая. Две нижние сложены преимущественно гравелитами, замещающимися к западу, востоку и югу песками. Верхняя часть отложении коньякского яруса представлено средне-мелкозернистыми песками, глинистыми песчаниками и алевролитами. Причем самые верхние коньякские образований повсеместно сложены алевролитами.
Окраска пород нижней и средней части разреза серая, светло-серая, реже зеленовато-серая. Верхняя часть отложений окрашено пестро. Для песков и песчаников характерны желтые, бурые и розовые тона, алевролиты, как правило, красные.
По северу и востоку рудного поля, в областях преимущественного развития красноцветных алевролитов, деление отложений коньяка на упомянутые три части становится затруднительными. При сравнении общего плана осадконакопления отложении верхнетуронского и коньякского ярусов можно увидеть унаследованность развития последнего сравнительно с первым как в целом, так и по отдельным ритмам. Здесь, также как и в отложениях верхнего турона, мы видим веерно-мелокзенистую зону, зону грубозернистых отложении временных водотоков и аллювиальные отложения. Однако в отложениях коньяка резко меняются соотношения между литологическими типами пород.
Отложения коньякского яруса в западной половине Карамурунского рудного поля представлены в основном песками различной зернистости, с преобладанием крупно и грубо-зернистых, гравелитами и галечниками. Алевролиты, алевритистые глины и песчаники в разрезе песчаной части коньякского яруса имеют подчиненное значения.
Грубозернистые отложения, в том числе и пески, имеют очень плохую сортировку и самую различную степень окатанности. Наряду с окатанной галькой и зернами, в породах значительную роль играют слабоокатанные и угловатые образования. Причем последние, на отдельных участках, преобладают в разрезе.
В проницаемой части разреза коньякских отложении литологические разности обломочных пород (гравелиты, галечники, грубо - и крупнозернистые пески) самостоятельно встречаются редко и, как правило, находятся в смеси в различных сочетаниях.
Низкая степень окатанности и дифференциации обломочного материала свидетельствуют о незначительных расстояниях его миграции из близко расположенных областей сноса. Таким образом, отложения коньякского яруса сложены не только русловыми отложениями, но и, образованиями конусов выноса.
Грубозернистые породы коньякского ярусов (в основанном гравийники) также, как и в отложениях верхнего турона, локализуются в виде полос северо-восточного и северо-северо-восточного простирания, но проявлены более широко. Протяженность их достигает 30-40 км, а ширина до 7-8 км.
Восточный и частично северный район Карамурунского рудного поля сложены красноцветными и пестроцветными породами веерно-мелкоземнистой зоны. Наряду с алевролитами здесь заметная доля разреза на отдельных участках представлена глинистыми и алевритистыми песчаниками и запесоченными алевролитами.
В районе месторождения Хорасан, среди отложений веерно-мелкоземнистой зоны, в отложениях коньякского яруса установлена обособленная полоса серых песков, фиксирующая, наличия здесь озерных отложений. В отдельных случаях в песчаной части разреза встречаются прослой окрашенные в розовато-серые и розовые тона. Это окраска обусловлена большим количеством в породах розовых полевых шпатов.
Мощности коньякского яруса на Карамурунском рудном поле колеблются в пределах 30-70 м. Основные закономерности их изменения сходны с описанными для отложений верхнего турона.
Карамурунскии горизонт представлен отложениями кампанского. Отложения кампанского яруса на месторождении Южный Карамурун сформированы системой русел, ориентированных с северо-запада на юго-восток. Это обусловило струйный (полосчатый) характер распределения различных по гранулометрическому составу типов осадков и, в конечном итоге, определило анизотропию фильтрационных и геохимических свойств кампанских отложений, как в плане, так и в разрезе.
В верхнем подгоризонте кампанского яруса почти повсеместно преобладают мелко - и среднезернистые пески. Тонко и грубозернистые пески имеют подчиненное значение. В песчаных отложения, в целом слабо изменчивых, по усредненному гранулометрическому составу можно выделить три разновидности разреза, обусловивших различные условия развития пластовых окислительных процессов: I. Пески с включениями гравийного материала с редкими прослоями алевролитов и глинистых песчаников, слагающих 20% мощности верхнего подгоризонта; II. Пески без гравийного материала с прослоями алевролитов и глинистых песчаников, достигающих в сумме 30-35% мощности подгоризонта; III. Разрез с преобладанием алевролитов и глинистых песчаников, составляющих 50 и более процентов мощности подгоризонта, и прослоями песков.
Первая и вторая разновидности охватывают практически всю площадь месторождения. На восточном фланге месторождения преобладает первая разновидность разреза, на западном – вторая. Причем первая разновидность образует три крупных полосы северо-западного простирания в центре, на северном и южном флангах месторождения. Эти полосы шириной 400-1100м прослеживаются в северо-западном направлении за пределы второй разновидности разреза на отдельные части. Третья разновидность имеет подчиненное значение, образуя отдельные участки изометричной формы около 200м в поперечнике, к востоку от рудоносной полосы месторождения.
Завершается разрез верхнего подгоризонта кампанского яруса на всей площади месторождения пачкой алевролитов и глинистых песчаников мощностью от 4 до 15м, с модальным значением 6-8м. В кровле ее повсеместно наблюдается прослой мощностью 1-2м сливного карбонатного песчаника.
Верхняя алеврито-песчаниковая часть разреза имеет фиолетовую, розовато-красную, бурокрасную, окраски с большим количеством белесых, зеленых, бурых пятен. Ниже, в песках верхнего подгоризонта кампана, под красноцветными образованиями кровли практически по всей площади северного фланга месторождения отмечается восстановленная предпалеоценовая поверхностная зона окисления, для которой характерны белесово-зеленые, светлозеленые окраски. В отдельных случаях среди этих пород отмечаются редкие бурые пятна, являющиеся недовосстановленными участками. Мощность древней былой предпалеоценовой зоны поверхностного окисления различна и зависит от проницаемости пород и достигает обычно значений 5-10 м. Максимальные мощности этой зоны составляют 18-24 м. на северном фланге месторождения. Южнее профиля 91-1 в песчаных отложениях верхнего подгоризонта кампана она развивается ограничено и практически наблюдается только в пределах верхнего водоупора.
Мощность отложений верхнего подгоризонта кампанского яруса непостоянно и колеблется в пределах 18-49 м. Общее увеличение происходит с северо-востока на юго-запад. Мощности, лежащие в пределах 18-35 м, наблюдается по северному флангу месторождения Южный Карамурун. К югу от профиля 123 они резко возрастают до 40-49 м рудовмещающие пески в разрезе верхнекампанских отложений слагают от 6 до 37 м мощности подгоризонта. Закономерности их изменения в общем плане сходны с изменениями мощности подгоризонта в целом. На северном фланге мощность песков в пределах 10-30 м. Между профилями 123-91 она достигает 20-37 м.
Нижний подгоризонт кампанского яруса отличается увеличением в разрезе роли алевролитов, глин и глинистых песчаников, при уменьшении количества гравийного материала. Разрез с преобладанием песков с включением гравия отмечается только в северной части месторождения. В плане это полосы северо-западного направления, имеющие ширину от 100-200 м до 500 м при длине до 1-2 км.
Алевролиты, глины и глинистые песчаники преобладают в разрезе нижнего подгоризонта кампанского яруса на западном и южном фланге месторождения Южный Карамурун. На востоке и севере в разрезе подгоризонта преобладают пески различной зернистости.
Балансовое урановое и селеновое оруденение в нижней части отложений кампанского яруса тяготеет к участкам преобладания песчаного разреза.
Верхняя часть отложений нижнего подгоризонта кампанского яруса, в основном, имеет зеленовато-серую окраску. Нижней части подгоризонта, на границе с красноцветными образованиями сантонского яруса, почти повсеместно отмечаются прослои до 2-5 м красноцветных алевролитов и глинистых песчаников среди лимонитизированных песков. Образование красноцветных пород связывается с процессами окислительного экзодиагенеза, унаследованными с сантонского времени.
Мощность экзодиагенетически окисленных пород составляет 10-12 м.
Разрез отложений нижнего подгоризонта кампана обеднен органическим веществом. Содержание органического вещества в зеленовато-серых песках составляет от 0,00 до 0,64%.
Среднее содержание углекислоты в песках нижнего подгоризонта кампана составляет 0,73%. Вместе с тем отмечаются прослои крепких карбонатных песчаников с содержанием СО2 10% и выше. Наиболее часто они локализуются в пачках непроницаемых пород.
Мощности отложений нижнего подгоризонта меняются в пределах от 6 до 36 м, достигая наибольших значений в северной и центральной частях месторождения. Наименьшие их значения отмечаются между профилями 123-95 , (6-20 м), т. е. на участках врезов верхнего подгоризонта в нижний.
Мощности рудовмещаюших песков нижней части кампанского яруса изменяются в соответствии с мощностями всего подгоризонта и достигают в северной и западной частях максимальных значении до 36 м, а между профилями 123-95 – минимальных значений -6 м.
