RUDNE ASOCIJACIJE

Транскрипт

1 Sveučilište u Zagrebu Prirodoslovno-matematički fakultet Geološki odsjek RUDNE ASOCIJACIJE URANSKA LEŽIŠTA Matea Marenković

2 Vulkanizam je glavni čimbenik prilikom nastanka uranskih ležišta, bilo da je nastalo blizu centra erupcije ili distalnije, kao rezultat taloženja pepela bogatog topljivim uranijem (Nash, 2010). Hidrotermalni fluidi koje pokreće toplina magme u blizini vulkanskih centara mogu stvoriti ležišta. Ti fluidi izlučuju uran iz silikatnih vulkanskih stijena, prenose ga te talože unutar žila, stockwork-a, breča, vulkanoklastičnih stijena i jezerskih sedimenata kaldere (Goodell, 1985).

3 PODJELA URANSKIH LEŽIŠTA (prema IAEA) Preuzeto:

4 GEOKEMIJA Nastanak vulkanogenih uranskih ležišta ovisi o ekstrakciji U iz kiselih stijena, prijenosu hidrotermalnim fluidima te taloženju izazvanom kemijskim ili fizikalnim promjenama. Koncentracije uranija u vulkanskim stijenama povećavaju se s diferencijacijom prema kiselijim sastavima. MORB sadrži 0.2 ppm U Rioliti (u SAD-u) sadrže 5 ppm U Kisele vulkanske stijene koje se nalaze u blizini uranskih ležišta sadrže 10 ppm U Obogaćenje uranijem je karakteristika stijena s aluminoznim i alkalnim afinintetom to se pripisuje niskom stupnju polimerizacije silike u aluminoznim i alkalnim taljevinama Depolimerizacija pogoduje zadržavanju U i drugih HFS elemenata u magmi, više nego li izolacija tih elemenata u ranije nastalim refraktornim fazama (monacit i cirkon) Visok sadržaj fluora koji je tipičan za U-bogate stijene, ograničava povezivanje silicija u magmi što pogoduje zadržavanju urana u taljevini.

5 GEOLOGIJA Uranska ležišta nastaju u različitim tektonskim okruženjima: Rift Vruće točke Zalučni bazeni Subdukcijske zone (u kojima se polje naprezanja promijenilo u ekstenzijski režim) Starost stijena domaćina: proterozoik tercijar Iako je porijeklo felsičnih magmi složeno, pojačani toplinski tok zbog stanjivanja kore i izdizanja mafitne magme vjerojatno potiče parcijalno taljenje U-bogatih stijena gornje kore te nastaje taljevina obogaćena U i drugim inkompatibilnim elementima (prosječni sadržaj U u gornjoj kontinentalnoj kori iznosi 2.8 ppm)

6 Žile, stockwork, breče i stratabound ležišta koja se nalaze u blizini vulkanskih centara imaju sličan stupanj mineralizacije, rudne minerale i zajednicu alteracijskih produkata minerala glina. Ležišta u obliku žila i stockwork-a ispunjavaju pukotine i rasjede vulkanskih, subvulkanskih i stijena podloge Breče formiraju cijevi koje nose U mineralizaciju Stratiformna ležišta smještena unutar jezerskih sedimenata kaldere imaju karakteristike distalnih sedimentnih ležišta gdje glavnu ulogu ima vulkanski pepeo niži stupanj nego ostala vulkanogena ležišta

7 RUDNI MINERALI Primarni rudni minerali: Uraninit (UO 2 ) Pitchblende sadrži UO 2 i UO 3 Coffinit (U(SiO 4 ) nh 2 O) Brannerit ((U 4+,REE,Th,Ca)(Ti,Fe 3+,Nb) 2 (O,OH) 6 ) i Uranothorit ((Th,U)SiO 4 ) koji dolaze u alkalnim stijenama Ostali minerali: Fluorit (CaF 2 ) Molibdenit (MoS 2 ) Ležišta u perialkalnim stijenama obogaćena su s REE (Th i Zr) Neka ležišta u Europi i Aziji su polimetalna obogaćenje Cu, Pb, Au, Zn

8 Slika 1. Uraninit (Češka) Preuzeto: Slika 2. Pitchblende (Kazahstan) Preuzeto: Slika 3. Coffinit (SAD) Preuzeto: Slika 4. Uranothorit (Kanada) Preuzeto:

9 ALTERACIJE Prijerudna alteracija alkalni metasomatizam (kvarc, sericit, pirit, karbonati) Wall-rock alteracija albit, K-feldspat, smektit, ilit, kaolinit, dickit, klorit, kalcit, hematit, pirit Rast uranijevih minerala asociran je s argiličnom alteracijom i fluoritom Postrudni fluidi redistribuiraju U te proizvode karbonatne minerale, sulfate i dodatnu argiličnu alteraciju

10 UVJETI MINERALIZACIJE Dokazi za sastav fluida odgovornog za uranijsku mineralizaciju dobiveni su pomoću stabilnih izotopa i fluidnih inkluzija jalovinskih minerala. o o Rezultati analiza potvrđuju miješanje meteorske i magmatske vode tijekom nastanka većine ležišta Volatili (F, Cl, CO2) imaju magmatsko porijeklo o Temperatura mineralizacije: C o Sastav fluida: niski do srednji salinitet (manje od 8 wt% KCl)

11 Uranij se prenosi rudnim fluidima kao U (VI) koji je topljiviji, a ne kao U (IV) koji se javlja u glavnim rudnim mineralima. Prema toma, nastanak rude pripisuje se kemijskoj redukciji. Redukcijska sredstva: reducirani S i Fe u wall-rock mineralima Karbonatna tvar u jezerskim sedimentima i neke vulkanoklastične stijene doprinose redukciji S Redukcija U otopljenim sumporom zahtjeva miješanje oksidiranih i reduciranih fluida što je problematično u nekim žilnim sustavima Reakcija s Fe 2+ može objasniti asocijaciju hematita s reduciranim uranij oksidom u nekim ležištima Silikatne vulkanske stijene imaju relativno nizak udio Fe (samo 0.2 wt% Fe 2+ je potrebno za redukciju U) U nekim sustavima, ključanje fluida gdje topljivi uranijevi kompleksi postaju nestabilni gubitkom CO 2 i F, mogu biti značajniji nego redukcija U

12 POSLJEDICE TROŠENJA Trošenje vulkanogenih uranskih ležišta formira supergena ležišta (formiranje u površinskim uvjetima gdje su dominantni meteorski fluidi i nema utjecaja hidrotermalnih fluida) Minerali u takvim ležištima uključuju silikate, fosfate, hidrokside i vanadate Jalovinski minerali su kaolinit i smektit

13 ISTRAŽIVANJA Detekcija uranskih ležišta: geofizička i geokemijska istraživanja, ali i naknadno bušenje Radiometrijska mjerenja su najefektivnija geofizička metoda za detekciju potencijalnih područja detekcija obogaćenja uranijem, ali i stijena koje bi ga mogle sadržavati Povišene koncentracije U, F, Mo u stijenama, vodi i sedimentu Ležišta koja nemaju površinske pokazatelje prikladna su za istraživanja koja se primjenjuju na druga uranska ležišta, uključujući geokemijska ispitivanja zemnog plina (radon) i podzemne vode

14 Slika 5. Distribucija zaliha urana u svijetu. Preuzeto:

15 POPIS ZEMALJA PO PROIZVODNJI URANIJA Preuzeto: tries_by_uranium_production

16 UPOTREBA Nuklearno gorivo Nuklearne elektrane, nuklearno oružje Žiro-kompasi Materijal za oklope i štitove Antikatoda za dobivanje visokoenergetskog rtg zračenja Dodaje se čeliku za povećanje elastičnosti i čvrstoće Oksidi i natrijevi uranati pigmentne boje u industriji stakla i keramičkoj industriji

17 Kako iz urana dobiti nuklearno gorivo?

18 POSLJEDICE? Mogućnost otpuštanja U, radioaktivnih produkata i povezanih elemenata Izloženost U u prašini i vodi otrovno Oksidacija primarnih uranijevih minerala tijekom trošenja ili izloženosti tijekom rudarenja proizvodi topljivi uranil ion (U 6+ ) lako se transportira Produkti radioaktivnog raspada, radij i radon, također su štetni rak pluća

19 ROSSING URANSKO LEŽIŠTE Nalazi se u JZ Africi, u pustinji Namib Ležište se nalazi unutar centralne zone kasno prekambrijskog Damaran orogenog pojasa Javlja se na kontaktu migmatitne zone gdje su U bogati granit/pegmatiti i metamorfoziranih stijena Stijena domaćin: alaskit Izvor uranija su stijene rane prekambrijske podloge Primarni rudni mineral: uraninit (u asocijaciji s Zr, Bt), monazit, cirkon, apatit, sfen Sekundarni rudni minerali: gummit, betauranophan, uranophan, torbernit, carnotit, thorogummit Slika 6. Smještaj Rossing rudnika. Preuzeto:

20 milijuna tona stijene je izvađeno tijekom 2017.godine od toga 15.1 milijuna tona je bila jalovina milijuna tona rude bogate uranijem tona uranijevog oksida je proizvedeno erations/our-operations jpg

21 ŽIROVSKI VRH Nalazi se na SI padinama istoimene planine Rudna tijela smještena su unutar serije pješčenjaka lećasta, pseudoslojevita rudna tijela Dio bogat organskom tvari i sulfidima Epigenetsko-egzogeni način orudnjenja Glavni rudni mineral je pitchblenda praćena sulfidnom mineralizacijom (pirit, galenit, sfalerit, halkopirit, arsenopirit) Nalaze se u cementu klastičnih stijena Izvor uranija bio je kvarcno-porfirni masiv Slika 7. Pogled na rudnik Žirovski vrh. Preuzeto:

22 Geneza: Sedimentacija detritusnog materijala i zakapanje biljnih utrusaka Razvijanje sumporovodika uz pomoć sumpornih bakterija Pješčenjak se impregnira humusnom materijom i željeznim sulfidom Dolazi do promjene klime, spuštanja vodnog lica, ubrzanje kem.trošenja promjena sastava podzemnih voda (raste konc. U, sulfata i mikroelemenata) Reduktivna sulfidna barijera obara halkofilne elemente i uran Slika 8. Pregled rudnika Žirovski Vrh. Izvor:

23 Ore deposits: Uranium deposits [Part 9]

24 POPIS LITERATURE Berning J., Cooke R., Hiemstra S.A., Hoffman U. (1976) The Rossing Uranium Deposit, South West Africa; Economic Geology, Vol. 71, pp Breit G.N., Hall S.M (2011) Deposti model for vulcanogenic uranium deposits; USGS Open-file report , 5 str. Palinkaš, L. (1986) Geokemijska facijelna analiza gredenskih sedimenata i rudonosni procesi u rudniku urana Žirovski Vrh; Acta Geologica, vol 16, Zagreb