Геология и методы поисков урановых месторождений

Уран является самым тяжелым из природных химических элементов. Геохимия его определяется положением в периодической системе Д. И. Менделеева и зависит от строения ядра атома и его внешних электронных оболочек. Уран обладает переменной валентностью и встречается в природе в шести- и в четырехвалентном состоянии. Установлены три формы нахождения урана в горных породах: в виде самостоятельных минералов, изоморфных примесей и в рассеянном состоянии. Форма нахождения определяется характером эндогенного процесса минералообразования. Как литофильный элемент уран образует только кислородные соединения. Известно около 200 различных урановых минералов, но промышленное значение имеют немногие.

Выделяются девять важнейших промышленных типов урановых месторождений. Каждый из них характеризуется определенным положением в регионально-геологической структуре, составом вмещающих пород, тектоникой, связью с магматизмом и закономерностями пространственного размещения оруденения.

Геологическими основами поисков урановых месторождений являются их региональные и местные поисковые критерии, поисковые признаки и природные условия районов поисковых работ.

Поисковые критерии позволяют судить о возможности и вероятности обнаружения месторождений полезных ископаемых в данной геологической обстановке. Они различны для разных промышленных типов. К числу важнейших поисковых признаков относятся различные проявления урановой минерализации, первичные и вторичные ореолы рассеяния урана (в коренных породах, в рыхлых отложениях, в природных водах, в растениях и в почвенном воздухе). Среди природных условий ведения поисковых работ выделяются области гумидного и аридного климата, области с различным геолого-структурным положением и строением рельефа в связи с особенностями развития ореолов рассеяния урана и его спутников.

Поиски урановых месторождений осуществляются в две последовательные стадии: детальные поиски и поисково-разведочные работы. Основой ведения поисковых работ являются геологические и геофизические съемки. Наиболее широко распространены радиометрические методы поисков, основанные на выявлении радиационных и газовых ореолов урановых месторождений (аэро-,  авто-, пешеходная,  шпуровая гамма-съемки, эманационная   и   гелиевая

съемки).

В последние годы все более широкое развитие получают геохимические методы поисков по ореолам рассеяния урана и его элементов-спутников в коренных породах, рыхлых отложениях, водах и растениях.

Гамма- и эманационные методы могут применяться не только при поисках урановых месторождений, но и для геологического картирования, поисков и разведок нерадиоактивных полезных ископаемых.

Самый тяжелый из природных химических элементов — уран был открыт немецким химиком Мартином Клапротом в 1789 г. Однако, как выяснилось позже, Клапрот выделил и описал твердый окисел урана, а металлический уран был получен только в 1841 г. французом  Е. Пелиго.Явление естественной радиоактивности урановых солей установлено на рубеже XIX и XX вв. французским физиком Анри Беккерелем. Исследованием этого явления занялись выдающиеся ученые супруги Мария Кюри-Склодовская и Пьер Кюри. В 1898 г. из урановой смолки ими был выделен новый химический элемент — радий, обладающий наиболее сильным радиоактивным излучением, и установлена радиоактивность тория и полония. Природа этого явления успешно изучалась крупнейшим английским физиком Эрнестом Резерфордом. Ему принадлежат исследования свойств альфа- и бета-лучей, а в 1900 г. — открытие гамма-излучения и выяснение его физической   природы.В начале XX в. было установлено, что радиоактивное излучение может быть успешно использовано для лечения злокачественных опухолей, ревматизма и других заболеваний. Поэтому с 1906 г. началась промышленная добыча радия из урановых руд, которые до этого  использовались   только   как    сырье   для   изготовлениякрасок.Истинное значение радиоактивности и безграничные возможности практического использования атомной энергии впервые в мире были оценены академиком В. И. Вернадским. Еще в 1910 г. на общем собрании Российской Академии наук он говорил, что в явлениях радиоактивности открываются источники атомной энергии, в миллионы раз превышающие все те источники, какие рисовались человеческому воображению. По его инициативе в 1909 г. в России была создана Радиевая экспедиция Академии наук, а в 1911 г. им составлена первая сводка урановых рудопроявлений мира. В эти же годы под руководством В. И. Вернадского с участием А. Е. Ферсмана, И. Г. Хлопина, К. А. Ненадкевича, В. И. Крыжановского и других ученых в России были начаты поиски урановых месторождений и разработаны основные положения геологии и геохимии радиоактивных элементов. Однако широкий размах и планомерность эти работы получили только после Октябрьской революции.В 1922 г. в Петрограде был создан Радиевый институт, в котором начались систематические исследования в области геохимии радиоактивных элементов и радиоактивных методов определения абсолютного возраста минералов и горных пород.В эти же годы явления радиоактивности изучались учеными-физиками всего мира. В 1919 г. Эрнесту Резерфорду удалось экспериментально доказать возможность превращения одних элементов в другие при бомбардировке их атомов альфа-частицами, а в 1934 г. Фредериком и Ирен Жолио-Кюри была открыта искусственная радиоактивность и получены первые искусственные радиоактивные изотопы. Дальнейшие исследования выдающихся физиков ряда стран привели в 1942 г. к созданию атомного реактора и осуществлению контролируемой реакции расщепления атомного   ядра.В 1939 г. Ф. Жолио-Кюри, Э. Ферми, О. Ган и Ф. Штрасман почти одновременно доказали возможность искусственного расщепления ядра урана на несколько крупных осколков под воздействием нейтронов. В 1940 г. советские ученые Г. Н. Флеров и К. А. Петр-жак открыли процесс самопроизвольного (спонтанного) деления тяжелых ядер урана на две довольно близкие по массе части, а исследованиями Ю. Б. Харитона, Я. Б. Зельдовича и ряда зарубежных ученых было установлено, какие условия необходимы для того, чтобы цепная реакция расщепления атомного ядра могла пойти. Впервые такая реакция осуществлена в конце 1942 г. в США под руководством Э. Ферми. Расщепляющиеся радиоактивные элементы получили название ядерного горючего и приобрели значение важнейшего энергетического сырья.С появлением реальной возможности использования атомной энергии в практических целях во всем мире начался новый этап бурного развития поисков, разведки и добычи урана. За последние четверть века во всех частях земного шара было открыто и освоено огромное количество разнообразных урановых месторождений, изучены их важнейшие генетические и промышленные типы.В 1943—1945 гг. правящие круги США направили работу своих ученых в области ядерной физики исключительно на создание атомного оружия. Первая атомная бомба была создана в 1945 г. и взорвана в опытных целях в июле того же года. В августе 1945 г. две атомных бомбы были сброшены американскими летчиками на японские города Хиросиму и Нагасаки, хотя это и не диктовалось военной необходимостью. От взрыва атомных бомб в течение нескольких секунд погибли десятки тысяч мирных жителей этих городов, а многие из уцелевших умерли позже от лучевой болезни. Так величайшее открытие человечества было использовано империалистами США в человеконенавистнических разрушительных целях. Стремление использовать ядерное оружие для запугивания и шантажа проявляется в империалистических кругах некоторых капиталистических  стран  и  в  настоящее  время.Нашей стране принадлежит ведущая роль в разработке проблемы мирного использования атомной энергии. Руководствуясь гуманными целями, Советский Союз последовательно и настойчиво демонстрирует перед всем миром богатейшие возможности использования атомной энергии в народном хозяйстве. Благодаря исследованиям крупнейших советских ученых под руководством И. В. Курчатова у нас освоено проектирование и строительство атомных электростанций; первая из них была пущена в 1954 г. После опубликования опыта советских ученых в докладах на Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии строительство атомных электростанций началось в США, Англии, Франции и в других странах. В настоящее время в нашей стране построено еще несколько крупных атомных электростанций и разработаны различные конструкции атомных реакторов, позволяющие использовать ядерное горючее в самых различных целях. В реакторах создаются радиоактивные изотопы, которые находят широкое применение в геологии металлургии, медицине, в сельском хозяйстве и во многих других отраслях науки и техники. С помощью радиоактивных изотопов исследуются буровые скважины и внутреннее строение металлов. Так называемые меченые атомы позволяют наблюдать за движением вод, биотоков растений и проводить физиологические исследования живых организмов. В наши дни атомная энергия превратилась из энергии будущего в энергию сегодняшнего дня, причем роль ее в общем энергетическом балансе народного хозяйства непрерывно возрастает. Урановые руды как основное ядерное горючее приобрели в настоящее время значение важнейших энергетических  ресурсов.Из года в год во всем мире поиски и разведка урановых месторождений проводятся во все возрастающих объемах. Уже сейчас суммарные мировые запасы разведанного ядерного горючего по своему энергетическому эквиваленту намного больше разведанных запасов угля, нефти и гидроэнергии вместе взятых.В связи с определившимися перспективами использования атомной энергии в народном хозяйстве в Советском Союзе проводятся фундаментальные научные исследования в области геологии урана и непрерывно совершенствуются методы поисков урановых месторождений. Трудами советских геологов за последние четверть века не только создана мощная сырьевая база для развития отечественной атомной промышленности, но и разработаны современные научные, основы геологии урановых месторождений. Исследования по выявлению закономерностей формирования урановых месторождений, начатые по инициативе академика В. И. Вернадского, были продолжены Д- И. Щербаковым, А. П. Виноградовым, А. А. Сауковым, В. В. Щербиной и многими другими учеными. Результаты этих исследований легли в основу современных представлений о природе различных типов урановых месторождений, а также о их поисковых критериях и признаках. Правильное использование совокупности всех современных знаний о геологии урановых месторождений обеспечивает  высокую эффективность  поисковых    работ.