В декабре месяце прошлого года в Ленинграде в помещениях Гос. Рад. Института было созвано Техническое Совещание всех работающих по исследованию радиоактивных руд Южной Ферганы.
Это Совещание, происходившее под председательством академика А. Е. Ферсмана, заслушало ряд докладов по научно-иcследовательским работам в 1924 году и наметило план продолжения их в 1925 году.
Настоящая статья и представляет собою сводку тех научных достижений по Тюя-Муюну, которые были освещены участниками Совещания тремя группами докладов:
1) о морфологии и геохимии Тюя-Муюна и о радиометрических работах;
2) о разведке, добыче и обогащении урано-ванадиевых руд, и
3) о химической переработке Тюя-Муюнской руды.
Читатели "Природы" знают уже 1) о месторождении радиоактивных руд в Южной Фергане, о радиевом руднике Тюя-Муюна и о том, в каких горных породах залегают эти руды и как они там возникли.
Тюя-Муюнский рудник в Южной Фергане находится так далеко от культурных и промышленных центров, на самой окраине нашего большого Союза, что едва ли там возможны были сколько-нибудь серьезные работы, если бы этот рудник не был богат ценными ископаемыми.
И естественно, что научное внимание, отводимое теперь Тюя-Муюнскому руднику, благодаря своеобразной геохимии этого района, подкрепляется теми промышленными проблемами, которые связаны с эксплоатацией радий-содержащих руд.
В настоящей статье не следует говорить ни о геологии района, исчерпывающе изложенной Д. И. Щербаковым в своем докладе, ни об общем строении рудной жилы Тюя-Муюна,— все это описано академиком А. Е. Ферсманом в отчете экспедиции по Тюя-Муюнскому месторождению 2). Целесообразно здесь лишь указать последние результаты работ по Тюя-Муюну. Авторы настоящей статьи поэтому в дальнейшем и будут придерживаться описания Тюя-Муюнского месторождении, помещенного в предыдущем нумере "Природы" и в Отчете.
Овладеть явлением, эначит уложить его в рамки классификации и сопоставить с рядом аналогичных явлений, дабы в результате оценить те экономические перспективы, которые вырисовываются в достоинствах и недостатках месторождения. И на этом пути постижения сравнительной оценки месторождения наибольшее значение принадлежит изучению морфологии рудного тела и морфологии слагающих его компонентов-минералов.
Морфология рудного тела главной жилы Тюя-Муюна, изученная А. П. Кириковым, описана им следующим образом.
Выработки радиевого рудника можно подразделить на два горизонта: верхний и нижний. Этому делению отвечают морфологические и геологические особенности того и другого. Верхний горизонт до глубины 27 метров представляет из себя систему пещерообразных расширений, примыкающих непосредственно друг к другу или же соединяющихся между собою каналами небольших размеров. Нижний горизонт выработки пройден по жильному телу типичной трубчатой формы секреционного строеняя. Жила в нижнем горизонте хорошо сохранилась от влияния поверхностных агентов и указывает на своеобразное сочетание отдельных процессов карстообразования и жильного. Академиком А. Е. Ферсманом дано образное определение их соотношений: "в спокойный длительный процесс карстообразования врывается чуждый ему жильный процесс"...
Детальное изучение месторождения показало, что полость, образовавшаяся до начала жильного процесса, по своим формам носила все характерные черты типичной карстовой полости, подчиняющейся в своем развитии системе пересекающихся направлений кливажа.
Эта зависимость местами нарушается своеобразными, трудно учитываемыми условиями развития карста в известняках, слагающих Тюя-Муюнский гребень. В большой своей части эта полость, в продольном разрезе имеет весьма много общего с карстовой полостью, приведенной у Е. А. Martel’a 3), отличаясь от нее лишь своими размерами. Повидимому, период карсто-образования дожильного процесса, в районе Тюя-Муюнского рудника, был непродолжителен. Об этом свидетельствуют относительно малые размеры пещер и каналов в поперечном сечении, при значительной длине последних — это явление связано с специфическими особенностями геологической истории предгорий Алая и метеорологическими факторами прошлого Ферганской котловины. После образования каналов, обычно вытянутых в вертикальном направлении, и последующего их заполнения химическими и механическими продуктами, наступила жильная фаза. Она была связана с поднятием углекислых растворов, обладавших значительной химической активностью и выносивших урано-ванадиевые соединения. Эти урано-ванадиевые соединения отложились в нижних частях вновь проработанных каналов и поднялись по пустотам и ослабленным участкам в верхние части карстового канала, почти нацело заполненного отложениями поверхностных вод. В связи с этим рудные каналы как бы насажены на первоначальные карстовые, хотя в крутых местах, где карстового материала было относительно мало, углекислые растворы проработали свой канал, непосредственно в карстовом, почти с полной перекристаллизацией всех продуктов, отложенных поверхностными водами.
После отложения урано-ванадатов началось отложение карбонатов, преимущественно в нижних частях жил. В конечной стадии отложения их начинает сказываться влияние поперхиостпых вод и карбонатная фаза заканчивается образованием шестоватых форм кальцита, выстилающего почти нацело внутреннюю поверхность полости в виде кальцитового кольца. Кальцитовое кольцо, в свою очередь, выстилается с внутренней стороны красным, листоватым баритом, переходящим в медово-бурые зонарные бариты, свидетельствующие о начале сульфатной фазы.
Наложение баритов на карбонаты происходило без резкого разъедания последних, почти с полным сохранением шестоватого кальцита. В связи с этим сульфатная фаза должна быть химически неактивной.
С окончанием отложения баритов прекращается период образования жильных элементов и в оставшейся центральной пустоте в дальнейшем ее заполнении принимают участие химические и механические продукты поверхностных вод.
Верхний горизонт дает весьма много своеобразного по сравнению с нижним. Наличие во многих местах сохранившегося первоначального карстового канала, позволяет в общих чертах реконструировать этот канал. Образование пещер, диференциацию руд этого горизонта, перекристаллизацию барита, образование сталактитов и типичного карстового рельефа боков и потолка пещер, следует, очевидно, отнести за счет эрозионной деятельности, смывшей значительную толщу над современной поверхностью и уничтожившей entrée в карстовые каналы. Эти каналы и послужили путями поднятия рудоносных, углекислых растворов.
После доклада А. П. Кирикова о морфологии рудного тела, были сообщены на Техническом Совещании результаты изу-ней 4) формы минералов, слагающих главную жилу Тюя-Муюнского рудника.
Одним из наиболее важных и интересных минералов рудного тела, как по своему генезису, так и по промышленному значению, можио считать установленный К. А. Ненадкевичем тюямунит.
Макроскопически это лимонно-желтые мелко таблитчатые кристаллики, отвечающие формуле [V2O5·2(UO3)СаО·4Н2O]. Несмотря на то, что это чрезвычайно распространенный минерал радиевого рудника, получение его в хорошо отобранных кристаллах, в целях повторного анализа, оказалось делом нелегким. И даже не исключена возможность, что в виде желтых кристаллических табличек в руднике встречается не один минерал, а несколько, различных по химическому составу, так как цифры анализов, выполненных другими аналитиками, дают полное основание расширить те физико-химические процессы, которые вели к образованию комплексной урано-ванадиевой соли.
Как же выявить характер этого процесса, чтобы в дальнейшем можно было учесть все факторы образования и накопления этих важных урано-ванадиевых соединений? Мы знаем, что для этого нужно детализировать факт, нужно выявить отдельные минералы, нужно установить их морфологию.
Определение внешней формы Тюямунита было сделано В. В. Доливо-Добровольским.
По полученным результатам ко дню Технического Совещания оказалось, что кристаллы тюямунита принадлежат к ромбической системе. Оптическое исследование тюямунита также подтвердило принадлежность его к ромбической системе. Причем в процессе исследования было обнаружено, что кристаллики тюямунита представляют собой чрезвычайно неблагоприятный материал для измерения. Было встречено много затруднений. Полученные при измерении цифры настолько значительно расходятся, что, может быть, отдельные индивидуумы этого минерала вариируют в своем химическом составе и в своей внешней форме и, таким образом, в морфологии тюямунита тоже кроется путь к уяснению процесса отложения урано-ванадиевых руд.
Рудное тело главной жилы Тюя-Муюна, как только что было выше описано, представлено в значительной части двумя минеральными видами, именно: кальцитом и баритом.
Если бы только остановиться на фиксации химической природы этих минералов, не считаясь с их внешними формами, с их кристаллографическим габитусом, мы совершенно были бы безоружными в постижении того участия и роли, которая принадлежит этим минералам в период отложения урано-ванадиевой руды.
Но вот, если зорким глазом минералога присмотреться к различным кускам одного и того же минерала барита или кальцита, к штуфам, взятым из различных мест жил, из различных пещер, то тогда как раз с необычайной резкостью можно заметить, что столь ценные урано-ванадиевые руды приурочены и к бариту и к кальциту с определенными морфологическими признаками. И тогда эти минералы рудного тела уже не простые и ненужные спутники ценной руды — это проводники при разведке н добыче полезных элементов.
Изучение кристаллографической формы баритов и их классификация были поручены Л. Л. Солодовниковой. В исключительно интересном докладе Л. Л. Солодовниковой указаны те главные морфологические особенности, которые свойственны баритам различной генерации главной рудной жилы.
Материал для изучения баритов настолько был тщательно собран различными лицами, изучавшими Тюя-Муюн и настолько минералогически был увлекателен, что даже оторванные от природы штуфы барита, попавшие в чуждую им обстановку зала заседания ГРИ, все же создали и для не посетивших Тюя-Муюн заманчивые картины пещер, выстланных то красными, то золотисто-желтыми, то прозрачными, то молочными кристаллами.
Далее докладчица сообщает, что на канве исключительно ценной классификации баритов, данной академиком А. Е. Ферсманом, ею установлены формы двух сортов кристаллов баритов (Вa11) в рудном мраморе главной жилы:
а) Радиоактивный барит в виде очень мелких (около 1 мм.), плоских, ромбических, желтовато коричневых табличек: они образуют розетки, выполняя пустоты в рудном мраморе вместе с тюямунитом; б) толсто-таблитчатые, более крупные (ок. 2—3 мм.), желтовато-бурые, прозрачные кристаллы не радиоактивного барита, находящиеся на стенках крупных пустот рудного мрамора, не содержащего урано-ванадиевых минералов.
На рудный мрамор в главной жиле налегает темнокрасный, листоватый, местами перистый, без ясных кристаллографических очертаний барит (В2) следущего состава: BaSO4 — 96,62%; Fе2О3 — 2,38%; Аl2O3 — 0,74 °/0; SiO2 — 0,07% и H2O — 0,24%.
В нем же обнаружены следы V7FeO, и Cu (анализ П. А. Волкова).
Красный барит главной жилы непосредственно переходит в прозрачный лимонно-желтый, вполне окристаллизованный барит (В11) с характерным бурым, зонарным окрашиванием, обусловленным перемежаемостью поступавших растворов. Мелкие (до 5 мм.) кристаллы этого барита представляют плоские четырехугольные таблички.
С увеличением размеров вид кристаллов значительно видоизменяется и крупные кристаллы этого барита представляют толстые пластинки. Последовательные стадии преобразования формы кристаллов барита по мере их роста прослеживаются довольно легко.
Бариты Большой Баритовой пещеры представляют две совершенно определенно выраженные генерации, отделенные друг от друга слоем кальцита в несколько см. мощности. Барит, лежащий непосредственно на кальците выстилающем карстовую полость в известняке, имеет перистое, местами дендритовидное строение и значительную мощность.
Барит второй Баритовой пещеры состоит из удлиненных кристаллов. Крупные кристаллы более значительно уплощены. На них грани как бы разъедены, ребра сглажены и покрыты красно-бурым налетом или слоем мелких элиптических пластинок барита того же строения. Ядро крупных кристаллов совершенно однородное, сменяется молочными краевыми зонами, которые заканчиваются целым комплексом мелких элиптических пластинок барита, совершенно правильно ориентированных относительно ядра кристалла.
И несмотря на то, что работа по изучению баритов Л. Л. Солодовниковой еще не закончена, тем не менее полученные ею результаты вызвали оживленный обмен мнений на Техническом Совещании и открыли широкие перспективы к выяснению условий отложения баритов различной генерации и в особенности радио-барита.
В заключение Техническое Совещание сочло целесообразным продолжить изучение баритов, а изучение морфологии кальцитов Тюя-Муюна поручить Н. А. Смольянинову.
Изучение химического состава минералов есть начальная стадия при топо-минералогическом изучении какой-нибудь местности или какого-либо рудного месторождении. Это наиболее кропотливая и медленная работа, требующая много исследовательских сил и времени. Детальное химическое освещение отдельного района, довольно значительного по своим размерам и сложного по комбинациям парагенеза химических элементов, возможно только после нескольких лет аналитической работы. Кроме того, при современных наших химико-минералогических знаниях, оказывается, что аналитическая обработка минералогического материала далеко не является исчерпывающей в суждении о геохимическом процессе, и при нормальном развитии исследовательской работы обычно вслед за ней следует экспериментальное физико-химическое изучение района.
Учитывая эти отдельные моменты исследования и характер их научного выполнения для урано-ванадиевых месторождений Южной Ферганы, академик А. Е. Ферсман, в отчете по Тюя-Муюну, в главе о распределении исследовательских работ, наметил целый ряд лиц, которые могли бы отдать максимум своего рабочего времени изучению этого исключительно научно интересного месторождения. Ко дню Технического Совещания эти работы были распределены следующим образом:
1) Химико-минералогическое изучение урано-ванадиевых минералов Тюя-Муюна — К. А. Ненадкевич.
2) Изучение ванадия и урана в рудном теле главной жилы — П. А. Волков.
3) Изучение ванадия и урана в горных породах Тюя-Муюна — П. А. Волков.
4) Изучение ванадия в известняках — Ф. Я. Аносов.
5) Изучение ванадия и урана в золе растений и углей — П. А. Волков.
6) Химико-минералогическое изучение коловратитовых месторождений — Ив. Курбатов.
В отчетном докладе на Техническом Совещании по изучению ванадия и урана в глинах, в горных породах и в золе растений П. А. Волков сообщил, что при определении V2O5 в глинах начальная задача сводилась только к тому, чтобы выяснить, содержится ли ванадий в глинах различных жил радиевого рудника. Когда же первые пробы на ванадий в пластичных глинах Академической жилы (№ 2) дали вполне положительные результаты, тогда решено было провести количественные анализы и опробование глин на ванадий из различных жил.
Полученные результаты показали, что V2O5 в глинах, в большинстве образцов находится в весовых количествах. В некоторых же глинах содержание V2О5 падает до ничтожных следов, которые уже обычными методами определения ванадия не обнаруживаются. Это ясно указывает на сильное обогащение ванадием некоторых образцов глин, по сравнению с нормальным содержанием его в глинах. Из приводимой таблицы,составленной А. П. Кириковым, видно, что сильно обогащенные ванадием глины приурочиваются к некоторым определенным жилам. (См. табл. на стр. 101).
| Жила № | ||||||||
| Признаки | ||||||||
| % содержания в глинах вана- дия...... |
0,5% до 1,28% |
Следы | — | Следы | 08% до 1,3% |
0,9% | Следы | 0,8% |
| Урана...... | + | ? | ? | — | + | + | — | + |
| Рудного каль- цита...... |
+ | — | — | — | + | + | — | + |
| Медных соеди- нений...... |
+ | + | — | — | + | + | — | + |
| Красного барита...... | + | + | + | + | + | + | — | + |
| Зонарного ба- рита...... |
+ | + | + | + | + | + | + | + |
В горных породах Тюя-Муюна и коловратитовых месторождений П. А. Волков производил, главным образом, качественное определение ванадия и никкеля с параллельным исследованием образцов на радиоактивность в радиометрической лаборатории рудника. При качественном определении ванадия имелось в виду отметить те горные породы, которые имеют повышенное содержание ванадия. Это было установлено в углистых и грантолитовых сланцах и битуминозных известняках. Исследования в радиометрической лаборатории на активность показали, что повышенная активность тоже относится, главным образом, к углистым кремнистым сланцам.
Анализ на содержание в них урана дал положительный результат; это ясно указывает на то, что активность относится к ряду урана и безусловно сильно повышена по сравнению с нормальным содержанием его в горных породах.
По инициативе С. П. Александрова и А. П. Кирикова, в целях ориентации на содержание ванадия и урана в почве, были произведены анализы золы различных растений Тюя-Муюна.
Наибольшее содержание ванадия (V2O5 — 1,24%) и урана (U3O8 — 0,18%) оказалось в золе растений, взятых со штабелей урано-ванадиевой руды. Чтобы выяснить, не принадлежат ли ванадий и уран к пыли, приставшей к растениям, была произведена тщательная промывка сырых растений водой и соляной кислотой до анализа. Проанализированная после этого зола обнаружила содержание в ней урана и ванадия, хотя и в уменьшенных количествах, но все-таки в аналитически определимых цифрах.
В золе углей повышенное содержание ванадия оказалось в угле из Джатанской копи, наиболее близкой к руднику (V2O5 — 0,4%) и в золе палеозойского угля из района селения Шупан (V2O5 — 0,3%).
О содержании ванадия в известняках, слагающих хребет Тюя-Муюна, предварительные результаты были сообщены Ф. Я. Аносовым. Им было указано, что V2O5 в этих известняках колеблется в пределах 0,004%.
Для всякого месторождения, к какому бы типу или классу оно не принадлежало, наиболее жизненным и координальным является вопрос, касающийся обеспечения соответствующей промышленности данным сырьем и поэтому постановка рациональной и богатой методами поисковой и разведочной работы является той базой, которой определяется промышленное значение и экономическое благополучие месторождения. Для целей поисков радиоактивных руд была использована, на ряду с методами разведок, применяющимися в полевой геологии, и радиометрия, которая, благодаря своей чувствительности и простоте приборов, является в полевых условиях удобным средством. Радиометрическая разведка велась, как по району, так и на самом месторождении, являясь в первом и во втором случае совершенно различной по существу. Для изучения района рудника было решено использовать проникающее γ-излучение, и с этой целью был сконструирован проф. Г. О. Ерчиковским γ-электроскоп, ионизационная камера которого защищалась с боков и сверху толстыми медными стенками, так что измеряемое излучение могло проникать в него беспрепятственно только снизу через алюминиевое дно. Прибор этот состоял из двух камер, из которых нижняя являлась ионизационной, а верхняя вмещала алюминиевый листок, движение которого наблюдалось при помощи микроскопа с окулярной шкалой. Чувствительность прибора была повышена тем, что к алюминиевому листочку была приклеена кварцевая нить, движение конца которой наблюдалось в микроскоп с большим увеличением, чем обычно. Калибрирование прибора производилось эталоном в 0,56 мгр. радия, который вызывал спадание в (0,70±0,05) дел./мин. при расстоянии в 133 см. от дна ионизационной камеры, и спадание в (1,60±0,10) дел./мин. при расстоянии в 73 см., тогда как натуральное рассеяние имело величину от 0,11 до 0,25 дел./мин. Досадным, но непоправимым злом было сильное влияние на прибор всевозможных метеорологических факторов. В результате изучения напряжения γ-излучения различных точек пришлось установить следующие два основные положения, что прибор, во-первых, воспринимал только то излучение, которое исходило от поверхности круга радиусом в 1 м. и, во-вторых, что он, на ряду с этим, регистрировал присутствие эманации в воздухе.
При детальном обследовании Академической жилы (№ 2) оказалось, что выход жилы на поверхность окружен точками с нулевым содержанием γ-лучей, причем более активные точки расположены в направлении линий кливажа и приурочены к оторочке группы кристаллов кальцита и что, далее, количество γ-лучей зависит от количества эманации в воздухе, увеличивающегося после взрывов динамита в жиле.
Для целого ряда жил были изучены выходы на дневную поверхность и многочисленные наблюдения указали, что наибольшая интенсивность γ-излучения связана с краем жилы и с трещинами в известняке и неоднократно устанавливалось там, где не было найдено ни одного куска породы, содержащей Ra в повышенных количествах. В других случаях, наоборот, несмотря на наличие активных штуфов, γ-излучение, которое, повидимому, поглощалось пустой породой, отсутствовало. Для определения степени поглощения γ-лучей известняком была помещена ампулка с содержанием в 13 мгр. Ra в буровую скважину, идущую под углом в 40° к горизонту, и произведены отсчеты при различных положениях в ней ампулки. Оказалось, что слой известняка в 62 см. настолько поглощал γ-лучи, что аппарат едва отмечал их присутствие. Поглощение излучения известняком шло согласно установленному закону и вычисленный на основании этого коэффициент поглощения получился близким к тому, который указывается в литературе. Кроме того была изучена напряженность γ-излучения для больших выходов на земную поверхность однородных пород, для которых наблюдение по α-лучам, производившееся над отдельным, случайно взятым образцом, не могло дать истинной картины содержания в них радиоэлементов. Всего было измерено 69 таких точек, причем заметный эффект дали известняки и углистые сланцы. Измерения эти показали, что γ-электроскоп может указывать на присутствие Ra-содержащих пород, но что для получения более убедительных результатов должна быть увеличена его чувствительность в 10 раз. Уже выше было указано на то, что γ-электроскоп воспринимал присутствие эманации и этим можно было объяснить повышенную активность точек, распололсенных вдоль дислокационных трещин и каналов в массиве Тюя-Муюн-Танге. Опущенный в Баритовую пещеру прибор на глубине 40 м. дал спадание 0,17 дел./мин., на глубине 60 м. — 0,58 дел./мин., а в Академической жиле (№ 2) на самой нижней точке — 0,72 дел./мин., в то время как в главной жиле на глубине 42 м. получилось спадание в 25,4 дел./мин. Использовать этот прибор для поисков в самом месторождении оказалось невозможным, так как прибор покрывался радиоактивным налетом и наблюдаемый эффект являлся суммарным, вызываемый, как γ-лучами, исходящими из почвы, под прибором, так и γ-лучами осевших на его наружной поверхности продуктов активного распада.
Помимо определения интенсивности γ-излучения, для целей разведок в районе было предпринято изучение степени ионизации воздуха, которая обусловливается, как проницающей радиацией и светом, так и выделяющимися из почвы активными газами при их распаде. Образующиеся в газе ионы распадаются на две группы — на быстрые и медленные ионы. К первой категории относятся электрические заряды, связанные с малыми количествами массы — это обычно разрушенные при ударе с α-частицей молекулы воздуха. Ко второй категории, наоборот, относятся заряды, скрепленные с большой массой, каковыми являются несущие заряд пылинки и продукты радиоактивного распада. Таким образом, если определять количества быстрых ионов и продуктов радиоактивного распада, присутствующих в данном месте, то эти числа являются косвенными указаниями для суждения о распределении радиоэлементов в земной коре данного места. Измерения в этом направлении были предприняты В. И. Барановым и производились в местах с большим содержанием эманации радия при помощи фантактоскопа с насаженным электрометром Wulf’а. В местах с малым содержанием измерение производилось извлечением заряженных продуктов распада проволокой, находящейся под потенциалом, причем в этих случаях вычисление концентрации эманации по величине полученной наведенной активности производилось по оригинальному способу с учетом влияния воссоединения продуктов распада эманаций Ra и Th с воздушными ионами, дававшему в результате нейтральный атом. Произведенные таким образом наблюдения в Главной жиле дали содержание 2·10—11 кюри/см3, в то время как нормальным является содержание в 1·10—16 кюри/см3. (Кюри есть то количество эманации, которое находится в равновесии с 1 гр. Ra — мет.). Для Академической жилы (№ 2) соответственно было получено в среднем 2,3·10—13 кюри/см3, т. е. в 100 раз меньше, чемв Главной жиле. Северная Баритовая пещера 5) дала содержание 1,76·10—13 кюри/см3. Большая Баритовая пещера дала наименьшее содержание эманации, именно 3,02·10—14 кюри/см3. Содержание эманации в воздухе штольни Кара-Чагырского месторождения коловратитов 6) дало величину близкую к той для Северной Баритовой пещеры — 1,43·10—13 кюри/см3. Измерения радиоактивности свободной атмосферы на Тюя-Муюне,оказавшейся повышенной в 2,6 раза против обычного содержания, обнаружили суточный ход с максимальным значением при восходе солнца и с минимальным среди дня. Кроме того намечается обратный ход наведенной активности и числа медленных ионов. Измерения присутствующих количеств ионов производились при помощи счетчика ионов Ebert’a, причем оказалось, что ионизация воздуха на Тюя-Муюне имеет четко выраженный суточный ход с двумя maxima во время восхода и заката солнца и с двумя minima около полуночи и среди дня. В среднем ионизацию воздуха Тюя-Муюна по сравнению с другими местностями следует признать повышенной в порядке четырех раз. Измерения ионизации воздуха на Кара-Чагыре дали значительно более смытую и пеструю картину, чем определения на Тюя-Муюне и это различие еще более усугублялось благодаря тому, что на Кара-Чагыре чрезвычайно сильно сказывалось направление ветра, что совершенно не влияло на измерения, производившиеся на Тюя-Муюне. Можно было бы предполагать, что явление это находится в связи с сравнительной рыхлостью пород Кара-Чагыра и с плотностью их на Тюя-Муюне. Измерения близ выработок и в самых выработках Кара-Чагыра дали повышенное значение ионизации воздуха, причем увеличение было около 20% непосредственно в конце ущелья и доходило до 17 раз внутри штольни. Наконец, в гроте Сассык-Гар обнаружено повышение ионизации в 4 раза против наружного воздуха, в то время как пещера Дикообраза дала только слабое повышение при большом влиянии медленных ионов. Если сопоставить все данныя, полученные по измерению радиоактивности воздуха, в одну общую таблицу, то получится следующая гамма концентраций:
| Место наблюдения |
Содержание эманаций в кюри на 1 см.3 |
Содержание по отношению к наружному воздуху |
| Наружный воздух на Тюя-Муюне (макси- мальная величина...... |
2,62·10—16 | 1 |
| Большая Баритовая пещера...... |
3,02·10—14 | 115 |
| Пещера Чаувай...... | 1,43·10—13 | 545 |
| Северная Баритовая пещера...... |
1,76·10—13 | 673 |
| Сухой колодезь в до- лине близ Рудника...... |
1,87·10—13 | 710 |
| Академическая жила...... | 2,60·10—13 | |
| Конец Китайского ходка близ вершины Зеленой пещеры...... |
4,40·10—13 | 1700 |
| Нижний горизонт Глав- ной жилы...... |
2,0·10—11 | 76000 |
| Помещение дробной кристаллизации ГРИ при отсут- ствии вентиляции (во время навод- нения в Ленинграде 23 ноября 1924 г.)....... |
2,3·10—10 | 800000 |
Для изучения самого месторождения в техническом отношении и для подразделения его минералов и пород на промышленные и не промышленные на Ra, а также для уяснения явления миграции радио-элементов в отдельных слоях и пропластках в зависимости от тех или иных условии осаждения, необходимы были количественные определения на уран. В виду того, что на ряду с сильно активными минералами, приходилось изучать и слабо активные породы, то для производства измерений воспользовались эффектом, вызываемым α-лучами, обладающими наибольшей ионизирующей способностью и являющимися поэтому наиболее чувствительным методом для определения урана. Работа в этом направлении производилась Б. К. Бруновским и результаты, полученные по измерению активности горных пород и минералов в 1922 г., дали отрицательный ответ на вопрос о возможной генетической связи между баритами и радиоактивным явлением Тюя-Муюнского месторождения и установили, далее, что активность осадочных горных пород выше чем для изверженных. В 1923 году было прибегнуто к использованию, в качестве эталонов, средних проб штабельной руды, для которых химическим путем было установлено содержание U3O8 в виду того, что работы с урановой смоляной рудой, в качестве эталона, дали ошибку в среднем в 33% против данных химического анализа. Кроме того в 1923 году были предприняты измерения активности источников в районе Рудника и проводимости воздуха его выработок, независимо от того, что эти измерения уже были произведены Л. С. Коловрат-Червинским в 1914 году, так как представляло интерес выявить величину тех изменений, которые могли иметь место в этом направлении за истекшие восемь лет. Измерения эти установили, что источники по оврагу Джида-Булаку сохранили в общем свою активность, так же как и источники, вытекающие из известнякового массива Тюя-Муюн-Танге. Наибольшую активность, 0,67·10—9 кюри/литр дал источник, вытекающий из сланцев, в то время, как для тех из них, которые вытекали из меловых отложений, прибор совершенно не давал указаний на присутствие эманации. Только для одного источника удалось констатировать возрастание в содержании эманации в его воде за истекшие восемь лет — 0,55·10—9 кюри/литр против 0,35·10—9 кюри/литр в 1914 г., при условии, что пробы в 1923 и в 1914 гг. были взяты из одного и того же места. Измерения проводимости воздуха в руднике обнаружили чрезвычайное обеднение эманацией — порядка 15 раз — Западного ходка за время, в течение которого отсутствовали эксплатационные работы, в то время как содержание эманации в воздухе главной шахты уменьшилось только на одну треть(32·10—9 кюри/литр против 40·10—9 кюри/литр). В 24 г. была подготовлена целая серия эталонов разбавлением в известняке урановой смоляной руды и средней пробы руды, для которой тщательным химическим анализом и определением отношения Ra к U, про¬ изведенными В. Г. Хлопиным, было точно установлено содержание U3O8. Работа с эталонами обнаружила, что второй тип их дал строгую пропорциональность между скоростью спадания листочка прибора и % содержанием U3O8. Первый же тип эталонов, приготовленный разбавлением урановой смолки, оказался совершенно непригодным. С целью выяснения точности электрометрических данных, было предпринято параллельное определение на содержание U3O8 химиком П. А. Волковым, причем получилось совпадение полученных результатов с точностью до 7%. Значительно понизило ошибку наблюдений применение листочка системы проф. С. А. Боровика. При измерении активности радиобарита в целых кристаллах получилось содержание в 115% U3O8. Когда же эти кристаллы были истерты в порошок, содержание упало до 80%. Повидимому, отдельный кристалл радиобарита не является однородным по содержанию Ra, но что в нем, аналогично явлению в целых штуфах, присутствуют зоны обеднения и обогащения Ra.
В целях установления точного химического состава руд Тюя-Муюна в коренном залегании, изменений этого состава с глубиной месторождения, определения возможного среднего и общего содержания полезных окислов [U3O8, V2O5, CuO] и радия в имеющихся запасах руд, а также выяснения технических и химических свойств того минерального сырья, которое сможет выдавать месторождение при его разработке, С. П. Александровым было произведено систематическое опробование месторождения. При производстве опробования были приняты во внимание все предосторожности, обеспечивающие тожественность химического состава и технических свойств между полученными пробами и опробованным материалом.
Аналитическая работа была произведена непосредственно в лаборатории рудника в Тюя-Муюые П. А. Волковым. Он установил, что процентное содержание ванадия в отдельных бороздах достигает 11%, в отдельном случае даже 22%. Определения урана в руде были произведены физическим методом Б. К. Бруновским. Из произведенных определений урана и ванадия в руде, С. П. Александровым сделаны следующие выводы: руды Тюя-Муюна в коренном залегании чрезвычайно пестры по своему составу; в пределах существующей глубины выработок закономерных изменений состава и постоянства соотношений ни между полезными элементами, ни между ними и пустой породой не наблюдается, — руды путем простейших операций сортировки на руднике могут дать концентрат, удовлетворяющий условиям экономически целесообразной заводской переработки. Данныя опробования положены в основание проекта сооружаемой сортировочной установки и общего плана эксплоатацин месторождения.
Кроме того С. П. Александров сообщает, что при изучении распределения активного начала по различным минералам руд Тюя-Муюна, потребовавшегося при разрешении общей проблемы механического обогащения, одним из очень простых и наглядных способов оказался метод радиографий, полученных для пришлифованных поверхностей штуфов этих руд прямым контактом со светочувствительным слоем фото-пластинок.
Весьма четкая картина распределения радиоактивности по различным минералам разреза, полученная от воздействия на светочувствительный слой α-излучений, при сравнении с самым штуфом позволяет делать все необходимые выводы, а при наличии в поле радиографии определенных минеральных зерен даже делать приближенные количественные определения.
Из сравнительного изучения радиографии следует, что активное начало распределено по отдельным минералам рудного комплекса весьма неравномерно и связано не только с собственно урановыми минералами, но и с некоторыми кальцитами, что весьма осложняет проблему механического обогащения руд этого месторождения.
Несмотря однако на дополнительные затруднения, определяемые последним обстоятельством, докладчику удалось разработать метод комбинированного механического обогащения, основанный на относительно меньшей сопротивляемости раздавливанию и истиранию одной группы полезных минералов рудного комплекса (тюямунита) и на больших удельных весах другой группы (туранит и др. медь-содержащие минералы) — по сравнению с пустыми минералами (кальцит, карстовые образования и пр.). Сравнительно простая обогатительная установка, состоящая из ряда дробилок для тонкого помола (до 0,1 мм.), переизмельчения руды и обогатительных приборов типа стола Вильфлея или типа круглых американских столов, сможет, при весовом выходе концентратов в 40% от обработанного материала, обеспечить извлечение в них 70—80% радия и другиценных элементов, при понижении содержания СаСО3 до норм, требующихся химической технологией руды.
Для переработки радий-содержащих убогих руд и полупродуктов по предложенному методу разрабатывается проект обогатительной фабрики, постройка которой будет находиться в зависимости от производственных возможностей предприятия.
Геологические изыскания новых месторождений радиоактивных руд и Южной Фергане летом 1924 года велись целым рядом лиц.
Обследование рудного поля непосредственно прилегающего к руднику было поручено А. П. Кирикову.
Геологическую разведку района Тюя-Муюна вел Д. И. Щербаков.
На коловратитовых месторождениях, по поручению Геологического Комитета, работал П. И. Попов.
Кроме того в 1924 году рудник и коловратитовые месторождения обследовал проф. А. Н. Заварицкий.
В районе рудника на протяжении двух километров с востока на запад в гряде Тюя-Муюнских известняков, А. П. Кириковым установлепо сорок жил, чрезвычайно разнообразных в геологическом, химико-минералогическом и морфологическом отношениях. Им отмечена приуроченность жил, несущих урано-ванадаты к участкам развития брекчиевидного известняка, локализованность их в районе главной жилы, относительная симметрия расположения небольших рудных жил около главной.
Значительно большее площадное распространение принадлежит чисто баритовым жилам. Постепенное затухание баритоносности и к западу и к востоку от рудного жильного поля связано с уменьшением брекчиевидности известняков и меньшей их метаморфизованностью. Все это, вместе взятое, на ряду с представлением о возможном участии фреатических вод в образовании Тюя-Муюнского месторождения дает возможность А. П. Кирикову предполагать пересечение широтно вытянутых карстовых лабиринтов меридиональной тектонической плоскостью, давшей доступ растворам к лабиринту.
Поисковые геологические работы в окрестностях рудника велись геологом рудника Д. И. Щербаковым вместе с его помощниками. Им обнаружено, что к югу от рудника около самой Тюя-Муюнской гряды и в 4 км. южнее есть каналы ныне недействующих терм, представляющие собою обесцвеченные и сильно химически измененные зоны в палеозойских породах. В более западном районе среди диабазов найдены вертикальные меридионально идущие жилы, сложенные радиально-лучистыми и шестоватыми массами кальцита. Центральные части этих жил заполнены халцедоном с включениями бурого шпата, затем горным хрусталем и кальцитами более молодых генераций. Наконец, в районе найдены многочисленные жилы барита, обычно отлагавшегося в карстовых полостях, но иногда и просто в трещинах горных пород. Все эти явления, по мнению Д. И. Щербакова, с несомненностью доказывают в Фергане широкое развитие термальных процессов. Он полагает, что вышеописанные факты нельзя не поставить в некоторую связь, именно: широтные зоны глубоких разломов приуроченные к полосе силурийских сланцев, местами богатых накоплениями углистых веществ, близость к этим разломам трещиноватых известняков с кавернами карстового типа, участие этих известняков в строении послеэоценовых почти равнин и наконец послеэоценовые термальные явления.
Рудные проявления поэтому, по мнению Д. И. Щербакова, надо искать в петрографически и тектонически сходных участках этой зоны, уделяя особое внимание карстовым полостям и следам термальной деятельности.
В противовес соображениям, высказанным Д. И. Щербаковым, по мнению пр. А. Н. Заварицкого, в основу поисков новых месторождений радиевых руд должны быть положены иные соображения. Он считает, что авторы вышеприведенных докладов высказывались по этому поводу несколько оптимистически и почти всегда основанием такого оптимизма являлась уверенность, что распространение месторождений в Фергане подчиняется некоторой закономерности, что они расположены по какой-то определенной зоне. Это представление в свою очередь основано на взгляде на месторождение, как на продукт деятельности ювенильных глубинных вод. При этом взгляде естественно было видеть в сбросовых трещинах и поясах раздробления те пути, по которым из глубин поднимались рудоносные растворы. Приуроченность месторождения к таким линиям сбросовых дислокаций представлялась вполне понятной.
Между тем ювенильное происхождение рудоносных растворов далеко не бесспорно. Весьма вероятным кажется молодой геологически возраст месторождений. Это особенно подчеркивалось в отчете экспедиции А. Е. Ферсмана.
Отголоски этой сравнительно недавней термальной деятельности хотели видеть в следах древних терм, пример которых указывался в Джида-Булаке. Однако, те образования, которые принимались за следы терм, могут быть объяснены иначе. Явление разложения пород, каолинизация, выделение самородной серы и тому подобное — все это может быть результатом действия на породы кислых растворов, получающихся при окислении пирита наблюдающимся в значительных количествах вместе с кварцем, в местах таких "древних терм". Минералов, которые были бы свойственны выходам термальных источников на дневную поверхность или по крайней мере небольшим глубинам, — мы здесь не знаем. Кварц и пирит — здесь вероятно минералы средней зоны рудных жил, и образование их, может быть, относится к палеозойскому времени, находясь в генетической связи с древними интрузиями порфиритов и кератофиров и не будучи связано с гораздо более поздней минерализацией, давшей начало радиевым месторождениям.
Если это так, то связь месторождений со сбросами далеко не представляется такой тесной, как это думали до сих пор, и руководящее для разведок значение сбросовых и вообще тектонических линий, не столь уже велико.
Месторождения могут быть разбросаны довольно беспорядочно и тем труднее их найти.
В области усовершенствования химической переработки урано-ванадиевых руд следует отметить новый метод дешевой переработки Тюя-Муюнских руд, разработанный Башиловым на Бондюжском заводе. В этом способе химического обогащения руды нацело отбрасывается пустая порода и концентрируются в шлихе все ценные ингредиенты руды. Наконец, следует указать получение А. Г. Елисеевым в горно-металлургической лаборатории первых образцов ферро-ванадия из Тюя-Муюнской руды.
В заключительной речи председатель Технического Совещания академик А. Е. Ферсман указал на необходимость быстрой и продуктивной исследовательской работы в области изучения Тюя-Муюнского месторождения радиевых руд.
Ценные результаты, достпгнуыё при изучении морфологии рудного тела и минералов, должны быть закончены и сведены в стройное целое. Значительное количество исследовательской энергии должно быть сосредоточено при изучении геохимии Тюя-Муюна. Те детали в суждении о генезисе месторождения, которые вызвали некоторые разногласия, должны быть уяснены в процессе точного научного эксперимента, дабы эксплоатация руды и разведка новых месторождений, базирующиеся на генезисе месторождения, могли быть координированы в одно целое; — неточные положения должны быть отброшены и указан верный путь разведки и эксплоатации на основе углубленных и точных данных.
Январь
1925.
1) Акад. А. Е. Ферсман. Тюя-Муюнский радиевый рудник, "Природа" № 1—6, 1924 г. (стр. 93.)
2) Акад. А. Е. Ферсман и Д. И. Щербаков. Туя-Муюнское месторождение радиевых руд в Фергане. Труды Н.Т.О. № 74. (стр. 94.)
3) Е. А. Martel. "Nouveau traité des caux souterraines". Paris. 1921, p. 184. (стр. 95.)
4) Так в тексте статьи. Возможно, при наборе пропущено несколько строк. (прим. составителя). (стр. 96.)
5) Указываемые в тексте пещеры расположены на склонах той части Тюя-Муюнского гребня, которая называется Баритовой горой и находится к востоку от Рудника. Северная Баритовая пещера и пещера Дикообраза находятся на северном склоне Баритовой горы, приблизительно в 1,5 клм. от Рудника, а Большая Баритовая пещера и грот Сассык-Гар на южном салоне Баритовой горы на расстоянии ¾ клм. от Рудника. (стр. 105.)
6) Гора Кара-Чагыр находится на правом берегу реки Испайрана, примерно в 50 клм. к западу от Рудника. (стр. 105.)