«Месторождения не открывают, их делают»

Как найти уран и почему месторождение — это понятие экономическое, а не геологическое

Восполнение рудных запасов — одна из важнейших задач горнодобывающей отрасли, которая обеспечивает сырьем следующие переделы. В полной мере это относится и к урану. Но как найти урановое месторождение — в России или любой другой точке мира? Почему это так сложно? Почему так редко месторождение доходит до отработки и становится рудником? С этими вопросами «Вестник атомпрома» обратился к ветерану урановой геологоразведки и консультанту профильных отраслевых организаций Михаилу Шумилину.

— Если стоит задача найти урановое месторождение, то куда нужно идти, какую точку на карте выбирать?

— Ответ на этот вопрос изменяется с течением времени. На заре урановой эры на него отвечали очень просто: уран искали повсеместно и изо всех сил. Чтобы сузить область поисков, использовали радиометры и ставился знак равенства между проявлениями урановой минерализации и повышением радиоактивности относительно местных фоновых значений. Фон, кстати, тоже разный. Возле Читы, где на поверхность выходят граниты, фон в два-три раза выше, чем в Москве. Аномалии встречаются редко, но значения могут быть высокими.

— А сейчас как ищут?

— Смотрят на определенные критерии. И хотя ни один критерий не гарантирует, что тут или там точно есть месторождение, он все же дает ненулевую вероятность его нахождения. Прежде всего все месторождения, особенно урановые, мы (сильно упрощая) можем разделить на две группы. В первом случае у нас руда лежит субгоризонтально, и месторождение развивается по площади. Грубо, это горизонтально лежащий пласт руды. Во втором случае у нас месторождение связано с субвертикальной структурой. Это значит, что на поверхности у нас очень маленькая площадь выхода, все остальное уходит на глубину. Пластовые месторождения обычно связаны с осадконакоплением, субвертикальные — это какой-то глубинный процесс. Поэтому если мы поставили перед собой задачу найти пластовое месторождение, мы должны выбирать площади, где есть осадочные бассейны. Если на поверхности гранит, там пластовых месторождений не будет. И наоборот, месторождения глубинного происхождения надо искать там, где породы твердые, в которых по трещинам поднимается руда.

— Выбрали мы какую-то площадь и определили, что тут можно искать месторождение. С чего начинаются поиски?

— Когда уран только начали искать, в СССР людей выстраивали в цепь, вешали им на грудь радиометры, и эта цепь двигалась по площади. Если стрелка радиометра переходила определенное деление на шкале, человек свистел в свисток, цепь останавливалась, к нему шли геолог и оператор по приборам, проверяли и, если все подтверждалось, ставили флажок: нашли аномалию. Затем шли дальше. Сейчас, конечно, так не делают, потому что людям надо зарплату платить. Вместо этого используют аэрометоды. На самолет ставится чувствительный прибор, и самолет на небольшой высоте, по стандарту не выше 70 м, летит по площади, обрисовывая рельеф, если необходимо. Идет автоматическая запись показателей, потом по ним автоматически строятся карты.

Современные радиометры позволяют по интенсивности излучения различать уран, торий и калий. Дешифровка этих карт позволяет решать и чисто геологические задачи. Например, высоким содержанием калия обычно отличаются граниты. Если мы видим на карте калиевые поля, мы можем говорить: да, это граниты. Если, наоборот, ториевые поля, то это щелочные породы, скорее всего. Если урановые — это то, что нас интересует. На картах точечные аномалии могут не фиксироваться, но по соотношению полей геологи предполагают, где могут быть месторождения и где их быть не может. После этого пустые участки отбраковывают, перспективные участки локализуют. В последние годы для таких съемок вместо самолетов стали применять беспилотники, это очень удобно. Самолет и вертолет летят довольно быстро, поэтому слабые аномалии аппарат может не успеть зафиксировать.

— Может, пропустили — и пусть, если они слабые?

— Может, так, а может, и нет, потому что прямой пропорциональности между интенсивностью аномалий и ценностью уранового месторождения нет. Месторождение может быть на глубине, тогда на поверхности аномалия может быть совсем небольшой. Как бы то ни было, аэросъемка на первом этапе — самый низкозатратный метод разведки, позволяющий быстро опоисковывать большие площади.

— Нашли аномалию. Что происходит дальше?

— Геологический отряд делает детальную радиометрическую съемку на земле. Если вскрываются аномалии, их стараются вскрыть канавками, иногда мелкими скважинами. Первый вопрос, на который надо дать ответ: что перед нами, урановая минерализация или рассеянный уран, случайно давший повышение фона. Для этого надо изучать образцы материалов, стараться найти урановые минералы. Если находим, это уже рудопроявление. После того как выявлены аномалии, доказано, что какие-то из них связаны с ураном, составлено их подробное описание, можно говорить, что поисковые работы свою задачу выполнили. Затем материалы передаются для проведения оценочных работ. Существует статистика: примерно на каждые 100 аномалий только в одном случае мы обнаруживаем минерализацию. И на каждые 100 проявлений минерализации мы обнаруживаем одно месторождение. И на каждые 100 месторождений приходится одно такое, которое оказывается крупным.

— Грустная пропорция. Чем она объясняется?

— Во-первых, месторождение — это не точка на карте. Каждое месторождение — довольно сложная природная система, имеющая какую-то свою собственную структуру. Это скопление рудных тел разного размера и разного качества. Среди них крупные и богатые — единичные, а мелких много, но они интереса не представляют. Математически рудные тела по глубине распределяются таким образом, что на определенном уровне сосредоточен основной ресурс, а выше или ниже количество полезного ископаемого падает.

— Почему это так?

— На определенной глубине существовали какие-то оптимальные для кристаллизации минералов значения давления и температуры. Это характерно не только для урана, но и для других полезных ископаемых. У каждого месторождения — своя глубина. Но этот график справедлив для начального распределения минерализации, то есть при образовании месторождения. Произойти это могло миллионы лет назад, а месторождение мы ищем сейчас. С тех пор область, где сформировалось месторождение, подвергалась эрозии. Очень важно, на каком уровне сейчас эрозионный срез. Если выше рудного тела, то на поверхности будут редкие слабые проявления, а хорошие залежи на глубине. Если примерно на уровне основных рудных тел, то возле поверхности будут хорошие месторождения, но с глубиной запасы будут падать. Наконец, если эрозионный срез ниже основных рудных тел, то нам остаются только хвосты, а на глубине уже ничего нет. И понять, что перед нами, сложно.

Во-вторых, месторождение — это понятие экономическое, а не геологическое, то есть не любое скопление какого-то минерала, а только то, которое заинтересует промышленность, удовлетворит горно-техническим и экономическим требованиям. Найти промышленное месторождение — событие очень редкое, требующее больших, разнообразных затрат. Достаточно сказать, что в России за последние 20 или даже 25 лет не найдено ни одного.

— Их искали?

— Конечно, но денег отпускали мало, поэтому и результат — по деньгам. Хотя, может, дело и не в деньгах, а в том, что таких месторождений просто нет. Я допускаю такую мысль, потому что мы в свое время работали не 25 лет, а больше, многое нашли. Важно понимать, что в деле поисков есть одна закономерность: пока мы ничего не нашли, площадь перспективная. Когда нашли одно месторождение, вероятность найти второе значительно сокращается. А если нашли три, то шансы найти четвертое практически равны нулю. Недра — и эта мысль даже не до всех руководителей доходит — отнюдь не неисчерпаемы, они очень даже исчерпаемы. Тем более нас пока интересует глубина порядка первых сотен метров. Если уран где-то залегает на глубине 3 км, это совершенно неприемлемо.

— А как же Стрельцовка? Там же не одно месторождение.

— Там месторождений десятка полтора. Есть маленькие, есть и крупные. И есть интересная статистика. Стрельцовский район открыт в 1963 году. Второе после Стрельцовского, одно из крупнейших месторождений Антей нашли только в 1968 году. А третье крупное, Аргунское, только в 1978 году. Это и показывает, как трудно дается каждое следующее крупное открытие. Ведь все эти годы там интенсивно бурили, изучали, вкладывали огромные деньги, а результат получили далеко не сразу. С Антеем была интересная история: оно залегает на глубине порядка 500 м, причем если верхние месторождения Стрельцовки залегали в трещинах в одном направлении, то Антей на глубине под ними сидел в трещинах другого направления. Поэтому вначале пробуренные скважины не захватывали Антей.

Такой же случай был у меня. Месторождение уже было найдено. Но, посмотрев материалы, я увидел, что скважин набурено порядочно, а как руда залегает, совершенно непонятно: в скважине руда то есть, то нет. И я задал профиль (линию скважин) в другом направлении, а скважины сгустил (уменьшил расстояние между ними). Было известно, что руда залегает в виде лент. Но считалось, что они тянутся с севера на юг. А я предположил, что с запада на восток, потому и скважины попадают то в нее, то рядом. И когда я это понял, то задал скважины в направлении, в котором, как мне казалось, залегала лента. И везде попал в руду.

С Аргунским месторождением была интереснейшая история. Тогда комбинат в Краснокаменске уже работал, руду вовсю добывали. Борис Николаевич Хоментовский, главный геолог комбината, очень толковый, смотрел материалы: в одном месте вроде бы слабо изучено, надо бы еще посмотреть. Он заложил там скважину за счет комбинатских денег и попал в руду. В геологической партии, которая работала на Стрельцовке, поднялась паника: как это он нашел, мы тоже хотели там бурить, просто не успели! У Хоментовского свои аргументы: у него те работы были утверждены, все по регламенту. А возникло такое положение, потому что территории ответственности между геологической партией и геологами комбината не были жестко разграничены. Ситуацию спас сам Хоментовский, глубоко порядочный человек. Предложил и бурить, и отчет составлять вместе. Так и договорились.

— Как определить, где бурить следующую скважину?

— По результатам предыдущих. Например, на песчаниковых месторождениях мы пробурили скважину, попали в руду. Бурим вторую — руда. Бурим третью — пусто. Ага, значит, дошли до границы. Бурим в другую сторону. Руда, руда, пусто. Ага, снова дошли до границы — и вот мы определили ширину. А если нет руды, значит, она куда-то вильнула. С месторождениями в трещинных структурах гораздо сложнее. Первый вопрос, на который надо ответить: есть ли что-то на глубине, — то, что я говорил про эрозионный срез. И отвечать на этот вопрос надо как можно скорее, потому что с каждой следующей пустой скважиной все сложнее убедить тех, кто распоряжается деньгами, дать их на бурение новых. Буровые работы требуют очень больших денег.

Я все это к чему рассказываю: в среде опытных геологов есть старая поговорка: «Месторождения не открывают, их делают». После того как нашли первую аномалию, приходится вкладывать очень много энергии, сил и ума, чтобы понять, как руда залегает, и подтвердить, что масштаб действительно велик. Поэтому у меня часто возникает мысль: если мы хотим в России что-то еще найти, надо провести ревизию ранее отбракованных месторождений.

— Почему именно их?

— Потому что раньше силы геологов стягивали на крупные находки, деньги старались вкладывать в первую очередь туда, а остальные партии на периферии могли что-то побурить и бросить — вроде как нет руды. А может, и есть, может, это как раз тот случай, когда мы в системе рудных тел крупного не нашли, а попалась нам только мелочь. Таких примеров сколько угодно. В Монголии мы первое рудное тело обнаружили в начале 1970-х и только в 1978 году нашли крупное, которое сразу вывело месторождение в разряд промышленных.

— Сейчас по всему миру поднимают материалы геологоразведочных работ, выполненных в 1970-е и даже в 1950-е годы. Много ли в России материалов для ревизии?

— Много. И трудно указать район, где не было бы урановых проявлений. Даже в районе Малоярославца есть урановое месторождение, правда, маленькое и никому не нужное.

— Вряд ли дадут его разрабатывать в этом районе.

— Да, экологическая проблема тоже стоит. Я недавно смотрел материалы по Бразилии, у них давно обнаружено приличное месторождение с ресурсом порядка 80 тыс. тонн — Итатайя. Планировали осваивать его в 2013 году, потом перенесли на 2023-й, сейчас переносят на 2028-й, и то при условии, что им в этом году экологи выдадут разрешение на освоение. Это сложно. Всякая отработка — это отходы, они радиоактивны, потому что весь уран не извлечь — хорошо, если сквозное извлечение 80–85%. Если подземное выщелачивание, люди боятся заражения ураном подземных вод. Пока уран там лежит, все нормально, но когда мы его извлекаем, нарушается геохимия пласта и уран начинает растекаться. В этом отношении остро стоит вопрос с месторождением в Намибии, где мы с моим коллегой, прекрасным геологом Игорем Печенкиным, рекомендовали площадь для поисков.

— Расскажите, пожалуйста, как вы это сделали. Это же отличный пример того, как в новом районе найти месторождение. Все же возле Россинга копаются.

— Мы искали хорошо знакомый нам по Казахстану тип месторождения пластового типа. Их следует искать в долинах. Это несложно, палеодолины расположены в межгорных впадинах и до сих пор видны в рельефе. Такие месторождения залегают горизонтально, и надо лишь указать площадь, где следует бурить. А это делается просто: такие месторождения садятся на границе восстановленных и окисленных пород. Они различаются по цвету: восстановленные — серые, окисленные (с железом) — желто-рыжие. По старым скважинам, которые бурились на воду и другие полезные ископаемые, мы примерно восстановили расположение границы серых и желтых пород. Также мы убедились, что есть проницаемые горизонты, сложенные рыхлыми песчаными породами, по которым воды могут двигаться.

— Вы керн видели?

— Нет, мы смотрели документацию, этого вполне достаточно. Площадь наметили довольно большую, ну а то, что в первых же скважинах попали в руду, — это случай. Указали правильно. А сейчас там проблема: фермеры возражают против какой бы то ни было эксплуатации, потому что боятся нарушить водный режим, а вода в пустынной Намибии на вес золота.

— На каком расстоянии от месторождения подземное выщелачивание влияет на грунтовые воды?

— Это вопрос сложный. Надо провести специальное исследование, чтобы выяснить, с какой скоростью идет естественное движение вод, это все определяемо. Порядок цифр по растеканию — несколько десятков метров от добычного полигона. И надо учесть следующее. В Казахстане в течение 15 лет наблюдали за ячейкой, где добывали уран. Наблюдения показали, что со временем идет саморекультивация. Воды постепенно нейтрализуются, кислота вступает в реакцию с породами, уран осаждается обратно. Но надо понимать, что в Казахстане воды соленые и никому не нужны. А в Намибии они пресные и используются. Поэтому с частными фермерами договариваться — очень трудное дело. Ты людям говоришь, а они думают об одном: «Он нам врет, и мы ему верить не должны». Переубедить их практически невозможно. Думаю, надо что-то пообещать.

— Возвращаясь к поиску: если искать месторождение, аналогичное намибийскому, то надо искать желтые и серые породы в долинах?

— Да. При поисках таких месторождений в первую очередь смотрят, где есть впадины, заполненные рыхлыми отложениями. Но результат не всегда положительный. В Амурской области попытки найти уран в Амуро-Зейской впадине до сих пор были безуспешными. Породы там везде восстановленные, процесса окисления, который сгоняет уран к тому месту, где он «садится», нет. Но впадина громадная, возможно, что-то недоисследовали. Правда, деньги на то, чтобы разобраться, почему там урана нет, нам вряд ли дадут — это не то же, что месторождение искать.

— А часто находят уран в таких впадинах?

— Нередко. В Китае в похожей впадине Сунляо есть уран, в Западно-Сибирской впадине по краям тоже есть — это Далматовское месторождение, Семизбай в Казахстане. В центральной части тоже есть уран, но он там в Баженовской свите. Об этом были статьи — мол, миллионы тонн.

— Правда миллионы?

— Да, но взять их практически невозможно. Во-первых, это глубины больше километра: в Западной Сибири огромная мощность рыхлых отложений, а месторождение в глубоко залегающих слоях. У нас опыт подземного выщелачивания ограничивается примерно 700 м, потому что чем глубже скважина, тем она дороже, а бурить надо густо: расстояние между скважинами — десятки метров. И две скважины на 1000 м — это уже огромные деньги. Во-вторых, большая глубина — это высокое давление и температуры. Обычно мы скважины обсаживаем полиэтиленом, это недорого. Но на глубине 1000 м температура 250 °C, полиэтилен не выдерживает таких температур, деформируется, поэтому нужна нержавеющая сталь. Представляете, сколько будет стоить такая обсадка на 1000 м всего для двух скважин? В-третьих, Баженовская свита — нефтяное месторождение, а нефть — сильнейший восстановитель. Поэтому, чтобы извлечь уран, надо сначала окислить всю нефть, и только потом начнется окисление урана.

— Но уран должен быть на краешке этой нефти.

— Верно. Но при подземном выщелачивании мы же не пинцетом отделяем уран от неурана, и неизбежно в проницаемых породах кислота захватит и нефть. Да, и главное: там содержания очень низкие: максимум первые сотые процента. Так что пока реальных способов взять этот уран нет. Поэтому и получается, что найти месторождение — это только начало. Станет месторождение рудником или нет, зависит от ответов на вопросы: сколько руды, какие содержания, какая технология, что скажут экологи, местные жители, а главное — сколько денег и сил в это дело вложено.