Урановые слюдки: различия между версиями

...даже слабая кислота сравнительно легко растворяет слюдки, не разлагая при этом вмещающие породы. Из раствора радий выделялся обычными методами, — путём осаждения, — в виде нерастворимой сернокислой соли вместе с барием.^[1]:241

Урановые слюдки Табошара, представляющие собой небольшие яркозелёные, прозрачные пластинки, образовались <...> в результате окисления какой-то ещё неизвестной урановой руды...^[1]:241-242

В тонкопластинчатых и чешуйчатых кристаллах часто встречаются гематит, урановые слюдки и др.^[2]

Особое положение по составу среди водных солей занимают так называемые «урановые слюдки» и сложные ванадаты.^:ibid:458

Характернейшей особенностью урановых слюдок является совершенная слюдоподобная спайность по одному направлению, что и сближает их со слюдами.^:ibid:475

Все относящиеся сюда минеральные виды обладают яркой жёлтой или зеленой окраской, перламутровым отливом по спайности, сравнительно низкой твердостью, легкой растворимостью в кислотах и сильной радиоактивностью.^:ibid:476

...по облику и свойствам ванадаты уранила и урановые слюдки достаточно близки, чтобы рассматривать их совместно.^:ibid:476

...почти все <урановые слюдки> встречаются в одинаковых условиях, являясь продуктами зон окисления урановых месторождений.^:ibid:476

Некоторые авторы рассматривают урановые слюдки как соли комплексных, соответственно уранилфосфорной, или уранилмышьяковой, или уранилванадиевой кислот. Однако <...> в практических целях удобнее пользоваться представлением об урановых слюдках как о двойных солях.^[3]:74

Многие естественные урановые слюдки были открыты уже после того, как были получены их искусственные аналоги.^[3]:74

Известны так называемые урановые слюдки смешанного состава, в которых одновременно присутствуют два аниона и ещё два катиона (помимо урана)...^:ibid.75

...строение урановых слюдок смешанного состава свидетельствует о разных процессах их образования.^:ibid.75

Помимо дополнительного разнообразия урановых слюдок, вызываемого существованием урановых слюдок смешанного состава, известны различные слюдки основного состава, <дополнительно> содержащие свинец и висмут.^:ibid.75

Содержание UO₃ в основной массе различных слюдок колеблется от 55 до 66 весовых процентов.^:ibid.75

Основная масса урановых слюдок имеет жёлтый цвет с небольшими вариациями оттенка, преимущественно буроватого, реже зеленоватого. Только урановые слюдки, содержащие медь, характеризуются ярким зелёным цветом...^:ibid.78

Экспериментальные и полевые наблюдения показывают, что слюдки выпадают из холодных растворов как нерастворимый продукт реакций соединения или замещения, или при нейтрализации кислых растворов, или, наконец, в результате испарения растворителя.^:ibid.80

Урановые слюдки являются важным поисковым признаком, указывающим на «заражённость» ураном, на места скопления первичных или эндогенных минералов.^[3]:81

Фосфаты урана (слюдки группы отенита и торбернита) обычно развиты вблизи или непосредственно на халцедоновых жилах с сульфидами и вблизи даек, что связано с повышенной сульфидностью этих участков, обеспечивающей появление кислых растворов, необходимых для образования слюдок.^[4]:54

...на любом урано-сульфидном месторождении наиболее часто встречаются два вида слюдок: медные — торберниты или цейнериты и кальциевые — отениты или ураноспиниты.^:ibid.66

...соотношение фосфатов и арсенатов способствует расшифровке первичного состава руд. Значительно больше для расшифровки даёт катионный состав слюдок, однако и он не способен полностью раскрыть качественный состав первичных руд месторождения. Так, хорошо известно, что на любом урано-сульфидном месторождении наиболее часто встречаются два вида слюдок: медные — торберниты или цейнериты и кальциевые — отениты или ураноспиниты.^:ibid.66

...в ряде случаев наблюдаются промышленные скопления урановых слюдок. Обычно они представлены отенитом, реже ураноцирцитом и еще реже другими видами слюдок.^:ibid.108

Группа урановых слюдок <...> — одна из наиболее многочисленных среди минералов урана. В неё входят как минералы-«ветераны», такие, как торбернит, известные еще с 1772 г. <...>, так и совсем молодые...^:ibid.116

Природа воды в слюдках не вполне выяснена, возможно, что часть молекул H₂O заменена на ионы гидрония...^:ibid.116

Очень любопытные результаты получаются, если синтезировать уранил-ураниловые слюдки, используя расчетные количества реагируемых солей, но заменив ацетат уранила солью более сильной кислоты.^:ibid.136

Среди фосфатных слюдок наиболее часто удлиненные формы встречаются у водородных отенитов, сабугалитов, натриевых отенитов, т. е. слюдок с наиболее высокими произведениями растворимости.^{:ibid.136-137}

Карнотит близок к группе урановых слюдок.^[5]:150

Группа урановых слюдок. Под этим названием подразумевается довольно обширная группа водных основных фосфатов, арсенатов (иногда сюда включаются и ванадаты), представляющих главным образом двойные соли двухвалентных металлов:
Cu²⁺ и Са²⁺, затем К⁺, Na⁺, Mg²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Zn²⁺, Ва²⁺, Sr²⁺, Pb²⁺ и Al³⁺ с U⁶⁺; последний с добавочными анионами О^2- образует комплексный катион уранила (UO₂)²⁺. Количество частиц Н₂О на формулу изменяется в широких пределах. Если принять для катионов вышеперечисленных металлов (кроме урана) обозначение А, а для анионообразователей P и As — X, общая формула минералов этой группы может быть записана в виде: A(UO₂)₂[XO₄]₂ • nH₂O, где n в пределах от 6 до 40.^[2]:475

Кристаллические структуры урановых слюдок — типичные слоистые. Слои представлены тетраэдрическими группами ХО₄, среди которых «зажаты» катионы уранила [UO₂]²⁺ таким образом, что U⁶⁺ находится в шестерном окружении ионов кислорода. Между такими слоями располагаются катионы Cu, Са, Ba... и молекулы Н₂О.^[2]:475

Для урановых слюдок характерны переменные содержания воды; степень гидратации зависит от давления паров воды. Богатые водой урановые слюдки в воздушной обстановке в связи с низкой упругостью паров во внешней среде подвергаются дегидратации, особенно усиливающейся при нагревании, так из многих минеральных видов этой группы образуются метаформы, которым соответствуют и названия с приставкой «мета». В соответствии с этим меняются и некоторые физические свойства этих минералов, особенно удельный вес и показатели преломления. Структура урановых слюдок изменяется с потерей или приобретением молекул воды, поэтому воду здесь нельзя считать цеолитной.^{:ibid:475-476}

Структурное разнообразие урановых слюдок связано в первую очередь с различиями в характере контакта межслоевых катионов с кислородом уранила, а это зависит от типа катиона. Степень гидратации также влияет на структуру, гидратированные формы позволяют слоям, обладающим сами по себе тетрагональной симметрией, находиться точно друг над другом, что приводит к высокосимметричным формам. Дегидратация приводит к сдвигу слоев, что вызывает понижение симметрии и порождает политипию с учетом разнообразных взаимных сдвигов слоёв.^:ibid:476

Изоморфные замещения происходят главным образом не путем наполнения межслоевого пространства различными катионами, а путем синтаксии (срастания) пакетов с различным межслоевым наполнением, что ведет к дополнительному структурному разнообразию.^:ibid:476

Эти соединения легко получаются искусственным путем из холодных растворов соответствующего состава и при соответствующей концентрации. По кристаллической структуре несколько особняком стоят ванадаты, так как здесь налицо, при общем сходстве структурного плана, присутствие сдвоенных тетраэдров с ванадием, однако по облику и свойствам ванадаты уранила и урановые слюдки достаточно близки, чтобы рассматривать их совместно.^:ibid:476

Кристаллы <торнбернита> мелкие, хорошо образованы и обладают таблитчатым обликом. Встречается обычно в виде чешуйчатых скоплений и порошковатых налётов. Таблитчатые кристаллы по {001} обладают квадратными очертаниями. Наблюдались случаи закономерного срастания с отэнитом, цейнеритом и др. урановыми слюдками.^{:ibid:476-477}

От других похожих по цвету урановых слюдок <отенит> с уверенностью можно отличить с помощью спектрального и химического анализов.^:ibid:478

По кристаллической структуре <тюямунит>, как и карнотит, несколько отличается от типичных урановых слюдок, так как имеет в составе слоя не одиночные тетраэдрические группы XO₄, а сдвоенные по ребру полуктаэдры VO₅ пятикоординированного ванадия, дающие в итоге комплексный радикал [V₂O₈]^6-. Тем не менее общий слоистый мотив структуры и большинство физических свойств остаются близкими к таковым урановых слюдок. Облик кристаллов тонкопластинчатый...^:ibid.478

Некоторые авторы рассматривают урановые слюдки как соли комплексных, соответственно уранилфосфорной, или уранилмышьяковой, или уранилванадиевой кислот. Однако, поскольку вопрос о строении урановых слюдок остаётся ещё неясным, в практических целях удобнее пользоваться представлением об урановых слюдках как о двойных солях.^[3]:74

Синтетически мышьяковые и фосфорные слюдки получены также с <катионами> Na₂, (NH₄)₂, Ag₂, Be, Zn, Hg, Co, Ni. Многие естественные урановые слюдки были открыты уже после того, как были получены их искусственные аналоги. Количество минеральных видов группы слюдок всё увеличивается.^:ibid.74

Воды́ в составе уранофосфатов и ураноарсенатов содержится 4, 8, 12 и даже 16 молекул, а в составе уранованадатов — 4, 6 или 8 молекул.
Таким образом, химический состав, а следовательно, и названия минералов, относимых к группе слюдок, определяются не только наличием в них урана, но и входящими в них катионом, анионом и количеством воды.
Этим, однако, не исчерпывается многообразие урановых слюдок.
Известны так называемые урановые слюдки смешанного состава, в которых одновременно присутствуют два аниона и ещё два катиона (помимо урана), причём суммы молекулярных количеств всех анионов, а также всех катионов находятся в кратных соотношениях с молекулярными количествами урана.^:ibid.74-75

Можно привести следующие примеры строения урановых слюдок смешанного состава, отчётливо обнаруживающиеся при помощи люминесцентной микроскопии (исключая ограниченные случаи изоморфизма):
1) Тонкозональное строение; зоны по химическому составу отвечают двум, а возможно, и большему числу разных слюдок нормального состава, чередующихся друг с другом (срастание слюдок).
2) Центральная часть состоит из одной слюдки нормального состава, периферическая — из каёмки нормальной слюдк�� другого состава.
Границы между центральной частью и каёмкой могут быть различны: резкие и соответствующие кристаллографическим направлениям (обрастание слюдки одного состава слюдкой другого состава); нерезкие, «бахромчатые» и не соответствующие каким-либо кристаллографическим направлениям; при этом ширина зоны может быть самой разнообразной — от тонкой каёмки до почти полного отсутствия слюдки другого состава в центральной части кристалла (псевдоморфное замещение).
Такое строение урановых слюдок смешанного состава свидетельствует о разных процессах их образования.
Они возникают: 1) или из единого маточного раствора, из которого практически одновременно выпадают слюдки разного состава, но благодаря изоструктурности образуют общие кристаллы зонального строения; 2) или из растворов различного состава, поступление которых могло быть разновременным; в этом случае слюдка второго состава продолжает достраивать кристаллы слюдки первого состава, образуя кристаллографически ориентированные каёмки второй слюдки около первой; 3) или, наконец, из растворов различного состава, причём поступление их несомненно разновременно: из раствора первого состава выпадает слюдка совершенно определённого состава; однако под влиянием растворов нового состава эта слюдка оказывается неустойчивой и происходит либо её растворение, либо замещение катионов, либо замещение анионов, либо, наконец, и то и другое одновременно; при этом образуются псевдоморфозы одной слюдки по другой; в природных условиях это наиболее частый случай, связанный, например, с медленным понижением базиса эрозии.^:ibid.75

Содержание урана в слюдках зависит от атомного веса присутствующих в них катионов и анионов и от количества воды. Содержание UO₃ в основной массе различных слюдок колеблется от 55 до 66 весовых процентов. <...>
Более высоким содержание UO₃ отличается ферганит (77%) и фосфуранилит (75%). Наиболее низким содержанием характеризуются: вальпургит (20%), раувит (28%) и парсонсит (30%).^:ibid.75-78

Основная масса урановых слюдок имеет жёлтый цвет с небольшими вариациями оттенка, преимущественно буроватого, реже зеленоватого. Только урановые слюдки, содержащие медь, характеризуются ярким зелёным цветом (луково-зелёный, изумрудно-зелёный). Наблюдается некоторая закономерность, правда, с большим количеством отклонений, согласно которой фосфаты урана и меди характеризуются зелёным цветом с несколько голубоватым оттенком, а арсенаты урана и меди — травяно-зелёным цветом. Все урановые слюдки, полученные искуственным путём и ещё не найденные в природных условиях, характеризуются жёлтым цветом, за исключением урановой слюдки, содержащей кобальт, которая имеет розоватый оттенок.^:ibid.78

Иногда встречаются псевдоморфозы одной слюдки по другой. Исключением является уранфосфат бария (ураноцирцит), который, как правило, встречается в виде определённой системы обычно линзовидных прожилков, своеобразного чешуйчато-зернистого строения.^[3]:78

Урановые слюдки являются важным поисковым признаком, указывающим на «заражённость» ураном, на места скопления первичных или эндогенных минералов. Некоторые из слюдок образуют скопления (ру́ды), представляющие практический интерес. Среди слюдковых руд различают отенитовые, торбернитовые, торбернито-цейнеритовые, отенито-торбернитовые и ураноцирцитовые.^[3]:81

Учитывая промежуточные типы ассоциаций урановых минералов, в зоне окисления иногда выделяют следующие минералогические типы: гидроокисно-силикатный, собственно силикатный, силикатно-слюдковый, собственно слюдковый, слюдково-лимонитный и собственно лимонитный.^[6]:53

Если обратиться к выделениям бета-уранофана в том же месторождении, находящемся в непосредственной близости от вышеописанных, но где начинается отложение урановой слюдки (отенита), то становится очевидной неустойчивость их в обстановке растущей кислотности. При увеличении головки кристалла бета-уранофана до 10 000 уже можно проследить начинающееся выделение кристаллов отенита. Точно такая же неустойчивость кристаллов бета-уранофана наблюдается и при повышении щелочности.^[4]:16

Горизонтальная зональность отчётливо прослеживается по распределению урановых слюдок и в другом сульфидно-урановом месторождении № 5. Здесь с удалением от рудных жил, содержащих урановую смолку, отениты сменяются сабугалитами и водородными отенитами.^[4]:35

Помимо замещения первичной минерализации в ходе процесса окисления наблюдается вынос урана в стороны с возникновением вторичных минералов — силикатов и фосфатов урана, причем для силикатов урана не наблюдается какой-либо закономерности их распределения. Фосфаты урана (слюдки группы отенита и торбернита) обычно развиты вблизи или непосредственно на халцедоновых жилах с сульфидами и вблизи даек, что связано с повышенной сульфидностью этих участков, обеспечивающей появление кислых растворов, необходимых для образования слюдок.^:ibid.54

В основании глубокой рудной камеры уран-сульфидного месторождения была вскрыта зонка окварцованных осветленных гранодиоритов по стенкам которой в изобилии выделяются хорошо образованные кристаллики отенита и очень мелкие плохо сохранившиеся кристаллики, иногда корочки метацейнерита. Хорошо видно постепенное замещение метацейнерита отенитом. Часто присутствие метацейнерита угадывается лишь по неестественно зеленовато-желтой окраске отенита. Вверх по зоне количество слюдок уменьшается, отенит становится более желтым и более чистым, метацейнерит исчезает.
Таким образом, соотношение фосфатов и арсенатов способствует расшифровке первичного состава руд. Значительно больше для расшифровки дает катионный состав слюдок, однако и он не способен полностью раскрыть качественный состав первичных руд месторождения. Так, хорошо известно, что на любом урано-сульфидном месторождении наиболее часто встречаются два вида слюдок: медные — торберниты или цейнериты и кальциевые — отениты или ураноспиниты.^:ibid.66

Главную роль в составе зоны окисления играют урановые слюдки, в основном фосфатные. Доля чистых арсенатов незначительна, но мышьяк то в больших, то в меньших количествах присутствует почти в каждой слюдке. Отсутствие арсенатов вполне закономерно, так как количество арсенопирита на месторождении невелико, а содержание фосфора во вмещающих породах достаточно высокое (0,2-0,3%). Среди слюдок примерно в равных количествах развиты метаотенит, метаторбернит и «белёсые» слюдки. <...> В метаотените и метаторберните также наблюдается присутствие изоморфных примесей как в катионной, так и в анионных частях, но в значительно меньшей степени, чем в «белёсых» слюдках.^:ibid.79

Аналогично зонам окисления, представленным свинцово-урановыми фосфатами или арсенатами, руды которых могут иметь промышленное значение, в ряде случаев наблюдаются промышленные скопления урановых слюдок. Обычно они представлены отенитом, реже ураноцирцитом и еще реже другими видами слюдок. Появление их связано либо с существованием в непосредственной близости урановых месторождений, для которых характерен интенсивный вынос урана, в то время как участки образования урановых слюдок представляют собой своеобразные ловушки урана (наиболее часто это системы трещин, заполненных глинистым материалом), либо с существованием массивов с резко повышенными, по отношению к кларковым, содержаниями урана и наличием тех же ловушек.^:ibid.108

Урановые слюдки типа метаотенита в настоящее время изучены кристаллохимически достаточно хорошо на основе детальных рентгеноструктурных анализов метаотенита, метаторбернита и метацейнерита. Все три указанные минерала относятся к тетрагональной сингонии и построены довольно однообразно. Их структура включает дискретные уранильные группы UO₂²⁺, фосфатные ортотетраэдры PO₄^3- или, соответственно, арсенатные AsO₄^3-, катионы Са²⁺, Сu²⁺, координированные молекулы воды. Природа воды в слюдках не вполне выяснена, возможно, что часть молекул H₂O заменена на ионы гидрония Н₃О⁺. Уранильные группы связывают фосфатные или арсенатные тетраэдры в бесконечные слои (UO₂PO₄)∞ или (UO₂AsO₄)∞, перпендикулярные четверной оси Z и обусловливающие слоистый характер слюдок. Каждая уранильная группа окружена в экваториальном поясе по квадрату четырьмя ионами кислорода от четырех соседних арсенатных или фосфатных.^:ibid.116

Очень любопытные результаты получаются, если синтезировать уранил-ураниловые слюдки, используя расчетные количества реагируемых солей, но заменив ацетат уранила солью более сильной кислоты.
Если использовать для электронного микроскопа в качестве суспензии раствор в момент слива составляющих компонентов, то отчетливо прослеживается высаживание удлиненных кристаллов уранил-ураниловой слюдки. Однако среда оказывается для них слишком кислой, и они почти мгновенно преобразуются в слюдки водородного отенита квадратных очертаний.
Если же уранил-ураниловые слюдки получать обычным способом с использованием ацетата уранила и полученный просушенный осадок перенести в слегка подкисленную водную среду (одна капля HNO₃ на 1 л дистиллированной Н₂O), то и в этом случае произойдет преобразование слюдки в водородный отенит, но без изменения удлиненной формы кристалликов.^:ibid.136

Кремнистые руды Черных гор представляют любопытный пример метасоматического процесса. Отдельные участки кембрийских доломитов или магнезиальных известняков превращены в кварц, содержащий золото, в связи с тектоническими процессами. Кварц частью жильного происхождения. Вместе с золотом находятся барит, флюорит, урановая слюдка и т.д. Характер золота неясен; некоторые думают, что первичным телом являлся сильванит.^[7]:176

Рудные скопления Тюя-Муна представляют собой сочетание редких элементов — ванадия, урана и радия; они образовались в результате взаимодействия различных природных процессов. Здесь в отдалённый, более влажный период воды, стекавшие с гор, проникали по сложной сети трещин в известняки гребня, растворяли их и образовали систему пещер и подземных ходов. <...> В эти пустоты и полости, в известный момент их развития, — быть может, в связи с землетрясениями, которые принимали немалое участие в создании рельзефа Южной Ферганы, — врываются тёплые минерализованные воды, содержащие в растворённом виде уран, ванадий и медь. Протекая через пещеры, растворы химически действовали на натечные, преимущественно известковые и глинистые, образования, неравномерно облекавшие стенки подземных пустот. Металлы вытесняли составные части стенок пещер, образуя сложные и красивые соединения, которые в виде ценной руды извлекались человеком.^[1]:240-241

...технологи <...> приветствовали открытие новых месторождений радиоактивных элементов иного типа в 50 км к северу от Ленинабада. Здесь, в Карамазарских горах, были найдены так называемые урановые слюдки среди трещиноватых, пронизанных кварцевыми жилами гранитов. Значительные их скопления в урочище Табошар неоднократно разведывались. Добытая руда была использована для опытов проф. И. Я. Башилова, установившего, что даже слабая кислота сравнительно легко растворяет слюдки, не разлагая при этом вмещающие породы. Из раствора радий выделялся обычными методами, — путём осаждения, — в виде нерастворимой сернокислой соли вместе с барием.^[1]:241

Урановые слюдки Табошара, представляющие собой небольшие яркозелёные, прозрачные пластинки, образовались у самой земной поверхности в результате окисления какой-то ещё неизвестной урановой руды, залегающей в её первоначальном состоянии значительно глубже.^[1]:241-242

...почти все они <урановые слюдки> встречаются в одинаковых условиях, являясь продуктами зон окисления урановых месторождений. Существенные скопления этих минералов имеют практическое значение как источник урана, радия, иногда ванадия.^:ibid:476

Как и все урановые слюдки, <отенит> образуется в зонах окисления урановых месторождений, содержащих урановые минералы.^[2]:478

Наиболее подробно вопрос о характере воды в урановых слюдках и о степени гидратированности слюдок был разобран в работе Е. В. Паффилда и И. X. Милна (Nuffield, Milne, 1953) по ураноцирциту и ряду других минералов из группы слюдок. <...> Основные выводы их согласуются со структурными положениями Дж. Бейнтема <...>.^[4]:118

Дорогой Александр Евгеньевич,
Надо указать, что урановые слюдки, хранящиеся в коллекции Кавказского музея (из долины Баксана, Донгуз-Оруна, Коллекция барона Унгерна-Штернберга), определены неверно. Это один из хлоритов.^[8]:72

Бригада посетила также месторождение урановых руд тюямуюнского типа, открытое совсем недавно к северу от г. Андижана. Яркожёлтые урановые минералы пронизывают известняковый пласт, с которым связаны небольшие выходы нефти, вытекающей у подножья горы. Есть основания полагать, что эта связь не случайна; новое месторождение прольёт свет на происхождение некоторых видов урановых руд, которые известны не только у нас, но и в других частях земного шара.^[1]:242