Уранинит (ульрихит) кUo2 · lUo3 · mPbO

Ульрихит – это бесториевый уранинит. Торий в нём иногда отмечается в виде следов, реже 1–1,5% и лишь в единичных случаях 2–3%. Уранинитом назван по урану (U), входящему в его состав; ульрихитом – в честь австрийского радиохимика К. Ульриха. Название «ульрихит» Г. Кирш применял к искусственно полученному UO₂.

Разновидности: уранинит I, уранинит II, уранинит III.

Физические свойства. Сингония кубическая. Облик различный. Наиболее распространён куб (100) и меньше октаэдр (111) и ромбический додекаэдр (110) (рис. 3.2.1.1–3.2.1.2). Размеры кристаллов: от сотых долей миллиметра до нескольких сантиметров.

Форма кристалла меняется в зависимости от фазы выделения: в самую раннюю фазу пегматитового процесса уранитит имеет форму куба с гранями ромбического додекаэдра; последующая фаза характеризуется простыми кубами, при ещё более низкой температуре образуются кристаллы кубической формы с гранями октаэдра.

У ранинит в форме кубов встречается и в гидротермальных месторождениях, где он, встречаясь в интерстициях ранее образовавшихся минералов, представляет собой иногда одну из самых последних генераций окислов урана. Форма кристаллов уранинита зависит, по-видимому, не столько от температуры, сколько от состава раствора, концентрации в нём основных компонентов и скорости выпадения.

Рис. 3.2.1.1. Формы кристаллов уранинита. Двойники прорастания уранинита бывают только по флюоритовому закону и то редко. Двойниковая плоскость (111)

Рис. 3.2.1.2. Кристаллы уранинита. Shinkolobwe Mine (Kasolo Mine), Shinkolobwe, Central area, Katanga Copper Crescent, Katanga (Shaba), Democratic Republic of Congo (Zaïre). Размер 8 мм. Photo Van King. www.mindat.org

Рентгенографические исследования уранинита впервые проведены В. Гольдшмидтом и Л. Томассеном. Структура типа флюорита a_о = 5,57Å. Рентгеноструктурными исследованиями уранинита различных генетических типов Г.А. Сидоренко установлено, что диффракционная картина их сходна и характеризует кубическую структуру, но размеры элементарной ячейки колеблются в пределах 5,36—5,47 Å.

При прокаливании уранинита наблюдается перестройка его кристаллической решётки. Отдельные исследователи отмечают, что кубическая фаза уранинита устойчива лишь в условиях нагрева до температуры 500 – 600⁰С. При этом размер элементарной ячейки находится в прямой зависимости от содержания UO₂ в минерале. При дальнейшем нагревании кубическая фаза уранинита переходит в тетрагональную, а от 550°С и выше тетрагональная фаза переходит в гексагональную. Отдельные образцы уранинита сохраняют тетрагональную фазу даже при 1000°С.

Цвет уранинита чёрный, бархатно-чёрный. При окислении минерала цвет его приобретает буроватый, коричневатый, а иногда фиолетовый оттенки. В тонких осколках уранинит чаще непрозрачен. Иногда просвечивает тёмно-бурым цветом. Черта чёрная, буровато-чёрная, слегка блестящая. Блеск в свежем изломе смолистый или жирный; у изменённого уранинита – матовый, в случае обилия вкрапленности сульфидов – металловидный. Спайность не наблюдается. Твёрдость 6–7, у изменённого уранинита снижается до 4. Хрупкий. Излом неровный. Большинство природных кристаллов уранинита имеет удельный вес от 10 до 8, снижаясь иногда до 7 и 6,5. Последнее связывается с увеличением содержания UO₃ в минерале, а также с замещением урана торием и редкими землями. Удельный вес искусственного UO₂ 10,95.

Минерал сильно радиоактивен, слабо электромагнитен. Перед паяльной трубкой не плавится, а когда обогащен UO₃, края его тонких осколков слегка закругляются. В ультрафиолетовых лучах не люминесцирует.

При нагревании уранинита отмечают сильный эндотермический эффект при температуре примерно 200°С и небольшой экзотермический эффект при 570 – 750°С.

Оптические свойства. Под микроскопом в проходящем свете уранинит чёрный, непрозрачный подобно всем рудным минералам. В отражённом свете имеет серую, чаще неоднородную серую окраску (от светлых до тёмных тонов), обусловленную различной степенью окисления минерала. Изотропный.

Разновидности уранинита имеют следующие отличительные особенности.

Уранинит I [UO_2,16–UO_2,33]. Светло-серый без оттенков, иногда со слабым буроватым оттенком. Внутренних рефлексов нет. По отражательной способности (16–21 %) чаще бывает близок к магнетиту, от которого отличается отсутствием оттенка и отчётливо положительным рельефом, реже – к сфалериту. От последнего отличается более высокой твёрдостью, положительным рельефом и формой выделения. Твёрдость H₀ > 6 или больше 600 кг/мм². Форма выделения – преимущественно кубы, реже – октаэдры, наблюдаемые в виде мелкой (0,1–0,2 мм) и мельчайшей (0,01–0,006 мм) неравномерной вкрапленности отдельных зёрен или их агрегатов. В пегматитах и пневматолитах кристаллы более крупные (0,5–1 см), иногда достигают нескольких сантиметров. Стандартными реактивами не травится. От FeCl₃ (20 %) иногда слегка буреет.

Уранинит II [UO_2,33–UO_2,62]. Серый с буроватым оттенком, реже – без оттенка. Внутренних рефлексов нет. По отражательной способности (13–16 %) отчётливо ниже магнетита, близок или ниже сфалерита. По отношению к этим минералам он имеет более высокий рельеф и низкую способность к полировке. Ямчатая поверхность полировки уранинита II помогает отличать его от сфалерита или магнетита. Твёрдость 5–6 или 400–600 кг/мм². Форма выделений – вкрапленность отдельных кубиков (реже других форм) и их агрегатов. Из стандартных реактивов действуют: HNO₃ (1:1), FeCl₃ (20 %), иногда HCl (1:1), от царской водки иногда вскипает, но не сразу.

Уранинит III [UO_2,62–UO_2,70]. Буровато-серый, иногда с буроватыми внутренними рефлексами, обнаруживающимися лишь при иммерсии. По отражательной способности (11–13 %) отчётливо ниже сфалерита. Твёрдость 4–5 или 200–400 кг/мм². По рельефу близок или выше сфалерита. Способность к полировке низкая. Форма выделения преимущественно кубы, реже октаэдры, а также в виде неравномерной вкрапленности отдельных зёрен или их агрегатов. Из стандартных реактивов действуют: HNO₃ (1:1), FeCl₃ (20%). Не всегда действует – HCl (1:1), H₂SO₄ (1:1) и царская водка.

В ассоциации с магнетитом, сфалеритом и другими близкими по отражательной способности минералами диагностике уранинита помогают часто его ореолы, образующиеся в результате влияния радиоактивного распада на вмещающие его минералы. Например, вокруг уранинита, находящегося среди магнетита, часто (но не всегда) наблюдается мартит. В карбонатной или хлоритоподобной массе уранинит бывает окружён буровато-красными или бурыми гидроокислами железа. В кварце или полевом шпате нередко наблюдаются трещинки, радиально расходящиеся от включений уранинита. При отсутствии ореолов мелкую вкрапленность уранинита легко смешать с кристаллами магнетита, если нет непосредственного контакта. В таких случаях вопрос о принадлежности их к ураниниту решается методом радиографии или отпечатка. В выделениях неправильной формы уранинит легко смешать с настураном. Кристаллы уранинита обнаруживаются тогда по отсутствию колломорфной структуры и наличию прямолинейных трещинок. И то и другое выявляется иногда лишь после травления.

Химический состав и свойства. Из таблицы 3.2.1.2 видно, что содержание окиси урана в минерале (UO₂+UO₃) колеблется в основном от 66,70 до 92,78%. По разновидностям уранинита намечаются следующие пределы колебаний содержания окислов урана (табл. 3.2.1.2).

Уранинит в большинстве случаев почти не содержит тория или содержит его в незначительных количествах (0,1–2,15 %). В уранинитах из пегматитов содержание ThO₂ доходит до 3,22 %. Такие ураниниты может быть следует отнести к ториеносным, а при содержании 4,3 % редких земель – к клевеиту.

Уранинит хорошо растворим в разбавленной соляной кислоте и менее – в концентрированной азотной кислоте. В разбавленных соляной и серной кислотах некоторые ураниниты растворяются хорошо, другие – только при нагревании. В концентрированной соляной кислоте они растворяются легко. Наибольшей растворимостью характеризуются разности, содержащие редкие земли. При нейтрализации раствора аммиаком выпадает ярко-жёлтый осадок (NH₄U₂O₇). При сплавлении уранинита с щелочными карбонатами и последующем растворении в соляной кислоте выделяются небольшие количества гелия и других газов.

Уранинит в природе изменяется как благодаря радиоактивному распаду, так и под действием различных геологических процессов. При этом двуокись урана переходит в треокись. Окисленные участки, заметные под микроскопом, часто бывают приурочены к периферии выделений уранинита или к трещинкам в минерале, что свидетельствует об окислении последнего в направлении от поверхности к центру.

Данные химических анализов показывают, что отношение UO₂:UO₃ увеличивается по направлению к центру кристалла следующим образом:

наружная зона – 1,35; средняя зона – 1,41; внутренняя зона – 1,48.

Таблица 3.2.1.2.

Колебание содержания основных окислов

(по данным Соболевой М.В., Пудовкиной И.А., 1957)

Разновидность	UO2	UO3	UO2 + UO3
Уранинит I	58,56 – 74,43	16,08 – 25,26	83,82 – 92,78
Уранинит II	31,58 – 49,35	23,18 – 50,83	66,70 – 90,14
Уранинит III	28,03 – 37,80	28,03 – 54,59	66,04 – 81,59
Уранинит IV	6,15	59,89	66,04

Окисление уранинита сопровождается изменением цвета (от чёрного к тёмно-серому), блеска (от смоляного до тусклого), характера излома (от неровного до раковистого). В результате окисления образуется гамма ярко окрашенных (в жёлтый, красновато-оранжевый или зелёный цвет) вторичных урановых минералов.

Условия нахождения. Уранинит известен как минерал различных пегматитовых жил. Значительным распространением он пользуется также в контактово-метаморфических и метасоматических породах. Часто его присутствие отмечается в гидротермальных жилах высоких, реже средних температур. За последнее время отмечаются находки уранинита в низкотемпературных гидротермальных жилах. Экспериментально установлено, что выпадение уранинита из растворов возможно при температуре 500⁰С.

Ниже приводятся некоторые примеры парагенетического комплекса минералов. В мусковитовых пегматитах уранинит встречается в ассоциации с дымчатым кварцем, микроклином, клевеландитом, турмалином, бериллом, сподуменом, колумбитом. В полевошпатовых пегматитах уранинит ассоциирует с альбитом, кварцем, мусковитом. В микроклин-плагиоклазовых пегматитах он находится вместе со слюдой (биотит, мусковит, флогопит) и часто бывает замещён вторичными урановыми минералами, нередко наблюдается в виде включений в кварце или полевом шпате. Иногда образует тесное срастание с тухолитом.

Уранинит известен в пегматит-метасоматитовых и диопсид-полевошпатовых породах, где он наблюдается в тесном прорастании с диопсидом, иногда в ассоциации с кальцитом, галенитом, самородным свинцом. Спутники – молибденит, сфен, флюорит, хлорит и кварц.

Уранинит найден в скарнах, где он выделился вместе с пироксеном, везувианом, гранатом и сопровождается мелкочешуйчатыми хлоритовыми ореолами, часто имеющими зональное строение. В уранинитах из высокотемпературных образований зоны скарнирования наблюдается зональное строение, обусловленное чередованием отложений кварца и уранинита. Иногда зонки кварца частично или полностью замещены галенитом. Зональность выделения, по-видимому, связана с ритмичностью роста кристаллов уранинита в среде, богатой кремнекислотой. В аплитовых жилах найден уранинит в ассоциации с золотосодержащим пиритом, халькопиритом, сфалеритом, галенитом, тетраэдритом.

Известен уранинит в железорудных залежах, состоящих главным образом из магнетита, гематита, карбонатов, иногда и амфиболов. В меньшем количестве присутствуют в них кварц, альбит, хлорит, эпидот и совсем мало – галенит, сфалерит, пирит, халькопирит, марказит. Уранинит наблюдается в виде неравномерной вкрапленности в магнетите, гематите и карбонатах. Иногда имеет зональное строение, выразившееся в чередовании зонок уранинита с доломитом и гематитом. Кристаллы уранинита, находящиеся в магнетите или карбонатах, бывают покрыты корочкой гематита или хлорита. Иногда они замещены карбонатами и силикатами урана.

Уранинит встречается также в кварц-сульфидных жилах, содержащих апатит, магнетит, молибденит, пирит, халькопирит, сфалерит, где его выделение предшествует выпадению сульфидов. Уранинит обнаружен в хлоритовых сланцах, обогащённых магнетитом, пиритом, молибденитом, пентландитом, кобальтином, халькопиритом, сфалеритом, галенитом, пирротином, мушкетовитом и вторичными минералами; из нерудных минералов – актинолит, биотит, карбонаты (преобладают), кварц, эпидот, цоизит, альбит, реже апатит, сфен, ортит. В тесной ассоциации с биотитом, а местами с молибденитом уранинит в виде мельчайшей вкрапленности располагается по сланцеватости в породе. Уранинит найден в кальцитовой жиле, залегающей в контакте порфира с глинистыми сланцами, где он наблюдается в тесной ассоциации с золотом. Золото в виде густой сеточки тончайших прожилков пронизывает выделение уранинита.