Урановые черни

Урановые черни – это рыхлые вещества переменного состава, образующиеся главным образом в результате изменения настурана и уранинита. В качестве постоянных примесей в них присутствуют Mg, Ca, As, S, С, Н₂О и др.

В отечественную литературу термин «урановая чернь» введён Вернадским В.И. Некоторые исследователи термин «урановая чернь» не употребляют, а сажистые окислы урана относят к порошковатым уранинитам.

Лапиер X. к урановым черням относил продукты изменения уранинита или настурана, образующиеся под влиянием нисходящих растворов. Большое значение в изменении окислов урана он придавал продуктам окисления сульфидов, в особенности пирита, основываясь на постоянной ассоциации урановой черни с сульфидами и сульфатами.

Мелков В.Г. урановыми чернями называет рыхлые вещества переменного состава, среди которых по условиям образования он выделяет два типа: 1) остаточные урановые черни, образующиеся по ураниниту или настурану в результате их окисления, и 2) регенерированные урановые черни, выпадающие из растворов в условиях восстановительной среды.

Физические свойства. Урановые черни остаточные представляют собой аморфное вещество. Данные рентгеноструктурного анализа указывают на почти полное отсутствие кристаллической решетки. На порошкограммах некоторых образцов урановой черни иногда наблюдается большое количество слабых линий, характеризующих по расположению структуру уранинита, что обусловлено, по-видимому, наличием последнего (или настурана). Следует отметить, что после прокаливания урановой черни при температуре 500°С в течение 3 часов в условиях доступа воздуха урановая чернь даёт порошкограмму, идентичную порошкограмме синтетического U₃O₈.

По внешнему виду урановые черни представляют собой рыхлое тонкодисперсное или порошковидное вещество, которое в горных выработках иногда бывает настолько влажным, что по консистенции напоминает глину. Это вещество, однако, лишено пластичности и способно сравнительно легко переноситься движущейся водой. Урановые черни в чрезвычайно тонкой смеси с гипергенными тонкодисперсными минералами обычно в виде налётов, тончайших плёнок, а иногда более или менее плотных корочек обволакивают минералы вмещающих пород и руд. Цвет порошковатых разностей урановых черней чёрный, иногда серый или зеленовато-серый.

Остаточные черни представляются иногда плотными корочками или плёнками, располагающимися на настуране или уранините. Цвет этих корочек или пленок чёрный или серовато-чёрный, блеск матовый, иногда слабо смолистый, черта чёрная. Излом плоскораковистый или неровный. Твёрдость низкая (< 3). Удельный вес небольшой. Они плохо поддаются полировке. Под микроскопом в проходящем свете урановые черни подобно всем рудным минералам непрозрачны. В отраженном свете порошковатые разности её представляются чёрными, неполирующимися участками, развивающимися обычно по настурану или ураниниту с сохранением форм выделений первичных минералов, что и позволяет их определять как остаточные урановые черни. Уплотнённые разности остаточной черни (плёнки и корочки) в отличие от настурана в отражённом свете имеют тёмно-серую или буровато-серую окраску и низкую отражательную способность (ниже, чем карбонаты, и выше, чем кварц). Изотропны. Иногда в них сохраняется колломорфная структура настурана с характерными трещинками усыхания. Твёрдость низкая (чертятся медной иглой). Часто в выделениях черни наблюдается тончайшая и обильная вкрапленность сульфидов и нерудных минералов. Диагностика черни проверяется методом радиографии или отпечатка.

Регенерированные урановые черни, выпадая из растворов, обычно выполняют поры в породе, пустотки и промежутки между зёрнами породообразующих минералов. Иногда они уплотнены и поддаются полировке. По отражательной способности они в таких случаях не отличаются от нерудных минералов, и тогда принадлежность их к радиоактивным минералам решается методом радиографии. Неполирующиеся или низкоотражающие радиоактивные участки по характеру распределения и форме выделения определяются как регенерированные урановые черни.

Диагностику урановых черней с подразделением их на остаточные и регенерированные, по мнению некоторых исследователей, можно производить при помощи электронного микроскопа. Остаточная чернь характеризуется неодинаковыми размерами частиц и неправильными, в основном остроугольными очертаниями их. Регенерированная чернь дает узорчатые агрегаты, сложенные тончайшими частицами, и характеризуется однородностью по размерам частиц и изометричными очертаниями их.

Химический состав остаточных урановых черней (табл. 3.2.1.3) характеризуется непостоянством содержания закиси и окиси урана, что в значительной степени зависит от реликтов в них первичных урановых минералов. Присутствие значительных количеств других элементов связано с наличием посторонних примесей в виде силикатов, алюмосиликатов, гидроалюмосиликатов, карбонатов, сульфидов и др., находящихся в теснейшем прорастании с остаточными урановыми чернями.

Регенерированные урановые черни, по Мелкову, почти свободны от химически загрязняющих примесей и имеют низкую величину отношения Pb:U. Радиоактивное равновесие в них, по-видимому, всегда смещено в сторону урана.

Условия нахождения. Остаточные урановые черни возникают в результате окисления и разрушения уранинита или настурана, образуя рыхлую массу на поверхности этих минералов или проникая по трещинкам в них. Они характеризуются, по Мелкову В.Г., уменьшением величины отношения UO₂:UO₃ до практически полного отсутствия UO₂, уменьшения общего содержания урана и увеличения загрязнения посторонними элементами. Из последних для зоны окисления характерны Са, Mg, Fe, CO₂, Н₂О, а для зоны цементации – As, SO , Сu, Fe, Са, Mg, Al, H₂O и др.

Таблица 3.2.1.3.

Химические анализы остаточных черней

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

Анализы	СаО	MgO	CuO	PbO	Al2O3	Fe2O3	UO2	UO3	SiO2	As2O5	P2O5	S	CO2 п.п.п	H2O-	H2O+
1	5,89	0,45	2,33	1,93	7,20		11,70	27,97	4,24	-	0,08	0,82	3,99	3,20
2	3,45	1,76	2,76	1,47	4,06	2,12	42,57		5,31	3,55	0,23	2,23	16,40	3,70	10,50

В остаточных урановых чернях, образующихся в зоне цементации, радиоактивное равновесие смещено в сторону урана, а в чернях, образующихся в зоне окисления, равновесие смещено в сторону радия. В зоне цементации черни встречаются в тесной ассоциации с халькозином и ковеллином; в зоне окисления они обычно в тонкодисперсной смеси с гипергенными минералами (лимонит, гетит и др.) и часто сопровождаются вторичными урановыми минералами.

Регенерированные урановые черни образуются в условиях восстановительной среды, выпадая из вадозных (возможно и при участии гидротермальных) растворов, в виде рыхлых, реже более плотных цементационных плёнок и корочек в тонкой смеси с другими минералами (алюмосиликатами, гидроалюмосиликатами, карбонатами, хлоритами и др.). Иногда они наблюдаются в виде «лапчатых» с извилистыми контурами налётов на стенках тонких трещин и каверн в брекчированных зонах пород. Чаще они пропитывают поры породы или выполняют пустотки и промежутки между зёрнами породообразующих минералов в породе или трещинки в ней. Регенерированные урановые черни, попадая в зону окисления, проходят те же стадии изменения, что и настуран в аналогичных условиях.

Остаточные черни отличаются от регенерированных: 1) морфо-логическими особенностями, 2) большой величиной отношения Pb:U, 3) большим количеством и разнообразием примесей, 4) относительно высоким содержанием редких земель и тория. В отдельных образцах они бывают неразличимы.