3.2.2. П/класс 2. Сложные окислы u и Mo

Среди природных соединений урана и молибдена, относящихся к соединениям U⁺⁴ и молибдена, к настоящему времени установлено семь минералов. Наиболее изученными являются седовит и моурит. Оба минерала условно отнесены к сложным окислам и доказательством правильности этого предположения является кристаллохимический анализ данных о строении минералов, проведенных Сидоренко Г.А.. Высокая степень дисперсности препятствует решению кристаллических структур минералов и установлению их статуса.

Седовит и моурит являются сложными окислами U⁺⁴ и молибдена с различным соотношением урана и молибдена в их составе: UMo₂O₈ – для седовита и UMo₆O₂₀ – для моурита. Кристаллические структуры минералов гомеотипны со структурами синтетических окислов урана и молибдена и производны по структуре ромбической модификации U₃O₈.

Седовит uMo2o8

Минерал назван в честь полярного исследователя Г.Я. Седова.

Сингония ромбическая. Агрегаты порошковатые и радиально-лучистые. Габитус игольчатый. Твердость 3. Удельный вес 4,2. Спайность по удлинению. Цвет от красновато-бурого до бурого. Оптические свойства: двуосный, удлинение положительное, есть плеохроизм. Люминесценция отсутствует.

Моурит uMo6o20

Минерал назван по присутствию в составе минерала молибдена и урана (рис. 3.2.2.1).

Физические свойства. Сингония ромбическая. Агрегаты: желваки, корки, чешуйчатые, веерообразные и червеобразные. Габитус чешуйчатый. Твердость 3. Удельный вес 4,2. Спайность совершенная. Цвет фиолетовый. Черта фиолетово-синяя. Оптические свойства: удлинение положительное, есть плеохроизм. Люминесценция отсутствует.

Рис. 3.2.2.1. Моурит. Kyzylsai Mo-U deposit, Chu-Ili Mts, Balqash (Balkhash; Karatas; Prebalkhashie) Region, Zhezqazghan Oblysy (Dzhezkazgan Oblast'), Kazakhstan Mo₃O₈ х nH₂O. Каверна в риолите с ярким фиолетовым моуритом и синим илсеманнитом. Желтый – иригинит. Размер 6x5x4 cm. Pavel M. Kartashov collection and photo. www.mindat.org

Являясь соединениями U⁺⁴, седовит и моурит проявляют неустойчивость: легко окисляются, что приводит к появлению в моурите U⁺⁶ и, как следствие, молекул воды. Из-за неустойчивости эти минералы редко встречаются в природе.

3.2.3. П/класс 3. Сложные окислы u и Ti

В литературе встречается довольно большое число титанатов урана: браннерит, давидит, уфертит, ферутит, лодочникит, делоренцит и иттрокразит. Однако Повилайтис М.М. показала, что иттрокразит является титанатом редких земель и тория, делоренцит – Ti-эвксенитом, лодочникит – аналогом браннерита, уфертит и ферутит – разновидностями давидита. Таким образом, собственно титанатами урана являются браннерит и давидит.

Браннерит встречен в природе в метамиктном рентгеноаморфном состоянии. В составе браннеритов обнаруживается некоторое количество U⁺⁶, однако всегда метамиктное состояние минерала позволяет рассматривать U⁺⁶ как результат окисления первично закисного урана.

Браннерит uTi2o6

Метатитанат урана, тория и иттрия. Впервые этот минерал был обнаружен в 1920 году и назван в честь Джона Браннера, президента Калифорнийского университета. Для титанатов урана выделяют две разновидности. К первой разновидности относится минерал, содержащий в виде примесей (до 13–17%) торий и редкоземельные элементы. Торий-содержащий браннерит – абсит имеет формулу 2UO₃•ThO₂•7TiO₂•5H₂O. Ко второй низкотемпературной разновидности относится браннерит практически без тория и редкоземельных элементов, содержащий воду и образующий сплошные массы, переходящие в мелкозернистые агрегаты.

Физические свойства. Синтония моноклинная. Облик кристаллов призматический (рис. 3.2.3.1–3.2.3.3). Часто минерал встречается в окатанных гальках. Наблюдались двойники по длинной оси кристалла. Характерна резко выраженная штриховка параллельно зоне двойникования.

Рис. 3.2.3.1. Кристаллы бранерита

Кристаллографические исследования проводить трудно вследствие того, что обычно матовая поверхность кристаллов часто покрыта плёнкой, к тому же минерал очень хрупкий.

Симметрия минерала низкая. Цвет минерала чёрный. При выветривании он покрывается тонкой плёнкой коричневато-жёлтого цвета. Черта зеленовато-бурая, коричневато-серая. Излом раковистый. Блеск алмазный, смоляновидный, иногда жирный. Удельный вес 4,56 – 5,43. Твёрдость 4,5 – 6,5. Очень хрупкий. Обычно при раскалывании штуфа дробится на остроугольные обломки. Минерал слабо магнитный. При прокаливании при высокой температуре блестящие кристаллы его становятся матовыми. Неплавкий. По данным радиохимических анализов, радиоактивное равновесие в минерале часто нарушено и достигает 70 – 90 %.

Рис. 3.2.3.2. Браннерит. Dieresis Mine, El Cabril, Sierra Albarrana, Hornachuelos, Córdoba, Andalusia, Spain. Размер 61 x 42 x 37 mm. Joseph A. Freilich. J. Nowakowski Collection. www.mindat.org

Рис. 3.2.3.3. Браннерит. California Mine, Upper Browns Creek area, Nathrop, Chaffee Co., Colorado, USA. Crystal; 1.2cm long; A "Holy Grail" specimen for the collector of Colorado uranium and rare earth minerals. Very hard to find. Collection of Rudy Bolona. www.mindat.org

Оптические свойства. В отражённом свете серый, очень близкий к вольфрамиту. Отражательная способность R = 15–16%. Изотропный. В иммерсии заметны буровато-красноватые внутренние рефлексы. Диагностическое травление: обычными реактивами (соляная и азотная кислоты, едкий калий, хлорное железо и роданистый калий) минерал не травится. В прозрачных шлифах просвечивает лишь в тонких краях жёлтовато-зелёным цветом. Показатель преломления 2,26–2,3. В природе обычно находится в метамиктном состоянии. По трещинкам в минерале часто можно наблюдать развитие продуктов его изменения, имеющих тёмно-серый и буровато-жёлтый цвет.

Химический состав и свойства. Браннерит – метатитанат урана, тория и редких земель. В качестве примеси, по данным спектрального анализа, в нём отмечены: ванадий, тантал, ниобий, сурьма, висмут, цинк, иттербий, марганец, содержание которых выражается в десятых долях процента, редко достигает одного процента. Известны разновидности, не содержащие редкие земли.

Из сопоставления результатов химических анализов следует, что состав браннерита непостоянный. Колебания отмечены для четырех- и шестивалентного урана, тория, редких земель и окиси титана (табл. 3.2.3.1).

Известны три разновидности минерала, заметно различающиеся по химическому составу. Первая разновидность – минерал чёрного цвета со смолистым блеском, с удельным весом 4,38 и показателем преломления 2,27 – 2,30. В отражённом свете не однороден. При разложении замещается лейкоксеноподобным рыхлым агрегатом. Характерно высокое содержание четырёхвалентного урана. Вторая разновидность – браннерит с удельным весом 5,12 и показателем преломления около 2,30 – по химическому составу резко отличается от первой: окись урана в ней преобладает над закисью урана, количество окиси тория также заметно выше. Третья разновидность – браннерит светло-бурого цвета со смолистым блеском и показателем преломления около 2,0 – характеризуется полным отсутствием закиси урана и пониженным содержанием окиси титана.

Браннерит разлагается в горячей азотной и концентрированной серной кислотах. В царской водке не разлагается. Сплавляется с кислым сернокислым калием.

Условия нахождения. Браннерит обычно образуется в магматические и пневматолитовые стадии интрузивного процесса и чрезвычайно редко в кварцевых и кварцево-карбонатных образованиях.

Таблица 3.2.3.1.

Колебание содержания основных окислов (по данным Соболевой М.В.,

Пудовкиной И.А., 1957)

Компоненты	Содержания, %	Компоненты	Содержания, %
TiO2	31,80 – 43,8	ThO2	0,3 – 8,41
UO2	Сл. – 29,9	СaO	1,1 – 3,45
UO3	11,4 – 42,36	Fe2O3	0,58 – 4,30
TR	0,0 – 7,35	Н2О	0,35 – 10,40

Минерал найден в вольфрамо-бериллиево-урановых жилах. Рудные минералы: вольфрамит, берилл, шеелит, молибденит, ильменорутил и танталониобаты урана. Из вторичных минералов развиты лимонит, тунгстит и молибденит.

Браннерит известен в пегматитах и аплитах гранитного массива. Минерал образует в аплитах тонкую вкрапленность и чётко выделяется среди других минералов по ржаво-бурым ореолам вокруг его зёрен. Иногда он встречается совместно с эвксенитом в шерлово-мусковитовых пегматитах. Браннерит обычно располагается в тонких полевошпатовых или турмалиновых прожилках и, как правило, не встречается в кварцевых обособлениях пегматита или в кварцевых прожилках. Прожилки, содержащие радиоактивные минералы, обычно приурочены к зонам повышенной трещиноватости.

Известен в альбититах, титаножелезистых и известковистых песчаниках. Из радиоактивных минералов в альбититах развиты настуран, урановые черни, уранофан и минералы из группы молибдатов. Зёрна браннерита часто окаймлены урановой чернью или каёмкой иригинита, а в некоторых случаях полностью замещаются ими. Вблизи его зёрен нередко развиваются многочисленные новообразования кристаллов монацита.

В титано-железистых песчаниках выделения браннерита приурочены к прослоям, обогащённым магнетитом, цирконом, апатитом и турмалином. Зёрна его обычно овальной или округлой формы, нередко обросшие турмалином, магнетитом, биотитом и мусковитом.

В метаморфизованных известковистых песчаниках браннерит представлен очень мелкими, хорошо огранёнными кристалликами, находящимися в тесном срастании с кристаллами рутила. Вокруг браннерита обычны ореолы распыленного гематита, вследствие чего порода окрашена в красный цвет.

Находки минерала известны в тонкополосчатых метаморфизованных песчаниках типа железистых кварцитов. Породы окрашены в красный цвет, что обусловлено присутствием в них гематита. Из сульфидов в небольшом количестве встречаются пирит, халькопирит и галенит. Радиоактивные минералы – настуран и браннерит – приурочены преимущественно к трещинам горных пород и весьма часто присутствуют в кварцевых прожилках. В зоне окисления зерна браннерита – как с поверхности, так и по трещинкам обычно покрываются желтовато-серой корочкой, образующейся в результате изменения минерала, которая иногда полностью замещает зерно.

Призматические кристаллы браннерита встречены в жильном кварце в ассоциации с кристалликами уранинита и молибденита.

Находки браннерита известны в золотоносных песках, где он вначале был принят за эвксенит, с которым имеет сходство по цвету и другим физическим свойствам.

Промышленные концентрации браннерита известны в следующих типах месторождений.

1. Зоны брекчирования, возникшие в результате процессов активизации в пределах крупных разломов, время формирования которых совпадает с периодом консолидации кристаллического фундамента, сложенного гнейсами и кристаллическими сланцами. Тектонические брекчии, в цементе которых отмечается вкрапленность пирита, карбоната и браннерита, отложившихся при температуре около 200°С и на глубине 0,5–1,5 км от поверхности.

2. Ураноносные натриевые метасоматиты, пространственное размещение которых определяется морфологией протерозойских гранитных тел в комбинации с пегматитовыми жилами и зонами милонитов и катаклазитов среди гнейсов. В составе руд присутствуют браннерит, настуран, уранинит, коффинит, урансодержащие апатит, монацит, циртолиты.

3. Браннерит в значительном количестве образуется в рудах некоторых уран-сульфидных месторождений вместе с настураном и коффинитом. Скопления браннерита отмечаются на месторождениях с хлорит-апатит-коффинитовыми рудами в зонах дробления среди докембрийских гнейсов и варисских гранитоидов.

ДАВИДИТ (Fe²⁺, Fe³⁺, U⁴⁺, TR)₂ (Ti, Fe³⁺, Cr, V)₅ O₁₂

Титанат железа, содержащий редкие земли и уран. Впервые был описан Маусоном в 1906 году и назван по имени австралийского геолога Давида.

Физические свойства. Давидит образует округлые зерна и агрегаты, таблитчатые и кубообразные вкрапленники (рис. 3.2.3.4–3.2.3.5). Сингония тригональная. Цвет минерала чёрный, иногда коричневой или красно-бурой окраски. Блеск от стеклянного до полуметаллического. Твердость 5,5–6,5, черта серовато-черная, излом раковистый, плотность 4,5 г/см³, минерал метамиктный, слабомагнитный. В отраженном свете светло-серый с чуть буроватым оттенком, отражательная способность около 18%, изотропизирован, редко слабоанизотропен, имеет темно-коричневые слабые внутренние рефлексы.

Рис. 3.2.3.4. Давидит. Luswishi River, South East Solwezi, North-Western Province, Zambia. Размер 4.7 x 4.1 x 3.9 cm. Вес 91.5 g. Найден в 1971 году (Ncinke Deposit, Luswishi Dome). Collection of Rudy Bolona. www.mindat.org

Рис. 3.2.3.5. Давидит. Billeroo Davidite Prospect, Plumbago Station, Olary Province, South Australia, Australia. Labeled as "davidite-(Y)". 1 cm crystal. S074-29. Specimen courtesy of Excalibur Mineral Company www.mindat.org 

Химический состав. Количество урана в минерале колеблется от 2 до 25%. На основании этого некоторые минералоги считают давидит не собственным минералом урана, а урансодержащим ильменитом. В качестве примесей отмечаются Nb, Sc, Sr, Th и другие компоненты (табл. 3.2.3.2). Очень близки к давидиту по составу такие минералы, как уфертит, делоренцит, иттрокразит, миромирит, которые отличаются от давидита повышенным содержанием Fe²⁺ и TR или Th и Pb, и, вероятно, являются его разновидностями.

Таблица 3.2.3.2.

Химические анализы давидита

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

Анализы	СаО	MgO	МnО	РbО	FeO	Fe2O3	Y2O3	La2O3	Ce2O3	UO3
1	1,5	0,6	–	1,1	16,00	13,00	–	8,30	–	–
2	0,25	Следы	0,24	0,4	17,37	17,87	1,15	2,13	1,26	2,25

Анализы	V2O5	Cr2O3	ThO2	SiO2	TiO2	H2O	Сумма
1	4,60	–	–	–	54,30	1,50	100,90
2	0,93	1,60	0,13	1,21	51,85	1,21	99,85

Условия нахождения. Давидит впервые найден в районе, сложенном гранитами, пересечёнными дайками плагиоклаз-амфиболитов, богатых титаном и ванадием. Минерал встречается в кварцевых жилах в ассоциации с радиоактивным титанистым железняком, рутилом, магнетитом. Титанистый железняк с глубиной становится более высокорадиоактивным, в нём уменьшается количество титана и увеличивается содержание железа и урана. Кристаллы давидита часто покрыты корочками карнотита и других слюдок.

Давидит и подобные ему минералы изучены недостаточно. Среди урановых месторождений, где давидит является главным промышленным минералом, надо отметить Радиум-Хилл, Броккен-Хилл, Новый Южный Уэльс (Австралия), Матема и Тейе (Мозамбик), Бьерке (Швеция).