Торбернит (хальколит, медный уранат)

Cu(UO₂)₂ (PO₄)₂ · 12H₂O

Назван торбернитом в 1780 году в честь химика Торбера Бергмана. Позднее в 1793 году в составе минерала была определена медь и он получил название хальколит (от греческих слов медь и камень). В 1797 году Клаппрот открыл в нём уран и за внешний слюдоподобный вид минерал стали называть урановой слюдкой. Позднее в хальколите, кроме урана, была установлена медь и минерал снова получил название торбернита. В дальнейшем его стали называть торбернитом.

Впервые в России торбернит был найден Н. Кокшаровым в 1866 году на Онежском озере, совместно с отенитом.

Физические свойства. Сингония тетрагональная. Параметры элементарной ячейки торбернита колеблются, по-видимому, в зависимости от входящих в состав минерала компонентов. По Халлимонду, a : с = 1 : 2,974. По Шрауфу, a : с = 1 : 2,936, a₀ : с₀ = 1 : 2,90; Z = 2.

Габитус кристаллов тонкотаблитчатый с восьмиугольными или квадратными очертаниями (рис. 3.3.3.4). Прекрасное развитие плоскости базиса (001) обусловливает слюдоподобный облик минерала. Реже наблюдается пирамидальный габитус с развитием пирамид (302), (102), (105) и (103). Наиболее распространены формы кристаллов (001), (110), (101), (102), (112), (100), (011) (рис. 3.3.3.2).

Форма выделений — пластинчатые, таблитчатые, листоватые, чешуйчатые и сноповидные агрегаты, сплошные корочки пластинок, друзы, плёнки, порошковидные налёты. Пластинки торбернита прикрепляются обычно основным пинакоидом, реже ребром. Двойники прорастания по (101) и (011) дают образования розетковидной формы.

Рис. 3.3.3.4. Кристаллы торбернита

Цвет торбернита луково-зелёный, изумрудно-синеватый, реже яблочно-зелёный (рис. 3.3.3.5–3.3.3.6). Черта бледнее, чем цвет. Блеск стеклянный, на плоскости спайности (001) – перламутровый, алмазовидный. Просвечивает до прозрачного.

Спайность у минерала совершенная по третьему пинакоиду (001) как у слюды. По (010) и (100) спайность отчётливая. Твёрдость 2–2,5. Пластинки минерала хрупкие, более хрупкие, чем у отенита. Удельный вес колеблется между 3,22 и 3,6.

Рис. 3.3.3.5. Торбернит. Pinhal do Souto mine, Tragos, Chãs de Tavares, Mangualde, Viseu District, Portugal. Field of view: 2 mm. Photo & Collection: J.M. Johannet. www.mindat.org

Рис. 3.3.3.6. Торбернит. Wheal Buller, Redruth, Troon-Lanner area, Camborne - Redruth - St Day District, Cornwall, England, UK. 5.5 x 3.3 x 1.9 cm. A rare English torbernite, and actually quite pretty, in that the lustrous, grass-green, platy crystals are isolated on a contrasting limonite matrix. This is accompanied by an old, 1950s-era Schortmann’s label and was then in the Phil Scalisi Collection. Crystals measure to about 4 mm and there must be dozens of them. Rob Lavinsky. www.mindat.org

Радиоактивное равновесие в торберните всегда нарушено. Содержание радия в минерале из ряда месторождений значительно отклоняется от количества, необходимого для равновесия. Однако отклонение у торбернитов несколько меньше, чем у отенитов, и колеблется в пределах 28,4 – 53,5%.

В ультрафиолетовых лучах не люминесцирует. Нередко можно наблюдать процесс замещения торбернита отенитом. Этот процесс может происходить под влиянием растворов, содержащих в своем составе бикарбонат кальция. Экспериментальными исследованиями установлено, что в этих условиях карбонатный ион отнимает медь у торбернита с образованием малахита, а медь замещается кальцием с образованием отенита. Темно-зелёные листочки торбернита с периферии приобретают более светло-зелёную, желтовато-зелёную или зеленовато-жёлтую окраску и светятся в ультрафиолетовых лучах желтовато-зелёным цветом той или иной интенсивности.

Оптические свойства. Торбернит оптически одноосный, отрицательный, иногда двуосный, с изменением угла оптических осей от 0° до 10°, в отдельных случаях до 65°. При нагревании до 60° – 65°С он теряет часть воды и переходит в метаторбернит – минерал оптически положительный и характеризующийся более высокими показателями преломления, чем у торбернита: Nm = 1,590 – 1,596, Np = 1,578 – 1,592; Nm – Np = 0,010 – 0,015. Двупреломление весьма низкое. Плеохроизм ясно выражен: в разрезе, перпендикулярном спайности (Nm), тёмно-зелёный, параллельном спайности (Np) – светло-зелёный или светло-синий. Погасание относительно трещин спайности по (001) прямое, Nm совпадает с направлением данной спайности. Np = с.

Химический состав и свойства. Согласно теоретической формуле, в состав торбернита входят: CuO – 7,9%; UO₃ – 57,0%; Р₂О₅ – 14%; Н₂О – 21,1%. Часть воды в минерале цеолитного характера и содержание её зависит от температуры и давления воздуха. Бухгольц, Ринне и Коньяров на основании экспериментальных данных приходят к выводу о том, что истинная формула минерала должна содержать 12 молекул воды, из которых 4 молекулы легко теряются при комнатной температуре в эксикаторе. Таким образом, торбернит, содержащий 12 молекул воды, легко может перейти на воздухе при сухой погоде в метаторбернит I с 8 молекулами воды. При этом минерал становится менее прозрачным, одновременно происходит изменение его удельного веса и оптических свойств.

Торбернит растворяется при лёгком подогревании в слабых растворах минеральных кислот. При прибавлении к солянокислому раствору аммиака выпадает жёлтый осадок и раствор приобретает синюю окраску от присутствия меди. Азотнокислый раствор с молибдатом аммония даёт реакцию на фосфор (жёлтый осадок). При сплавлении с фосфорной солью в окислительном пламени даёт зелёный перл, который становится красным после присадки плавня (закиси меди). На угле с содой в восстановительном пламени выплавляется королек меди.

Диагностика. Торбернит макроскопически индентичен мета-торберниту, однако их можно различить по оптическим свойствам, удельному весу и содержанию воды. Торбернит легко смешать с цейнеритом, с которым он сходен по форме, цвету и оптическим свойствам. Лучшим способом их различия является микрохимическая реакция на фосфор или мышьяк.

Условия нахождения. Торбернит является довольно распространённым гипергенным минералом гидротермальных месторождений и образуется путем осаждения из растворимых сернокислых солей урана в виде водного уранил-фосфата. Он развивается преимущественно в подзоне выщелачивания зоны окисления совместно с другими гипергенными урановыми минералами – отенитом, слюдками смешанного состава, цейнеритом, трёгеритом. Наиболее характерные спутники его: гидроокислы железа и марганца, каолин, галлуазит, ярозит. Листочки торбернита часто корродированы по периферии, что свидетельствует о процессе растворения минерала, имеющем место в кислой среде; рН суспензии его 6,2–6,4. Нередко по краям торбернита заметно развитие тонких каёмок бледно-зелёной и зеленовато-жёлтой слюдки, люминесцирующей в ультрафиолетовых лучах желтовато-зелёным цветом (типа отенита). Вверх по разрезу в зоне окисления торбернит сменяется отенитом.