Глава 2 важнейшие урановые минералы и месторождения урана
Минерал ― гомогенная природная составная часть земной коры, обладающая определенным химическим составом и кристаллической структурой. Это природное структурно индивидуализированное тело, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам. Не следует смешивать понятия «минерал» и «горная порода». Горная порода ― совокупность агрегатов минералов более или менее постоянного состава, образующая самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. Следовательно, земная кора состоит из горных пород, а горные породы ― из минералов.
В зависимости от условий уран способен образовывать большое количество различных минералов. В настоящее время известно около двухсот урановых и урансодержащих минералов. Они представлены оксидами, силикатами, титанатами, титано-тантало-ниобатами, фосфатами, арсенатами, ванадатами, карбонатами, сульфатами и молибдатами. Промышленное же значение имеют лишь 10 – 15 минералов. Собственно урановые минералы довольно отчетливо делятся на первичные минералы четырехвалентного урана и вторичные минералы шестивалентного урана.
2.1. Первичные урановые минералы
Уранинит ― встречается в пегматитовых породах. В момент образования состав его отвечает формуле UO2. В состав уранинита входит значительное количество тория и редкоземельных элементов, что обусловлено близостью их ионных радиусов. Кроме того, с увеличением возраста минерала в нем накапливаются радиоактивные продукты распада вплоть до стабильных изотопов 206Pb и 203Pb, а также увеличивается содержание UO3 вследствие окисления UO2 кислородом воздуха или кислородом, выделившимся в результате радиоактивного превращения урана в свинец: (UO2 → PbO +1/2 O2). Поэтому состав минерала выражается формулой:
x(UO2 · ThO2) yUO · zPbO,
причем у и z увеличиваются с увеличением возраста минерала.
Некоторые физические свойства минерала: цвет – черный, плотность 7,6 – 11 г/см3, твердость 5 – 7,6 по десятибалльной шкале Мооса.
Настуран (урановая смола) – основной минерал урана в гидротермальных месторождениях в ассоциации с сульфидными минералами свинца, железа, кобальта, никеля. Урановая смола отличается от уранинита тем, что не имеет кристаллического строения, в ней практически нет тория, а содержание РЗЭ не более 1%. Содержание кислорода переменно и примерно соответствует формуле U3O8, т.е. 2UO2 · UO3. Состав минерала отвечает формуле: xUO2 · yUO3 · zPbO, но, в сравнении с уранинитом, с несколько большим значением у. Цвет минерала – черный, плотность 5– 7,7 г/см3, твердость 4 – 6,3.
Давидит (примерный состав: ~ 52% TiO2, 17% FeO, 18% Fe2O3, 2% UO3, 5% РЗ2O3, 1% SiO2, немного V, Th и др.) – титанат железа, урана, РЗЭ. Цвет от серовато-черного до черного, плотность – 4,5 г/см3, твердость – 6.
Браннерит – метатитанат урана, тория, иттрия, РЗЭ, железа (TiO2 – 31-43%, UO2 – до 24%, UO3 – до 40%, ThO2 – до 8%, Fe2O3 – до 4%, CaO до 3,5%).
Коффинит – частично гидролизованный силикат четырехвалентного урана – U(SiO4)1-x · (OH)4x.
Содержание урана 45 – 67%. Цвет ― черный, бутылочно-зеленый, буровато-зеленый, плотность 5,1 г/см3, твердость 5 – 6.