1.4 Уран пегматиттері
Тау жыныстарының пайда болу үрдісіне жүргізілген зерттеулер, жердің жылу режимінің өте баяу және бірте-бірте өзгергенін айқындайды. Сол себепті, мантий затының дифференциялануы, вулкандық қызмет, сонымен қатар жер қыртысының, атмосфераның және гидросфераның сыртқы қабықтарының құрылу үрдістері өте баяу және бірте-бірте жүрген. Бірақ уақыт өткен сайын, радиоактивті заттардың, оған қоса жылудың келуі азайған. Жер күннен күнге неғұрлым салқындай бастаған. Бастапқы силикаттық магма да салқындай бастаған (1.1-сурет). Уран силикаттау магмасында UO2 түрінде болған. Бұл өзінен-өзі түсінікті, себебі уран аса литофильді элемент бола тұра, оттегіне өте ұқсас қабілеті бар. Сондықтан, аймақтық балқу және жердің салқындау кезінде уран литосфераға, металлургиялық балкыту кезінде шлакқа концентрацияланған сияқты, қышқылды жыныстарға шоғырланған.
1.1-cурет. Урандық кен орындарының түзілу үлгісі
Әрі қарай, біршама баяу ерігіш компоненттерді кристалдау, қатаюы аса жоғары температурада жүзеге асатын минералдарды:
1) MgO, Ғе2O3 және изоморфты қоспалар;
2) SiO2, А12O3, СаО, К2O және изоморфты қоспаларды қатты фазаға бөліп шығару үрдістері жүргізілді.
Силикатық тұнбалық қорытпаларға сирек жер элементтері - титан, тантал, ниобий және уран шоғырланады. Осы силикатық тұнбалық қорытпалар - урандық кен орындарының бастапқы қайнары. Дегенмен, уранның бұдан былайғы шоғырлануы мен бөлініп шығуы әртүрлі жолдармен жүрді. Осы жолдардың бірі - уранинит минералдарының немесе оның кейбір түрлерінің UO2 иондары торийдің, ЖСЭ-нің, ниобийдің танталдың, титанның, цирконийдің қоспалараны изоморфты түрде ауыстыратын, минералдардың жеке кен орындарын құрайтын силикатық тұнбалық қорытпалардың пегматит деп аталатын кристалдану өнімдерін бөліп шығаруы. Әдетте, бұл күрделі титанды-ниобаттар және тағы басқалар болып табылады.
1.5 Тау жыныстарында кездесетін уран түрлері
Жер қыртысындағы уранның мөлшері өте көп. Уранның кларктық мөлшерімен есептегенде, қышқылды жыныстардың әрбір кубтық километріңде 10т-ға дейін уран кездеседі. Бұл шама кейбір қышқылды тау жыныстары үшін 80-100 т-ға жетеді. Тау жыныстарында болатын уран түрлерін В.И.Вернадский мұқият зерттеген, ол жер қыртысы жыныстарындағы уран: өзіндік уранды минералдарды құрайды, басқа элементтер құрған минералдардың кристалдық құрылымына изоморфты түрде енеді, тау жыныстарында өте жіңішке (В.И. Вернадскийдің көрсетуі бойынша «атомаралық»), шашыранды күйде болады деп тұжырымдаған.
Кейінгі зерттеулерде, шашырап кұралған уран мына үш иондық: кристалдар бойындағы қырларға сорбцияланған, кристалды тор көздерінің дефектілерінде белгіленген (уранил ион түрінде), сұйық қосылыстардың және түйіршік аралық сұйықтықтың (интерстициондық ерітінділер) құрамында ерітілген күйде болуы мүмкін екенін көрсетіп берді.
1.6 Уранның маңызды минералдары
Уран минералдары – уранинит, настуран және уранды черньдер UO2 және UO3-тен тұрады. Минералдар UO2-нің UO3-ке қатынасының бірте-бірте өзгеруі арқылы біртұтас сап құрайды. Ураннит, уранның қорғасынға айналуы: UO2→PbO+⅓O2 нәтижесінде бөлініп шығатын ауа оттегімен немесе оттекпен тотығу нәтижесінде пайда болатын кұрамында шамалы үштотығы бар уранның қос тотығы. Оның құрамына уранның ыдырау өнімдері және аздаған мөлшерде торий мен СЖЭ кіреді, бұл олардың иондық радиустарының ұқсастығымен. Сондықтан ураниниттің формуласын әдетте: х(O2·ТҺО2)·yUO3·zРbО деп жазылады. Шайырлы кен – настуранның ураниниттен айырмашылығы: настуранда кристалдық құрылым болмайды және оның құрамында торий жоқ, ал ЖСЭ-нің мөлшері 1%-дан аспайды. Оттегі мөлшері құбылмалы болады, шамамен U3O8, яғни 2UO2хUO3 формуласына сәйкес келеді. Уранинитке қарағанда, настуран қорғасынның, темірдің, кобальттың, никельдің сульфидті минералдарының ассоциациясында, гидротермальдық шөгінділерде үлкен топтар құрайды. Уранды черньдер ураниниттің немесе настуранның тотығуы мен бұзылуы нәтижесінде пайда болған ауыспалы құрамды, іркілдек аморфты заттар. Олар уранинит пен настуранмен бірлескен күйде кездеседі. Карнотит-гидратты судың үш молекуласы бар, калийдің уранды ванадаты, ол тұнбалы кен орындарының тотығу аймағында кездеседі, мысалы, Плато Колорадо (АҚШ) кені.Тюямунит карнотитке құрамы бойынша ұқсас минерал, оның карнотиттен айырмашылығы, құрамында калий емес, кальций тұзы болады. Тюямунит аталу себебеі, өткен ғасырдың аяғында Орта Азиядағы Туя-Муюн деген жер атауынан шыққан, осы минерал табылған жерде біздің еліміздегі бірінші уран руднигінің негізі қаланған [3].
Төрт валентті уран, кальцийдің изоморфты түріне ауыса отырып, фторапатиттік Са5(РО4)3(Ғ,Сl,ОН) кристал тор көздеріне енеді. Пайда болған қосылыстан осындай: хСа9(РО4)6·Са(Ғ,ОН)2·уСа9(Р04)6·UO2 формула шығады. Алайда, кейбір мәліметтерде, уранның фосфаттық заттарда сорбцияланған күйі туралы айтылады. Фосфаттарды уранмен байытудың ең тимді тәсілі – уранды, теңіз суынан алынған фосфатты немесе органикалық затпен сорбциялау.
Тухолит минералы – органикалық затпен қосылған, құрамында уран, торий және СЖЭ болатын көмір тектес зат. Жалпы органикалық қосылыстардың құрылуы, органикалық зат ерітінділерінен алынған уранның тотықсызданған ерімейтін қосылыстарының құрылуының нәтижесінде, органикалық затпен құрылған уран ассоциациясы табиғи жағдайларда едәуір кең таралған. Бұл әртүрлі тақтатастар, битумдар, көмірлер. Құрамында 2,5%-ға дейін уран бар (кен орны Швецияда), көмірге ұқсас зат - «кольм» минералы кең танымал.
Уран, көміртекті-кремнийлі және басқа тақта тастарда өте шашырап таралған күйде болады және органикалық затпен тығыз байланысты.