книги из ГПНТБ / Дымков Ю.М. Природа урановой смоляной руды. Вопросы генетической минералогии

Y-фазы (близкие по составу тетрагональным фазам)', б- и т-фазь*. Происхождение неупорядоченных фаз (уранинита или насту­ рана) может быть различным: переход а- или (3-уранинита в у- или б-уранинит в результате радиоактивного выгорания или окисления; первичное об'разование дефектного 7 ~ У Р а и Ш 1 1 ' 1 т а

ит. д.

Спозиций Д. П. Григорьева [285J, уранинит и настуран следует рассматривать как минеральные разновидности, а куби­

ческие окислы урана в целом — это минеральный вид с непре­ рывно изменяющимся составом и структурой или переменный

Полностью метамиктные минералы рассматриваются как само­ стоятельные виды. С этим уже трудно согласиться. На примере окислов урана и коффинита можно видеть, что существует час­ тичная метамиктность, а в целом метамиктные минералы харак­ теризуются структурно-морфологической неоднородностью [286] и представляют собой многофазные агрегаты.

Выделение химических разновидностей настурана и урани­ нита по степени окисленное™, если подходить строго, не осу­ ществимо. Ориентировочное выделение разновидностей зависит от подхода к минералам. Так, для уранинита Берман [89] пред­ ложил формулы UO m , (U, Th)On , (U, Th, TR)Op , (U, Th, TR, PtOO,,. По мере включения дополнительных элементов в фор­ мулу «окисленность» уменьшается. Сравнивая с поведением искусственных окислов при прокаливании, он относит, например,

один из образцов к (U, Th, TR)02 ] 374, а не к (U, Th, TR, Pb)02 ,2 i5,

час не входит в решетку уранинита, коэффициент q рассматри­

порядка. Известно, что в пределах крупных кристаллов урани­

Радиоактивные минералы постоянно меняют свой состав в результате распада атомов урана и перехода его в свинец и другие менее долговечные изотопы. В связи с этим следует гово­ рить о двух простейших формулах настурана: отражающей первичный состав — U02 +x и отражающей конечный продукт изменения—(U, шРЪ)02+Х', где количество свинца и отчасти кислорода в идеальном случае увеличивается пропорционально

94

возрасту минерала*. Радиоактивный распад — необратимый прицесс. Никаким известным способом не удается восстановить пер­ вичный состав и первичную структуру настурана и уранинита.

В табл. 17 предлагается выделять такие химические разно­ видности уранинита и настурана, которые по составу примерно соответствовали бы основным, дальтонидам. При этом учиты­ вается и предполагаемая возможность превращений типа поря­ док—беспорядок (дальтонид—бертоллид) в природных окис­ лах**. Установление отдельных фаз переменного состава (бертоллидов?) производится по параметру Й0 С поправками на влияние примесей (прежде всего тория и свинца). В табл. 17 даны значения параметров, сопоставимые по закону Вегарта

сопределенными значениями 0/U.

Вобщем случае увеличение параметра решетки свидетельст­ вует о восстановлении, уменьшение — об окислении.

Изменение состава и параметра решетки

В природных окислах урана всегда присутствует образую­ щийся в результате распада радиогенный свинец. Представле­

охарактеризованное как «принудительный изоморфизм» [86,

время как образующиеся дефекты будут захватывать электроны (^-центры),

95

однократно наблюдалось снижение параметра яи . Уменьшение

до прокаливания; не менее важная причина уменьшения пара­

при фазовых превращениях в инертной атмосфере количестве образующихся в U02 примесей невелико (табл. 18). При дуговой прокалке из08 в атмосфере азота в образующийся U02 + K вхо­ дит 1% РЬО, 0—0,4% СаО; Th02 в решетку не вошел.

Дифракционные пики U02 , образующейся из чистой из08 , острые, но при вхождении примесей расширяются.

Вопрос о вхождении примесей в минералы при прокалива­ нии в вакууме не изучен. Не решен и вопрос о длительности прокаливания. Возможно, что в отмеченных экспериментах рав­

состав и02 ,вз). В окисле появились также следы слабо окри-

(

нинитах обнаружена обратная картина: в процессе нагревания пробы извлекается прежде всего радиогенный свинец (разло­ жение первоначальнообразовавшегося при нагревании ураната свинца?).

В настуранах из не слишком древних месторождений коли­ чество свинца, входящего в решетку, невелико, и при точности измерения параметра ±0,01 А от прокаливания в вакууме мож­ но отказаться, тем более что имеется масса примеров (рис. 28) удовлетворительного соответствия параметра и состава 0/U .

о/и

метра указывает на окисление при хранении перетертых порош­

Б растворе. В целом большинство анализов соответствует из­ вестной закономерности по крайней мере до Оо=5,42А [84].

98

Как и при Химическом определений, рентгенографическое определение О/U в минерале осложняется присутствием не­ скольких фаз. Получить однофазный материал для исследований окислов урана технически не всегда возможно. Для разделения

*Аналитик Б. М. Елоев.

**Аналитик Н. Г. Назаренко.

***Аналитик А. А. Небольсин.

окислов урана на ультрацентрифуге требуется тончайшее из­ мельчение материала. Такое измельчение можно осуществить ультразвуком (УЗДН-1 и др.), но с уменьшением размера час­ тиц увеличится их степень окисленности.

Наиболее надежный способ диагностики фаз — минераграфический, сопровождаемый определением параметра а0 в усло­ виях, исключающих интенсивное окисление при слишком энер­ гичном перетирании. Таким условиям удовлетворяют отбор проб сверлами (особенно в глицерине) и растирание микропроб в резиновом клее [5, 293J.

При рентгенографическом изучении находят параметр мини­ мально окисленной фазы, а химический состав определяют для суммы двух и более фаз. В итоге обычно происходит завышение кислородного коэффициента той фазы, параметр которой опре­ деляется рентгенографически, но могут быть случаи и заилже-

7* 99

Ч А С Т Ь Т Р Е Т Ь Я

ОНТОГЕНЕЗИС НАСТУРАНА

индивидов и агрегатов, включающее их зарождение, рост или агрегацию на раз­ личном уровне (образование минераль­ ных агрегатов), изменение и разруше­ ние. Термин «онтогения минералов» вве­ ден Д. П. Григорьевым [295].

вид, частично или полностью ограничен­ ный сферическими гранями, образо-.

пирамид роста [296, 297]. Сферокристаллические сферолиты — сложные индиви­ ды настурана, состоящие из радиально ориентированных сферокристаллических пучков. При построении почковидных корок и иных агрегатов сферолиты раз­ личных уровней организации являются индивидами [296]. Сферокристаллы — субиндивиды сферокристаллических сферолитов. Субиндивиды сферокристал­ лов — пирамиды роста сферических и ча­ стично плоских граней. Расщепленные пирамиды роста, а в конечном итоге и сферокристалл в целом сложены субин­ дивидами более высокого порядка — кри­ сталлическими волокнами.

101

По Н. П. Юшкшгу [298], индивиды ограничены поверхностью структурно не сопряженного раздела, в то время как субинди­ виды в индивидах разделяются структурно сопряженными гра­ ницами. * В этом плане сферокристаллические сферолиты — агрегаты. Индивиды, по М. Н. Малееву [300], — волокна в сферокристаллах.

Г л а в а 8

ЗАРОЖДЕНИЕ СФЕРОКРИСТАЛЛОВ

Механизм з а р о ж д е н и я сферокристаллов

Блестящая сферическая поверхность — отличительная черта сферолитов неизмененного настурана. После травления полиро-

рефлексам, волокна в пределах среза в различных сферолитах ориентированы по-разному, хотя в пределах одного сферолнта имеют близкую ориентировку. Общая ориентировка волокон была установлена также на индукционных поверхностях меж­ ду сферолитами настурана с помощью металлографического и электронного микроскопов [301]. Подобного рода структура ха­ рактерна для сферолита, образовавшегося в результате рас­ щепления растущего кристалла-зародыша, т. е. для сферокристалла по принятой терминологии.

Некоторые условия и детали механизма расщепления приз­ матических и пластинчатых кристаллов в вязкой среде были рассмотрены А. В. Шубниковым [242, 302]. В условиях значи­ тельного переохлаждения среды могут возникать состояния, при которых температура среды близка к температуре равно­ весия грани призмы у вытянутого кристалла. При этом ско­ рость роста грани пинакоида резко возрастает, а скорость ро­ ста грани призмы будет очень мала. Но такие игольчатые или волокнистые формы не удовлетворяют условию минимума сво­ бодной энергии. Энергетически они менее выгодны, чем форма сферолита, возникшего путем расщепления игольчатого кри­ сталла и покрытого ничтожно малыми гранями с максималь­ ными скоростями роста.

По мнению А. В. Шубиикова, «...преобразование обычного кристалла в сферолит может осуществляться ... только путем расщепления кристалла во время его роста, само же расщеп­ ление может происходить только по плоскостям наилучшей спайности кристалла» [242, стр. 425]. Существуют и такие усло­

102

Рис. 29. Плоскогранмо-кривограмные (зародышевые) фор­ мы иастураиа среди никелина и раммельсбергита [93]. Структура выявляется по распределению участков, отли­ чающихся отражением:

свидетельствует о различном поведении граней разных форм. Уже сам факт сосуществования в пределах одного индивида расщепленных и нерасщепленных пирамид нарастания различ­ ных форм показывает, что мнение А. В. Шубникова [242] о расщеплении минералов лишь по плоскости спайности не под­ тверждается на примере кубических окислов урана, поэтому

следует искать иной механизм расщепления.

тах А. В. Шубникова [303, 304]; И. И. Шафрановский относит их к кри- вограино-плоскогранным формам [305].

103