3.2.4. П/класс 4. Силикаты

Среди силикатов урана в настоящее время известны два ортосиликата – коффинит и ненадкевит.

Коффинит u(SiO4)1-х (oh)4х

В 1954 году Гольдшмидт В.М. предсказал возможность существования этого ортосиликата четырехвалентного урана по аналогии с торитом и цирконом. Впервые коффинит был детально описан и диагностирован в 1954 году и назван в честь американского геолога Коффина. Минерал был выявлен в рудах урановых месторождений плато Колорадо, а также в твердых битумах (асфальтитах) Техаса и Оклахомы. Позднее коффинит был установлен в рудах некоторых месторождений настуран-карбонатного и настуран-сульфидного типов.

Ф изические свойства. Сингония тетрагональная. Минерал черный, чаще непрозрачный, с полустеклянным блеском, в порошке темно-серый, твердость 4,5, хрупкий, метамиктный. Обычно выделяется в виде мелкой вкрапленности или тонких прожилков, образует гнездообразные или линзовидные скопления (рис. 3.2.4.1–3.2.4.2). Макроскопически трудно отличим от настурана. Редко образует обособленные кристаллы, чаще выделяется в виде сростков призматических кристаллов внутри колломорфных выделений настурана. В продольных разрезах кристаллы коффинита имеют форму пластин с пирамидальными или срезанными под острым углом вершинами; в поперечном разрезе кристаллы обычно имеют ромбовидную форму. Очень часто коффинит с оксидами урана образует совместные сферолитовые агрегаты с зональным строением.

Рис. 3.2.4.1. Коффинит. Ambrosia Lake area, Grants District, McKinley Co., New Mexico, USA. Размер 5 cm. www.mindat.org

В отраженном свете коффинит имеет отражательную способность 8–10%, в иммерсии 3%, чаще изотропизирован, обладает слабыми красновато-бурыми рефлексами, видимыми в иммерсии. В проходящем свете коффинит бурый, зеленовато-бурый, имеет прямое погасание, положительное удлинение, низкие цвета интерференции, слабую анизотропию, показатель преломления N_g=1,731, N_p=1,725.

Рис. 3.2.4.2. Коффинит. Temple Mountain, San Rafael District (San Rafael Swell), Emery Co., Utah, USA. Coffinite (black) filling spaces between sandstone grains. Schumacher Collection. Bohemia. www.mindat.org

На основании данных химических анализов и инфракрасной спектроскопии полагают, что часть кремнекислородных тетраэдров в коффините замещена на группы (ОН). Штифф и Шервуд предложили для коффинита формулу U(SiO₄)_1-х (OH)_4х по аналогии с торогуммитом.

На замещение (SiO₄) на (OH)₄ в цирконах и торитах (структурных аналогах коффинита) впервые указал Фрондель. В 1957 году он синтезировал циркон и торит, а затем на основании изучения ИК-спектров поглощения пришел к заключению, что эти минералы содержат группу (OH). Однако введение группы (ОН) в формулу коффинита не бесспорно.

Диагностика и изучение коффинита затрудняется тем, что он часто образует тонкие сростки с настураном, с которым схож по ряду оптических и радиоактивных свойств. В рудах различных урановых месторождений постоянно отмечаются совместные настуран-коффинитовые агрегаты с чередующими полосами одного и другого минерала.

Условия нахождения. Основные минеральные ассоциации коффинита практически те же, что и для настурана. Так, очень широко проявлены ассоциации коффинита с оксидами урана, с сульфидами Mo, Pb, Zn, Fe, арсенидами Ni и Co, карбонатами Mn, Fe, Mg, Ca, монтрозеитом – (V, Fe)O(OH); с хлоритом, альбитом, апатитом, цирконом, кварцем, серицитом, гидрослюдами; с твердыми битумами, углефицированными растительными и органическими остатками.

Все перечисленные выше типы ассоциаций свидетельствуют о резко восстановительной обстановке в момент образования коффинита; присутствие карбонатов, альбита, монтрозеита, цирконов указывает на повышенную щелочность растворов. Считают, что по сравнению с условиями образования оксидов урана pH растворов для образования коффинита более высок.

НЕНАДКЕВИТ (U⁴⁺, Y, Ce, Th)U⁶⁺(Ca, Mg, Pb)[SiO₄]₂[OH]₄ · nH₂O

Ненадкевит до настоящего времени не признается большинством исследователей как минеральный вид. Одни рассматривают его как измененную разность моноклинного коффинита (аналога хаттонита ThSiO₄), другие считают ненадкевит механической смесью гидрооксидов и силикатов шестивалентного урана и уранила. Ненадкевит был обнаружен в кварц-биотитовых, кварц-биотит-куммингтонитовых сланцах, подвергнутых мощному щелочному метасоматозу, преобразовавшему их в альбититы. Минерал выявлен в 1948 году Гуляевой А.В. и был назван гуммитом, а позднее, в 1955 году описан Поликарповой В.А. и назван в честь советского геохимика Ненадкевича К.А.

Физические и оптические свойства. Сингония тетрагональная. Форма выделений – таблитчатые и пластинчатые кристаллы размером 0,01–0,1 мм. Существуют два основных первичных цвета – черный и желто-зеленый, а все другие цветные разновидности – механическая смесь желто-зеленых разновидностей с гидроксидами железа. Черная разновидность ненадкевита по своим физическим, оптическим и другим признакам очень похожа на коффинит; обладает твердостью 5,5–6,0, черта темная с коричневым оттенком, блеск стеклянный, жирный. Показатель преломления N=1,716÷1,781. Светлые разности ненадкевита обладают твердостью около 3,5–4,0, желтой чертой, в проходящем свете имеют темно-зеленую, лимонно-желтую окраску, слабоанизотропны или изотропны, обладают низкими цветами интерференции, показатель преломления N=1,741±0,002. Коричневая разновидность ненадкевита в проходящем свете имеет красно-бурую окраску с N=1,775.

Удельный вес изменяется от 4,81 у тёмной разновидности до 3,58 у светлой. При прокаливании минерала удельный вес значительно возрастает: до 4,81 у жёлтого и 6,48 у чёрного ненадкевита.

Химический состав и свойства. Ненадкевит представляет собой силикат урана, содержащий свинец, кальций, магний, железо и редкие земли.

Уран в нём присутствует как в закисной, так и в окисной форме, причём содержание четырехвалентного урана резко падает у жёлтой разности. Количество закиси урана в последней определяется десятыми долями процента.

По данным рентгеноспектрального анализа из редких земель присутствует главным образом иттрий.

Минерал легко растворяется во всех разбавленных кислотах на холоду. При растворении остается кремневый скелет.

Условия нахождения. Сложные силикаты, являясь неустойчивыми, ступенчато распадаются на промежуточные фазы. Не исключено, что руды с ненадкевитом формируются в разнощелочной обстановке и представляют собой именно такие смеси различных аморфных промежуточных щелочных силикатов урана.