Файл: Дымков Ю.М. Природа урановой смоляной руды. Вопросы генетической минералогии.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 131
Скачиваний: 0
устойчивые окислы с решеткой U 0 2 [137]. Трещины усадки груп пируются в сферолитах настурана пятнами или зонально, чере дуясь с монолитными, нетрещиноватыми зонами. Отражение и твердость в трещиноватых участках иногда незначительно по вышаются. Различие в твердости трещиноватых и монолитных
|
|
участков |
|
составляет |
100— |
|||||||
|
|
200 кГ/лш2. |
Отпечатки |
в твер |
||||||||
|
|
дых участках ровные, без тре |
||||||||||
|
|
щин, |
|
в более |
мягких |
участ |
||||||
|
|
ках— ровные, |
с |
радиальными |
||||||||
|
|
трещинами, |
что |
может |
свиде |
|||||||
|
|
тельствовать о наличии |
напря |
|||||||||
|
|
жений. В трещиноватых, более |
||||||||||
|
|
твердых |
участках |
местами |
на |
|||||||
|
|
блюдается |
тончайшая |
порис |
||||||||
|
|
тость. |
В сферолите |
настурана |
||||||||
|
|
ядра |
с |
грубыми |
трещинами |
|||||||
|
|
(рис. |
62, /) |
имеют |
|
микротвер |
||||||
|
|
дость |
#5 о = 740—620 |
кГ/мм2, |
а |
|||||||
|
|
покрывающая |
их |
монолитная |
||||||||
|
|
зона |
|
настурана |
|
(рис. 62, 2) — |
||||||
|
|
# 50 = 530—424 |
кГ/мм2. |
Далее |
||||||||
Рис. 62. Трещиноватые зоны с новы- |
следует |
тонкая |
трещинова- |
|||||||||
шенной твердостью |
в сферокр'исталле |
тая |
(3), |
а |
затем |
снова тон- |
||||||
настурама (рисунок |
по микрофото). |
К а я |
монолитная |
|
(4) |
ЗОНЫ, где |
||||||
|
|
микротвердость |
|
|
не |
удается |
измерить. Краевая трещиноватая зона сферолитовой корки
настурана (5) имеет # 5 0 =625 |
кГ/мм2. |
повышается с |
|
Поскольку известно, что твердость настурана |
|||
понижением 0/U |
[13], есть основания связывать |
появление бо |
|
лее трещиноватых |
участков |
с восстановлением |
настурана *. |
Как показывают экспериментальные данные, время превра щения при восстановлении метастабильных форм в более устой чивые, несмотря на малые скорости процессов, не определяются геологическими величинами. В рудных жилах превращения ми нералов часто связаны с наложением более поздней минерали зации. Тем не менее для настурана известны примеры незначи тельного разрыва во времени между ростом его сферолитов и образованием трещин [137].
В отдельных образцах менее растворимый окисел разви вается в виде бластокристаллов, дающих в срезе квадраты или ромбы, закономерно ориентированные по отношению к волок
нам. По |
форме сечения |
не удалось определить |
облик |
бласто- |
* Трещины усадки, приуроченные к участкам настурана с пониженным |
||||
отражением |
и пониженной |
микротвердостыо [95], имеют |
иное |
происхож |
дение. Такие участки сложены изотропизированным коффинитом или гидро-
настураном. Трещины |
усадки |
образуются при |
диффузионных |
процессах и |
в других минералах, |
например |
в халькопирите |
и маггемите |
[413]. |
162
кристаллов. Если это кубы, то они ориентированы таким обра зом, что их оси L 3 параллельны удлинению волокон первичного сферокристалла. Если же это октаэдры, тогда с удлинением во локон совпадает их L 4 .
Электронномикроскопические наблюдения показали, что ве личина отдельных бластокристаллов новой более восстановлен ной фазы колеблется в пределах 1—0,1 мкм. Более восстанов ленная фаза образует в сферокристаллах настурана:
а) обособленные крупные (до 1 мкм) бластокристаллы или цепочки мелких сросшихся бластокристаллов на месте сферо кристалла первичного настурана;
б) отдельные более крупные бластокристаллы параллельно сросшихся в виде неправильных дендритов и прожилков, «секу щих» радиальную структуру сферокристалла;
в) плотные корки сросшихся изометрических бластокристал лов, замещающие отдельные тончайшие зоны роста (по концент рам) сферокристаллов.
В кристаллах-зародышах уранинита новая фаза развивается преимущественно вдоль кристаллографических направлений и в виде зазубренных прожилков сечет зоны роста. В тех участках
расщепления кристалла, |
где развивается |
более восстановлен |
ная фаза, волокна в кристаллах исчезают. |
|
|
Новая восстановленная фаза практически не содержит дис |
||
локаций, ямки травления |
в ней — большая |
редкость. Включения, |
осадившиеся в процессе роста, исчезают, в то же время в за родышевых кристаллах уранинита появляются новые эндотаксиалыю развивающиеся метакристаллы (около 1000 А в попе речнике) еще более твердого нерастворимого минерала.
Поглощение многочисленных включений в сферокристаллах новой фазой показывает, что большинство из них было мине ралами урана или изоморфных ему элементов. В результате перекристаллизации (при восстановлении) уранинитов в новой фазе произошел сброс избыточных (или чуждых) элементов в виде бластокристаллов нового минерала.
Таким образом, и в зародышевых кристаллах уранинита и в сферокристаллах настурана образование новой, более восстанов ленной фазы связано с эндотаксиальным возникновением новых центров, сопровождается перекристаллизацией и может служить
классическим примером |
фазовых превращений U02+.v2-^- UCVK-C,, |
||
где х2>х$. |
Если же учесть существование в |
ядрах сферокри |
|
сталлов и зародышей реликтов минимально |
восстановленного |
||
минерала |
иОг+ж,» по |
которому развивается |
основная фаза |
U02+K2 . то получим цепь ступенчатых превращений при восста |
|||
новлении |
и02+Ж 1 ->и02 + Ж а -»-U02+xs > где |
Х\>Х2>х3. |
Возникновение центров новых фаз в процессах превращений может и не происходить. Расщепление волокон первичного сфе рокристалла было вызвано осаждением или поглощением тон кодисперсных включений. Эти включения могли сосуществовать
И* 163
в виде очень мелких частиц с иОг+к; они были менее |
раствори» |
мы и, по-видимому, принадлежали к фазам UO2+X, |
и иОг+х,- |
Как только фаза СЮг+х оказалась неравновесной в восстанови тельных условиях, началась перекристаллизация — сначала от включений U02+.-t2 , затем от включений U02+,;3 - Включения бо лее восстановленной фазы, поскольку они вызывали расщепле ние, располагались в субграницах, поэтому и новые кристаллы разрастались от субграниц. Перекристаллизация в итоге приво дит к смещению волокон на величину, равную примерно тол щине одного волокна. При этом происходит незначительное уплотнение, дающее в целом макроскопические эффекты. После перекристаллизации такого рода сферокристалл незначительно сжимается, причем кристаллографическая ориентировка его во локон сохраняется неизменной.
Важным признаком восстановления служат оболочковые (корковые) псевдоморфозы. Внешняя зона кристаллов первой реагирует на восстановительные условия и переходит в новую фазу. Однако корка новой фазы становится препятствием для дальнейшего восстановления, и в ряде примеров восстановление заканчивается на образовании таких зональных кристаллов или сферокристаллов.
Зональные двухфазные кристаллы обнаружены и среди мно
гочисленных включений (700 А в поперечнике), |
осаждающихся |
в процессе роста сферокристаллов, но они могут |
встречаться и |
вкристаллах более крупных размеров.
Вгл. 10 уже кратко характеризовались такие кристаллы октаэдрического уранинита. Новая более восстановленная фаза развивается в кристаллах уранинита от плоскости контакта между столбчатыми субиндивидами (см. рис. 59). Возникают внешне сходные с псевдоморфозами по волокнам настурана цепочки кристаллов. Здесь же можно видеть, что кристаллы
огранены параллельно головкам, т. е. сохраняют октаэдрическую форму первичного уранинита. В какой-то мере они могут служить моделью перекристаллизации волокон настурана.
Концентрическая зональность сферокристаллов и сферолитов
Восстановленные фазы в сферокристаллах настурана иногда образуют четкий текстурный каркас по радиусам и особенно по концентрам. Возникает своеобразная концентрическая зональ ность сферолитов. Концентрическая зональность сферолитов, подобно зонам роста кристалла, — неотъемлемый элемент тек стуры индивида. Она выявляется травлением, фазовым контра стом, репликами и т.д., но определить то, что выявлено: первич на или вторична зональность — не всегда удается.
Зональность, при которой зоны равной мощности или струк туры повторяются периодически, называется ритмической или
164
периодической зональностью. Каждый ритм в такой зональности характеризуется группой относительно постоянного числа отли чающихся между собой концентрических зон, которые сменяют друг друга в определенном порядке. Ритмичная зональность осо бенно характерна для сферокристаллических сферолитов насту рана. В качестве примера здесь можно привести периодическое чередование зон неупорядоченных зародышей и зон лучистых сферокристаллических корок. Такая ритмичная зональность сферокристаллических сферолитов — первичная зональность роста.
Ритмическая зональность в сферокристаллах — явление бо лее сложное, так как связано с моментом образования насту рана как минерального вида. В образовании ее определенную роль играют неравномерность восстановления окислов урана, ритмичность выпадения и восстановления метастабильных фаз,
диффузионные процессы UO2+X ч± USi0 4 |
и другие явления, пря |
мо или косвенно связанные с процессами |
диффузии. |
Диффузия в одних случаях направлена от периферии в глубь зоны, по направлению к центру сферолита (центростремитель но), в других, наоборот, от центра по направлению к внешним зонам (центробежно) [271]. В связи с этим выделяется центро стремительная зональность или соответственно ритмичность сферолитов, когда расстояние между зонами возрастает по на правлению к центру, и центробежная зональность (ритмич ность), при которой расстояние между слоями возрастает от центра к периферии.
Центробежная зональность (и ритмичность) может оказаться следствием автокатализа, связанного с увеличением поверхности сферолита по мере его разрастания. Центростремительная зо нальность может возникать, например, в результате роста с равной объемной скоростью.
Изучено ритмически-зональное (периодическое) |
строение |
|
сферокристаллических сферолитов настурана |
из карбонатных |
|
жил [355]. Размер элементарной ячейки настурана |
а0 = 5,42 А, |
|
микротвердость 785 кГ/мм2, плотность 7,09 |
[414]. |
Небольшие |
ядра сферолитов не имеют включений. Все последующие зоны сферолитов ритмичны: зоны, содержащие мельчайшие включе ния галенита, чередуются с зонами, не содержащими вклю чений.
Четкая картина периодического строения сферолитов выяв ляется при травлении настурана азотной кислотой (рис. 63, а) . В центральной части сферолита выделяются два типа зон: более протравленных (а—3) и слабо протравленных (а—2). В послед них устанавливается периодичность второго порядка (см. рис. 63,6), причем число пшос-микроритмов в них центробежно увеличивается. Появление в отдельных участках новых зарож дений сферолитов (а—/) связано с нарушением периодичности.
1G5
Микроритмы имеют различное строение (см. рис. 63, в, |
I — / / / ) , |
||||
по в основании их всегда наблюдается |
зона, в которой лишь при |
||||
сильном |
травлении обнаруживается |
волокнистое |
строение |
||
(в—//). |
Над этой зоной идет пористая |
зона, содержащая |
вклю |
||
чения кристаллов галенита |
и коффинита, образующего |
также |
|||
мельчайшие трещиноватые |
шары и оторочки вокруг |
некоторых |
Рис. |
63. Строение зонального сферолита настурана [213]: |
а — деталь ядра |
сферокристаллнческого сферолита (цифры под черными зонами пока |
зывают число микроритмов); б—строение одной нз зон с семью микроритмами; в—строе ние различных микроритмов; г — структура волокон.
кристаллов галенита. Заканчивается микроритм волокнистой, бо лее протравленной зоной. Реже наблюдаются случаи, когда эта зона перемещается к центру (в—IV). В протравленных участках широких волнистых зон (а—3) в иммерсии можно наблюдать конфигурацию зерен, слагающих волокна и состоящих из более восстановленного окисла, ориентировку зерен и их внутреннее строение (см. рис. 63, г). Отдельные зернистые волокна изогну ты. Зернистые волокна состоят из сросшихся вершинами кри сталлов, образующих в срезе неравные четырехугольники до
166
1 мкм в ребре. Центральная часть таких, по-видимому, кубиче
ских |
кристаллов хорошо |
протравливается. |
Местами |
несколько |
||||
микронных |
кристаллов, |
принадлежащих |
группе |
соприкасаю |
||||
щихся волокон, объединены в небольшие |
ромбовидные |
блоки |
||||||
(3—5 мкм в поперечнике), обособленные друг |
от |
друга |
либо |
|||||
образующие |
короткие цепочки. |
|
|
|
|
|
||
В чередующихся протравившихся и пепротравившихся |
зонах |
|||||||
(см. |
рис. 63, а—2, в—//), |
создающих сложную |
периодическую |
|||||
текстуру сферолитов настурана, зернистые |
волокна |
переходят |
через все концентры, но в более восстановленных зонах кристал лов, слагающих волокна, травление не выявляет ядер, а в менее восстановленных, наоборот, от кристаллов сохраняются лишь оболочки. Кристаллы, слагающие волокна сферолитов в таких протравленных зонах, состоят из двух окислов урана, отличаю
щихся степенью восстановления. |
Ядра |
кристаллов в |
волокнах |
|
принадлежат |
реликтам третьего |
промежуточного окисла урана. |
||
В данном |
примере не удается |
однозначно решить, |
существо |
|
вали ли в пределах кристаллических |
волокон три |
последова |
тельно сменяющие друг друга всё более восстановленные фазы (двуступенчатое восстановление) или происходила первичная агрегация в волокна зародышевых кристаллов вершинами, а за тем восстановление их по одноступенчатой схеме (см. гл. 9).
Электронномикроскопические наблюдения подтверждают осаждение отдельных кристаллов-примесей в процессе роста. Включения приурочены к равномерно протравленной зоне, от
личающейся |
тонковолокнистым |
строением |
(ширина |
блоков |
|
0,1 мкм). При |
глубоком травлении дислокационные |
границы |
|||
разрастаются |
и стенки канавок |
травления (цепочки |
параллель |
||
ных октаэдров) соприкасаются друг с другом. Судя |
по ориенти |
||||
ровке фигур травления, волокна |
вытянуты по L 4 . Вокруг |
отдель |
|||
ных призматических и кубических включений |
наблюдаются оре |
олы изменения. Так, вокруг непротравившегося призматического включения длиной 0,8 мкм в настуране четко виден ореол окис ленной фазы шириной около 0,3 мкм, затем расположена зона непротравившейся фазы шириной 0,2 мкм. Вокруг кристаллов протравившегося минерала можно видеть иные ореолы. Все это
показывает, что в микромасштабе включения влияют |
на состав |
|
и свойства |
окружающего минерала. Можно ожидать, что вклю |
|
чения галенита при известных условиях будут служить |
центрами |
|
миграции |
радиогенного свинца, а в распадающийся |
коффинит |
может диффундировать часть урана, освобождающегося в про цессе самоокисления настурана.
Фигуры диффузионного окисления
Вокруг радиальных каналов близ поверхности сферокрнстал лов образуются конические фигуры окисления настурана (рис. 64,а). Участки изменения могут иметь форму сложных
167