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: 111
Скачиваний: 0
стпе в формировании сферолитов настурана хотя бы в качестве внешней «питающей» метастабильной пленки, переходящей во время роста сферолита в 1Ю2+д.-. Подобного рода пленки могут
явиться причиной слипания |
синтезированных [230] зародыше |
вых сферокристаллов U02+x |
в цепочки. |
Слипание вытянутых гидратированных частиц приводит к об разованию нитей, как это видно на примере синтеза касси терита. Экспериментально показано [529], что до 100°С из станнатных растворов выпадает почти аморфный гидрат, с по вышением температуры или со временем переходящий в касси
терит. При |
100° С образуются тонковолокнистые |
кристаллы, |
|||
по |
составу |
близкие варламовиту (Sn02 -;cH2 0), слипающиеся |
|||
в |
длинные |
кристаллические |
нити. Около 200° С |
появляются |
|
монолитные |
кристаллические |
агрегаты |
Sn02 , в то время как |
||
при 300° С |
за то же время образуются кристаллы |
касситерита. |
|||
Повышение |
температуры увеличивает |
скорость |
дегидратации |
||
Sn0 2 - xH 2 0 . |
|
|
|
|
Процессы дегидратации присоединяющихся частиц, проте кающие вблизи поверхности [530], а также гидратация и де гидратация самих граней растущего сферокристалла влияют на кинетику кристаллизации. Так, например [531], гидратация граней корунда затрудняет их рост в растворах, в то время как дегидратация граней бикарбонатами приводит к резкому увеличению их скорости роста. При росте сферолитов настурана гидратные пленки могли влиять на скорость роста волокон, регулируя размеры кристаллитов и параметров их элементар ных ячеек. Механизм образования таких кристаллитов стано вится во многом понятным благодаря новым экспериментальным данным [525].
В золях гидратированной U 0 2 |
ионы |
О Н - |
и С1~ могут |
заме |
||||||||
щать кислород в решетке U 0 2 |
[525]. Радиус |
иона |
хлора 1,81 |
А, |
||||||||
кислорода —1,40 |
А, поэтому |
по |
мере |
вхождения |
иона |
хлора |
||||||
в решетку U 0 2 |
ее параметр |
должен |
увеличиваться |
в соответ |
||||||||
ствии с |
уравнением |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ао = |
5,470 + |
2х2у (1,81 |
— 1,40) |
— 0,12* |
= |
5,470 — 0,12* + |
1,6у, |
|
|
|||
где у — молекулярное |
отношение |
Cl/O, |
а х |
соответствует |
из |
|||||||
быточному кислороду в |
формуле |
U 0 2 + x . |
|
|
|
|
|
|||||
Изменение параметра решетки возможно лишь для частичек |
||||||||||||
крайне малой величины*. Так, золь гидратированной |
U 0 2 |
с со |
отношением (O/U)=2,06 имел размер кристаллитов 25 А с
параметром |
а0 = 5,49 А. После |
старения |
величина кристаллитов |
|||
выросла до 150 А, а параметр |
решетки уменьшился до 5,46 А |
|||||
при |
(O/U)=2,05. При |
сушке |
размер |
кристаллитов |
вырос до |
|
* |
Видимо, |
аналогичным |
образом |
входит |
сера в решетку |
дисперсной |
U 2 0 5 |
[166]. |
|
|
|
|
|
204
400 А, но в результате окисления параметр уменьшился до
5,44 A [(0/U)=2,35].
Увеличение параметра до Оо = 5,50 А установлено для осадков и02+я:, полученных из сернокислых растворов уранила на само родном мышьяке [114], что объясняется Р. П. Рафальским
вхождением воды в решетку ЧЮ2 *.
Коллоидная частица и02 + я : с аномально высоким парамет ром, будучи адсорбированной на поверхности растущего кри сталла U02 с более низким параметром, служит модификато ром, вызывающим появление дислокаций и расщепление. Если учесть, что при росте частиц U 0 2 + . x на их поверхности эпитаксиально адсорбируются ионы уранила, в свою очередь уско ряющие рост частиц [525], то в зависимости от концентрации
адсорбированных |
ионов |
( О Н ) - , С 1 _ и UO|+ |
можно получить |
|
разновидности U02+x-, |
отличающиеся как по степени первичного |
|||
отношения 0/U, |
так |
и |
по степени первичной |
гидратации. |
В общем случае адсорбция увеличивается по мере пониже ния температуры, и сферокристаллы настурана будут все более несовершенны (тонковолокнисты) и более окисленны. И, на оборот, увеличение температуры приводит к более грубоблоковому строению индивидов и к образованию более совершенных кристаллов **. Доказательство этому можно почерпнуть и в эво люции окислов урана.
|
Роль температуры |
в эволюции природных |
|
|
||||||
|
|
|
окислов урана |
|
|
|
|
|||
На основании гомогенизации и декрепитации |
газово-жидких |
|||||||||
включений А. И. Тугаринов и В. В. Наумов |
[532] |
установили, |
||||||||
что в пределах 250—350° С образуется |
уранинит |
или |
браннерит, |
|||||||
в то |
время |
как настураны |
формируются |
в |
интервале |
50— |
||||
220° С. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лучистый |
уранинит |
(а0 |
= 5,44 А) с |
браннеритом |
из анкери- |
|||||
товых |
жил, |
согласно |
Н. |
А. Кулик |
[393], |
образовались |
при |
|||
температуре |
не ниже |
250° С. Настуран с ап = 5,36 А (по-види |
мому, псевдоморфоза по коффиниту) отложился совместно с кальцитом при 120—150°С [457].
Установлена также прямая зависимость параметра решетки окислов урана от условий образования [89, 533], из которой следует, что параметр по мере падения температуры умень шается. Параметр элементарной ячейки для уранинита из пегматитов обычно равен 5,47 — 5,45 А. Окислы урана из жиль-
* Не исключено влияние частиц кубического AS2O3 (а<>/2=5,50 А) на ве личину ао крайне малых частиц U02 +.v при эпитаксиальном зарождении.
** Это правило подтверждается и для других минералов. Так, С. А. Бо родин показал, например, что скрученные и расщепленные кристаллы пирита характерны для низкотемпературных месторождений [534].
205
ных |
месторождений |
(настураны) имеют параметр решетки |
порядка 5,44—5,41 А, |
из осадочных месторождений — около |
|
5,40 |
А. |
|
Четкой зависимости параметра решетки настурана от тем пературы его образования пока не установлено, так как не удается учесть другие факторы, но значительное изменение параметра возможно в узком температурном интервале. Так, изученные автором генерации настурана* из рудных прожилков штокверкового U-Mo-месторождения образовались, судя по дан ным А. В. Тимофеева [481], в интервалах 190—165°С (ассо циация с зеленым анкеритом). Регенерированный настуран IV образовался по коффиниту, метасоматическн замещающему поздний кальцит (ориентировочно 130—110° С). Точечные пробы, высверленные алмазом, позволяют в какой-то мере разграничить отдельные генерации настурана при помощи рентгенографиче
ского |
анализа **: |
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
настуран |
I а 0 = 5 , 4 4 5 |
А; |
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
настуран |
I I а 0 = 5 , 4 3 5 |
А; |
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
настуран |
I I I а 0 = 5 , 4 2 0 |
А; |
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
настуран |
IV а 0 = 5 , 4 0 0 |
А. |
|
|
В |
условиях эксперимента |
увеличение параметра |
решетки |
||
UC4 |
при восстановлении связано с повышением |
температуры |
|||
гидротермального синтеза. Намечается |
зависимость |
параметра |
|||
Qo от состава осадителя и дисперсности |
выделений |
[114]. Связь |
|||
увеличения параметра решетки Ь'Ог с повышением |
температуры |
синтеза отражает в основном зависимость роста части от температуры [114, 129, 464]. В природных окислах урана отно
шение |
U 6 + / U 4 + также возрастает |
с уменьшением величины |
ча |
стиц |
[63]. |
|
|
На |
фоне общей тенденции к |
снижению параметра по |
мере |
затухания процесса существуют многочисленные признаки тен денции к повышению параметра.
В предыдущих главах показано, что обычным зародышем для сферокристаллов настурана часто служит мельчайший кри сталл уранинита кубической или октаэдрической формы. Фазо вые превращения указывают на ступенчатое восстановление первично возникшей кубической фазы, а не ромбической и не
гексагональной: \J02+Xl-+U02+X„-^U02+X3 и т. д., где Х\>х2>х3. В отдельных случаях удается определить параметр фаз при не
полном |
восстановлении, |
например, иОг+х, |
(с ао = 5,42 |
А)->- |
-+-U02+Xi |
(с Оо = 5,44 А) |
[137]. Увеличение |
параметра в |
про- |
*Образцы из коллекции Н. И. Волкова.
**Аналитик Н. Г. Назаренко.
206
цессе образования настурана зафиксировано также И. В. Мель-
•пиковым |
[471]: настуран |
I |
(а0 = 5,40-т-5,42 |
А)-н-1астураи |
I I |
|
(а0 = 5,434-5,46 А), и Б. В. |
Б родимым [109]: настуран |
I (а0 |
= |
|||
= 5,42-ь5,43 А)-*-настуран |
I I (5,44 А), по-видимому, с |
реликто |
||||
вой зоной |
(а0 = 5,425 А). |
|
|
|
|
|
Новые |
примеры приведены В. П. Роговой |
и др. [535] для |
U-Mo-месторождений в слоистых вулканогенно-осадочных тол
щах. |
Установлены три генерации |
настурана, |
образовавшиеся |
|
при |
температуре 200—150° С и давлении 800—1000 атм: |
|||
|
|
|
, А |
о/и |
|
Настуран |
I — метасоматнческин* |
5,38—5,40 2,59—2,49 |
|
|
Настуран |
II—крупносферолитовый |
5,40—5,41 |
2,46—2,43 |
|
Настуран |
III—мелкосферолитовый |
5,43 |
2,32 |
|
(позже |
образуются гидронастураны). |
|
Сопоставляя все эти факты, можно говорить о существова нии в эволюции генераций настурана определенной закономер ности: в процессе восстановления первоначально образуются разновидности окислов урана с повышенным содержанием кис
лорода, |
которые |
в результате фазовых |
превращений |
переходят |
|||||||
в более |
восстановленные. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
При постепенном увеличении параметра генераций |
можно |
||||||||||
наблюдать, |
как настуран |
I I замещает |
настуран I , сам в |
свою |
|||||||
очередь |
замещается настураном I I I и т. д. В итоге |
по |
крайней |
||||||||
мере некоторые |
сферолиты |
настурана I I I окажутся |
своего |
рода |
|||||||
автопсевдоморфозами по слабо восстановленному |
настурану I . |
||||||||||
В тех месторождениях, где отдельные |
|
генерации |
|
настурана |
|||||||
разобщены |
выпадением |
сопутствующих |
минералов, |
ранние |
|||||||
неустойчивые в процессе |
восстановления генерации |
могут со |
|||||||||
храниться |
(вариант I) . Но если температура восстановления до |
||||||||||
статочно высока, настураны с высоким отношением О/U |
могут |
||||||||||
исчезнуть полностью (вариант 2): |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Вариант |
1 |
|
Вариант 2 |
|
|
|
|
|||
|
Настуран |
I U 0 2 + ^ |
Ш 2 |
+ ^ |
|
|
|
|
|||
|
Настуран |
I I U 0 2 + A % |
[ U 0 2+ |
X i |
] - > U 0 2 + x > |
|
|
|
|
||
|
Настуран I I I U 0 2 + x |
> |
[ U 0 2 + v 4 ] - > [ U 0 2 + j c = ] - > U 0 2 |
+ j |
e > |
|
|||||
(в квадратных скобках показаны метастабильные |
фазы |
для |
|||||||||
каждой |
самостоятельно |
образующейся |
генерации; |
|
|
Xi>x2>x3). |
|||||
Высокая скорость восстановления может привести к |
тому, |
||||||||||
что уцелеет лишь максимально восстановленный окисел. |
Сла- |
||||||||||
бовосстановленные окислы |
урана будут |
сохраняться |
при |
более |
* Возможно, псевдоморфозы по коффиниту.
207
низкой температуре, а также при появлении других факторов, снижающих скорость восстановления. Таким образом, по мере падения температуры растворов кульминационная точка восста новления будет снижаться и в целом произойдет уменьшение параметра решетки последовательно образующихся генераций. Не ясно, однако, проходит ли такой путь каждая генерация, например:
настуран |
I [ U O a |
+ J C i ] - * [ U 0 2 + J C > |
] ^ [ U 0 2 + V j ]^UOa+Xt |
; |
настуран |
I I [ U 0 2 |
+ A / ] ^ [ U O ^ ] |
- >UO,, + r - ; |
|
настуран |
I I I J^^+A-JJ-»-U02_^;; |
|
|
|
настуран |
IV UO |
>>> |
|
|
( А ' 1 > Л ' 2 > Х З > Х 4 ) , |
И Л И же это способ образования лишь |
первых |
генераций. |
|
|
В целом намечающаяся общая тенденция в развитии гене |
||
раций настурана |
может быть отображена в виде серии |
асиммет |
ричных волн (рис. 77). Если принять для сокращения |
буквси- |
а
|
Снижение |
температуры |
|
Рис. 77. Схема эволюции |
генераций окислов урана / — I V по |
||
мере снижения температуры (ступенчатый механизм). В квад |
|||
ратных скобках показаны исчезнувшие промежуточные фазы. |
|||
ные обозначения |
отдельных |
разновидностей мастурана (см. |
|
табл. 17), полная |
волна включает |
[б]— [у] — L|5]—о;—р"—у'—б'. |
Поскольку весь процесс в целом идет на фоне общего падения
температуры, в первой полуволне |
скорость |
превращения |
выше, |
а сами превращения идут полнее, |
так как |
температура |
здесь |
208