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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

стпе в формировании сферолитов настурана хотя бы в качестве внешней «питающей» метастабильной пленки, переходящей во время роста сферолита в 2+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

0

= 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\>х23. В отдельных случаях удается определить параметр фаз при не­

полном

восстановлении,

например, иОг+х,

ао = 5,42

А)->-

-+-U02+Xi

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

0 = 5,40-5,42

А)-н-1астураи

I I

0 = 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

0 = 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