Файл: Баранов, В. И. Радиогеология учебник.pdf

шенных температурах. Фторид тория очень слабо растворим в во­ де (0,17 мг/л). Хлорид, бромид и йодид хорошо растворимы в воде

сульфата тория в воде ниже растворимости редких земель цериевой группы.

Нитрат тория образует несколько кристаллогидратов и яв­ ляется наиболее растворимой солью тория'(65,6%).

Фосфаты тория малорастворимы в воде и кислотах. Молибдаты и хроматы тория практически нерастворимы в воде, но ра­ створяются в кислотах.

Оксалат тория слабо растворим в воде (0,07 мг/л ThOo) и не­ сколько лучше — в кислотах.

Соли торня в растворе сильно гидролизуются, поэтому их вод­ ные растворы имеют кислую реакцию. Некоторые исследователи

Крупный высокозаряженный ион Тп4 + проявляет сильную тен« денцию к образованию комплексных соединений. Торий образует семейства комплексов с анионами многих солей: карбонатами, сульфатами, сульфитами; нитратами, фторидами, хлоридами, хло­ ратами, броматами, йодатами, оксалатами, тратратами, цитратами, салицилатами и др. Комплексы с более слабыми кислотами бо­ лее прочные. Значительный интерес представляют внитрикомплексные соединения тория с органическими веществами (аминополнкарбоновыми кислотами, кетонами и др.).

сульфатные, гуматные, карбонатные, фторидные комплексные со­ единения (например, [ T h ( C 0 3 ) 4 ( O H ) 2 ] & _ , ThFIT, T h F l - и др.).

Минералы тория

В природе известно более ста ториевых и торийсодержащих минералов. Во всех минералах торий является четырехвалентным катионом и имеет координационное число 8. Торий — типично ли-

104

•тофильный элемент. Для него характерно высокое сродство к кис­ лороду, поэтому он встречается исключительно в кислородных со­ единениях (окислах, силикатах, фосфатах, карбонатах, фторкарбонатах). В природе не известны сульфиды, селениды, галогениды тория.

Характерна постоянная изоморфная и парагенетическая связь тория с редкоземельными элементами, особенно цериевого ряда, а также с четырехвалентным ураном. Число собственных минералов тория незначительно.

Торианит (Th, U ) 0 2 содержит 45—93% Th02 , изоморфен с уранинитом, образуя с ним сложные переходные разности. Обычно

Торит ThSi04 содержит от 50 до 77% Th02 . Обычно имеет примесь урана, редкоземельных элементов цериевой группы, же­ леза. Разновидностями торита являются ураноторит и ферриторит, различающиеся по концентрации урана и железа. Торит с большим содержанием воды называют оранжитом. Морфологическая раз­ ность торита (моноклинная) — хуттонит.

Водный силикат тория — торогуммит (от 18 до 50% тория).. Он изоструктурен с торитом, является продуктом его изменения.

Поведение тория в магматическом процессе во многом опре­ деляется его литофильным характером, сравнительно низким со­ держанием и ассоциацией с более распространенными редкозе­ мельными элементами. Торий не замещает изоморфно ни один изпетрогенных элементов в породообразующих минералах и накап­ ливается в остаточных расплавах. Эта закономерность хорошо вы­ держивается как для пород Земли в целом, так и для отдельных магматических очагов. Среднее содержание тория в основных типах магматических пород приведено в табл. 16.

Отмечается общее возрастание концентрации тория от уль­ траосновных пород к кислым. Ультраосновные породы, которые, по представлению А. П. Виноградова, являются остатками после выплавления базальтов, наиболее обеднены торием.

105

Более щелочные разности базальтов обогащены торием. Гра­ ниты, богатые кальцием, содержат меньше тория, чем бедные кальцием граниты. В процессе дифференциации магматического расплава содержание тория может меняться более чем в 10 раз, увеличиваясь к кислым и щелочным дифференциатам. Так, для ультраосновных пород Кольского полуострова содержание тория меняется с увеличением щелочности пород от 0,4 г/г в оливинитах до 10 г/г в якупирангитах-уртитах. Для долеритов о. Тасмании

чем нередко отмечается корреляция тория с натрием. Наиболее

рий имеет тенденцию накапливаться в наиболее поздних, кислых дифференциатах.

Основные формы нахождения тория в изверженных породах сводятся к трем группам.

1.Собственные торцевые минералы.

2.Торийсодержащие акцессорные минералы, в которых торий изоморфно замещает преимущественно редкоземельные элементы,

106

а также Zr, возможно Са (монацит, ортит, пирохлор, перовскиг, допарит, циркон, сфен, апатит и т. д.).

3. Торий, рассеянный в дефектах кристаллических решеток по­ родообразующих минералов или сорбированный на поверхности минеральных зерен и стенках трещин.

Соотношение между отдельными формами меняется в значи­ тельных пределах в зависимости от условий кристаллизации маг­ мы, содержания тория и редкоземельных элементов. Для пород основного состава преобладает рассеянная форма тория в породо­ образующих минералах. В кислых и щелочных породах доля рас­ сеянной формы может составлять от 10 до 90%. В породах с вы­ соким содержанием тория и редкоземельных элементов большая часть тория заключена в собственных и торийсодержащих акцес­ сорных минералах. В эффузивных породах содержание тория в основной массе на 1—2 порядка выше, чем в фенокристаллах.

Магматические месторождения тория в настоящее время эко­ номической ценности не представляют и не разрабатываются. Они характеризуются весьма низким содержанием тория и могут рас­ сматриваться лишь как потенциальные источники тория. Такими месторождениями являются массивы гибридных и пегматоидных гранитов, щелочных сиенитов, щелочных ультраосновных пород, обогащенных торитом, монацитом, пнрохлором, колумбитом, лопаригом, эвдиалитом и др.

Торий в постмагматических процессах

Пегматиты, связанные с гранитными и щелочными породами, обогащены торием нередко значительно больше, чем материнские породы. Гранитные пегматиты отличаются большим разнообрази­ ем ториевых, уран-ториевых и торийсодержащих минералов, осо­ бенно ниобо-тантало-тнтанатов. В нефелинсиенитовых пегматитах торий может концентрироваться в лопарите и ловчоррите.

Высоким содержанием тория нередко отличаются редкометальные «арбонатиты, в которых тории сосредоточен в пирохлоре, монаците, баетнезите, торите, торианите. При благоприятных условиях торий может мигрировать из магматического очага- в пневматолито-гидротермальную и гидротермальную стадии. Ско­ рее всего перенос тория осуществляется в щелочной (натровой) карбонатной или фторкарбонатной среде в форме комплексных со­ единений.

При этом могут возникать жильные или контактово-метасо- матические рудные концентрации с торитом, монацитом, торианитом, бастнезитом и др. Собственно пегматитовые торнйсодержащие образования не являются промышленными. Пегматиты, претерпев­ шие позднейшую гидротермальную или метасоматическую перера­ ботку, иногда характеризуются более высокими содержаниями то­ рия (и урана) и представляют экономический интерес.

Потенциальным источником тория могут быть редкометальные карбонатиты, из которых торий может извлекаться попутно с нио-

107

бием и редкими землями. Более богатыми и в настоящее время эксплуатируемыми являются гидротермальные месторождения то­

термальных (гипотермальных) образований. Понижение темпера­ туры гидротермальных растворов приводит к разделению путей

находится в резко подчиненной концентрации. Например, в мезо-

месторождений являются практически бесториевыми. Редкоземель­ ные элементы сопутствуют торию.

Торий в гипергенных процессах

Геохимия тория в зоне пшергенеза изучена недостаточно. Из­ вестно, что при выветривании горных пород основная часть тория мигрирует с обломочным материалом и тонкими взвесями. Торий входит в состав минералов, устойчивых к'химическому выветрива­ нию, что приводит к образованию россыпей ториевых и торийсодержащих минералов. Россыпи монацита, торита, торианита, ко­ лумбита являются основными промышленными месторождениями тория.

вания мезокайнозойского возраста на гранитах, сиенитах, пегма­ титах, мигматитах, карбонатитах. Наиболее богаты но запасам аллювиальные и прибрежно-морские россыпи. Они встречаются во лшогих странах и являются основным источником тория. Сре­ ди них первое место по содержанию тория и запасам занимают прибрежно-морские монацитовые россыпные месторождения. Так, пляжевые прибрежные пески Бразилии на протяжении 1600 км содержат до 20% монацита, а прибрежные пески Индии — до 5%. Концентрация тория в индийских монацитах достигает 10%, в бра­ зильских — 6%. Помимо монацита россыпи содержат ряд дру­ гих экономически полезных минералов: цирков, рутил, ильменит, силлиманит.

Перенос тория природными водами в значительной степени

108