Токсичные минералы (стр. 1 )

В. А. КОШЕЛЕВА

А. Н. ПАВЛОВ

ТОКСИЧНЫЕ

МИНЕРАЛЫ

С.-Петербург

2016

Глава 8. РАДИОАКТИВНЫЕ МИНЕРАЛЫ

8.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Радиоактивные минералы.

 …минералы, содержащие природные радиоактивные элементы (долгоживущие изотопы радиоактивных рядов 238U, 235U и 232Th) в количествах, существенно превышающих величины их среднего содержания в земной коре (кларки). Известно около 250 Р. м., содержащих уран, торий либо оба эти элемента; радиевых минералов — достоверно не установлено. м., принадлежащих к различным классам и группам, обусловлено нахождением урана в четырёх - и шестивалентных формах, изоморфизмом четырёхвалентного урана с Th, редкоземельными элементами (TR), Zr и Ca, а также изоморфизмом тория с TR цериевой подгруппы.

Различают радиоактивные минералы, в которых уран (урановые минералы) или торий (ториевые минералы) присутствуют в виде основного компонента, и радиоактивные минералы, в состав которых радиоактивные элементы входят в виде изоморфной примеси (уран - и/или торийсодержащие минералы). К радиоактивным минералам не относятся минералы, содержащие механическую примесь радиоактивных минералов (минеральные смеси) или радиоактивные элементы в сорбированном виде.

Урановые минералы подразделяются на две группы. Одна объединяет минералы U4+ (всегда содержащие некоторое количество U6+), представленные окислом урана — уранинитом UO2 и его силикатом — коффинитом U (SiO4)1-x (OH)4x. Настуран (разновидность уранинита) и коффинит — главные промышленные минералы гидротермальных и экзогенных месторождений урана; уранинит, кроме того, встречается в пегматитах и альбититах. Порошковатые окислы (урановые черни) и гидроокислы урана образуют существенные скопления в зонах окисления различных урановых месторождений. Титанаты урана (браннерит UTi2O6 и др.) известны в пегматитах, а также в некоторых гидротермальных месторождениях. Вторая группа объединяет минералы, содержащие U6+, — это гидроокислы (беккерелит 3UO3×3H2O?, кюрит 2PbO×5H2O3×5H2O), силикаты (уранофан Ca (H2O)2U2O4(SiO4)×3H2O, казолит Pb [UO2][SiO4]×H2O), фосфаты (отенит Ca [UO2]2[PO4]2×8H2O, торбернит Cu [UO2]2[PO4]2×12H2O), арсенаты (цейнерит Cu [UO2]2[HSO4]2×12H2O), ванадаты (карнотит K2[UO2][VO4]2×3H2O), молибдаты (иригинит), сульфаты (уранопилит), карбонаты (ураноталит); все они распространены в зонах окисления урановых месторождений.

Ториевые минералы — окисел (торианит ThO2) и силикат (торит ThSiO4) — менее распространены в природе. Они встречаются в качестве акцессорных минералов в гранитах, сиенитах и пегматитах; иногда образуют существенные концентрации в различных россыпях.

Уран - и/или торийсодержащие минералы — титанаты (давидит), титанотанталниобаты (самарскит,колумбит, пирохлор), фосфаты (монацит), силикаты (циркон) — большей частью рассеяны в изверженных и осадочных горных породах, обусловливая их естественную радиоактивность. Лишь небольшая часть из них (давидит, монацит) образует существенные концентрации и является источником получения урана и тория. В радийсодержащем барите предполагается изоморфное замещение бария радием.

8.2. МИНЕРАЛЫ УРАНА И ТОРИЯ

Приведём описание нескольких минералов, которые принято называть рудными (по и . 1957 г.).

Уранинит. (Рис.8.1)

По классификации минералов относится к группе окислов – кUO2·ιUO3·mPbO. Торий в нём отмечается иногда в виде следов, реже –1-1,5% и лишь в единичных случаях 2-3%. Имеет разновидности: уранинит I, уранинит II и уранинит III.

Физические свойства. Общим для минералов группы уранинита являются кристаллическая форма выделения. Наиболее распространены формы: куба, октаэдры, ромбододекаэдры. Размеры кристаллов от долей мллиметра до нескольких сантиметров. Чаще встречаются в виде неравномерной вкрапленности, реже – агрегатов или сплошных выделений неправильной формы.

Рис.8.1. Уранинит

Цвет чёрный, бархатно-чёрный, приокислении становится буроватым, коричневатым, иногда приобретает фиолетовый оттенок.

Блеск в свежем изломе сильный, смолистый илии жирный; у изменённого уранинита – матовый.

Твёрдость 6-7; у изменённого снижается до 4. Хрупкий. Излом неровный. Плотность от 10 до 8. Иногда снижается до 7 и 6,5..

Сильно радиоактивен

Условия нахождения.

Известен как минерал различных пегматитовых жил. Значительны распространением пользуется также в контактово-метаморфических и метасоматических породах. Спутниками уранинита могут быть весьма разнообразные минералы. Среди них – молибденит, сфен, флюорит, хлорит, кварц, галенит сфалерит, пирит, халькопирит и др.

Настуран. (Рис.8.2)

По классификации минералов также как и уранинит относится к группе окислов с общей формулой – кUO2·ιUO3·mPbO. Синонимы: урановая смоляная обманка, урановая смоляная руда, урановая смолка. Название происходит от греческого слова «υαστόξ» (плотный) что хорошо отражает плотное скрытокристаллическое его строение. По химическому составу и физическим свойствам минералы этой группы разделяются на четыре разновидности: настуран I, настуран II, настуран III, настуран IV.

Рис.8.2. Настуран

Физические свойства. Имеет скрытокристаллическое строение. Формы – коломорфная, почковидная скорлуповатая, натечная, неправильная, прожилковидные сплошные массы. Внешние свойства настурана меняются соответственно от настурана I к настурану IV. Цвет от смоляно-чёрного до светлосерого с буроватым и коричневато-зеленоватым оттенком. Блеск

от алмазного (смоляного) до стеклянного и матово-зелёного. Излом от раковистого до плоскораковистого и неровного. Минералы настурана в основном непрозрачны.

Твёрдость: наcтуран I – больше 6, наcтуран II – 5-6, наcтуран III – 4-5, наcтуран IV – vymit 4.

Условия нахождения. Настуран известен как минерал средне - инизкотемпературных гидротермальных месторождений. По парагенетическим ассоциациям настурана с самородным висмутом установлено, что температура его выделения бывает ниже 200оС. Среди гидротермальных месторождений по минералогическому составу выделяется ряд типов оруденения: карбонатный, арсенидный, сульфидный, гематитовый, магнетито-гематитовый.

Группа урановых черней.

Урановые черни – это рыхлые вещества переменного соства, образующиеся главным образом в результате изменения настурана и уранинита. В Качестве постоянных примесей в них присутствуют Mg, Ca, As, Fe, S, C, H2O. В отечественную литературу термин введён . Некоторые исследователи термин «урановая чрнь» не употребляют, а сажистые окислы урана относят к порошковым уранинитам.

Физические свойства. Урановые черни остаточные представляют собой аморфное вещество. По внешнему виду они выглядят как рыхлое тонкодисперсное или порошковидное вещество, которое в горных выработках бывает настолько влажным, то по консистенции напоминает глину. Однако оно лишено пластичности и способно сравнительно легко переноситься движущейся водой. В смеси с гипергенными тонкодисперсными минералами обычно в виде налётов, тончайших плёнок, иногда более или менее плотных корочек обволакивает минералы вмещающих пород и руд.