Редкие камни

УРАНИНИТ.

Уранинит — минерал средней распространенности; важнейшая руда урана и радия. Местом открытия считаются Рудные горы в Саксонии (Германия); по другим источникам — район Яхимов в Богемии (Чехия). В 1720 — 1750-х годах этот минерал под различными названиями был описан несколькими европейскими учеными — Ф. Э. Брукманном (1727), Ю. Х. Валлериусом (1747), А. Ф. Кронштедтом (1758).

В 1789 году немецкий химик М. Г. Клапрот получил из саксонской руды неизвестное металлоподобное вещество. Он полагал что открыл новый химический элемент и назвал его ураном — как самую далекую из известных в те времена планет, а за минералом закрепилось название «uranerz» (нем. — урановая руда).

Позднее выяснилось, что восстановленная Клапротом субстанция на самом деле являлась не металлом, а его окисью (UO2). Чистый уран был впервые получен только полвека спустя — в 1840 году. В современном значении термин «уранинит» используется с 1845 года; его ввел австрийский минералог В. фон Хайдингер. Наиболее часто употребляемые синонимы: настуран, урановая смолка.

Реальный химический состав уранинита не соответствует его упрощенной формуле (UO2); в связи с окислением U4+ до U6+ он непостоянен и является промежуточным между UO2 и U3O8. Фактически уранинит представляет собой смесь окислов урана, содержащую изотопы свинца (конечный продукт распада U) и прочие продукты радиоактивных превращений (радий, полоний, актиний и др.).

Образует ряд смесимости с торианитом (ThO2). Также характерны примеси иттрия, циркония и редкоземельных элементов. Почти постоянно в составе присутствует вода. Механическая смесь уранинита и углеродистых веществ иногда называют «тухолитом» или «карбураном»; в наше время эти термины считаются устаревшими.

Сингония кубическая. В кристаллической структуре UO2 ионы урана образуют обычную гранецентрированную кубическую решетку, а ионы кислорода расположены в центрах более мелких кубов, каждый из которых — одна восьмая часть элементарной ячейки.

Таким образом, в окружении каждого атома урана находятся восемь атомов кислорода, а любой атом O окружен четырьмя атомами U4+, расположенными в вершинах правильного октаэдра. Подобное простейшее строение имеет широко распространенный минерал — флюорит. Конечно, в природном уранините эта идеальная координация атомов является несколько нарушенной и неполной.

Уранинит. © Lou Perloff

Форма кристаллов — кубическая, октаэдрическая, додекаэдрическая; их размер обычно не превышает 1 см; двойники редки. Но чаще окислы урана встречаются в виде плотных почковидных форм концентрически зонального строения. Такие выделения называют настураном (от греч. «настос» — плотный) или урановой смолкой. Нередко наблюдаются и дендритоподобные образования, тончайшие пленки, жилки, порошкообразные массы или налеты — так называемая «урановая чернь».

Окраска: от темно-серой до бархатно-черной; изредка с буроватым или чернильно-фиолетовым оттенком. Непрозрачен. В тонких шлифах иногда просвечивает темно-бурым или зеленоватым оттенком. Блеск: на гранях кристаллов — металловидный, на свежем изломе — смолистый; у сильно окисленных разновидностей — матовый. Оптически изотропен. Черта: черная, буровато-черная, чуть блестящая.

Хрупкий. Излом неровный, раковистый. Спайность: несовершенная или отсутствует. Твердость 5–6. Удельный вес: 10,3 – 10,6 г/см3; у настурана этот показатель существенно ниже — обычно от 7 до 10, а иногда всего 4,5. Под паяльной трубкой не плавится. Существенно окисленные разности хорошо растворяются в кислотах, за исключением HCl, в которой уранинит разлагается очень медленно.

Сильно радиоактивен. Обычно в различной степени метамиктный — имеет аморфное внутреннее строение, сохраняя при этом внешнюю форму кристаллов.

Уранинит не является редким минералом: уран распространен в природе также широко как, к примеру, свинец или цинк. Конечно, только относительно небольшая часть мировых запасов этого элемента сосредоточена в месторождениях, где концентрация урана может в сотни и тысячи раз превышать его среднее содержание в литосфере планеты.

Независимо от происхождения и возраста месторождения, уранинит всегда частично подвергается позднейшим изменениям. О способности довольно легко окисляться говорит постоянное присутствие в его составе высших окислов урана. В зонах окисления продукты изменений уранинита обычно представлены аморфной смесью силикатов и гидроокислов урана и свинца (соддиит, кюрит).

Продукты изменений уранинита — кюрит и соддиит. © Lou Perloff

Эти выделения нередко называют гуммитом; они окрашены в ярко-желтые, зеленые, оранжевые, красные цвета и являются хорошим поисковым признаком на уран.

Значительные скопления окислов урана известны в гидротермальных месторождениях, где урановая смолка обычно образует выделения в карбонатных жилах. Здесь настурану сопутствуют: аргентит, никелин, висмутин, флюорит, а также редкие сульфиды, карбонаты кальция и железа, самородное золото.

Уранинит и самородное золото. М-ние Шинколобве, ДРК. © Lou Perloff

Порошковатые массы и налеты урановой черни образуются при выветривании в зонах цементации — в верхней части сульфидных месторождений, расположенной ниже уровня грунтовых вод. Образование таких выделений связывают с восстановлением при недостатке кислорода соединений шестивалентного урана, которые хорошо растворяются в воде и просачиваются в зоны цементации. Низшие окислы урана отличаются очень плохой растворимостью, чем и объясняется их выпадение из растворов. В подобных условиях, но в более широких трещинах пород могут отлагаться и более плотные разности уранинита, образуя корки слоистого строения.

Урановая чернь встречается и в толщах некоторых осадочных пород, образовавшихся в восстановительных условиях. Здесь она часто ассоциирует с фосфатами, глинистыми минералами, а также с пиритом и марказитом. Несмотря на низкую концентрацию, именно эти месторождения заключают в себе самые значительные запасы урана.

Относительно редко уранинит встречается в гранитных и сиенитовых пегматитах, где ассоциирует с минералами редких земель, а также с полевыми шпатами, слюдами, турмалином. В России подобные проявления известны в пегматитовых жилах на севере Карелии (Хитостров), где находят кубические кристаллы уранинита размером до 2 см. Самые крупные, хорошо сформированные кристаллы размером до 10 см и весом до 2,5 кг встречаются близ Уилберфорса в пров. Онтарио, Канада.

По разведанным запасам урана Россия занимает третье место в мире (после Австралии и Казахстана). Более 90% российского урана добывается в гидротермальных м-ниях Забайкалья, расположенных в предгорьях Аргунского хребта (Стрельцовское ураново-рудное поле). Другие крупные м-ния расположены на юге Саха-Якутии (Эльконское плато), в Бурятии, на Южном Урале (Далматовское, Хохловское), в Курганской области, на Таймыре (Октябрьское).

Одно из крупнейших U-содержащих месторождений было открыто в докембрийских породах на севере Канады — у Большого Медвежьего озера. Оно представляет собой многочисленные рудоносные кварцевые и карбонатные жилы, содержащие уранинит, сульфиды кобальта и никеля, самородные висмут и серебро, а также гематит, галенит, пирит, халькопирит и многие другие минералы.

Другие крупные залежи богатых ураном руд расположены в Демократической республике Конго (бывший Заир) — м-ния Казоло, Машамба и Шинколобве в провинции Шаба (Катанга). В здешних доломитах и сланцах в значительных скоплениях встречаются как урановая смолка, так и кристаллы уранинита. В зонах окисления этих м-ний наблюдаются многочисленные вторичные минералы урана: казолит, карнотит, скупит, соддиит, беккерелит, торбернит, метаторбернит, тюямунит и др.

Мировым лидером по добыче урана в наше время является Казахстан; основные м-ния — Джидели, Буденовское, Грачевское, Косачиное, Балкашинское рудное поле). Крупнейшие ураново-рудные районы расположены в Узбекистане (Учкудук, Сугралы, Букинай), Украине (Мичуринское, Ново-Константиновское), Чехии (Яхимов), ЮАР (Вит-Ватерсранд), Австралии (Пайн-Крик, Олимпик-Дам), США (Колорадо).

Около двух тысячелетий — с античных времен и почти до середины прошлого века уранинитовые руды изредка использовались в качестве желтого красителя при изготовлении керамики и в производстве цветного стекла. Как говорится — особого практического значения не имели. Их истинная ценность выявилась лишь с развитием научно-технического прогресса, в частности — с разрешением проблемы освобождения и использования ядерной энергии.

Уранинит можно определить по характерной черной окраске, сильному смолистому блеску на изломе кристаллов, высокому удельному весу, а также по ассоциациям с полиминеральными продуктами изменений, которые обычно имеют ярко-желтую или оранжевую окраску. Но главным диагностическим признаком уранинита конечно же является его сильная радиоактивность — из-за ее разрушающего воздействия в окружающей минерал породе образуются ореолы и радиальные трещины. Кристаллические разности уранинита похожи на ильменит, а также на блеклые руды (тетраэдрит и теннантит).