Сульфаты тория и редких земель – новые минералы Быкогорского месторождения (особенности внутреннего строения, химический состав, генезис)

Сергей Михайлович Пилюгин

doi:10.17308/geology/1609-0691/2025/2/43-49

Сергей Михайлович Пилюгин Воронежский государственный университет http://orcid.org/0000-0002-4979-3713

DOI: https://doi.org/10.17308/geology/1609-0691/2025/2/43-49

Ключевые слова: Быкогорское месторождение, сульфаты тория, сульфаты редких земель, урансодержащий хадемит

Аннотация

Введение: Быкогорское месторождение урана отрабатывалось методом подземного (кучного) выщелачивания. Технологические особенности добычи и длительное время отработки месторождения привели к тому, что в проходческих камерах рудника сформировалась богатая вторичная сульфатная минерализация. В настоящей статье приводится информация об уникальных урановых, ториевых и редкоземельных фторсодержащих сульфатах Быкогорского месторождения.

Методика исследований и фактический материал: в ходе полевых работ была изучена штольня №10 (горизонт 495м). Были обнаружены хлопьевидные кристаллы хадемита проявляющие слабые УФ рефлексы. При детальном изучении обнаруженных кристаллов хадемита на оптическом микроскопе в них были зафиксированы многочисленные мелкие (1-30 мкм) темные и бурые выделения различной морфологии, представляющие собой индивидуальные минеральные фазы. Отобранные кристаллы были детально изучены на растровом электронном микроскопе Jeol-6380 LV (лаборатория ЦКПНИ ВГУ). Химические составы минералов были определены на энергодисперсионом микроанализаторе INCA -250. Гамма-спектрограммы радиогенных минералов были получены при помощи монокристалла NaJ (Tl) 4Х4 см, с ФЭУ Burle 2060.

Результаты и обсуждение: изученные кристаллы хадемита не однородны по своему составу. Обнаружены участки с высоким средним атомным номером (Z_ср.) - хадемит (HD2) с повышенной (до 7 мас.% UO₃) концентрацией урана и участки с низкими значениями Z_ср. (HD1) не содержащие уранил ионы. При детальном изучении поверхности хадемита на растровом электронном микроскопе были обнаружены минеральные включения с высокими параметрами Z_ср. Локальным микрозондовым анализом установлены две оригинальные минеральные фазы – 1) фтористые алюмо-сульфаты редких земель (SТ1) с повышенным содержанием ThO₂ (до 6 мас. %); 2) фтористые алюмо-сульфаты тория (SТ2) с очень высоким содержанием ThO₂ достигающим 51 мас. %. Исследованный хадемит является молодым минералом, в котором еще не успели накопиться продукты радиоактивного распада. На его гамма-спектрограмме отсутствуют дочерние продукты распада Ra²²⁶ (Pb²¹⁴ и Bi²¹⁴).

Выводы: образование фторсодержащих алюмо-сульфатов связано с процессами подземного (кучного) выщелачивания широко применяемыми на Быкогорском месторождении. Существует два основных варианта кристаллизации алюмо-сульфатов: 1) быстрое испарение сернокислых растворов на стенках выработки. 2) химическое выпадение, связанное с увеличением pH среды.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биография автора

Сергей Михайлович Пилюгин, Воронежский государственный университет

к.г.–м.н., доцент, Воронежский государственный университет, Воронеж, РФ

Литература

1. Laverov N. P., Kazanskij V. I. Mestorozhdenija urana [Uranium deposits]. Rudnye mestorozhdenija SSSR. Moscow, Nedra publ., 1975, pp. 342−365 (In Russ.)
2. Uran Rossijskih nedr [Uranium of the Russian subsoil]. Ed. Mashkovceva G. A. Moscow, VIMS publ., 2010, 850 p. (In Russ.)
3. Pjatov E. A. Strane byl nuzhen uran [The country needed uranium]. Moscow, VIMS publ., 2005, 246 p. (In Russ.)
4. Ul'janov V. S. Vospominanija gornogo inzhenera [Memories of a mining engineer]. Lermontov, 135 p. (In Russ.)
5. Kasatkin A., Plášil J., Chukanov N., Škoda R., Nestola F., Agakhanov A., & Belakovskiy D. Gurzhiite, Al(UO2)(SO4)2F⋅10H2O, a new uranyl sulfate mineral with a chain structure from the Bykogorskoe deposit, Northern Caucasus, Russia. Mineralogical Magazine, 2022, vol. 1−10, doi:10.1180/mgm.2022.34.
6. Bariand P., Berthelon J.P., Cesbron F., Sadrzadeh M. New aluminum sulfate hydrate, khademite of Saghand (Iran). Comptes Rendus des Seances de l'Académie des Sciences, Série, 1973, vol. 277, pp. 1585−1588.
7. Kampf A. R., Plášil J., Kasatkin A. V., Nash B. P. and Marty, J. Magnesioleydetite and straβmannite, two new uranyl sulfate minerals with sheet structures from Red Canyon, Utah. Mineralogical Magazine, 2019, vol. 83, pp. 349–360.
8. Hawthorne F.C. and Sokolova, E. The role of H2O in controlling bond topology: I. The [6]Mg(SO4)(H2O)n (n = 0–11) structures. Zeitschrift für Kristallographie, 2012, vol. 227, pp. 594–603.
9. Lunt D., Boshoff P., Boylett M., El-Ansary Z. Uranium extraction: The key process drivers. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2007, pp. 419–426.
10. Merritt R. C. The Extractive Metallurgy of Uranium. Colorado School of Mines Research Institute, Johnson Publishing Co, Boulder, 1971, pp. 593.