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

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.