Коффинит — урансодержащий силикатный минерал с химической и структурной формулами: U(SiO ₄ ) _1-x (OH) _4x и U ⁴⁺ [(SiO ₄ ), (OH) ₄ ] ^4- соответственно.

Встречается в виде чёрных налётов, от тёмных до бледно-коричневых на тонких шлифах . У него серовато-чёрная полосчатая структура и хрупкий раковистый (конхоидальный) излом . Твердость коффинита по шкале Мооса составляет от 5 до 6.

Впервые описан в 1954 году после обнаружения на шахте La Sal № 2, Бивер-Меса, округ Меса, штат Колорадо , США , и назван в честь американского геолога Рувима Клэра Коффина (1886—1972). Широко распространён во всем мире в ураново-рудных месторождениях урана и ванадия типа плато Колорадо . Замещает органическое вещество в песчаниках и в отложениях гидротермального типа . Сопутствует ураниниту , ториту , пириту , марказиту , роскоэлиту , глинистым минералам и аморфным органическим веществам .

Состав

Химическая формула коффинита U(SiO ₄ ) _1-x (OH) _4x . Рентгенограммы порошков из образцов коффинита позволили геологам классифицировать его как новый минерал в 1955 году . Сравнение с порошковой рентгенограммой циркона (ZrSiO ₄ ) и торита (ThSiO ₄ ) стало основой для этой классификации . Предварительный химический анализ показал, что урановый силикат имеет гидроксильное замещение . Результаты предварительного химического анализа Шервуда основаны на образцах из трёх мест. Гидроксильные связи и связи кремний-кислород также обнаружились при проведении спектрального анализа инфракрасного поглощения . Гидроксильное замещение (ОН) ₄ ^4- происходит для (SiO ₄ ) ^4- . Гидроксильная составляющая в коффините оказалась несущественной в образовании стабильного синтетического минерала . Микрозондовый анализ субмикроскопических кристаллов выявил присутствие замещения кальцием , иттрием , фосфором и минимальным количеством свинца наряду со следами других редкоземельных элементов .

Кристаллическая структура

Коффинит изоструктурен с ортосиликатами цирконом (ZrSiO ₄ ) и торитом (ThSiO ₄ ) . Стифф и др. проанализировали коффинит с использованием метода порошковой дифракции рентгеновских лучей и определили, что он имеет тетрагональную структуру . Встречающиеся в природе с катионами U ⁴⁺ , треугольные додекаэдры UO ₈ координируются по совместным ребрам, чередуясь с тетраэдрами SiO ₄ в цепочках вдоль оси c . Центральный атом урана коффинита окружён восемью тетраэдрами SiO ₄ . Размеры решёток встречающегося в природе и синтетического коффинита схожи, причём встречающийся в природе образец из шахты Арроухед, округ Меса, штат Колорадо, имеет a = 6.93 Å, c = 6.30 Å, и образец, синтезированный Гекстрой и Фучем, имел a = 6.977 Å и c = 6.307 Å .

Физические свойства

Стифф и др. впервые описали коффинит как минерал чёрного цвета с адамантиновым блеском, неотличимый от уранинита (UO ₂ ) . Кроме того, исследователи сообщили, что, хотя в коффините не наблюдается спайности , он имеет субконхоидальный излом и очень мелкозернист. Первоначальные образцы показали хрупкую текстуру, твёрдость по Моосу от 5 до 6 и удельный вес 5.1 . Более поздние образцы из шахты Вудроу в Нью-Мексико , собранные Мунчем, показали волокнистую внутреннюю структуру и необычную кристаллизацию . Полированный тонкий срез коффинита имеет коричневый цвет и показывает анизотропную передачу света. Оптический анализ дал показатель преломления около 1.74 .

Известные месторождения

Коффинит впервые обнаружен в осадочных урановых месторождениях в районе плато Колорадо , но он также был обнаружен в осадочных урановых месторождениях и гидротермальных жилах во многих других местах . Образцы коффинита с плато Колорадо обнаружены с черными мелкозернистыми низковалентными ванадиевыми минералами, уранинитом и мелкодисперсным чёрным органическим материалом . Другими материалами, связанными с более поздними находками из того же региона, были глина и кварц . В месторождениях жилы на руднике Коппер Кинг в Колорадо также обнаружен коффинит с уранинитом и урановой смолкой . Коффинит является метастабильным по сравнению с уранинитом и кварцем , поэтому для его образования требуется источник урана и восстановительные условия , о чём свидетельствует ассоциированное присутствие низковалентных ванадиевых минералов . Раствор , обогащённый кремнеземом, обеспечивает восстановительные условия в случаях, когда коффинит является продуктом изменения уранинита . Хэнсли и Фитцпатрик также отметили, что коричневатый цвет их образцов коффинита вызван органическим материалом, что привело их к заключению, что коффинит может также образовываться в условиях низких температур в присутствии органического углерода . Этот вывод согласуется с образцами коффинита на плато Колорадо, которые содержали и каменный уголь . В Китае коффинит обнаружен в песчанике и граните . Хэнсли и Фитцпатрик пришли к выводу, что крупнозернистый коффинит наиболее вероятно образуется в условиях высокой температуры . Коффинит и уранинит выпадают в осадок внутри брекчированных и трещиноватых областей изменённого гранита при давлениях от 500 до 800 бар и температуре от 126 до 178 °С .

Особые характеристики

Большой процент урана Земли содержится в месторождениях коффинита ,что является важным фактом из-за использования урана в ядерной энергетике. Осадочные отложения содержат наиболее радиоактивные образцы , о чём свидетельствует сильно радиоактивный коффинит, обнаруженный на плато Колорадо . Исследователи из Гарвардского университета , Геологической службы США (USGS) и ряда других учреждений безуспешно пытались синтезировать коффинит в середине 1950-х годов после его первоначального открытия . В 1956 году Гекстре и Фучу удалось синтезировать стабильные образцы коффинита. Все эти исследования проведены при поддержке Комиссии США по атомной энергии .

Примечания