Коффинит — урансодержащий силикатный минерал с формулой: U(SiO 4 ) 1−x ( OH) 4x .
Встречается в виде черных натеков, в тонком сечении от темного до бледно-коричневого цвета . Имеет серовато-черную полосу. Излом хрупкий до раковистого . Твердость коффинита составляет от 5 до 6.
Впервые он был описан в 1954 году для месторождения на шахте La Sal No. 2, Beaver Mesa, округ Меса, штат Колорадо , США, [5] и назван в честь американского геолога Рубена Клэра Коффина (1886–1972). [3] Он широко распространен по всему миру в месторождениях урана и ванадия типа плато Колорадо . Он замещает органическое вещество в песчанике и в месторождениях типа гидротермальных жил . [3] Он встречается в ассоциации с уранинитом , торитом , пиритом , марказитом , роскоелитом , глинистыми минералами и аморфным органическим веществом . [3]
Химическая формула коффинита — U(SiO 4 ) 1−x (OH) 4x . [6] [15] Рентгеновские порошковые картины образцов коффинита позволили геологам классифицировать его как новый минерал в 1955 году. [6] Сравнение с рентгеновскими порошковыми картинами циркона (ZrSiO 4 ) и торита (ThSiO 4 ) было основой для этой классификации. [7] Предварительный химический анализ показал, что урановый силикат проявил гидроксильное замещение. [7] Результаты предварительного химического анализа Шервуда были основаны на образцах из трех мест. Гидроксильные связи и связи кремний-кислород также были доказаны после проведения инфракрасного абсорбционного спектрального анализа. [8] Гидроксильное замещение происходит как (OH) 4 4− для (SiO 4 ) 4− . [8] Гидроксильный компонент в коффините позже оказался несущественным в образовании стабильного синтетического минерала. [9] Недавний электронный микрозондовый анализ субмикроскопических кристаллов выявил обилие кальция , иттрия , фосфора и минимальные замещения свинца вместе со следами других редкоземельных элементов. [9]
Коффинит изоструктурен с ортосиликатами цирконом (ZrSiO 4 ) и торитом (ThSiO 4 ). [16] Штифф и др. проанализировали коффинит с помощью метода рентгеновской порошковой дифракции и определили, что он имеет тетрагональную структуру. [8] Встречающиеся в природе с катионами U 4+ , треугольные додекаэдры UO 8 координируются с общими ребрами, чередующимися тетраэдрами SiO 4 в цепочках вдоль оси c. [12] Центральный урановый участок коффинита окружен восемью тетраэдрами SiO 4 . Размеры решетки природного и синтетического коффинита схожи: природный образец из шахты Arrowhead, округ Меса, штат Колорадо, имеет a=6,93kx, c=6,30kx, а образец, синтезированный Хекстрой и Фуксом, имеет a=6,977kx и c=6,307kx. [15] [13]
Первоначальное исследование коффинита Штиффом и др. описало минерал как черный по цвету с алмазным блеском, неотличимый от уранинита (UO 2 ). [8] Кроме того, первооткрыватели сообщили, что, хотя в коффините не наблюдается спайности, он демонстрирует субконхоидальную трещиноватость и очень мелкозернистый. Первоначальные образцы показали хрупкую текстуру и твердость от 5 до 6 с удельным весом 5,1. [8] Более поздние образцы из шахты Вудроу в Нью-Мексико, собранные Мёнчем, показали волокнистую внутреннюю структуру и исключительную кристаллизацию. [10] Отполированный тонкий срез коффинита имеет коричневый цвет и показывает анизотропное пропускание света. [10] Оптический анализ дал показатель преломления около 1,74. [10]
Коффинит был впервые обнаружен в осадочных урановых месторождениях в районе плато Колорадо [11], но также был обнаружен в осадочных урановых месторождениях и гидротермальных жилах во многих других местах. [9] Образцы коффинита с плато Колорадо были обнаружены с черными мелкозернистыми низковалентными ванадиевыми минералами, уранинитом и тонкодисперсным черным органическим материалом. [15] [8] Другими материалами, связанными с более поздними находками из того же региона, были глина и кварц . [11] В жильных месторождениях рудника Copper King в Колорадо коффинит также был обнаружен с уранинитом и настураном . [8] Коффинит является метастабильным [14] по сравнению с уранинитом и кварцем , поэтому для образования коффинита требуется источник урана в восстановительных условиях , о чем свидетельствует сопутствующее присутствие низковалентных ванадиевых минералов. [8] Богатый кремнием раствор обеспечивает такие восстановительные условия в случаях, когда коффинит получается как продукт изменения уранинита . [12] Хансли и Фицпатрик также отметили, что коричневатый цвет их образцов коффинита был вызван органическим материалом, что привело их к выводу, что коффинит также может образовываться в условиях низких температур, если присутствует органический углерод. [9] Это открытие согласуется с образцами коффинита плато Колорадо, которые включали окаменелую древесину. [11] В Китае коффинит можно найти в граните в дополнение к песчанику . [11] Хансли и Фицпатрик пришли к выводу, что крупнозернистый коффинит, скорее всего, образуется в высокотемпературных условиях. [9] Коффинит и уранинит осаждаются внутри брекчированных и трещиноватых областей измененного гранита при давлении от 500 до 800 бар и температуре от 126 до 178 °C. [11]
Большой процент запасов урана на Земле содержится в залежах коффинита, [17] что имеет важное значение из-за использования урана в ядерной энергетике. Осадочные отложения содержат самые радиоактивные образцы, [8] о чем свидетельствует чрезвычайно радиоактивный коффинит, найденный на плато Колорадо. [6] Исследователи из Гарвардского университета , Геологической службы США (USGS) и нескольких других учреждений безуспешно пытались синтезировать коффинит в середине 1950-х годов после его первоначального открытия. [6] В 1956 году Хекстре и Фуксу удалось создать стабильные образцы синтетического коффинита. Все эти исследования проводились для Комиссии по атомной энергии США . [13]
