Торбернит , также известный как хальколит , [6] является относительно распространенным минералом с химической формулой Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 12 . [1] Это радиоактивный гидратированный зеленый уранилфосфат меди , встречающийся в гранитах и других урансодержащих месторождениях как вторичный минерал. Химическая формула торбернита похожа на химическую формулу аутунита , в котором катион Cu 2+ заменяет катион Ca 2+ . Торбернит имеет тенденцию дегидратироваться до метаторбернита с суммарной формулой Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 8 .
Торбернит был впервые обнаружен на руднике Георга Вагсфорта около Йоханнгеоргенштадта в Рудных горах в Саксонии. Впервые он был упомянут в 1772 году Игнацем фон Борном в его работе Lythophylacium Bornianum , где он назвал его «mica viridis crystallina, ibid.» (зеленая кристаллическая слюда из Йоханнгеоргенштадта, Сакс.; ibid. = «как указано выше»). В 1780 году Авраам Готтлоб Вернер использует работу Борна и описывает минерал более подробно, сначала называя его «grüner Glimmer» (зеленая слюда), а затем называя его «торбернит» в честь шведского минералога и химика Торберна Улофа Бергмана (1735–1784). [7]
Согласно данным Международной минералогической ассоциации (IMA), которая в последний раз обновляла свой список в 2009 году [8] , система Никеля-Штрунца включает торбернит в раздел «фосфаты и арсенаты уранила». Там он входит в подраздел «UO 2 : RO 4 = 1 : 1», образуя группу аутунита вместе с аутунитом , хейнрихитом , калеритом, кирхгеймеритом, метараухитом , новачекитом-I, новачекитом-II, салеитом, ураноцирцитом I, ураноцирцитом II, ураноспинитом, сяньцзянгитом и цейнеритом с системным номером 8.EB.05 .
Дана группирует минерал в класс «фосфаты, арсенаты и ванадаты», в раздел «гидратированные фосфаты и т.д.» в безымянную группу с метаторбернитом , номер 40.02a.13.
Торбернит кристаллизуется в тетрагональной пространственной группе I 4/ mmm с параметрами решетки a = 7,0267(4) Å и c = 20,807(2) Å и 2 формульными единицами на элементарную ячейку. [1]
В исследовании 2003 года с использованием свежих синтетических кристаллов Локок и Бернс сравнили кристаллические структуры уранилфосфатов меди торбернита Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 12 и метаторбернита Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 8 со структурами ураниларсенатов меди цейнерита Cu[(UO 2 )(AsO 4 )] 2 (H 2 O) 12 и метацейнерита Cu[(UO 2 )(AsO 4 )] 2 (H 2 O) 8 . В этих исследованиях им наконец удалось впервые проанализировать кристаллическую структуру торбернита и получить значительно более точный анализ структуры метаторбернита по сравнению с предыдущими исследованиями (Макаров и Тобелко R 1 = 25 %, [9] Росс и др. R 1 = 9,7 %, [10] Стерджиу и др. R 1 = 5,6 %, [11] Калос и Кеннард R 1 = 9,2 % [12] против Локока и Бернса R 1 = 2,3 %).
Исследование показывает, что торбернит изоструктурен цейнериту, а метаторбернит изоструктурен метацейнериту. Все четыре соединения относятся к слоистому типу аутунита со структурным мотивом [(UO 2 ) (XO 4 )] (где X = P или As). Ионы Cu 2+ во всех этих соединениях координируются в плоскоквадратной форме молекулами воды и далее координируются с атомами кислорода уранила, образуя октаэдры с искажением Яна-Теллера . Дополнительные молекулы воды удерживаются в кристаллической структуре только водородными мостиками .
Торбернит легко дегидратируется до метаторбернита с суммарной формулой Cu[(UO 2 )(PO 4 )] 2 (H 2 O) 8 . Он образуется при увядании торбернита, а также может быть получен путем искусственного нагрева торбернита выше 75 °C. [13] Кристаллы довольно непрозрачны и лишь слабо просвечивают со стеклянным блеском. [14]
Метаторбернит кристаллизуется тетрагонально-дипирамидально в пространственной группе P4 / n с параметрами решетки a = 6,9756(5) Å и c = 17,349(2) Å и 2 формульными единицами на элементарную ячейку. [1]
Кристаллическая структура метаторбернита отличается от торбернита, поскольку каждый второй слой уранилфосфата смещен примерно на половину длины кристаллографической оси a в направлениях [100] и [010]. [1] Анализ Локока и Бернса подтверждает вывод Стерджиу и др. о том, что ионы Cu2 + имеют только 88% кристаллографической занятости. Авторы предполагают, что при протонировании некоторых молекул воды происходит компенсация заряда для электронной нейтральности, как это обсуждается с минералом черниковитом. [1] То же самое постулируется теми же авторами для аутунита. [15] Из-за ограничений рентгеновской дифракции этот постулат практически не поддается проверке этим методом.
Анализ Локока и Бернса показывает восемь молекул воды на формульную единицу в метаторберните. Это согласуется с работами Артура Фрэнсиса Халлимонса [13] [16] и Курта Валенты [17] , которые показывают, что различные этапы гидратации между торбернитом и метаторбернитом имеют четкие границы, а содержание воды в каждом соединении остается постоянным и не меняется, в отличие, например, от минералов группы цеолитов . Поэтому формулы сумм, указывающие различные степени воды для торбернита и метаторбернита, не должны использоваться. [1]
Минерал часто встречается в виде небольших тонких пластинчатых кристаллов, но может быть также чешуйчатым или порошкообразным. Реже встречаются более толстые пластины, напоминающие сложенную колоду карт. Чаще встречаются дипирамидальные формы.
Из-за содержания урана около 48% материал сильно радиоактивен . Согласно формуле суммы можно получить удельную активность 85,9 кБк / г [3] (для сравнения: природный калий : 0,0312 кБк/г).
В отличие от своего кальциевого аналога аутунита, минерал не флуоресцирует. [6] Минерал очень хрупкий. Его твердость (по шкале Мооса) составляет от 2 до 2,5.
Торбернит образуется как вторичный минерал в зоне окисления урановых руд. Он часто встречается в парагенезисе с аутунитом , метаторбернитом , уранинитом , цейнеритом и, очень редко, с готьеритом . [18]
Торбернит относительно распространен, и по всему миру к 2022 году известно более 1100 задокументированных местонахождений. [19] В Германии он известен не только из своего типового местонахождения Йоханнгеоргенштадт, но и из других областей в Рудных горах , а также из Шварцвальда, гор Фихтель , Баварского леса , Тюрингенского леса . Другие местонахождения находятся в Аргентине , Австралии , Австрии , Бельгии , Боливии , Бразилии , Канаде , Чили , Китае , Чехии , Демократической Республике Конго , Франции , Габоне , Ирландии , Италии , Японии , Мадагаскаре , Мексике , Намибии , Норвегии , Польше , Португалии , Румынии , Словакии , Словении , Испании , Южной Африке , Швейцарии , Таджикистане , Узбекистане , Великобритании и США . [20 ]
Из-за токсичности соединений урана образцы этого минерала следует хранить в герметичных стеклянных банках.
