| coffinit | |
|---|---|
| smoală de coffinit și uraniu într-o probă dintr-o mină din Republica Cehă | |
| Formulă | U(Si04 ) 1 -x (OH) 4x |
| Proprietăți fizice | |
| Culoare | Negru (din cauza incluziunilor organice); pal spre maro închis în secțiune subțire |
| Duritate | 5-6 |
| Densitate | 5,1 g/cm³ |
| Proprietăți cristalografice | |
| Singonie | singonie tetragonală [1] |
| Proprietati optice | |
| Dispersia axelor optice | nα = 1,730–1,750 nβ = 1,730–1,750 |
| Pleocroismul | moderat; galben-brun pal paralel și maro mediu perpendicular pe axa lungă |
| Anizotropie optică | 5 = 1,730 |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
Coffinitul este un mineral silicat care conține uraniu cu formulele chimice și structurale: U(SiO 4 ) 1-x (OH) 4x [2] și respectiv U 4+ [(SiO 4 ), (OH) 4 ] 4- .
Apare sub formă de plăci negre, de la maro închis la maro deschis pe secțiuni subțiri . Are o structură cu bandă gri-negru și o fractură concoidală (concoidală) fragilă . Duritatea coffinitei pe scara Mohs este de la 5 la 6.
Descris pentru prima dată în 1954 după descoperirea la mina La Sal nr. 2, Beaver Mesa, comitatul Mesa, Colorado , SUA [3] , și numit după geologul american Reuben Claire Coffin [4] (1886-1972). Este distribuit pe scară largă în întreaga lume în zăcăminte de minereu de uraniu de uraniu și vanadiu , cum ar fi Platoul Colorado . Înlocuiește materia organică din gresii și depozite hidrotermale [4] . Asociat cu uraninit , torit , pirita , marcazit , roscoelit , minerale argiloase și materie organică amorfă [4] .
Formula chimică a coffinitei este U(SiO 4 ) 1-x (OH) 4x [5] . Modelele de difracție de raze X ale pulberilor din probele de coffinit au permis geologilor să-l clasifice ca un mineral nou în 1955 [5] . Comparația cu modelele de difracție cu raze X pe pulbere de zircon (ZrSiO 4 ) și torit (ThSiO 4 ) a devenit baza acestei clasificări [6] . Analiza chimică preliminară a arătat că silicatul de uraniu are substituție hidroxil [6] . Rezultatele analizei chimice preliminare a lui Sherwood se bazează pe mostre din trei locații. Legăturile hidroxil și legăturile siliciu-oxigen au fost de asemenea detectate la efectuarea analizei spectrale a absorbției în infraroșu [7] . Substituția hidroxil (OH) 4 4- are loc pentru (SiO 4 ) 4- [7] . Componenta hidroxil din coffinit s-a dovedit a fi nesemnificativă în formarea unui mineral sintetic stabil [8] . Analiza cu microsondă a cristalelor submicroscopice a relevat prezența substituției cu calciu , ytriu , fosfor și o cantitate minimă de plumb, împreună cu urme de alte elemente de pământuri rare [8] .
Coffinitul este izostructural cu ortosilicați zircon (ZrSiO 4 ) și torit (ThSiO 4 ) [9] . Stiff și colaboratorii au analizat coffinita folosind difracția cu raze X pe pulbere și au determinat că are o structură tetragonală [7] . Apar în natură cu cationi U 4+ , dodecaedrele UO 8 triunghiulare se coordonează de-a lungul marginilor articulațiilor, alternând cu tetraedre de SiO 4 în lanțuri de-a lungul axei c [10] . Atomul central de uraniu al coffinitei este înconjurat de opt tetraedre SiO 4 . Dimensiunile rețelei de coffinita naturală și sintetică sunt similare, eșantionul natural de la mina Arrowhead, Mesa County, Colorado având a = 6,93 Å, c = 6,30 Å, iar proba sintetizată de Hextra și Futsch a = 6,977 Å și c = 6,307 Å [11] .
Stiff și colab. au descris pentru prima dată coffinita ca un mineral negru cu un luciu adamantin, care nu se poate distinge de uraninit (UO 2 ) [7] . În plus, cercetătorii au raportat că, deși nu se observă clivaj în coffinite , acesta are o fractură subconcoidală și are o granulație foarte fină. Probele inițiale au arătat o textură fragilă, o duritate Mohs de 5 până la 6 și o greutate specifică de 5,1 [7] . Mostre mai recente din mina Woodrow din New Mexico , colectate de Munch, au arătat o structură internă fibroasă și o cristalizare neobișnuită [12] . O secțiune subțire lustruită de coffinit are culoarea maro și prezintă transmisie anizotropă a luminii. Analiza optică a dat un indice de refracție de aproximativ 1,74 [12] .
Coffinitul a fost descoperit pentru prima dată în depozitele sedimentare de uraniu din Podișul Colorado [13] , dar a fost găsit și în depozitele sedimentare de uraniu și filele hidrotermale din multe alte locuri [8] . S-au găsit probe de coffinit din Platoul Colorado cu minerale negre de vanadiu cu granulație fină și valență scăzută , uranită și material organic negru fin dispersat [7] . Alte materiale asociate cu descoperiri ulterioare din aceeași regiune au fost argila și cuarțul [13] . Coffinit cu uraninit și uraniu cu smoală a fost găsit și în zăcămintele filonare de la mina Copper King din Colorado [7] . Coffinitul este metastabil [14] în comparație cu uranitul și cuarțul , astfel încât formarea lui necesită o sursă de uraniu și condiții reducătoare , așa cum demonstrează prezența asociată a mineralelor de vanadiu cu valență scăzută [7] . Soluția îmbogățită cu silice oferă condiții reducătoare în cazurile în care coffinitul este un produs al modificării uranitului [10] . Hansley și Fitzpatrick au remarcat, de asemenea, că culoarea maronie a probelor lor de coffinit se datorează materialului organic, ceea ce i-a condus la concluzia că coffinitul se poate forma și la temperaturi scăzute în prezența carbonului organic [8] . Această concluzie este în concordanță cu mostrele de coffinită din Platoul Colorado, care conțineau și cărbune bituminos [13] . În China, coffinit a fost găsit în gresie și granit [13] . Hansley și Fitzpatrick au concluzionat că coffinita cu granulație grosieră este cel mai probabil să se formeze în condiții de temperatură ridicată [8] . Coffinitul și uranitul precipită în interiorul zonelor brecciate și fracturate de granit alterat la presiuni de la 500 la 800 bar și la temperaturi de la 126 la 178 °C [13] .
Un mare procent din uraniul Pământului este conținut în zăcăminte de coffinite [15] , ceea ce este un fapt important datorită utilizării uraniului în energia nucleară. Depozitele sedimentare conțin cele mai radioactive eșantioane [7] , așa cum demonstrează cofinitul extrem de radioactiv găsit pe Platoul Colorado [5] . Cercetătorii de la Universitatea Harvard , Serviciul Geologic al Statelor Unite (USGS) și o serie de alte instituții au încercat fără succes să sintetizeze coffinita la mijlocul anilor 1950, după descoperirea sa inițială [5] . În 1956, Gekstra și Fuch au reușit să sintetizeze mostre stabile de coffinit. Toate aceste studii au fost susținute de Comisia pentru Energie Atomică din SUA [11] .