Ториани́т (англ.Thorianite, от названия химического элемента) — редкий минерал тория из группы уранинита, по составу оксид тория с идеальной формулой ThO2), однако в его составе присутствует массу примесей, чаще всего, это оксиды урана, лантана, церия, празеодима и неодима. Кроме того, в составе торианита присутствует гелий как продукт радиоактивного распада урана и тория. Минерал немного менее радиоактивен, чем настуран (уранинит), однако излучение от него труднее экранировать вследствие высокоэнергетического гамма-излучения. Торианит и уранинит образуют непрерывную серию твёрдых растворов как в природе, так и синтетическим путём. По цвету, удельному весу и составу различают три типа торианита, описанные как модификации α, β и γ.
Первоначально в 1904 году торианит был описан Анандой Кумарасвами как уранинит, однако вскоре был определён Уиндхемом Р. Данстаном как новый, ранее неизвестный минерал и получил своё современное название. Торианит распространен в некоторых аллювиальных россыпях Цейлона среди драгоценных камней, где он встречается в основном в виде небольших тяжёлых чёрных кристаллов кубической формы, частично эрозированных водой. Разности торианита обычно не крупнее полутора сантиметров, однако есть сообщения, что на Мадагаскаре найдены кристаллы в четыре раза крупнее.
Торианит в вакууме отдает в сутки на 1 кг 0,069 см3 гелия.[1]:39
— Василий Соколов, «Гелий и другие редкие газы : их добыча и применение», 1933
...больше всего гелия оказалось в одном минерале, который добывают на острове Цейлон. Называется этот минерал торианит. Если килограмм торианита раскалить докрасна, то он отдаст около десяти литров гелия.[2]
Недавно выяснено, что имеется непрерывный изоморфный ряд перехода от уранинита <...> к торианиту <...>. Эти минералы имеют и тождественные кубические структуры типа флюорита.[5]:48
Распространен торианит значительно меньше, чем монацит и торит. В качестве акцессорного минерала,[7] он иногда присутствует в сиенитах и гранитах.[8]:30
— Требования промышленности к качеству минерального сырья: справочник для геологов. Выпуск 72. Торий, 1961
Торианит (Th,U)O2 содержит от 45 до 93% ThO2 и до 50% UO2, изоморфен с уранинитом. К разновидностям торианита относятся ураноторианит, содержащий до 50% UO2, и алданит, в составе которого 15-20% UO2...[9]:414
— Василий Емельянов, «Металлургия ядерного горючего», 1962
Торианит — изоморфная смесь окиси тория и урана.[10]:261
Торианит <...> образует идиоморфные, хорошо ограненные кубические кристаллы темно-бурого (до черного) цвета, с блестящими, иногда искривленными гранями, а иногда характерные срастания с бадделеитом <...>. Торианит сильно радиоактивен...[11]:164
— Юрий Капустин, «Минералогия карбонатитов», 1971
Химический состав торианита прост; наиболее характерной примесью в нем является U, и содержание UO2 в минерале колеблется от 0,5 до 25% (ураноторианит). Постоянно присутствуют Pb (вероятно, радиогенный) и TRцериевой группы...[11]:164
Самарскит, содержащий 3% тория и 12% урана, дал при нагревании от 20 до 80° семикратное увеличение выделения эманации радия, т . е . имел почти одинаковый температурный коэффициент со смолкой <урановой>.
Интересную аномалию дал торианит из Галле, выделявший при 20 и 80° одинаковое количество эманации. Таким образом, при увеличении температуры не произошло ускорение реакции распада.[12]:150
Для извлечени газов из минералов существует несколько способов, а именно: способ измельчения, способ нагревания и способ разложения. Минералы, содержащие значительные количества гелия, как монацит, торианит — уже в сравнительно больших кусках сами отдают гелий. Напр., куски монацита в сутки отдают 0,002 см3 гелия на 1 кг минерала. Торианит в вакууме отдает в сутки на 1 кг 0,069 см3 гелия.[1]:39
— Василий Соколов, «Гелий и другие редкие газы : их добыча и применение», 1933
Торианит: черный; удельный вес 8,97-9,33; слегка окатанные кубы, реже неправильные зерна. Очень редкий.
Уранинит: черный; удельный вес 6,6-10‚6; сходен с торианитом.[3]:87
— Екатерина Копчёнова, «Минералогический анализ шлихов», 1950
...минералы, образующие изоморфный ряд, крайними членами которого являются уранинит — UO2 и торианит — ThO2, получившие названия по содержанию урана и тория.
Химический состав характеризуется наличием UO2 (от 4,41 до 74,43 %) , UO3 (от 1,8 до 59,9 %), ThO2 (от следов до 93,02%, Ra, Ас, Ро, TR, Pb и Не (свинец и гелий являются продуктами радиоактивного распада). Синоним для уранинита — урановая смоляная руда, урановая смолка.[4]:269
Сам процесс распада В. М. Гольдшмидт представляет как перегруппировку вещества. Например, соединение YNbO4 превращается в тонкодисперсную смесь (твердый псевдораствор) окислов: Y2O3 и Nb2O5. При такой концепции понятно, почему не наблюдается превращений в аморфное вещество простых соединений, как ThO2 (торианит), или солей сильных кислот со слабыми основаниями, например (Ce,La,...)PO4 (монацит).[13]:52
В минералах из группы окислов, например в торианите и его разновидностях, уран изоморфно замещает торий. Недавно выяснено, что имеется непрерывный изоморфный ряд перехода от уранинита (U41-x U6x)О2+х к торианиту (ThO2). Эти минералы имеют и тождественные кубические структуры типа флюорита.[5]:48
Так как монацит, торит и торианит являются в настоящее время основными минералами, имеющими промышленное значение на торий, а сведения о них в справочниках частично устарели, необходимо остановиться на описании их состава и особенностей несколько подробнее.[8]:27
— Требования промышленности к качеству минерального сырья: справочник для геологов. Выпуск 72. Торий, 1961
Торианит, особенно его урансодержащая разновидность — ураноторианит, второй собственно ториевый минерал, который пригоден для промышленной добычи тория. <...> Наивысший выход тория из всех перечисленных минералов даёт торианит, сходный внешне с настураном. Распространен торианит значительно меньше, чем монацит и торит. В качестве акцессорного минерала, он иногда присутствует в сиенитах и гранитах.[8]:30
— Требования промышленности к качеству минерального сырья: справочник для геологов. Выпуск 72. Торий, 1961
Важнейшими промышленными минералами тория в настоящее время являются монацит, торит и торианит (ураноторианит). В Индии некоторое значение приобрел чералит (Th,Ce,Ca,U)(PO4,SiO4). <...>
Торианит (Th, U)O2 содержит от 45 до 93% ThO2 и до 50% UO2, изоморфен с уранинитом. К разновидностям торианита относятся ураноторианит, содержащий до 50% UO2, и алданит, в составе которого 15-20% UO2...[9]:414
— Василий Емельянов, «Металлургия ядерного горючего», 1962
Акцессорный торианит ThO2 — очень редкий минерал в карбонатитах. Он встречен в массивах Палабора (Russell, Hiemstra, Groeneveld, 1954), Сибири (Гайдукова и др., 1962) и на Кольском полуострове (Капустин, 1964; Краснова и др., 1967), где ассоциирует с магнетитом, апатитом, флогопитом, пирохлором и бадделеитом. Торианит установлен в карбонатитах II стадии и в зонах карбонатизации. Он образует идиоморфные, хорошо ограненные кубические кристаллы темно-бурого (до черного) цвета, с блестящими, иногда искривленными гранями, а иногда характерные срастания с бадделеитом (Краснова и др., 1967); его удельный вес 8,89. Торианит сильно радиоактивен; дебаеграмма аналогична эталонной и получается без предварительного прокаливания. Этот минерал оптически изотропен, его показатель преломления n = 2,20. Химический состав торианита прост; наиболее характерной примесью в нем является U, и содержание UO2 в минерале колеблется от 0,5 до 25% (ураноторианит). Постоянно присутствуют Pb (вероятно, радиогенный) и TRцериевой группы <...>. Ввиду редкости торианита условия его появления однозначно не установлены.[11]:164
— Юрий Капустин, «Минералогия карбонатитов», 1971
К важнейшим минералам тория, имеющим промышленное значение, относятся монацит, торит и торианит. <...>
Торианит (Th,U)O2 cодержит 45–93% Th, он изоморфен с урановым минералом уранинитом.[14]:231
— Юрий Туманов, «Электротехнологии нового поколения в производстве неорганических материалов: экология, электроснабжение, качество», 2013
Минералы тория и торийсодержащие руды.
Важнейшие собственные минералы — торит (содержит до 77% тория. Здесь и далее % масс.) и торианит (содержит до 45–93% тория).[15]:48
— Сергей Алексеев, Владимир Зайцев, «Торий в ядерной энергетике», 2014
Торит обнаружен в Новой Зеландии и Норвегии. Однако, он редок, так же как и другой богатый торием минерал — торианит (Th,U)O2. К разновидностям торианита относятся ураноторианит и алданит, содержащие до 50 и 20% диоксида урана соответственно. Торианит и его разновидности содержат 6–13% редкоземельных элементов, кроме того, в нем содержится радиоактивный свинец (до 13%) и примеси железа и циркония.[15]:48
— Сергей Алексеев, Владимир Зайцев, «Торий в ядерной энергетике», 2014
Торианит встречается в пегматитах. Добывается торианит из кларков на Мадагаскаре и в небольших количествах из некоторых россыпей на Шри-Ланке.[15]:48
— Сергей Алексеев, Владимир Зайцев, «Торий в ядерной энергетике», 2014
Гелий давно уже был найден в клевеите — почему бы не поискать его и в других минералах? Рамзай и Трэверс принялись за работу. И вскоре гелий был найден в уранините, фергусоните, самарските, колумбите, монаците. Но больше всего гелия оказалось в одном минерале, который добывают на острове Цейлон. Называется этот минерал торианит. Если килограмм торианита раскалить докрасна, то он отдаст около десяти литров гелия. Много минералов изучил Рамзай, ища в них гелий. Из своих наблюдений он вывел странное правило: гелий всегда оказывается в тех минералах, которые содержат металлы уран и торий. Если в состав минерала входит металл уран или металл торий, то в нем наверняка можно рассчитывать найти и гелий.[2]
Гелий, найденный Рамзаем в клевеите, это гелий, возникший из урана. А гелий, который извлекают из торианита, это гелий, возникший из тория и из урана (в торианите есть и торий, и уран). Сколько же лет пролежали в земле клевеит, торианит, фергусонит, монацит, прежде чем попали в руки человека? Геологи не могли ответить на этот вопрос. За них ответили физики после того, как узнали тайну рождения гелия. <...>
Миллионы и миллиарды лет гематит, уранинит, клевеит, торианит, фергусонит, монацит копили в себе гелий. Измерив количество гелия, ученые установили хронологию Земли. Минералы, содержащие уран и торий, стали хронометрами, по которым физики и геологи отсчитали не секунды, не минуты и не часы, а тысячелетия и миллионы лет.[2]
«Я полагаю, — писал Трелфолл, — что немцы изобрели какой-то способ добывать в большом количестве гелий и на этот раз наполнили оболочку своего цеппелина не водородом, как обычно, а гелием». <...> Откуда же немецкие инженеры достали его так много? Может быть, они извлекли гелий из минералов, как когда-то извлек его Рамзай? Но минералы, содержащие гелий, не дешевы. Неужели же немцы раздобыли десятки тысяч тонн монацита или торианита? Да в Германии и нет таких минералов. Монацитовый песок им пришлось бы ввозить из Бразилии, торианит с Цейлона, а время военное. Не нагружать же броненосцы бразильским песком![2]
↑ 12Соколов В. А., Гелий и другие редкие газы : их добыча и применение / В. А. Соколов. — Ленинград; Москва: Государственное научно-техническое нефтяное издательство, 1933 г. — 90 с.
↑ 12Е. В. Копчёнова. Минералогический анализ шлихов. Всесоюз. науч.-исслед. ин-т минер. сырья «ВИМС» м-ва геологии. — Москва: Госгеолиздат, 1951 г. — 208 с.
↑ 12Лазаренко Е. К., «Курс минералогии». — Киев: Гостехиздат Украины, 1951 г. — 688 с.
↑ 123В. И. Герасимовский. Характерные особенности минералогии урана. — М.: Атомная энергия, №7, июль 1959 г. — с.47-56
↑ 12Кухаренко А. А. Минералогия россыпей. — Москва: Госгеолтехиздат, 1961 г. — 318 с.
↑Акцессорные минералы входят в состав более крупных пород в очень малых количествах (менее 1 %) и потому не влияют на классификацию и свойства основной породы.
↑ 123Требования промышленности к качеству минерального сырья : Справочник для геологов. (Ред. коллегия: А. И. Гинзбург, А. Д. Ершов (глав. ред.) и др.) Выпуск 72: Торий. Авт.: И. В. Чирков, Г. Е. Каплан, Т. А. Успенская; Науч. ред. В. А. Невский. ― Москва: Госгеолтехиздат, 1961 г. — 84 с.
↑ 12Емельянов В. С. Металлургия ядерного горючего. Свойства и основы технологии урана, плутония и тория. 2-е изд., перераб. и доп. — Москва: Атомиздат, 1968 г. — 483 с.
↑Лукашёв К. И. Геохимические поиски элементов в зоне гипергенеза : в 2 книгах. Книга первая. ― Минск : Наука и техника, 1967 г. — 298 с.
↑ 123Капустин Ю. Л. Минералогия карбонатитов. — Москва: Наука, 1971 г. — 288 с.
↑Туманов Ю. Н. Электротехнологии нового поколения в производстве неорганических материалов: экология, электроснабжение, качество. ― Москва: Физматлит, 2013 г. — 806 с.
↑ 123С. В. Алексеев, В. А. Зайцев, Торий в ядерной энергетике. ― Москва: Техносфера, 2014 г. — 284 с.
Статья в Википедии
Медиафайлы на Викискладе
