Пирохлор

Пирохлор — минерал класса оксидов и гидроксидов, сложный оксид натрия, кальция и ниобия с дополнительными анионами. Кристаллическая структура координационного строения.

Пирохлор
Пирохлор. Место находки: Вишневогорск, Южный Урал, Россия
Пирохлор. Место находки: Вишневогорск, Южный Урал, Россия
Формула (NaCa)2Nb2O6 (OH,F)
Примесь марганец
Физические свойства
Цвет От бесцветного до желтого
Цвет черты Белый
Блеск Стеклянный
Прозрачность Непрозрачный
Твёрдость 6-6,5
Спайность Несовершенная по {101}
Плотность 2,81 г/см³
Кристаллографические свойства
Сингония Кубическая
Оптические свойства
Показатель преломления 1,542
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Название — от др.-греч. πῦρ, род. пад. πυρός — «огонь» и др.-греч. χλωρός — «зеленый» (F. Wöhler, 1826).

Синонимы — флюохлор, хальколамприт, эндейлит.

Свойства минераловПравить

Структура и морфология кристалловПравить

Кубическая сингония — Fd3m. Кристаллический, реже рентгеноаморфный — метамиктный. У кристаллического параметр ячейки составляет 1,04—1,045 нм, у продукта прокаливания метамиктного 1,037—1,041 нм; наименьшие параметры ячеек — у редкоземельных разновидностей (обручевита и мариньякита) 1,031—1,037 нм; у пандаита 1,056—1,058 нм, у стронциевых около 1,047 нм, у свинцовых 1,053—1,057 нм. Z = 8. Гексоктаэдрический класс, кристаллографическая группа — m3m (3L44L36L29PC). Наблюдающиеся формы: a (100), d (110), o (111), n (211), m (311); из них значительно преобладает o (111), нередки небольшие грани a (100) и d (110). Кристаллы обычно октаэдрического облика. Часто они несовершенны, иногда уплощены по граням октаэдра. Двойники по (111) очень редки.[1]

Физические свойства и физико-химические константыПравить

Спайность обычно не наблюдается, иногда несовершенная спайность или отдельность по (111). Хрупок. Излом неровный, раковистый, до занозистого. Твердость 5—5,5. Микротвёрдость при нагрузке 100 г. 514—764 кГ/мм2, более низкая у метамиктных гидратированных образцов. Она несколько повышается с возрастанием содержания Nb, в зональных кристаллах различна в разных зонах; наиболее низкая микротвердость — у обручевита — 317—412 кГ/мм2 (при нагрузке 50 г), у пандаита 570 кГ/мм2, стронциевого пандаита 353—550 кГ/мм2. Удельный вес варьирует от 3,8 до 5; при близком составе у метамиктного пирохлора он ниже, чем у кристаллического, понижается в результате гидратации, повышается в общем с повышением содержания Ta, U, Ba, Sr, Pb. Цвет желто-бурый, красновато-бурый, бурый до буро-черного, также светло-бурый, янтарно-бурый, янтарно-желтый, бледно-желтый до бесцветного, изредка зелёный, желтовато- и оливково-серый. В кристаллах окраска часто распределена неравномерно: ядро отличается по цвету от наружных частей кристалла, наблюдается различие окраски в различных зонах и вдоль трещин. Черта светло-бурая, желтоватая. Блеск стеклянный до жирного и смоляного на изломе. Темно окрашенные разности просвечивают только в тонких осколках; гидратированный пирохлор прозрачен. Радиоактивен в различной степени в соответствии с разным содержанием урана и тория, иногда радиоактивны лишь отдельные зоны кристаллов. После прокалывания люминесцируют в лучах ртутно-кварцевой лампы.

При магнитной сепарации пирохлор концентрируется в неэлектромагнитной и слабоэлектромагнитной фракциях. Удельная магнитная восприимчивость неизмененного пирохлора варьирует, значительно возрастает при изменении минерала. Диэлектрическая постоянная типичного пирохлора 4,1—5,1, обручевита 3,81—4,96, уранпирохлора 3,42—3,46. Электропроводность порядка 2,0 * 10−10 Ом. Инфракрасные спектры поглощения кристаллического и метамиктного пирохлоров до и после их прокалывания одинаковы; поверхность пирохлора имеет отрицательный заряд. рН суспензии его больше 7,8, у обручевита 7,0. Флотируется олеиновой кислотой, олеатом натрия, фосфотеном. При флотации карбонатитовых пирохлоровых руд олеиновой кислотой в качестве активатора применяется купферон, депрессором служит лигносол; цирконо-пирохлоровые руды флотируются олеиновой кислотой с едким натрием и кальцинированной солью; производится последующая кислотная обработка и флотация концентрата аксилсульфатом натрия в кислой среде.[2]

Микроскопические характеристикиПравить

В шлифах в проходящем свете бурый, жёлтый, темно-красновато-бурый до почти непрозрачного. Изотропен. Показатель преломления варьирует в пределах 2,14—1,9: у собственно пирохлоров 2,00—2,14, несколько ниже у обогащённых ураном — 1,93—1,96, значительно более низкий — 1,83 у обручевита, 2,07—2.10 — у стронциевого пандаита. В шлифах характерны многочисленные трещины, часто наблюдается неравномерное распределение окраски. В полированных шлифах в отраженном свете светло-бурый (темнее ильменита, по сравнению с магнетитом слегка кремовый). Отражающая способность 11,9—16,2 %. Изотропен. Внутренние рефлексы характерны: красновато-желтые до желтых.[3]

Химический составПравить

Состав переменный в связи с широким проявлением изоморфизма и различной степенью гидратации. Состав типичного пирохлора близок к формуле A2B2O6F — NaCaNb2O6F (теоретический состав: Na2O —8,53 %; CaO — 15,39 %; Nb2O5 — 73,06 %; F — 5,22 %); обычно отмечается недостаток катионов группы А и анионов (X); при дефиците указанных ионов обычна гидратация пирохлора, и общая формула его имеет вид A2 — mB2X1 — n * nH2O.

В группе B ниобий резко преобладает над Ta и Ti, в группе доминирует над Са и Na, которые замещаются TR, U, Th, реже, Ba, Sr и Pb, в незначительном количестве Fe2+, K. Содержание Ti составляет 1,5—2,5 до 10—11 % TiO2 в уранпирохлорах, промежуточных между собственно пирохлором и бетафитом. Обычно содержание ZrO2 составляет 1—1,5 % (редко ло 4 %). Fe2O3 обычно содержится в количестве менее 1—2 %, в уранпирохлорах 2,5—4 %. Типичный пирохлор содержит обычно менее 1 % TR, иногда до 4 %; в редкоземельных разновидностях — обручевите и мариньяките — количество TR2O3 достигает 10 % и более. Повышенное содержание Sr (>5 % SrO) в пирохлорах из карбонатитах Сибири, в пирохлоре из Луеша (Конго), в стронциевом пандаите и в некоторых пирохлорах карбонатитовых месторождений Нкомбва (Замбия) и Чума (Мбея, Танганьика), Высокое содержание Ba отличает пандаит от типичного пирохлора, в котором обычно отмечаются доли процента BaO, максимально 0,93 %; значительно содержание PbO в плюмбопирохлоре. Типичный неизмененный пирохлор содержит лишь немного воды; количество её повышено в метамиктном пирохлоре, в уранпирохлоре и в редкоземельных разновидностях — обручевите и мариньяките. Пирохлор и редкоземельные его разновидности содержат до 4 % F. Фтор более характерен для пирохлора пегматитов и акцессорного пирохлора пород, чем для пирохлора карбонатитовых месторождений; в последних фторсодержащий пирохлор замещает пирохлор ранней генерации.[4]

Диагностические испытанияПравить

Измельченный в порошок с трудом растворяется в HCl; разлагается крепкой H2SO4 и HF, легко разлагается сплавлением с KHSO4. При анализе пирохлора лучший способ разложения — обработка серной кислотой с сернокислым аммонием. В полированных шлифах HF травится мгновенно. Травится HBF4, H2SO4 + KMnO4, кипящей H2SO4 при продолжительном действии. При травлении смесью NH4F + HCl выявляется структура. Перед паяльной трубкой края зерен слегка оплавляются, меняя цвет.[5]

Поведение при нагреванииПравить

Структура кристаллического пирохлора сохраняется обычно при прокалывании до 1200 °C; в результате нагревания метамиктных и частично метамиктных пирохлоров кристаллическая структура в основном восстанавливается. При нагревании метамиктные пирохлоры обнаруживают характерное свечение (вспыхивание) при переходе из метамиктных в кристаллическое состояние. В пределах 175—215 °C фиксируется эндотермический эффект, связанный с отдачей минералов воды, более выраженный у гидратированных разностей; уранпирохлор дает дополнительное эндотермическое положение в пределах 385—450 °C.

В результате прокалывания кристаллического пирохлора при 900—1000 °C и иногда образуется дополнительная фаза перовскита, при прокалывании метамиктных пирохлоров в интервале 750—930 °C, наряду с преобладающей пирохлоровой фазой, возникают дополнительные фазы ферсманита, перовскита, фергусонита, колумбита, рутила или самарскита; их образование зависит от химического состава исходного минерала.

Прокалывание ведет к заметному изменению пирохлора. Удельный вес кристаллического пирохлора при прокалывании практически не меняется; до прокалывания — 4,26, у прокаленного при 1000 °C — 4,27 вместо 4,07. Показатели преломления и отражательная способность метамиктного и кристаллического пирохлора в результате нагревания возрастают.[6]

НахождениеПравить

Один из наиболее распространенных ниобиевых минералов. Характерен для нефелиновых сиенитов, альбитизированных гранитов, щелочно-ультраосновных пород и для карбонатов. В гранитных пегматитах представлен обручевитом.

Как акцессорный минерал наблюдается в нефелиновых и щелочных сиенитах и в связанных с ними пегматитах, где образуется при процессах альбитизации; ассоциируется с цирконом, ильменитом, биотитом (лепидомеланом), апатитом, реже с титанитом, эшинитом, ортитом, ильменорутилом. Характерен также для некоторых альбито-рибекитовых гранитов Нигерии, где сопровождается минералами метасоматического этапа — криолитом, топазом, циннвальдитом. В массивах щелочных и ультраосновных пород наблюдается в апатито-форстерито-магнетитовых и во флагопито-кальцито-магнетитовых метасоматических породах, а также в щелочных пегматитах; менее существенную роль играет в фенитах. В карбонатитах различного типа сопровождается диопсидом, форстеритом, флогопитом, бадделеитом, циркелитом, апатитом, магнетитом; ассоциируется также с щелочным амфиболом, эгирином, лепидомеланом, магнетитом, апатитом, цирконом, пирротином, пиритом. В щелочно-ультраосновых породах и в карбонатитах наблюдается несколько генераций пирохлора; ранний пирохлор содержит больше урана и тантала, чем более поздний; с процессами анкеритизации карбонатитов связано замещение раннего пирохлора. Известно образование вторичного пирохлора и его разновидностей по ниобийсодержащим минералам: по пирохлору более ранней генерации, по лопариту, колумбиту, самарскиту, ильмениту, ильменорутилу.[7]

НаходкиПравить

Араша (Бразилия), Сент-Оноре (Канада), Шелинген (Кайзерштуль, Баден), оз. Лаахер (Эйфель) — ФРГ, Утьо (Швеция), Фредериксверн (Норвегия), Урал, Вост. Саяны, Якутия, Кольский п-ов (Россия), Панда-Хилл (Танзания), Тороро (Уганда), Нкубе Хилл (Зимбабве), Приазовье (Украина)[8].

Искусственное получениеПравить

Получается сплавлением CaO, NaF и Nb2O5.

Практическое значениеПравить

В случаях повышенного содержания — ценная ниобиевая, отчасти урановая и редкоземельная руда; добывается во многих странах.

РазновидностиПравить

Уранпирохлор — с повышением содержания урана и часто титана; метамиктный, обычно значительно гидратирован; по составу промежуточный между собственно пирохлором и бетафитом.

Характерен для массивов щелочных и ультраосновных пород и карбонатитов; обычно представляет наиболее раннюю генерацию пирохлора.

Обручевит — обогащен редкими землями иттриевой группы, содержит повышенное количество урана, иногда также тория, и значительно степени гидратирован. Встречен в России в альбитизированных зонах в гранитных пегматитах в тесной ассоциации с гранатом, колумбитом, в сопровождении фергусонита, циркона, реже ортита; установлен также в молибденсодержащих мусковито-кварцевых жилах, содержащих акцессорные монацит, ортит, топаз. Впервые обнаружен Нефедовым, назван Беусом в честь академика В. А. Обручева.

Мариньякит — обогащен редкими землями цериевой группы. Впервые встречен в пегматите около Уосо в штате Висконсин (США) с акмитом, лепидомеланом, рутилом и флюоритом. В России в Сибири обнаружен в ребикито-альбитовой жиле, содержащей малакон, приорит. Метамиктен. Замещает малакон и приорит. Содержание TR в среднем составляет 9,72 %. Назван по имени французского химика Г. Мариньяка.

Коппит — занимает промежуточное положение между пирохлором и мариньякитом. Параметр ячейки 1,039 нм. Удельный вес 4,45-4,56. Встречается в карбонатитах района Кайзерштуля в Бадене (Германия) с магнезиоферритом, форстеритом, апатитом.

Пандаит — бариевый, существенно гидратированный пирохлор. Параметр ячейки у пандаита из окрестностей Мбеи составляет 1,056 нм, у пандаита из Мримы и Мбале 1,058 нм. Очень хрупок и трещиноват. Удельный вес 4,00, у стронциевого 3,33—3,43. Цвет желто бурый, желтовато серый, оливково-серый, желтовато-бурый, бледно-желтый. Изотропен. n = 2,07—2,11. В отраженном свете серый. Отражающая способность несколько ниже, чем у обычного кристаллического пирохлора. Характерны очень большой дефицит атомов группы А и способность к обмену катионов (адсорбирует Tl при обработке растворами TlNO3 или жидкостью Клеричи, при этом параметр элементарной ячейки возрастает). Ba и Sr выщелачиваются при обработке соляной кислотой (4N). Менее сильное действие, чем на пирохлор, оказывает HBF4. Впервые пандеит был обнаружен в Мбеи в горах Панда в выветрелой биотитовой породе (фёните) контактной зоны карбонатитов. Собственно пандаит установлен в пирохлоровых концентатах из карбонатитов зоны Мбале (Мбея) — с лимонитом и горсейкситом, Луеша (Киву, Конго) и Араши (Сакраменту, Бразилия); в Араше зерна и кристаллы пандаита содержат вростки гематита, лейкоксена и магнетита; в Мбале и Мриме пандаит образует тесные прорастания с пирохлором.

Плюмбопирохлор — обогащен свинцом. Изометрические зерна, реже октаэдрические кристаллы с темно-бурым ядром и зеленовато-желтыми наружными частями. Содержание свинца подвержено значительным колебаниям. Обнаружен в метасоматических изменённых гранитах в России как акцессорных минерал совместно с щелочным пироксеном и фергусонитом.[9]

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Чухров Ф. В, 1967, с. 149.
  2. Чухров Ф. В, 1967, с. 150—151.
  3. Чухров Ф. В, 1967, с. 151.
  4. Чухров Ф. В, 1967, с. 151—152.
  5. Чухров Ф. В, 1967, с. 156.
  6. Чухров Ф. В, 1967, с. 156—157.
  7. Чухров Ф. В, 1967, с. 157—158.
  8. Pyrochlore Mineral Data. Дата обращения: 24 июня 2012. Архивировано 1 февраля 2021 года.
  9. Чухров Ф. В, 1967, с. 158—160.

ЛитератураПравить

  • Малая горная энциклопедия. В 3 т. = Мала гірнича енциклопедія / (На укр. яз.). Под ред. В. С. Белецкого. — Донецк: Донбасс, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
  • Задов А. Е., Чуканов Н. В., Пеков И. В. Уранпирохлор из ультращелочного пегматита в Ловозерском массиве // Карбонатиты Кольского полуострова. СПб.: СПбГУ, 1999. С. 57-58.
  • Чухров Ф. В., Бонштедт-Куплетская Э. М. Минералы. Справочник. Выпуск 3. Сложные окислы, титанаты, ниобаты, танталаты, антимонаты, гидроокислы.. — Москва: Наука, 1967. — 676 с.