Минералогия и геохимия редких и радиоактивных металлов

В основу учебного пособия положены курсы лекций, читаемых авторами в Московском геологоразведочном институте более двадцати лет. В книге охарактеризованы основные проблемы геохимии и минералогии радиоактивных элементов, используемых в качестве минерального сырья для ядерной энергетики, и ряда редких металлов, имеющих разнообразные области применения. В ней учтены достижения отечественной и зарубежной минералогической к геохимической наукн, известные из литературы, и результаты исследований авторов. Тематическое содержание и детальность изложения основных разделов придают книге монографический характер. Это позволяет выразить надежду, что книга может быть также полезна широкому кругу специалистов — аспирантам, научным работникам и геологам   производственных   организаций.

Изучение геохимии и минералогии радиоактивных и редких элементов позволяет выявить основные закономерности распределения этих элементов в земной коре, в отдельных геологических формациях н системах, в том числе в природных подземных и поверхностных водах, вскрыть закономерности геохимического поведения элементов в условиях геологических процессов, приводящих к формированию минеральных ассоциаций промышленных руд или вызывающих их рассеяние.

Распространенность химических элементов в земной коре и геологических системах обусловлена особенностью состава и строения атомных ядер элементов, т. е. связана с их атомной массой, изотопным составом, радиоактивностью.

Геохимическое поведение элементов в геологических процессах определяется строением (структурой) их электронных оболочек, от которого зависят важнейшие химические и крнсталлохнмнческие свойства элементов: валентность, размер коиных радиусов, появление кислотных или щелоча ых свойств, окислитель но-восстановительный потенциал, способность к комплексообразованию, так называемые лптофильные или халькофильные свойства, миграционная способность и т. п. Химические элементы в природных процессах изменяют свои свойства в соответствии с термодинамической обстановкой. Естественно, что поведение химических элементов в геологических процессах  определяется свойствами самих элементов и их соединений, а также условиям» протекания этих процессов. Эти факторы взаимно связаны и обусловлены; очевидно, что свойства элементов могут проявляться лишь в условиях соответствующей геологической обстановки.

Первая часть книги посвящена радиоактивным элементам, среди которых особо, в связи с высокой утилитарной значимостью, выделены уран и тории. В первых главах детально охарактеризована электронная структура урана и его ионов, показана зависимость основных геохимических особенностей элемента от валентности и размеров ионного радиуса, объяснены причины геохимического сходства и различного поведения урана и тория в геологических процессах. Большое место уделено освещению простых л комплексных соединении урана как возможных форм миграции этих элементов в водных средах. Приводятся сведения о распространенности урана и торня в земной коре, основных тинах горных пород, о формах нахождения урана в породах и его изоморфизме. Эти данные сопровождаются сведениями о геохимической специализации геологических формации, роли легко подвижного и связанного урана в горных породах и т. д.

Кратко охарактеризованы геохимия изотопов радиоактивных элементов, природа спонтанной радиоактивности, приведены основные ряды последовательного превращения элементов в процессе природного ядерного распада, изложены методические основы изотопной геохронологии.

Рассматривается поведение урана и тория в магматическом, пегматитовом, гидротермальном процессах, связь гидротермального оруденения и магматизма, основные принципы выделения металлoreническй специализации магматических формации и комплексов. Для гидротермального рудообразовання приводится оценка источников воды и рудного вещества, указывается на обусловленность рудообразовання процессами дегазации мантии, отделения тепловых потоков, вызывающих гранитизацию и разуплотнение блоков гетерогенной земной коры и, вероятно, орогенн-ческие явления. Рассмотрена возможность мобилизации урана из горных пород. Для гидротермального рудообразовання указывается состав, физико-химические параметры, возможные формы переноса и условия осаждения урана и тория. Обращено внимание на результаты экспериментальных исследовании, свидетельствующие о более высокой растворимости и устойчивости хлорид пых, сульфатных, гидрокенльных и в особенности оксалатных комплексных соединений U (IV) по сравнению с комплексными соединениями у ранила. Особое место в книге занимает характеристика основных ассоциации минералов урана и в меньшей степени тория в рудах гидротермального генезиса.

Геохимия урана в экзогенных процессах рассматривается в тесной связи с типами природных вод, которые предопределяют валентные состояния, основные формы миграции и условия осаждения урана. В связи с исключительной практической значимостью особо выделены процессы экзогенного уранового рудообразования, а среди них эпигенетические — ннфильтрационные. Приводится характеристика типичных минеральных парагенезнеов экзогенных руд и геохимических условий их формирования. Завершает этот раздел характеристика зоны окисления урановых месторождений.

На основе генетической классификации приводится систематическое описание пшогенных минералов урана и тория и гипергеи-ных минералов урана.

Во второй части пособия рассмотрены основные черты геохимии, минералогии и промышленные ассоциации .минералов двадцати пяти редких металлов. Характеризуются состав, структура, свойства, диагностические признаки, практическое значение важнейших сырьевых минералов каждого из этих редких элементов.

Отмечается комплексный характер редкометальных руд и приводится их систематика.

Авторы стремились по возможности подчеркивать прикладное значение данных геохимии и минералогии и давать примеры их использования для решения рудпо-геологнческих задач.

В книге используется Международная система едишш (СИ). Поскольку геологи до последнего времени использовали единицы СГС, авторы сочли необходимым размеры параметров кристаллических решеток, атомные и ионные радиусы привести в ангстремах, температуру — в градусах Цельсия, а значения давлений физико-химических процессов в СИ сопроводить в скобках величинами в системе СГС —в атмосферах.

Подготовку рукописи к изданию, окончательную отработку структуры ее первой части провел В. Я. Терехов. Им написаны также предисловие (совместпо с Д. Л. Мнпеевым), введение к первой части и гл. !—7. 9, 10. 12. 13, 14 разделов I и 2. В гл. 2—4. 13. в параграфе 12.2 использован авторский текст И. И. Егорова. Главы 6 и 8 написаны совместно В. Я. Тереховым к И. М. Баюшкиным. параграфы 10.8 и 10.4. а также гл. 11 —И. М. Баюшки-ным. В разд. 3 общие сведения и гл. 17 написаны В.Я.Тереховым, а гл. 15 и 10— И. М, Баюшкиным. Вторая часть учебного пособия, посвященная редким металлам, написана Д. А. Мшгесвым.

Л вторы выражают искреннюю благодарность ре пепле ста м профессорам А. В. Дружинину и С- В. Григоряну, а также редактору доктору геолого-минералогических наук Б. В. Броднну за тщательное прочтение рукописи и ценные замечания, направленные на улучшение содержания книги.

С глубоким чувством признательности авторы вспоминают Л. Г. Бетехтнна и М. Ф. Стрелкина — основоположников данного учебного курса, своих учителей, светлой памяти которых они посвящают эту книгу.