WikiSort.ru - Не сортированное

Структура и морфология кристаллов

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 константы

Спайность обычно не наблюдается, иногда несовершенная спайность или отдельность по (111). Хрупок. Излом неровный, раковистый, до занозистого. Твердость 5—5,5. Микротвердость при нагрузке 100 г. 514—764 кГ/мм², более низкая у метамиктных гидротированных 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 зеленый, 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 слабоэлктромагнитной 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 характеристики

В шлифах в проходящем свете бурый, желтый, 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 обогащенных 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 состав

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 кго имеет вид A_{2 – m}B₂X_{1 – 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 плюмблпирохлоре. Типичный неизмененный пирохлор содержит лишь немного воды; количество ее повышено в метамиктном пирохлоре, в уранпирохлоре и в редкоземельных разновидностях — обручивите и мариньчките. 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 фторосодержащий пирохлор замещает пирохлор ранней генерации.^[4]

Диагностические испытания

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 нагревании

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 ферсмита, перовскит, 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]