Coffinita

Uraninita e coffinita em uma amostra de uma mina tcheca

Coffinita é um mineral de silicato contendo urânio com fórmula: U(SiO4)1−x(OH)4x. Ocorre como incrustações pretas, de cor escura a marrom-claro em seções finas. Possui uma faixa preto-acinzentada. Apresenta fratura frágil a concoidal, com dureza entre 5 e 6. [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13]

Foi descrita pela primeira vez em 1954 para uma ocorrência na Mina La Sal No. 2, Beaver Mesa, Condado de Mesa, Colorado, EUA, e nomeado em homenagem ao geólogo americano Reuben Clare Coffin (1886–1972).[2] Tem ampla ocorrência global em depósitos de minério de urânio e vanádio do tipo Planalto do Colorado. Ela substitui a matéria orgânica em depósitos de arenito e de veios hidrotermais. Ocorre em associação com uraninita, torita, pirita, marcasita, roscoelita, minerais de argila e matéria orgânica amorfa.[2]

Composição

A fórmula química da Coffinite é U(SiO4) 1−x (OH) 4x.[4][14] Os padrões de pó de raios X de amostras de coffinita permitiram que os geólogos o classificassem como um novo mineral em 1955.[4] Uma comparação com o padrão de pó de raios X do zirconita (ZrSiO4) e da torita (ThSiO4) foi a base para esta classificação.[5] A análise química preliminar indicou que o silicato uranoso exibiu substituição de hidroxila.[5] Os resultados da análise química preliminar de Sherwood foram baseados em amostras de três locais. Ligações hidroxila e ligações silício-oxigênio também provaram existir após análises espectrais de absorção infravermelha terem sido realizadas.[6] A substituição da hidroxila ocorre como (OH)44− para (SiO4)4−.[1] O constituinte hidroxila na caixinha provou mais tarde ser não essencial na formação de um mineral sintético estável.[6] Análises recentes de microssonda eletrônica dos cristais submicroscópicos revelaram uma abundância de cálcio, ítrio, fósforo e substituições mínimas de chumbo, juntamente com traços de outros elementos raros.[7]

Estrutura cristalina

A coffinita é isoestrutural com os ortossilicatos zircão (ZrSiO 4) e torita (ThSiO4).[15] Stieff et al. analisaram a coffinita usando a técnica de difração de raios X em pó e determinaram que ela tem uma estrutura tetragonal.[6] Ocorrendo naturalmente com cátions U4+, os dodecaedros triangulares UO8 coordenam-se com tetraedros SiO alternados e de arestas compartilhadas em cadeias ao longo do eixo c.[10] O sítio central de urânio da coffinita é cercado por oito tetraedros de SiO4 . As dimensões da rede da coffinita natural e sintética são semelhantes, com uma amostra natural da Mina Arrowhead, Condado de Mesa, Colorado tendo a=6,93kx, c=6,30kx, e uma amostra sintetizada por Hoekstra e Fuchs tendo a=6,977kx e c=6,307kx.[14][11]

Propriedades físicas

O exame inicial da coffinita por Stieff et al. descreveu o mineral como sendo de cor preta com um brilho adamantino, indistinguível da uraninita (UO2).[6] Além disso, os descobridores relataram que, embora nenhuma clivagem seja vista na coffinita, ela apresenta fratura subconcoide e é de granulação muito fina. As amostras iniciais apresentaram textura quebradiça e dureza entre 5 e 6, com densidade de 5,1.[6] Amostras posteriores da Mina Woodrow no Novo México coletadas por Moench mostraram estrutura interna fibrosa e cristalização excepcional.[8] Uma seção fina polida de coffinita tem uma cor marrom e mostra transmissão anisotrópica de luz.[8] A análise óptica produziu um índice de refração de cerca de 1,74.[8]

Ocorrência geológica

A coffinita foi descoberta pela primeira vez em depósitos de urânio sedimentar na região do Planalto do Colorado,[9] mas também foi descoberta em depósitos de urânio sedimentar e veios hidrotermais em muitos outros locais.[7] As amostrasdo Planalto do Colorado foram encontradas com minerais de vanádio pretos de baixa valência e granulação fina, uraninita e material orgânico preto finamente disperso.[14][6] Outros materiais associados a descobertas posteriores da mesma região foram argila e quartzo.[9] Em depósitos de veios da Mina Copper King no Colorado, também foi encontrada coffinite com uraninita e pechblenda.[6] A coffinita é metaestável[12] em comparação com a uraninita e o quartzo, portanto a formação da coffinite requer uma fonte de urânio em condições redutoras, como evidenciado pela presença associada de minerais de vanádio de baixa valência.[6] A solução rica em sílica fornece essa condição redutora nos casos em que a caixinha resulta como um produto de alteração da uraninita.[10] Hansley e Fitzpatrick também notaram que a cor acastanhada de suas amostras de coffinita foi causada por material orgânico, levando-os a concluir que a coffinita também pode se formar em condições de baixa temperatura se houver carbono orgânico presente.[7] Esta descoberta é consistente com as amostras do Planalto do Colorado, que incluíam madeira fossilizada.[9] Na China, a coffinita pode ser encontrada em granito, além de arenito.[9] Hansley e Fitzpatrick concluíram que a coffinita de granulação grossa provavelmente se forma em ambientes de alta temperatura.[7] Coffinita e uraninita precipitam dentro de regiões brechadas e fraturadas de granito alterado a pressões entre 500 e 800 barras e temperaturas de 126 a 178 °C.[9]

Características especiais

Uma grande percentagem do fornecimento de urânio da Terra está contida em depósitos de coffinita,[16] o que é significativo devido à utilização do urânio na energia nuclear. Os depósitos sedimentares contêm as amostras mais radioativas,[4] como evidenciado pela conffinita intensamente radioativa encontrado no Planalto do Colorado.[4] Pesquisadores da Universidade de Harvard, do Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS) e de várias outras instituições tentaram, sem sucesso, sintetizar a coffinita em meados da década de 1950, após sua descoberta inicial.[4] Em 1956, Hoekstra e Fuchs conseguiram criar amostras estáveis de coffinita sintética. Toda essa pesquisa foi conduzida para a Comissão de Energia Atômica dos Estados Unidos.[11]

Referências

  1. ↑ Mineralienatlas
  2. ↑ a b c Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (2005). «Coffinite» (PDF). Handbook of Mineralogy. Mineral Data Publishing. Consultado em 19 de junho de 2022 
  3. ↑ Webmineral data
  4. ↑ a b c d e f Stieff, L.R.; Stern, T.W; Sherwood, A.M. (1955). «Preliminary Description of Coffinite – A New Uranium Mineral». Science. 121 (3147): 608–609. Bibcode:1955Sci...121..608S. doi:10.1126/science.121.3147.608-a. hdl:2027/mdp.39015095016906Acessível livremente 
  5. ↑ a b c Fuchs, L.H.; Gebert, E. (1958). «X-Ray Studies of Synthetic Coffinite, Thorite and Uranothorites». American Mineralogist. 43: 243–248 
  6. ↑ a b c d e f g h i Stieff, L.R.; Stern, T.W; Sherwood, A.M. (1956). «Coffinite, a Uranous Silicate with Hydroxyl Substitution – A New Mineral». American Mineralogist. 41: 675–688 
  7. ↑ a b c d e Hansley, P.L.; Fitzpatrick, J.J. (1989). «Compositional and Crystallographic Data on REE-Bearing Coffinite from the Grants Uranium Region, Northwestern New-Mexico». American Mineralogist. 74: 263–270 
  8. ↑ a b c d Moench, R.H. (1962). «Properties and Paragenesis af Coffinite from Woodrow Mine, New Mexico». American Mineralogist. 47: 26–33 
  9. ↑ a b c d e f Min, M.Z.; Fang, C.Q.; Fayek, M. (2005). «Petrography and Genetic History of Coffinite and Uraninite from the Liueryiqi Granite-Hosted Uranium Deposit, SE China». Ore Geology Reviews. 26 (3–4): 187–197. doi:10.1016/j.oregeorev.2004.10.006 
  10. ↑ a b c Zhang, F. X.; Pointeau, V.; Shuller, L. C.; et al. (2009). «Response of Synthetic Coffinite to Energetic Ion Beam Irradiation». American Mineralogist. 94: 916–920. doi:10.2138/am.2009.3111 
  11. ↑ a b c Hoekstra, H.R.; Fuchs, L.H. (1956). «Synthesis of Coffinite-USiO4». Science. 123 (3186). 105 páginas. Bibcode:1956Sci...123..105H. doi:10.1126/science.123.3186.105 
  12. ↑ a b Guo X.; Szenknect S.; Mesbah A.; Labs S.; Clavier N.; Poinssot C.; Ushakov S.V.; Curtius H.; Bosbach D.; Rodney R.C.; Burns P.; Navrotsky A. (2015). «Thermodynamics of Formation of Coffinite, USiO4». Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 112 (21): 6551–6555. Bibcode:2015PNAS..112.6551G. PMC 4450415Acessível livremente. PMID 25964321. doi:10.1073/pnas.1507441112Acessível livremente 
  13. ↑ Warr, L.N. (2021). «IMA–CNMNC approved mineral symbols». Mineralogical Magazine. 85 (3): 291–320. Bibcode:2021MinM...85..291W. doi:10.1180/mgm.2021.43Acessível livremente 
  14. ↑ a b c Jackson, Robert A.; Montenari, Michael (2019). «Computer modeling of Zircon (ZrSiO4)—Coffinite (USiO4) solid solutions and lead incorporation: Geological implications». Stratigraphy & Timescales. 4: 217–227. ISBN 9780128175521. doi:10.1016/bs.sats.2019.08.005 – via Elsevier Science Direct 
  15. ↑ Pointeau, V.; et al. (2009). «Synthesis and Characterization of Coffinite». Journal of Nuclear Materials. 393 (3): 449–458. Bibcode:2009JNuM..393..449P. doi:10.1016/j.jnucmat.2009.06.030 
  16. ↑ Deditius, Arthur P., Utsunomiya, Satoshi, Ewing, Rodney C. (2008) The Chemical Stability of Coffinite, USiO4 Center Dot NH(2)O; 0 < N < 2, Associated With Organic Matter: A Case Study from Grants Uranium Region, New Mexico, USA.