Расшифрована структура минерала, открытого более 70 лет назад

Международная группа учёных под руководством кристаллографа Санкт‑Петербургского государственного университета, в которую вошли сотрудники Минералогоического музея им. А.Е. Ферсмана РАН, ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН и Института физики Академии наук Чешской республики (Прага) смогла расшифровать структуру редкого минерала урамфита, открытого более 70 лет назад на секретном месторождении в Киргизии.

Урамфит — минерал, имеющий химическую формулу (NH₄)(UO₂)(PO4)·3H₂O. Его особенностью можно считать довольно простой, но редкий состав: минерал содержит аммоний. Урамфит был обнаружен в 1950 году советским геологом З. А. Некрасовой, однако название и расположение месторождения, где его открыли, нигде не упоминались из‑за секретности всей информации, связанной с добычей урана на территории СССР.

Только в 1990‑е годы эти сведения стали доступны, и оказалось, что урамфит был найден в ураново‑угольном месторождении Тура‑Кавак, находящемся на территории современной Киргизской Республики.

Редкий минерал относится к так называемым урановым слюдкам — распространённому семейству вторичных минералов урана весьма разнообразного состава, которые иногда даже разрабатывают в качестве руды на уран. Они очень ярко люминесцируют, что ранее позволяло использовать их в фотографии в качестве тонера и усилителя серебряной фотопечати. Сейчас эта особенность служит одним из диагностических признаков минералов данной группы.

Кристаллическая структура урамфита

Найденный в 1950‑е годы образец урамфита был исследован различными методами, но ни один из них не дал четкого понимания строения минерала. В 2023 году этот минерал был заново обнаружен на выработанном месторождении Бештау (Ставропольский край, Северный Кавказ).

Образцы были переданы научной группе, которую возглавил профессор Санкт‑Петербургского университета (кафедра кристаллографии) Владислав Гуржий, для проведения исследований по расшифровке структуры урамфита.

«Сегодня определение структуры является неотъемлемой частью исследования новых минералов, с урамфитом существовала некоторая неопределённость, поскольку ранее мы не знали деталей строения вещества, а значит, не могли достоверно описать причины проявления его свойств и лишь предполагали их», — объяснил Владислав Гуржий.

Получить структурные данные учёным удалось с очень маленькой пластинки минерала размером 40×10×5 микрометров, невидимой невооруженным глазом. Ещё несколько лет назад столь мелкие кристаллы было практически невозможно исследовать в лабораторных условиях. Современное оборудование Научного парка СПбГУ позволяет изучать столь малые объекты с высокой точностью.

Рентгеноструктурные исследования урамфита проводились на базе ресурсного центра «Рентгенодифракционные методы исследования» Научного парка Санкт‑Петербургского государственного университета.

«В природе кристаллы урамфита встречаются довольно редко. Не говоря уже о том, что этот минерал может довольно быстро разрушаться из‑за существенных годичных колебаний температуры и влажности. Поэтому нам повезло вдвойне: удалось обнаружить этот редкий минерал и найти пусть и маленькие, но целые кристаллы, пригодные для детального изучения», — добавил профессор СПбГУ.

Образец урамфита в ультрафиолетовом свете

Как отметил Владислав Гуржий, исследования данного аммонийсодержащего минерала могут быть полезны не только минералогам, но также химикам и биологам, поскольку в образовании урамфита, по всей видимости, существенную роль сыграли как минералогические, так и биологические процессы. На данный момент известно 11 урановых минералов с аммонием, причем все они, кроме урамфита, найдены уже в XXI веке.

Основная масса этих минералов была обнаружена в Юте и Колорадо (США), где источником аммония являются органические вещества, например битумы или гуано. На других геологических объектах, как в Бештау, органическое вещество в таких количествах отсутствует. В таком случае восстановление нитрата в аммоний в результате анаэробной бактериальной активности учёные рассматривают как альтернативный источник данного химического соединения.

Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в ведущем мировом журнале по минералогии American Mineralogist.

Источник: СПбГУ.