Кристаллографы расшифровали структуру минерала, открытого более 70 лет назад

Международная группа учёных под руководством кристаллографа Санкт-Петербургского государственного университета смогла расшифровать структуру редкого минерала урамфита, открытого более 70 лет назад на секретном месторождении в Кыргызстане. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в ведущем мировом журнале по минералогии American Mineralogist.

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 упоминалось из-за секретности всей информации, связанной с добычей урана на территории СССР.

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

Редкий минерал относится к так называемым урановым слюдкам — распространенному 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 этой группы.

Найденный в 50-е годы образец урамфита был исследован различными методами, но ни один из них не дал четкого понимания о строении 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 неопределенность, поскольку ранее мы не знали деталей строения вещества, а значит, не могли достоверно описать причины проявления его свойств и лишь предполагали их», — объяснил руководитель исследования Владислав Гуржий.

Получить структурные данные ученым СПбГУ удалось с очень маленькой пластинки минерала размером 40х10х5 микрометров (микрометр соответствует одной миллионной доли метра или тысячной доли миллиметра), невидимой невооруженным глазом. Еще 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.

«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: обнаружить этот редкий минерал и найти, пусть и маленькие, но целые кристаллы, пригодные для детального изучения», — добавил профессор СПбГУ.

Как отметил Владислав Гуржий, исследования данного аммоний-содержащего 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 ученым известно 11 урановых минералов с аммонием, причем все из них, 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 ученые рассматривают как альтернативный источник данного химического соединения.