Wykorzystanie minerałów uranylu do odtwarzania warunków rozwoju strefy wietrzenia wybranych złóż uranu w Sudetach

Celem niniejszej rozprawy doktorskiej było odtworzenie warunków fizykochemicznych panujących w strefach wietrzenia wybranych złóż uranu w Sudetach. Próbki pobrano z chodników kopalni Podgórze oraz z hałd poeksploatacyjnych z kopalni Podgórze, Radoniów, Kromnów, Kopaniec. Następnie wykonano z nich preparaty do badań z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej oraz mikrosondy elektronowej. Dodatkowo wykonano separaty do badań dyfrakcji rentgenowskiej Istotną częścią pracy była analiza zawartości pierwiastków ziem rzadkich i wybranych pierwiastków śladowych wykonana za pomocą spektrometrii mas ICP-MS. Otrzymane wyniki badań zostały potwierdzone przez modelowania termodynamiczne. Minerały uranylu z kopalni Podgórze można podzielić na trzy zespoły. Pierwszy z nich związany jest z silnie przewietrzanymi chodnikami górniczymi, w których występują liebigit, schröckingeryt, uranofan, uranofan-β, skłodowskit, zippeit i rabejacyt. Kolejny zespół związany jest z odpływem wody ze szczelin w ścianach chodników kopalnianych, gdzie występują uranospinit, nováčekit-II i natrouranospinit. Trzeci zespół, występujący na hałdach poeksploatacyjnych, reprezentowany jest przez arseniany (uranospinit, heinrichit i zeuneryt) oraz fosforany (autunit i metauranocyrcyt). Na starych hałdach poeksploatacyjnych w Kromnowie, Kopanicu i Radoniowie znaleziono fosforany (meta-autunit, metatorbernit, metauranocyrcyte-I, saleéit, basetyt, fosfuranylit), arseniany (zeuneryt), krzemiany (uranofan, skłodowskit) i wodorotlenki uranylu (prawdopodobnie bekerelitu). Analizy ICP-MS wykazały znaczne podkoncentrowanie pierwiastków ziem rzadkich w porównaniu do pierwotnej mineralizacji i skał otoczenia. Wykazują one jednak zubożenie względem lekkich pierwiastków ziem rzadkich, co wskazuje na utleniający potencjał roztworów, z których mineralizacja uranylowa krystalizowała. Dodatkowo, niektóre minerały wykazywał podwyższone zawartości niobu, co może wskazywać na bliskość wietrzejącej mineralizacji pierwotnej.

The aim of this doctoral dissertation was to recreate the physicochemical conditions prevailing in the weathering zones of selected uranium deposits in the Sudety Mountains. Samples were taken from galleries in the Podgórze mine and from post-mining heaps in the Podgórze, Radoniów, Kromnów, Kopaniec and Kletno mines. Then, separates were made from them for analyses using scanning electron microscopy and an electron microprobe. In addition, separations for X-ray diffraction analyses were made. An important part of the work was the analysis of the content of rare earth elements and selected trace elements using mass spectrometry ICP-MS. The obtained test results were confirmed by thermodynamic modeling. Uranyl minerals from the Podgórze mine can be divided into three groups. The first one is associated with heavily ventilated mine galleries, in which liebigite, schröckingerite, uranophane, uranophane-β, skłodowskite, zippeite, and rabbejacite occur. Another complex is associated with the outflow of water from cracks in the walls of mine galleries, where uranospinite, nováčekite-II and natrouranospinite occur. The third complex, occurring on post-mining heaps, is represented by arsenates (uranospinite, heinrichite, and zeunerite) and phosphates (autunite and metauranocyrcite). Phosphates (meta-autunite, metatorbernite, metauranocyrcyte-I, saleéite, basetite, phosphoranylite), arsenates (zeunerite), silicates (uranophane, sklodowskite) and uranyl hydroxides (probably becquerelite) were found on old post-mining heaps in Kromnów, Kopanic and Radoniów. ICP-MS analyses showed a significant concentration of rare earth elements compared to primary mineralization and surrounding rocks. However, they show a depletion of light rare earth elements, which indicates the oxidative potential of the solutions from which the uranyl mineralization crystallized. In addition, some minerals have elevated niobium content, which may indicate the proximity of weathering primary mineralization.