La coffinita es un mineral de silicato que contiene uranio con fórmula: U(SiO 4 ) 1−x (OH) 4x .
Se presenta como incrustaciones negras, de color oscuro a marrón pálido en secciones delgadas . Tiene una raya negra grisácea. Tiene una fractura frágil a concoidea . La dureza del coffinite está entre 5 y 6.
Se describió por primera vez en 1954 para un suceso en la mina La Sal No. 2, Beaver Mesa, condado de Mesa, Colorado , EE. UU., [5] y recibió el nombre del geólogo estadounidense Reuben Clare Coffin (1886-1972). [3] Tiene una presencia mundial generalizada en depósitos de mineral de uranio y vanadio tipo meseta de Colorado . Reemplaza la materia orgánica en areniscas y en yacimientos tipo veta hidrotermal . [3] Ocurre en asociación con uraninita , torita , pirita , marcasita , roscoelita , minerales arcillosos y materia orgánica amorfa . [3]
La fórmula química de Coffinite es U(SiO 4 ) 1−x (OH) 4x . [6] [15] Los patrones de polvo de rayos X de muestras de coffinita permitieron a los geólogos clasificarlo como un nuevo mineral en 1955. [6] Una comparación con el patrón de polvo de rayos X de circón (ZrSiO 4 ) y torita (ThSiO 4 ) fue la base de esta clasificación. [7] El análisis químico preliminar indicó que el silicato uranoso exhibía sustitución de hidroxilo. [7] Los resultados del análisis químico preliminar de Sherwood se basaron en muestras de tres lugares. También se demostró que existen enlaces hidroxilo y enlaces silicio-oxígeno después de que se realizaron análisis espectrales de absorción infrarroja. [8] La sustitución de hidroxilo ocurre como (OH) 4 4− por (SiO 4 ) 4− . [8] Más tarde se demostró que el componente hidroxilo de la coffinita no era esencial en la formación de un mineral sintético estable. [9] Un análisis reciente con microsonda electrónica de los cristales submicroscópicos descubrió una abundancia de calcio , itrio , fósforo y sustituciones mínimas de plomo junto con rastros de otros elementos de tierras raras. [9]
La coffinita es isoestructural con los ortosilicatos de circón (ZrSiO 4 ) y torita (ThSiO 4 ). [16] Stieff et al. analizaron coffinita mediante la técnica de difracción de rayos X en polvo y determinaron que tiene una estructura tetragonal. [8] Ocurriendo naturalmente con cationes U 4+ , los dodecaedros triangulares UO 8 se coordinan con aristas compartidas, alternando tetraedros de SiO 4 en cadenas a lo largo del eje c. [12] El sitio central de uranio de coffinite está rodeado por ocho tetraedros de SiO 4 . Las dimensiones de la red de ataúd natural y sintética son similares, con una muestra natural de Arrowhead Mine, condado de Mesa, Colorado, que tiene a = 6,93 kx, c = 6,30 kx, y una muestra sintetizada por Hoekstra y Fuchs que tiene a = 6,977. kx yc=6.307kx. [15] [13]
Examen inicial de coffinite por Stieff et al. describió el mineral como de color negro con un brillo adamantino, indistinguible de la uraninita (UO 2 ). [8] Además, los descubridores informaron que, aunque no se observa escisión en la coffinita, sí presenta fractura subconcoidea y es de grano muy fino. Las muestras iniciales mostraron una textura quebradiza y una dureza entre 5 y 6, con una gravedad específica de 5,1. [8] Muestras posteriores de la mina Woodrow en Nuevo México recolectadas por Moench mostraron una estructura interna fibrosa y una cristalización excepcional. [10] Una sección delgada pulida de ataúd tiene un color marrón y muestra una transmisión anisotrópica de luz. [10] El análisis óptico arrojó un índice de refracción de aproximadamente 1,74. [10]
La coffinita se descubrió por primera vez en depósitos sedimentarios de uranio en la región de la meseta de Colorado, [11] pero también se ha descubierto en depósitos sedimentarios de uranio y vetas hidrotermales en muchos otros lugares. [9] Se encontraron muestras de coffinita de la meseta de Colorado con minerales negros de vanadio de baja valencia y grano fino , uraninita y material orgánico negro finamente disperso. [15] [8] Otros materiales asociados con hallazgos posteriores de la misma región fueron arcilla y cuarzo . [11] En los depósitos de vetas de la mina Copper King en Colorado, también se encontró coffinita con uraninita y pechblenda . [8] La coffinita es metaestable [14] en comparación con la uraninita y el cuarzo , por lo que la formación de coffinita requiere una fuente de uranio en condiciones reductoras , como lo demuestra la presencia asociada de minerales de vanadio de baja valencia. [8] La solución rica en sílice proporciona dicha condición reductora en los casos en que la coffinita resulta como un producto de alteración de la uraninita . [12] Hansley y Fitzpatrick también notaron que el color marrón de sus muestras de coffinita fue causado por material orgánico, lo que los llevó a concluir que la coffinita también puede formarse en condiciones de baja temperatura si hay carbono orgánico presente. [9] Este hallazgo es consistente con las muestras de ataúdes de la meseta de Colorado, que incluían madera fosilizada. [11] En China, la ataúd se puede encontrar en granito además de en arenisca . [11] Hansley y Fitzpatrick concluyeron que la coffinita de grano grueso probablemente se forma en ambientes de alta temperatura. [9] La coffinita y la uraninita precipitan dentro de regiones brechadas y fracturadas de granito alterado a presiones entre 500 y 800 bares y temperaturas de 126 a 178 °C. [11]
Un gran porcentaje del suministro de uranio de la Tierra está contenido en depósitos de ataúd, [17] lo cual es importante debido al uso del uranio en energía nuclear. Los depósitos sedimentarios contienen las muestras más radiactivas, [8] como lo demuestra el ataúd intensamente radiactivo encontrado en la meseta de Colorado. [6] Investigadores de la Universidad de Harvard , el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) y varias otras instituciones intentaron sin éxito sintetizar coffinita a mediados de la década de 1950 después de su descubrimiento inicial. [6] En 1956, Hoekstra y Fuchs lograron crear muestras estables de ataúd sintético. Toda esta investigación fue realizada para la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos . [13]
