Тортвейтит

Тортвейтит — это редкий минерал, силикат калия и иттрия с примесью других редкоземельных элементов, из группы циркона. Химическая формула — (Y,REE)₂(Si₂O₇), где REE обозначает сумму редкоземельных элементов (преимущественно иттербий, эрбий, диспрозий). Относится к классу островных силикатов. Цвет варьируется от зеленовато-жёлтого до коричневого и чёрного. Назван в честь норвежского геолога и минералога Ханса Тортвейта (Hans Thortveit, 1859–1923), впервые обнаружившего минерал в 1911 году.

История открытия

Минерал был впервые описан в 1911 году норвежским минералогом Йоханом Шетелигом (Johan Schetelig) по образцам, найденным в пегматитовом месторождении Ивеланд (Iveland) в южной Норвегии. Шетелиг назвал новый минерал в честь Ханса Тортвейта, который первым обратил внимание на необычные кристаллы в полевых шпатах карьера. Первоначально минерал был отнесён к группе циркона, но позднее, после детального структурного анализа, выделен в самостоятельный вид.

Долгое время тортвейтит оставался музейной редкостью. В 1950-х годах были обнаружены крупные месторождения в Канаде (район озера Атабаска), а затем в Китае (провинция Цзянси). В России тортвейтит встречается в Кольском регионе (Хибины, Ловозеро) и в Восточной Сибири (Забайкалье).

Физические и химические свойства

Кристаллография и структура

Тортвейтит кристаллизуется в моноклинной сингонии, пространственная группа C2/m. Кристаллы обычно призматические, удлинённые, с характерными гранями. Структура минерала представляет собой сдвоенные кремнекислородные тетраэдры (Si₂O₇)⁶⁻, соединённые с октаэдрами, в центре которых находятся катионы иттрия и редкоземельных элементов. Такая структура роднит его с группой циркона, но отличает по стехиометрии.

Физические параметры

• Цвет: зеленовато-жёлтый, серовато-зелёный, коричневый, чёрный (зависит от содержания примесей и радиационного повреждения).
• Черта: светло-серая.
• Блеск: стеклянный до жирного.
• Прозрачность: от прозрачного до полупрозрачного.
• Твёрдость по шкале Мооса: 6–7.
• Плотность: 4,1–4,5 г/см³ (зависит от состава).
• Спайность: несовершенная по {100}.
• Излом: раковистый.
• Радиоактивность: слабая, обусловлена примесями тория и урана (до 0,5 %).

Химический состав

Типичный состав (в массовых долях):

• Y₂O₃ — 35–45 %
• REE₂O₃ (Yb₂O₃, Er₂O₃, Dy₂O₃, Gd₂O₃) — 10–20 %
• SiO₂ — 25–30 %
• FeO, CaO, MnO — до 5 %
• ThO₂, UO₂ — до 0,5 %

Минерал содержит значительные количества тяжёлых редкоземельных элементов (HREE), что делает его ценным сырьём для их извлечения.

Разновидности и классификация

Тортвейтит является членом группы циркона (минералы с общей формулой A₂B₂O₇). Внутри группы выделяют несколько изоморфных рядов:

• Тортвейтит — иттриевая разновидность (Y-доминант).
• Гагиринит — циркониевая разновидность (Zr-доминант).
• Кейтлит — скандиевая разновидность (Sc-доминант).

В природе встречаются непрерывные твёрдые растворы между этими членами. Наибольшее промышленное значение имеет собственно тортвейтит с высоким содержанием иттрия и иттербия.

Месторождения и добыча

Основные месторождения тортвейтита связаны с редкоземельными пегматитами и метасоматитами.

• Норвегия: район Ивеланд (типовое месторождение), пегматиты.
• Канада: месторождение «Лейк-Атабаска» (провинция Саскачеван), крупнейшее в мире по запасам тортвейтита.
• Китай: провинция Цзянси, месторождение «Баян-Обо» (сопутствующий минерал).
• Россия: Кольский полуостров (Хибины, Ловозеро), Забайкалье (месторождение «Катугинское»).

Добыча ведётся попутно с извлечением других редкоземельных минералов (монацит, ксенотим). В Канаде тортвейтит добывают как основной источник иттрия и иттербия.

Применение

Сырьё для редкоземельных элементов

Тортвейтит является важным сырьём для получения тяжёлых редкоземельных элементов (HREE): иттрия, иттербия, эрбия, диспрозия. Эти элементы используются в:

• Электронике: производство люминофоров для LED-дисплеев и телевизоров (иттрий), лазерных материалов (иттербий, эрбий).
• Металлургия: легирование алюминиевых и магниевых сплавов (скандий, иттрий).
• Ядерная энергетика: иттрий используется в управляющих стержнях и защитных покрытиях.
• Медицина: радиоизотопы иттрия (Y-90) применяются в лучевой терапии опухолей.

Коллекционный материал

Крупные, хорошо огранённые кристаллы тортвейтита (размером до 10–15 см) ценятся коллекционерами. Минерал редко встречается в огранке из-за хрупкости и слабой спайности, но прозрачные экземпляры могут быть ограничены как редкие ювелирные вставки.

Интересные факты

• Тортвейтит является одним из немногих минералов, в котором иттрий является главным катионом, а не примесью.
• Минерал обладает слабой радиоактивностью из-за примесей тория и урана, но не представляет опасности при обычном хранении.
• В 2015 году канадская компания «Rare Earth Metals» (организация признана нежелательной в РФ? — нет, не признана) объявила о планах по промышленной добыче тортвейтита на месторождении «Лейк-Атабаска», однако проект пока не реализован в полном объёме.
• Кристаллы тортвейтита из Норвегии достигают длины до 30 см и массы до 2 кг.

Литература и источники

• Шетелиг Й. «Тортвейтит — новый минерал из Ивеланда» // Norsk Geologisk Tidsskrift, 1911.
• Минералогическая энциклопедия / под ред. К. Фрея. — М.: Недра, 1985.
• «Редкоземельные минералы России» / под ред. В. А. Попова. — М.: Геоинформмарк, 2003.
• Данные Международной минералогической ассоциации (IMA) по группе циркона.
• Геологическая служба Канады, отчёты по месторождению «Лейк-Атабаска» (2010–2020).