Geochemical fingerprints of brannerite (UTi₂O₆): an integrated study

Abstract

Brannerite (UTi2O6) is among the major uranium-bearing minerals found in ore deposits, however as it has been long considered as a refractory mineral for leaching it is currently disregarded in ore deposits. Brannerite is found in a variety of geological environments with the most common occurrences being hydrothermal and pegmatitic. On the basis of scanning electron microscopy observations coupled with electron probe micro-analyses and laser ablation inductively-coupled plasma mass spectrometer analyses, this study describes the morphological features and the major- and trace-element abundances of brannerite samples from five hydrothermal and five pegmatitic localities across the world. Mineral compositions are also compared with observations from transmission electron microscopy and Raman spectrometry showing that brannerite is amorphous. Significant results include the definition of substitution trends and REE patterns, which are characteristics of either an occurrence or genetic type (hydrothermal and pegmatitic). Hence, in combination, it is possible to obtain reliable constraints for establishing a geochemical classification of brannerite. Inferred fingerprints have direct implications for forensic science and the exploration industry; they also contribute to a better understanding of metallogenic processes and to optimising the extraction of uranium.

The Effect of Temperature on the Stability and Cerium Oxidation State of CeTi2O6 in Inert and Oxidizing Atmospheres

“…Natural brannerites are an important U-bearing mineral and have been well-studied with regard to their age and actinide inventories. Microprobe analysis of mineral specimens has shown that they contain significant fractions of other elements including Ca, Pb, Th, Y, and Ln on the U site and Si, Al, and Fe on the Ti site. − The family of synthetic brannerites includes the (prototypical) end members CeTi 2 O 6 , UTi 2 O 6 , ThTi 2 O 6 , and PuTi 2 O 6. − The nonradioactive Ce-brannerite does not require stringent radioprotection safeguards to handle, and this, combined with the fact that Ce and Pu have very similar crystal chemistry and ionic radii, has led to interest in it as a surrogate material for the Pu-end member (nominally PuTi 2 O 6 ). − However, the temperature-dependent nature of the Ce 4+ /Ce 3+ redox couple leads to a difference in chemical behavior when compared to Pu, for example in solubility within glass matrices .…”

Brannerite from the Eastern Pamir

“…Параметры съемки: твердотельный лазер с длиной волны 780 нм, мощность лазера 15 мВт (при 50% мощности), дифракционная решетка 800 линий/мм, время сканирования 10 с, количество сканов 20, спектральный диапазон регистрации 3400-50 см -1 , разрешение 1 см -1 , калибровка проведена по стандартному образцу кремния. За последние годы в связи с возрастающим интересом к ядерному сырью появилось довольно много работ, посвященных рамановской спектроскопии браннерита (Frost et al, 2011, Zhang et al, 2013, Turuani et al, 2020. Набор полос в спектрах зачастую различается как по положению, так и по интенсивностям, что связано, на наш взгляд, во-первых, с тем, что диагностика браннерита без использования рентгеновских методов не является однозначной, поскольку при том же составе минерал может оказаться уранополикразом, во-вторых, на характер спектра оказывает существенное влияние степень метамиктности и интенсивность вторичных изменений минерала.…”

“…Низкие содержания свинца (PbO < 0.1 мас.%), слабое замещение браннерита вторичными продуктами говорят с большой вероятностью о молодом возрасте урановой минерализации в долине Кукурта и возможной связи ее с неогеновыми лейкогранитами шатпутского комплекса. Особенности элементного состава браннерита с Памира в свете типохимизма минерала (Turuani et al, 2020) не позволяют сколько-нибудь определенно отнести его к продуктам гидротермального или пегматитового процесса. Есть все основания надеяться, что генезис урановой минерализации с браннеритом (или хотя бы приуроченность браннерита к пегматитам или гидротермалитам) в долине Кукурта будет в обозримое время решен прямым методом -обнаружением в ходе полевых работ коренного проявления браннерита.…”

The Chemistry, Recrystallization and Thermal Expansion of Brannerite from Akchatau, Kazakhstan

“…The high content of uranium makes brannerite an exploitable uranium resource. It contains uranium in a multivalent state due to its origin [ 3 ] and redox reactions are caused by the radioactive decay. Therefore, tetra-, penta- and hexavalent uranium are able to incorporate into the natural and synthetic brannerite [ 4 , 5 ].…”