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Abb. 2.29
Pechblende von Niederschlema-Alberoda bei Schnee-
berg (Erzgebirge). © Geomartin / Wikimedia.
Abb. 2.30
Torbernit. Lachaux, Frankreich. © F. Neukirchen / Minera-
logische Sammlungen der TU Berlin.
variablem Verhältnis. Granite haben vergleichsweise hohe Uran-
und Thoriumgehalte, die allerdings in akzessorischen Mineralen
wie Zirkon und Monazit stecken. In alkalinen Magmen sind die
Gehalte oft noch höher. Häufige Begleiter von Thorium sind die
Seltenerdelemente. In hydrothermalen Systemen verhalten sich
beide Elemente unterschiedlich. Komplexe mit U
6+
sind relativ
gut in Wasser löslich, während U
4+
unlöslich ist. Thorium kann
zwar in magmatisch-hydrothermalen Systemen als Fluoro-
komplex gelöst und zusammen mit Uran transportiert werden,
ist aber im Normalfall unlöslich.
Das wichtigste Uranerz ist Uraninit ( Pechblende, ungefähr
UO
2
;
.
Abb. 2.29
). Es gibt kubische Kristalle, aber häufiger sind
nierige Aggregate beziehungsweise Krusten. Oft ist Pechblende
mehr oder weniger amorph, weil das Kristallgitter durch die Strah-
lung zerstört wurde. Je älter Pechblende ist, desto höher ist der
durch Zerfall gebildete Gehalt an Blei. Weitere primäre Uranmine-
rale sind Coffinit (USiO
4
) und Carnotit (K(UO
2
)
2
(VO
4
)
2
·
3
H
2
O).
Der Letztgenannte ist zugleich ein wichtiges Vanadiumerz.
Durch Verwitterung entsteht eine Vielzahl an Sekundär-
mineralen (sogenannte Uranglimmer), die intensiv gefärbt sind
und im 19. Jahrhundert zur Herstellung von Uranfarben genutzt
wurden. Da einige Sekundärminerale aus UO
2
2+
zusammen mit
passenden Komplexbildnern bestehen, sind sie vergleichsweise
wasserlöslich. Häufig sind Torbernit, Cu[UO
2
|PO
4
]
2
·10-12H
2
O
(
.
Abb. 2.30
), Uranocircit, Ba[UO
2
|PO
4
]
2
·10-12H
2
O, Zeunerit,
Cu[UO
2
|AsO
4
]
2
·10-12H
2
O, und Autunit, Ca[UO
2
|PO
4
]
2
·10H
2
O.
Wichtigste Thoriumerze sind Monazit, (SEE,Th)[PO
4
], Thorit,
(Th,U)[SiO
4
] und Thorianit, (Th,U)O
2
.
Die wichtigsten Uranlagerstätten sind Diskordanzlagerstät-
ten (
7
Abschn. 4.14
), sandsteingebundene Lagerstätten (
7
Ab-
schn. 4.14
) und IOCG (
7
Abschn. 4.7
), außerdem Calcretelager-
stätten (
7
Abschn. 5.12
), hydrothermale Gänge (
7
Abschn. 4.1
),
Pegmatite (
7
Abschn. 3.8
) und Agpaite (
7
Abschn. 3.11
), Konglo-
merate des Witwatersrand (
7
Kasten 5.18
) sowie der Zentralafri-
kanische Kupfergürtel (
7
Abschn. 5.1.1
). Thorium ist zusammen
mit Uran vor allem in magmatischen Lagerstätten angereichert:
in Pegmatiten, Karbonatiten (
7
Abschn. 3.10
) und manchen Al-
kaligesteinen, auch magmatisch-hydrothermal in deren Umge-
bung. Monazit findet sich in Seifenlagerstätten (
7
Abschn. 5.9
) .
2.6.14
Zirkonium (Zr) und Hafnium (Hf )
Zirkonium ist der Hauptbestandteil der Legierung Zircaloy
(auch Zirkalloy), aus der die Hüllen der Uranbrennelemente in
Kernkraftwerken gefertigt werden. Die Legierung ist korrosions-
beständig und fängt thermische Neutronen, die zur Kernspal-
tung des Urans führen, kaum ab. Auch in manchen Stahlsorten
wird Zirkonium zulegiert, in manchen Feuerwerkskörpern und
Signallichtern wird Zirkonium verbrannt.
Bekannter ist Zirkonia, kubisch stabilisiertes Zirkoniumoxid:
Spuren von Yttriumoxid oder Kalziumoxid sorgen dafür, dass die
Hochtemperaturphase von ZrO
2
auch bei niedriger Temperatur
stabil bleibt. Zirkonia wird in großer Menge als günstiger syn-
thetischer Diamantersatz und als Spezialglas hergestellt. Zirko-
niumoxid wird für die Herstellung von feuerfester Keramik ver-
wendet.
Die Gewinnung von Hafnium ist sehr aufwendig, was die
Anwendung einschränkt. Es wird in Steuerstäben von Kernkraft-
werken verwendet.
Zirkonium und Hafnium haben so ähnliche chemische Ei-
genschaften, dass sie immer zusammen vorkommen. Die wich-
tigsten Erzminerale für beide Elemente sind Zirkon (ZrSiO
4
)
und Baddeleyit (ZrO
2
). Zirkon ist ein typisches akzessorisches
Mineral in Graniten und kommt in Pegmatiten auch in großen
Kristallen vor (
.
Abb. 2.31
). Baddeleyit kann in magmatischen
Gesteinen mit geringerem SiO
2
-Gehalt vorkommen, etwa in
Karbonatit, Kimberlit, Syenit, LMI und Anorthosit. Die primä-
ren Vorkommen haben aber bis auf wenige Ausnahmen (Kovdor,
7
Abschn. 3.10.1
, Phalaborwa,
7
Kasten 3.15
) keine ökonomische
Bedeutung, gewonnen werden beide Minerale vor allem aus Sei-
fenlagerstätten (
7
Abschn. 5.9
) zusammen mit anderen Schwer-
mineralen. Potenzial für die Gewinnung als Nebenprodukt
haben Agpaite (
7
Abschn. 3.11
) mit Mineralen wie Eudialith.
