Polonijumske aure i mirmekit u pegmatitu i granitu

Dr. Lorenc G. Kolins,
Februar 3, 1997

Uvod

Tokom učešća u razvoju teorije o poreklu mirmekita, uočio sam zanimljivu primenu ovog istraživanja na naizgled nepovezanu zagonetku polonijumskih (Po) oreola.

Većina geologa je dugo prihvatala “magmatsko” poreklo velikih granitnih plutonskih stena, batolita u kojima se kristalizacija, po pretpostavci, događala tokom miliona godina (Leake 1990). Ali njihove teorije su, na tehničkim osnovama, dovedene u pitanje od strane Roberta Džentrija, fizičara sa željom da potvrdi Biblijsku priču postanja (Gentry 1965, 1970, 1974, 1983, 1988). Džentri je predložio da su Po oreoli, nađeni u mineralima biotitu i fluoritu u granitima i okolnim pegmatitima, dokaz da je ovo kamenje stvoreno ne iz magme, već praktično trenutno, u toku prvog dana Nedelje Stvaranja.

Radioaktivni elementi emituju čestice različitih energija. Po oreoli su zone atomskih oštećenja u kristalima kamena, izazvanih emisijom alfa-čestica. Očigledno je da emitovane čestice moraju biti mlađe od granitnih minerala, biotita i fluorita, u kojima se nalaze. Radijacija ovih čestica se kreće kroz susedne minerale, pri čemu različite čestice, usled različite prodornosti, proizvode karakteristične kružne oblasti oštećenja pomoću kojih se može prepoznati raspad specifičnog radioaktivnog elementa (Slika 1).

Slika 1. A) Šematski crtež aure uranijuma-238, sa radijusima proporcionalnim dometu alfa-čestica u vazduhu.
B) Šematski crtež aure polonijuma-218, C) polonijuma-214, i D) polonijuma-210 (adaptirano iz Collins, 1988).

Džentri je predložio šest premisa povezanih sa radioaktivnim raspadom polonijuma, na osnovu kojih tvrdi da, ako su se granit i kasni pegmatiti kristalizovali milionima godina, ne bi bilo nikakvih tragova polonijumskih izotopa u njima, pošto je vreme poluraspada Po izotopa suviše kratak. Otud, Džentri tvrdi da Po nikako ne može biti sastavni deo minerala u kojima su Po oreoli nađeni.

Ovo su Džentrijeve premise:

1. Izotopi polonijuma (218Po, 214Po, i 210Po) su poslednja tri od ukupno osam produkata raspada koji nastaju kada se 238U (uranijum) radioaktivno raspada do 206Pb (olova).
2. Ova tri izotopa imaju relativno kratko vreme poluraspada: 218Po = 3.05 minuta; 214Po = manje od 200 mikrosekundi; i 210Po = 140 dana
3. Raspad svakog izotopa proizvodi alfa-čestice, koje proizvode radijalno oštećenje kristalne strukture biotita i fluorita, proizvodeći time vidljive sferične (kružne u preseku) tragove.
4. Radijusi ovih prstenova su proporcionalni energijama oslobađanja ovih alfa-čestica, koje su različite za svaki izotop, i otud se mogu identifikovati (Slika 1).
5. Količina od sto miliona do milijardu atoma u raspadu je potrebna da bi se stvorili vidljivi prstenovi (oreoli).
6. Nedostatak prstenova koji bi indikovali pretke polonijuma (238U, 234U, 230Th, 226Ra, i 222Rn), kao i prisustvo visoke proporcije 206Pb/207Pb znače da izolovani polonijumski oreoli mogu nastati samo od koncenracija Po atoma koji su bili izolovani od svojih predaka i ugrađeni unutar kristala biotita i fluorita (po pretpostavci, od strane Stvoritelja). Nekakav drugačiji izvor uranijuma, otud, ne bi mogao da bude izvor ovih atoma polonijuma…ili bar tako Džentri misli.

Na osnovu ovoga, Džentri izvlači zaključak da Po oreoli u biotitu i fluoritu moraju ukazivati na skoro trenutno, “neka bude granit” stvaranje tokom nedelje Postanja (Gardner, 1989.).

Više različitih hipoteza je bilo izneseno protiv ove Džentrijeve tvrdnje, u pokušaju da se pokaže da su Po oreoli nastali manje dramatičnim procesima. Nijedna od njih nije bila potpuno zadovoljavajuća.

Između ostalih, pokušaji da se odgovori na Džentrijevu zagonetku uključuju sledeće:

1. Oreoli su stvoreni pomoću hidrotermalnih fluida koji su preneli i uneli polonijum u kristale (Joly 1917; Kerr-Lawson 1927; Henderson 1939; Henderson & Sparks 1939; York 1979; Chaudhuri & Iyer 1980).
2. Oreoli su stvoreni od strane Po jona u tecnostima koje se oslobadjaju tokom erozije minerala bogatih uranijumom (Meier & Hecker 1976).
3. Veliki broj 210Po oreola se može objasniti difuzijom beta-emitujućih izotopa olova (Hashemi-Nezhad et al. 1979).
4. Oreoli nisu u stvari proizvod raspada polonijuma, već su prosto varijacije na oreole uranijuma (Moazed et al. 1973).

Džentri je na ove tvrdnje odgovorio dodatnim argumentima, ukazujući da:

1. Nema dokaza za hidrotermalne injekcije koje bi mogle da proizvedu izolovane Po oreole, pošto mineralni uzorci na kojima se oreoli nalaze dolaze is svežeg kamena koji nije bio izložen dejstvu klimatskih elemenata.
2. Distribucija izotopa olova koji emituju beta-čestice ne može adekvatno da objasni prisustvo kratkovečnih 218Po i 214Po elemenata.
3. U kristalima biotita i fluorita nema tragova uranijuma ili drugih prethodnika, tako da nema podrške za tvrdnju da su polonijumski oreoli varijante uranijumskih.

Džentri je, otud, nastavio sa svojim izazovom geološkoj zajednici da dokaže starost Zemlje veću od 6000 godina. (Feather, 1978; Gentry, 1983, 1988).

Novi dokazi protiv Džentrijeve hipoteze

Ričard Vejkfild (Richard Wakefield 1987-88, 1988) je pokazao da kamenje iz Benkrofta (Ontario, Kanada) koje sadrži polonijumske oreole u biotitu potiče iz kalcitno-biotitnih vena u granitnim pegmatitima bogatih uranijumom. Pažljiva dokumentacija geoloskih odnosa pokazuje da su ove vene i pegmatiti morale nastati u Prekambrijskom vremenu, daleko nakon nastanka okolnog terena. Takav raspored starosti je, naravno, nekompatibilan sa Džentrijevim hipotetičkom vremenskim rasponom.

Vejkfildovi nalazi, međutim, nisu bili zadovoljavajući za Džentrija, koji (nelogično) prenebregava implicitne vremenske veze ocrtane u ukrštanju vena i dajkova, i sekvence događaja vidljive u njihovom metamorfizmu (Gentry 1983, 1988, p. 325-327). Štaviše, u Džentrijevoj hipotezi, nastanak metasedimenata, metavulkanskog stenja i metamorfnih intruzivnih kompleksa gnajsa je dozvoljen u periodu od Dana 1 do Dana 3 Nedelje Stvaranja. Njegov model čini bilo koji granit ili pegmatit koji sadrži Po oreole primordijalnim, bez obzira na bilo kakvu istoriju terena u kojima su nađeni.

Otud, iako je velika starost stenja sa Po oreolima rešena što ste geologa tiče, Džentri i dalje stoji uz svoje mišljenje: ako su se minerali sa oreolima kristalizovali u granitima i pegmatitima iz istopljenog kamena nakon miliona godina hlađenja, vremena poluraspada određenih izotopa su suviše kratka da bi oni mogli da opstanu u takvom kamenu. Džentrijeva hipoteza, po ovom načinu razmišljanja, je otud neophodno tačna.

On želi da geolozi pokažu dokaze procesa kroz koje se Po oreoli u granitu mogu formirati kroz prirodne procese, umesto natprirodnih. To je učinjeno tek sada.

Neobične okolnosti

Kada sam se zainteresovao za Džentrijeva izučavanja Po oreola, primeti sam četiri neobične okolnosti suprotne njegovoj hipotezi. Prva neobičnost je činjenica da se njegovi polonijumski oreoli uvek nalaze samo u granitima i pegmatitima, nikada ni u jednom drugom tipu kamena, osim u okolini Bankrofta.

U tom području, granitno kamenje je puno izukrštanih kalcitnih vena bogatih uranijumom, a polonijumski oreoli nisu prisutni u mafitskom stenju, bez obzira na to da li je to stenje mlađe ili starije od granita. Ovo je činjenica čak i u slučajevima u kojima je biotit relativno čest među mafitskim mineralima. Ovo kamenje-bez-Po-oreola uključuje biotitne gabre, diorite, i tonalite, kao i njihove vulkanske ekvivalente. Na osnovu poljnih, hemijskih i mikroskopskih teksturalnih odnosa, sve ove mafitske stene su nastale kroz kristalizaciju iz magme na visokim temperaturama.

Veoma je neobično da se polonijumski oreoli nalaze samo i jedino u posebnim, navodno primordijalnim, biotitnim granitima, a ne u svim biotitnim primordijalnim stenama. Tvorac je očigledno bio veoma izbirljiv po pitanju gde da ugura kratkovečni polonijum!

Druga neobična stvar je činjenica da svi graniti u kojima je Džentri našao Po oreole takođe sadrže mirmekit. Mirmekit nastaje kroz proces zamene u kome se kristalne strukture spajaju u jednu, činjenica koja sugeriše da Po oreoli nisu prisutni u svim granitima, već samo oni koji su formirani kroz procese zamene. Čak i ako uzmemo da samo graniti koji sadrže mirmekit treba da imaju polonijumske oreole, i tu se suočavamo sa problemom da se oreoli ne nalaze uvek u takvim granitima. Opet, Tvorac je bio veoma izbirljiv.

Neki graniti nastaju iz istopljenih sedimentnih ili riolitnih vulkanskih stena, neki procesom frakcionacije unutar magme (ili delimicnim topljenjem ili frakcionalnom kristalizacijom), a neki delimicnim topljenjem i izdizanjem magme koja ostavlja za sobom mafitski ostatak. Graniti proizvedeni topljenjem ne sadrže polonijumske oreole.

Treća čudnovata stvar je zapažanje da se stene koje sadrže polonijumske oreole uvek nalaze u susedstvu koncentracija uranijuma. Džentri opisuje nekoliko lokacija bogatih uranijumom gde se nalaze polonijumski oreoli, uključujući tu lokacije u Finskoj, Švedskoj, Nemačkoj, Kanadi, i severoistoku SAD (Gentry 1988, page 36; Wiman 1930).

Zašto bi, čovek se mora zapitati, svemogući Tvorac odabrao da stavi polonijumske oreole samo u stene koje sadrže veliku količinu uranijuma? Ako je Džentri u pravu, i ako polonijumski oreoli nemaju nikakve veze sa uranijumom, zašto Tvorac nije stavio Po oreole takođe i u granite u kojima nema uranijuma?

Pošto je polonijum jedan od produkata radioaktivnog raspada uranijuma, potpuno je normalno očekivati da on bude nađen u blizini uranijumskih naslaga. Pretpostaviti natprirodno poreklo granita sa Po oreolima je iracionalno.

Četvrtu čudnu stvar sam našao kasnije, kada sam se uneo u detalje Džentrijeve hipoteze. Džentri je pronasao oreole samo nekih izotopa polonijuma – konkretno 218Po, 214Po, i 210Po (produkti koji nastaju raspadom 238U) (Dutch 1983; Gentry 1983). Drugi polonijumski izotopi (215Po, 211Po, 216Po, and 212Po), koji nastaju u toku raspada 235U i 232Th, nisu nigde viđeni.

Zašto Tvorac nije uneo i ove druge izotope polonijuma u stene, pošto svi oni postoje u prirodi? Da li ovaj neobični preskok možda implicira jedan jednostavan prirodni uzrok za selektivno prisustvo nekih polonijumskih oreola?

Kako polonijumski oreoli zaista nastaju

Biotit i mirmekit se zajedno formiraju tokom procesa zamene u granitu. Sledi da Po oreoli u biotitu koji koegzistira sa mirmekitom takođe mora biti rezultat procesa zamene.

Svojstva radona predstavljaju osnovu za razumevanje ovog problema. Radon (222Rn) je produkt radioaktivnog raspada 226Ra koji se kasnije raspada u 218Po. Kao inertni (plemeniti) gas, 222Rn može da se slobodno kreće kroz pukotine u kamenu, bez reakcija sa mineralima na ivici tih pukotina. Dokazi za ovakvo kretanje radona su vidljivi u vodenim stubovima pre zemljotresa. Sporo kretanje kamena povezano sa seizmički aktivnim terenima omogućava radonu rastvorenom u vodi da se pomeri u porni prostor nižeg pritiska, i na površinu. Otud, možemoda očekujemo da će radon prožeti izlomljenu zapreminu diorita i gabra u toku procesa kojim nastaje mirmekitni granit.

Pošto je 222Rn predak 218Po, ovaj polonijumski izotop je prvi koji se formira u proesu raspada. Iako je vreme poluraspada 218Po relativno kratak (3.05 minuta), velike količine 222Rn se koncetrišu u vidu rastvorenog elementa zajedno sa silikatom u vodi, koji onda migriraju u skladu sa tektonskim pritiscima u porozne oblasti mafitskih stena koje izgrađuju koru.

Dva faktora favorizuju dioritske ili gabro oblasti za formaciju polonijumski oreola u sadejstvu sa razvojem mirmekitnih granita i pegmatita.

1. Biotit (čest mineral u nekim dioritima i gabru) se lako cepa po planarnim „listovima“ biotitnih „knjiga“. Ove lomne povrsine predstavljaju poroznost u koju rastvori mogu da uđu, noseći sa sobom radon.
2. I u biotitskim i u fluoritskim kristalnim rešetkama se nalaze pozicije za akomodaciju negativno naelektrisanih jona fluorida (F-) ili hidroksila (OH-). Ove pozicije su relativno velike, i daju prostor u koga mogu ući i drugi joni slične veličine.

Kada se atomi 222Rn raspadnu, proizvodeći niz 218Po, 214Po, i 210Po, ova tri izotopa polonijuma nastaju u vidu negativno naelektrisanih jona, Po-2, čije veličine su slične jonima fluorida i hidroksila. Na ovaj način, izotopi polonijuma su prirodno prihvaćeni i koncentrisani u kristalima fluorita (CaF2) ili biotita u granitnim stenama izloženim stresu koji izaziva smicanje.

Otud, polonijum je bio deponovan u nove kristale koji su izrasli kroz intenzivno hidrotermalno ispiranje smaknutog i izlomljenog, prethodno celog, mafitskog kamena. Kvarc i egzotični minerali su zamenili mafitske minerale, stvarajući granit i pegmatit. Dve receptivne mineralne osobine, (1) deljivost biotita (koja daje pristup radonom-ispunjenoj tečnosti) i (2) otvorena rešetka u kristalima biotita i fluorita, objašnjavaju zašto su ovi minerali postali skladišta polonijuma, i zašto tragovi polonijumskih oreola dokazuju njegovo efemeralno prisustvo. Velike zapremine hidrotermalnih tečnosti u ovom procesu su podržane rapidnim rastom velikih pegmatitskih kristala fluorita, biotita i drugih minerala.

U zidnim stenama u blizini takvih izlomljenih zona, gde se mali primarni kristali mogu naći u okviru originalnog diorita ili gabra, stresovi mogu da ih smaknu i time dozvole spoljnim tečnostima da doprinesu rekristalizaciji, kroz zatvaranje mikropukotina i sekundarni rast koji uvećava kristale. Pošto su i velike “knjige” biotita u pegmatitima i manji kristali biotita u susednom granitu razvijeni kroz procese zamene na temperaturama ispod onih koje su potrebne za topljenje minerala, ovi biotiti i fluoriti postavljaju spremne rešetke za brzo taloženje jona polonijuma. Simultani rast ove vrste biotita i fluorita zajedno sa kretanjem rastvorenih atoma 222Rn u kristale omogućava brzu akumulaciju izotopa polonijuma. Ove koncentracije se zatim raspadaju i proizvode Po oreole.

Količine radona koje izviru iz dubine Zemljinog omotača, rastvorene u vodenim strujama, mogu biti ogromne u oblastima bogatim uranom. Koncentrisanje ovog ambijentnog radona može da proizvede enorman broj atoma potreban za proizvodnju Po oreola. Radon oslobođen iz uranijumskog izvora daje stalan izvor novog gasa formaciji diorita ili gabra koja se pretvara u granit ili pegmatit.

Iz ovih uvida sledi da polonijumski oreoli u granitu ne moraju biti proizvedeni u kratkom periodu vremena. Neki oreoli se mogu formirati ranije, neki kasnije. Brz unos radona i taloženje polonijuma se takođe može odigrati ako je gabro ili diorit učinjen poroznim ili ako pritisak opadne usled tektonske aktivnosti.

Česta pojava polonijumskih oreola u biotitu sa mirmekitom u plagioklasu i mikroklinu istog kamena daje jasnu indikaciju da se radi o progresivnom procesu zamene u čvrstom, neistopljenom kamenu. Magma nije uključena u ovaj proces.

Konačno, prisustvo 218Po, 214Po, i 210Po oreola samo u granitima i pegmatitima, i odsustvo 216Po, 212Po, 212Po, i 211Po oreola u istom kamenju postaje razumljivo iz sledećih činjenica:

Prvo, vreme poluraspada izotopa radona za različite pretke izotopa polonijuma je vidljivo različit. Izotop 222Rn iz serije raspada 238U (izvor polonijumskih oreola) ima vreme poluraspada od 3.82 dana. U poređenju, 219Rn iz serije raspada 235U ima vreme poluraspada od 3.92 sekunde, a 220Rn iz serije raspada 232Th ima vreme poluraspada od 54.5 sekundi. Znači, 222Rn ima oko 84 hiljade ili šest hiljada puta više vremena da uđe u biotite nego 219Rn ili 220Rn!

Drugo, 216Po, 215Po, 212Po, i 211Po ćerke-izotopi imaju vremena poluraspada merljiva u delićima sekunde, umesto 140 dana za 210Po i 3.05 minuta za 218Po. Polonijum-210 ima više nego tri miliona puta duže trajanje!

Treće, relativna količina oslobođenog 222Rn gasa je kod većine terena proporcionalno daleko veća od količine oslobođenog 219Rn i 220Rn.

Otud, kombinacija veoma kratkog vremena poluraspada 219Rn i 220Rn gasova (i njihovih polonijumskih ćerki-izotopa) i relativno male količine dovode do činjenice da je stvaranje 216Po, 215Po, 212Po, i 211Po oreola praktično nemoguće. Ovi izotopi radona i polonijuma, koji bi mogli da proizvedu nedostajuće polonijumske oreole, bivaju konvertovani u izotope olova toliko brzo da radonski gas ne može da ode daleko od svog izvora pre nego sto se raspadne. Dodatno, polonijum proizveden od ovih izotopa nikada ne može da migrira i da se nataloži u dalekim kristalima biotita i fluorita u dovoljnim količinama da proizvede oreole.

Probni slučaj: Bakhorn pegmatit

Da isprobamo ove zaključke na odgovarajućem terenu. U toku 1988-me, Ričard Vejkfild i ja smo istražili nekoliko pegmatita bogatih uranijumom i polonijumskim oreolima u oblasti u kojoj se istovremeno nalazio mirmekit u pegmatitima, gnajsu i granitu (od koga se sastoji zidno stenje u okolini pegmatita).

Jedan specifičan pegmatit koga smo istraživali je Bakhorn pegmatit, u blizini autoputa 36, 19 kilometara jugozapadno od Bankrofta u Ontariju. Debele vermikule kvarca su karakteristične za mirmekit u ovom telu, što sugeriše da su i pegmatit i granit rezultat zamene starijeg diorita sastavljenog od plagioklasa i hornblende ili gabro gnajsa na temperaturama ispod intervala topljenja granita. Mirmekit u zidnom stenju i pegmatitu je slican, sa osrednjim kvarcnim vermikulama (Haynes 1986).

Ove vermikule u mirmekitnom granitu i Bakhorn pegmatitu pokazuju nemagmatsko poreklo diorita i gabra kroz zamenu. Kompozicioni odnosi zavise od sadržaja kalcijuma plagioklasa u originalnom kamenu iz koga su granit i pegmatit razvijeni.

Povremeni ostaci diorita i gabra se i dalje nalaze u granitu, pokazujući ovu istoriju i podržavajući zaključke o poreklu. Primeri ovih ostataka se mogu videti na usecima kod raskrsnice autoputeva 36 i 507; a njihovo široka rasprostranjenost podržava hipotezu da se zamena odigrala povrh celokupne oblasti plutona.

Geološka situacija Bakhorn pegmatita

Bakohorn pegmatit, bogat uranijumom i torijumom, je teran dioritnog gnajsa sastavljenog od hornblende i plagioklasa, kvarcno-feldspatnog dioritnog gnajsa, i roze, masivnog, krupnozrnog biotitskog granita. Hornblenda-plagoklasni gnajs u zidnim stenama pegmatita se uglavnom sastoji od poligonalne hornblende, biotita i normalno zoniranog plagioklasa. Kvarc, mikroklin, magnetit-ilmenit, titanit i kalcit su sporedni sastojci. Mikroklin popunjava međuprostore i lokalno okružuje druge minerale. Kvarcno-feldspatni gnajs je sličan, ali sadrži manje biotita i hornblende, a više kvarca i feldspara.

Pegmatit se sastoji od krupnih kristala roze, pertitnog mikroklina, biotita, albita i kvarca. Polomljeni fragmenti plagioklasa su obično okruženi mikroklinom. Mirmekit sa relativno krupnim vermikulama se nalazi povremeno uz granice velikih roze kristala mikroklina. Lamele albita u pertitnom mikroklinu nisu ravnomerno raspoređeni kao u granitima koji su se kristalizovali iz magme, već su neravnomerno razbacani kroz kristale. Veliki deo albita u mikroklinu je prisutan u obliku vena, koje u nekim mestima imaju istu optičku orijentaciju kao i plagiokalasa u susednom mirmekitu. Neke vene takođe sadrže kvarcne balončiće ili vermikule. Polonijumski oreoli se nalaze povremeno u velikim biotitnim knjigama, dva do četiri cm u prečniku (Slika 2).

Slika 2.
A) Fotografija aure polonijuma-210 u biotitu iz Bakhorn pegmatita.
B) Fotografija aure polonijuma-214 u biotitu iz Bakhorn pegmatita.
C) Fotografija pukotine u biotitu u kojoj je migracija polonijuma-210, ili olova-210, ili oba nanela oštećenja biotitnoj rešetki paralelno sa pukotinom. Ovo obara Džentrijevu hipotezu da takva oštećenja uz pukotine ne postoje. Ipak, izolovane aure su česte i ne poseduju vezu sa venama (skala ove fotografije je drugačija nego u A i B).

U kvarcno-feldspatnim gnajsovima u blizini Bakhorn pegmatita, mikroklina, albit, kvarc i biotit su dominantni minerali; hornblenda nije prisutna i po pretpostavci je zamenjena kvarcom. Magnetit, kalcit i titanit su česti dodatni minerali. Zaokrugljene granule titanita su istih dimenzija kao i u susednom hornblendnom gnajsu. Mirmekit sa srednjim do velikim kvarcnim vermikulama okružuje zrna mikroklina. Hlorit sa zrnima rđe je često prisutan produkt promene biotita. Neki kristali biotita imaju iskrzane ivice i kvarcne site. Cirkoni sa aurama su retki. Polonijumskih aura nema.

Generalno, u dioritu ili gabru koji sadrži hornblendu ili piroksen, sadržaj plagioklasa teži da bude kalcičan, ali ne onoliko kalcičan kao u dioritu ili gabru u kome je biotit jedini feromagnezijum silikat. Hornblenda i piroksen prihvataju kalcijum u svoje kristalne strukture. Otud, kada su ovi minerali prisutni u većim količinama, manje kalcijuma je dostupno za rast plagioklasa. Nasuprot tome, pošto biotit ne prihvata kalcijum, najveći deo prisutnog kalcijuma u toj vrsti diorita ili gabra odlazi u plagioklas. U toku izmene biotitinog gabra sa granitom, ovaj visoko-kalcijumski plagioklas ima efekt proizvodnje kvarcnih vermikula u pratećem mirmekitu koje su veće nego u slučajevima u kojima je hornblendni ili piroksenski gabro zamenjen granitom.

Regionalno, granit u Bakhorn pegmatitu, kao i u njegovoj blizini, sadrži mirmekit sa kvarcnim vermikulama. Ovo sugeršie da je granit u okolini Bakhorn pegmatita originalno nastao iz biotitnog gabra ili kalcitnog diorita.

Rudnici uranijuma oblasti Bankroft u Ontariju

Tri uranijumska rudnika (Silver Crater, Fission i Faraday) su situirani na istom terenu kao i Bakhorn pegmatit (Hewitt 1957; Bedell 1982, 1985). Polonijumki oreoli na ovim lokalitetima se nalaze u biotitu (Figs 2, 3 and 4) i fluoritu. Lokalno stenje se sastoji od nekoliko vrsta kamena, uključujući gabro, diorit, monconit-diorit, monconit i sijenit, bez tragova mirmekita. Međutim, u oblasti Anstruter pored Bankrofta, granit je prisutan umesto sijenita, i poseduje mirmekit sa velikim kvarcnim vermikulama.

Nedostatak mirmekita u regionu gde se pojavljuje sijenit je logičan rezultat pretežno natrijumske zamene. Kataklastično smaknuta dioritna i gabro tela su zamenjena tečnostima koja nose Na+1, K+1, i Ca+2 (Lumbers, lična komunikacija, 1987). Ovi joni su izmenili diorit i gabro u monconit-diorit, monconit, i sijenit, ali samo mestimično u granit.

U prethodnom dioritu i gabru, relativno kalcični kristali plagioklasa su postali sodični (albit i oligoklasa umesto andesina i labradorita). U ovim modifikovanim stenama, kalcit se nalazi u međuprostorima slomljenih zrna silikata, ili koncentrisan u obliku žila. K-feldspar je umešan lokalno, ali povezani plagioklas je toliko sodična u sijenitu i/ili granitu da nema formacije mirmekita (Collins 1988). Predačka hornblenda i pirokseni u dioritnim i gabro telima su se takođe rekristalizovala (kao biotit, sodični amfiboli, ili oba).

Fluidi koji su doveli do ove regionalne evolucije od mafitskog do silikatnog kamena su takođe donele uranijum, koji je postao koncentrisan na određenim tačkama. Biotit i fluorit u rudama uranijuma u tri rudnika sadrže polonijumske aure formirane u suštinski istom periodu kada su diorit i gabro rekristalizovani i zamenjeni (monconit-dioritom, sijenitom i granitom).

Vredi primetiti, međutim, da se Po oreoli ne nalaze u svim biotitnim “knjigama” i uzorcima fluorita u ovim modifikovanim stenama. Lokalno odsustvo polonijumskih oreola ukazuje da je koncentracija radona samo na nekim mestima bila dovoljno velika da proizvede vidljive aure.

Objašnjenje polonijumskih aura

Formiranje granita kroz zamenu čvrstog kamena znači da Džentrijeva teorija više nije održiva. On ne može više da legitimno tvrdi da stenje koje sadrži polonijumske oreole mora biti formirano natprirodnim sredstvima.

Čvrst dioritski ili gabro kamen, koji se prethodno kristalizovao iz magme, je postao predmet ponovne kataklaze i rekristalizacije. Ovo se desilo bez topljenja; i kataklaza je proizvela otvore za ulaz tečnosti bogatih uranijumom, i za modifikaciju ovog stenja u granit kroz silikaciju i uklanjanje katjona.

U poljima rude uranijuma, višak uranijuma proizvodi velike količine inertnog radonskog gasa; a ovaj gas se difuzijom rastvara u okolnim tečnostima, dolazeći do područja tekuće kristalizacije biotita i fluorita. Radon (222Rn) se raspada, i polonijumski izotopi se nukleišu u rapidno rastućem biotitu, gde zatim proizvode polonijumske aure.

Ceo proces formacije polonijumskih oreola se može dogoditi bez učešća Tvorca. Uz to, obzervacija da se polonijumske aure nalaze u mirmekitnim granitima pokazuje nemagmatsko poreklo granita. Argument ovim dotiče Džentrijevu početnu (i samim tim istinitu) tvrdnju da graniti magmatskog porekla ne mogu sadržati polonijumske aure: vreme poluraspada Po izotopa su jednostavno previše kratki.

* * *

Tabela konstanti raspada nekih radioaktivnih elemenata

Serija raspada urana-238			Serija raspada urana-235			Serija raspada torijuma-232
Simbol	emitovana čestica	vreme poluraspada	Simbol	emitovana čestica	vreme poluraspada	Simbol	emitovana čestica	vreme poluraspada
238U	α	4,51×109 godina	235U	α	7,13×108 godina	232Th	α	1,39×1010 godina
234Th	β	24,1 dana	231Th	β	25,6 godina	228Ra	β	6,7 godina
234Pa	β	1,14 minuta	231Pa	α	3,43×103 godina	228Ac	β	6,13 sati
234U	α	2,35×105 godina	227Ac	β	22 godine	228Th	α	1,9 godina
230Th	α	8×104 godina	227Th	α	18,6 dana	224Ra	α	3,64 dana
226Ra	α	1,62×103 godina	223Fr	β	22 minuta	220Rn	α	54,5 sekundi
222Rn	α	3,82 dana	223Ra	α	11,2 dana	216Po	α	0,158 sekundi
218Po	α	3,05 minuta	219At	β	0,9 minuta	212Pb	β	10,6 sati
214Pb	β	26,8 minuta	219Rn	α	3,92 sekunde	212Bi	β	60,5 minuta
214Bi	β	19,7 minuta	215Bi	β	8 minuta	212Po	α	3×10-7 sekundi
214Po	α	1,5×10-4 sekundi	215Po	β	1,83×10-3 sekundi	208Pb	–	stabilan
210Pb	β	22 godine	215At	α	10-4 sekundi
210Bi	β	5 dana	211Pb	β	36,1 minuta
210Po	α	140 dana	211Bi	β	2,16 minuta
206Pb	–	stabilan	211Bi	α	0,52 sekunde
			207Pb	α	stabilan
Serija raspada urana-238			Serija raspada urana-235			Serija raspada torijuma-232

* * *

Gornji materijal je preuzet sa stranica 128-140 iz Hunt et al. (1992), osim ilustracija. Prva ilustracija je preuzeta iz Collins (1988). Druge ilustracije su suplementarne. Pogledajte http://www.polarpublishing.com za informacije o izdavačkom preduzeću.

Knjiga “Hydrothermal Differentiation” Collins (1988) se može naručiti od Theophrastus Publications S.A., 33 J. Theologou Str., Zographou, Athens 622, Greece: $47.00 (U.S.).

* * *

Reference

Bedell, R. L. 1985, Madawaska mines, Bancroft, Ontario deformation of the Faraday metagabbro complex and its influence on uraniferous pegmatite emplacement and ore deposition, Unpublished master’s thesis, University of Toronto, 177 p.
Bedell, B. L., 1982, Map P.2523, Bancroft area, western part, Ontario Geological Survey.
Chaudhuri, N. K., and Iyer, R. H., 1980, Origins of unusual radioactive haloes, Radiation Effects, v. 53, p. 1-6.
Collins, L. G., 1988, Hydrothermal differentiation and myrmekite – a clue to many geologic puzzles, Theophrastus Publications S.A., Athens, Greece, 382 p.
Feather, N., 1978, The unsolved problem of Po halos in Precambrian biotite and other old minerals, Communication to Royal Society of Edinburgh, v. 11, p. 147-158.
Gardner, M., 1989, Notes of fringe-watcher: Robert Gentry’s Tiny Mystery, Skeptical Inquirer, v. 13, p. 357-361.
Gentry, R. V., 1965, Pleochroic halos and the age of the Earth, American Journal of Physics, Proceedings, v. 33, p. 878A.
Gentry, R. V., 1970, Cosmological implications of extinct radioactivity from pleochroic halos. In Lammerts, W. E., ed., Why not creation?, Presbyterian and Reformed Publishing Company, p. 107-113.
Gentry, R. V., 1974, Radio halos in a radiochronological and cosmological perspective, Science, v. 184, p. 62-64.
Gentry, R. V., 1983, Letters. Creationism again, the author comments, Physics Today, v. 36, p. 13-15.
Gentry, R. V., 1988, Creation’s Tiny Mystery, 2nd edition, Knoxville, Earth Science Associates, 348 p.
Hashemi-Nezhad, S. R., Fremlin, J. H., and Durrani, S. A., 1979, Polonium haloes in mica, Nature, v. 78, p. 333-335.
Haynes, S. J., 1986, Metallogenesis of U-Th, Grenville Supergroup, Peterborough County, Ontario; in Moore, J. M., Davidson, A., and Baer, A. J., eds., The Grenville Province: Geological Association of Canada, Special Paper 31, p. 271-280.
Henderson, G. H., 1939, A quantitative study of pleochroic halos, V. the genesis of halos, Royal Society of London, Proceedings, Series A, v. 173, p. 250-264.
Henderson, G. H., and Sparks, F. W., 1939, A quantitative study of pleochroic halos. IV, New types of halos, Royal Society of London, Proceedings, Series A., v. 173, p. 238-249.
Hewitt, D. F., 1957, Geology of the Cardiff and Faraday townships, Ontario Department of Mines, v. 66, pt. 3.
Hunt, C. W., Collins, L. G., and Skobelin, E. A., 1992, Expanding Geospheres, Energy And Mass Transfers From Earth’s Interior: Calgary, Polar Publishing Company, 421 p. Order from: http://www.polarpublishing.com.
Joly, J., 1917, The genesis of pleochroic halos, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A., v. 217, p. 51.
Kerr-Lawson, D. E., 1927, Pleochroic halos in biotite from near Murray Bay, University of Toronto Studies, Geology Studies, v. 24, p. 54-71.
Leake, B. E., 1990, Granite magmas: their sources, initiation and consequences of emplacement, Journal of the Geological Society of London, v. 147, p. 579-589.
Meier, H., and Hecker, W., 1976, Radioactive halos as possible indicators for geochemical processes in magmatites, Geochemical Journal, v. 10, p. 185-195.
Moazed, C., Spector, R. M., and Ward, R. F., 1973, Polonium radiohalos: an alternative interpretation, Science, v. 180, p. 1271-1274.
Wakefield, J. R., 1987-88, Gentry’s Tiny Mystery – unsupported by geology, Creation/Evolution, v. 22, p. 13-33.
Wakefield, J. R., 1988, The geology of “Gentry’s Tiny Mystery,” Journal of Geological Education, v. 36, p. 161-175.
Wiman, E., 1930, Studies of some Archaean rocks in the neighborhood of Uppsala, Sweden, and their geologic position, Bulletin Geologie Institute, Universitet Uppsala, 23.
York, D., 1979, Polonium halos and geochronology, EOS Transactions of the American Geophysical Union, v. 60, no. 33, p. 616-619.

[nazad na vrh strane]