Partitioning and speciation of lanthanides in the system magnetite (hematite) – hydrothermal solution at 450 oC and 100 MPa pressure

N. V. Smagunov; Смагунов Н. В.; S. V. Lipko; Липко С. В.; V. L. Tauson; Таусон В. Л.; O. Yu. Belozerova; Белозерова О. Ю.; D. N. Babkin; Бабкин Д. Н.

doi:10.31857/S0016752523090091

Распределение и формы нахождения лантаноидов в системе магнетит (гематит)‒гидротермальный раствор при 450°с и давлении 100 МПа

Авторы: Смагунов Н.В.¹, Липко С.В.¹, Таусон В.Л.¹, Белозерова О.Ю.¹, Бабкин Д.Н.¹
Учреждения:
1. Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН
Выпуск: Том 68, № 9 (2023)
Страницы: 938-946
Раздел: Статьи
URL: https://journal-vniispk.ru/0016-7525/article/view/134831
DOI: https://doi.org/10.31857/S0016752523090091
EDN: https://elibrary.ru/WPPANA
ID: 134831

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Представлены первые результаты экспериментального изучения гидротермальной мультисистемы, включающей лантаноиды (Ln) и оксиды Fe – магнетит и гематит. Содержания Ln в растворах и в кристаллах определялись методами ИСП-МС и ЛА-ИСП-МС соответственно. Полученные коэффициенты распределения и сокристаллизации Ln интерпретированы как максимальные оценки “истинных” значений коэффициентов для структурной примеси. Показано, что Ln (кроме Eu) совместимы в гидротермальном магнетите, тяжелые Ln (начиная с Tb) когерентны в гематите. Установлена четко выраженная тенденция повышения обоих коэффициентов с атомным номером Ln, начиная с Gd-Tb, что важно для использования соотношения легких и тяжелых Ln как типохимического признака при локализации источника рудных элементов. В ассоциациях с магнетитом и гематитом получены собственные фазы Ln оксихлоридного (без Fe) и оксигидроксидного (с Fe) состава, которые демонстрируют пример совмещения легких и тяжелых Ln в пространстве единой гидротермальной системы за счет совместной кристаллизации фаз, избирательно аккумулирующих легкие и тяжелые лантаноиды.

Ключевые слова

эксперимент, лантаноиды, магнетит, гематит, гидротермальная система, коэффициент распределения, коэффициент сокристаллизации, форма нахождения

Список литературы

Кулик Н.А., Мельгунов С.В. (1992) Об эволюции минералообразования в комплексных гематит-флюорит-бастнезитовых проявлениях юга Тувы. Геология и геофизика, (2) (374), 93-103.
Таусон В.Л., Липко С.В., Арсентьев К.Ю., Смагунов Н.В. (2019) Рост кристалла посредством неавтономной фазы: следствия для распределения элементов в рудных системах. Кристаллография. 64(3), 465-476.
Таусон В.Л., Лустенберг Э.Е. (2008) Количественное определение форм нахождения золота в минералах методом анализа статистических выборок аналитических данных. Геохимия. (4), 459-464.
Tauson V.L., Lustenberg E.E. (2008) Quantitative determination of modes of gold occurrence in minerals by the statistical analysis of analytical data samplings. Geochem. Int. 46(4), 423-428.
Чернышев Л.В. (1980) К теории гидротермальных равновесий минералов переменного состава. Геохимия. (6), 787-797.
Alibert C. (2016) Tare earth elements in Hamersley BIF minerals. Geochim. Cosmochim. Acta. 184, 311-328.
Chen F., Liu F., Wang L., Wang J. (2022) Comparison of the preparation process of rare earth oxides from the water leaching solution of waste Nd-Fe-B magnets’ sulfate roasting products. Processes. 10, art. 2310.
Harlov D.E., Meighan C.J., Kerr I.D., Samson I.M. (2016) Mineralogy, chemistry, and fluid-aided evolution of the Pea Ridge Fe oxide-(Y plus REE) deposit, Southeast Missouri, USA. Econ. Geol. 111(8), 1963-1984.
Huang X.-W., Zhou M.-F., Qui Y.-Z., Qi L. (2015) In-situ LA-ICP-MS trace elemental analyses of magnetite: The Bayan Obo Fe-REE-Nb deposit, North China. Ore Geol. Rev. 65, 884-899.
Migdisov A.A., Williams-Jones A.E., Wagner T. (2009) An experimental study of the solubility and speciation of the Rare Earth Elements (III) in fluoride- and chloride-bearing aqueous solutions at temperatures up to 300°C. Geochim. Cosmochim. Acta. 73, 7087-7109.
Migdisov A., Williams-Jones A.E., Brugger J., Caporuscio F.A. (2016) Hydrothermal transport, deposition, and fractionation of the REE: Experimental data and thermodynamic calculations. Chem. Geol. 439, 13-42.
Nadoll P., Angerer T., Mauk J.L., French D., Walshe J. (2014) The chemistry of hydrothermal magnetite: A review. Ore Geol. Rev. 61, 1-32.
Smagunov N., Tauson V., Lipko S., Babkin D., Pastushkova T., Belozerova O., Bryansky N. (2021) Partitioning and surficial segregation of trace elements in iron oxides in hydrothermal fluid systems. Minerals. 11, art. 57.
Tallarico F.H.B., Figueiredo B.R., Groves D.I., Kositcin N., McNaughton N.J., Fletcher I.R., Rego J.L.(2005) Geology and SHRIMP U-Pb geochronology of the Igarape Bahia deposit, Carajas Copper-Gold belt, Brazil: An Archean (2.57 Ga) example of iron-oxide Cu-Au-(U-REE) mineralization. Econ. Geol. 100(1), 7-28.
Tao Z., Wang X., Guo Z., Chu T. (2004) Is there a tetrad effect in the adsorption of lanthanides (III) at solid-water interfaces? Colloids and Surfaces A: Phys. Eng. Aspects. 251, 19-25. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2004.08.078
Tauson V.L., Lipko S.V., Smagunov N.V., Kravtsova R.G. (2018) Trace element partitioning dualism under mineral-fluid interaction: Origin and geochemical significance. Minerals. 8, art. 282.
Williams-Jones A.E., Migdisov A.A., Samson I.M. (2012) Hydrothermal mobilization of the rare earth elements – a tale of “Ceria” and “Yttria”. Elements. 8, 355-360.
Zamanian H., Radmard K. (2016) Geochemistry of rare earth elements in the Baba Ali magnetite skarn deposit, western Iran – a key to determine conditions of mineralization. Geologos. 22(1), 33-47.