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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽(yáng)系系主任
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離子型稀土富集-分異的礦物學(xué)機(jī)制獲揭示
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離子型稀土富集-分異的礦物學(xué)機(jī)制獲揭示 中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所礦物表面物理化學(xué)學(xué)科組在國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助下，研究揭示了鐵（氫）氧化物-黏土礦物復(fù)合體對(duì)離子吸附型稀土元素富集-分異的制約機(jī)制。近日，相關(guān)成果發(fā)表于《美國(guó)礦物學(xué)家》（American Mineralogist）。 華南離子吸附型稀土礦床是全球最重要的中重稀土資源基地。揭示稀土元素的富集-分異機(jī)制，對(duì)該類稀土礦床的找礦勘探和高效開采具有重要意義。已有研究發(fā)現(xiàn)，在離子吸附型稀土礦床中，黏土礦物是稀土元素的主要載體礦物，但黏土礦物主要以靜電引力吸附稀土元素，不會(huì)導(dǎo)致其分異。事實(shí)上，華南紅壤中存在大量的鐵（氫）氧化物微-納米顆粒，并與黏土礦物形成復(fù)合體。目前，關(guān)于二類礦物對(duì)稀土元素富集-分異作用的貢獻(xiàn)等研究尚未見報(bào)道。 為此，研究人員對(duì)廣東仁居離子吸附型稀土礦床開展系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)風(fēng)化殼中的黏土礦物以伊利石、高嶺石和埃洛石為主，鐵（氫）氧化物主要為水鐵礦、針鐵礦和赤鐵礦，二類礦物形成了復(fù)合體。從半風(fēng)化層到表土層，復(fù)合體的物相組成從長(zhǎng)石/伊利石-水鐵礦/針鐵礦向高嶺石/埃洛石-針鐵礦/赤鐵礦轉(zhuǎn)變，最終在表土層形成高嶺石-赤鐵礦復(fù)合體。 在復(fù)合體中，稀土元素主要以離子交換態(tài)和鐵（氫）氧化物結(jié)合態(tài)存在。其中，離子交換態(tài)稀土元素占較大比例，但沒(méi)有表現(xiàn)顯著分異，而鐵（氫）氧化物結(jié)合態(tài)則明顯富集中重稀土，同時(shí)晶態(tài)鐵（氫）氧化物結(jié)合態(tài)的中重稀土富集程度更高。 模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，黏土礦物與鐵（氫）氧化物分別通過(guò)靜電引力和絡(luò)合作用吸附稀土元素。輕稀土（如釹）主要分布于黏土礦物表面，隨硫酸銨浸取大量溶出。而重稀土（如鐿）主要分布在鐵（氫）氧化物表面，具有較高的穩(wěn)定性，不易被硫酸銨浸出。 該研究結(jié)果揭示了黏土礦物和鐵（氫）氧化物對(duì)離子吸附型礦床中稀土元素富集-分異的控制機(jī)制，有助于理解和掌握離子吸附型稀土礦床的形成機(jī)制。 相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.2138/am-2023-9217 |
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