Специализация месторождений редких земель по элементному составу их руд
Аннотация
Введение: Масштабы использования редкоземельных элементов (РЗЭ) промышленностью в XXI в. увеличиваются высокими темпами. Однако потребность в отдельных РЗЭ растет неравномерно: для части элементов рост спроса очень большой, для других он менее значительный или отсутствует. Из-за диспропорций между возможностями используемой в настоящее время ресурсной базы и потреблением отдельных РЗЭ цены на дефицитные празеодим (Pr), неодим (Nd) и тяжелые лантаноиды (LnY) на 1–2 порядка выше, чем на остальные РЗЭ. Важность этих элементов как для традиционных, так и инновационных отраслей современной промышленности делает их не просто дефицитными, а критичными. Поэтому геологоразведочные компании во всем мире рассматривают выявление месторождений с повышенной долей дефицитных РЗЭ в качестве большого бонуса. При этом на начальном этапе работы часто ведутся без предварительной стратегии, т.к. в научной и методической литературе отсутствуют эмпирически обоснованные данные о возможных вариациях колебаний соотношений между дефицитными и недефицитными РЗЭ в месторождениях разных типов. Наше исследование имеет целью исправить такое положение вещей. Данные и методика анализа: Собраны и впервые сопоставлены данные о распределении РЗЭ в рудах 127 месторождений РЗЭ со всего мира. Месторождения представляют девять металлогенических типов, к которым проявлялся интерес со стороны геологоразведочных или добывающих компаний в последние десятилетия. Результаты и обсуждение: Были установлены возможные диапазоны значений для относительных долей (%) дефицитных групп РЗЭ (Pr+Nd min–max/mean; LnY min–max/mean) в рудах месторождений следующих металлогенических типов: карбонатитовом (11.2–35.0/19.4; 0.4–7.6/2.2), гипергенном в карбонатитах (15.2–28.9/21.4; 0.6–7.7/3.4), фоидном (14.0–25.6/18.1; 1.2–17.6/8.1), сиенитовом (16.1–20.9/18.9; 3.1–16.3/8.7), щелочногранитном (0.2–20.7/11.5; 7.8–34.0/21.7), субщелочногранитном (13.5–23.4/17.7; 0.1–13.3/3.5), ионно-адсорбционном (4.2–36.8/22.3; 4.5–34.2/16.3), россыпном (18.8–25.3/21.7; 1.6–11.9/5.4) и внутриразломном (4.6–10.5/7.6; 19.7–28.2/23.9). Для некоторых типов месторождений установлены минералогические или геологические особенности, влияющие на увеличение доли дефицитных РЗЭ в рудах. Заключение: Полученные данные количественно маркируют границы специализации разных типов месторождений РЗЭ на наиболее востребованные группы РЗЭ. Такая информация дает возможность специалистам более целенаправленно проводить региональное прогнозирование и геологоразведочные работы ранних стадий для выявления месторождений с желаемым соотношением разных групп РЗЭ.
Скачивания
Литература
Connelly N. G., Damhus T., Hartshorn R. M., Hutton A. T. Nomenclature of inorganic chemistry – IUPAC recommendations 2005. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 2005. 377 p.
Bykhovsky L. Z., Arkhangelskaya V. V., Tigunov L. P., Anufrieva S. I. Perspektivy osvoeniya mineral'no-syr'evoi bazy i razvitiya proizvodstva skandiya v Rossii i drugikh stranakh SNG [Prospects for the development of the mineral resource base and the development of scandium production in Russia and other CIS countries]. Mineral'nye resursy Rossii. Ehkonomika i upravlenie − Mineral Resources of Russia. Economics and Management, 2007, no. 5, pp. 27–32. (In Russ.)
Wang Z., Li M. Y. H., Liu Z.-R. R., Zhou M.-F. Scandium: Ore deposits, the pivotal role of magmatic enrichment and future exploration. Ore Geology Reviews, 2021, vol. 128, 103906. DOI
Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. Nuclear Physics A, 2003, vol. 729 (1), pp. 3–128. DOI
Rudnick R. L., Gao S. Composition of the continental crust. Treatise on Geochemistry, vol. 3: Crust. Chap. 3.01. Rudnick R.L., Holland H.D., Turekian K.K. – eds., Oxford: Elsevier and Pergamon, 2003, pp. 1–64. DOI
Batapola N. M., Dushyantha N. P., Premasiri H. M. R., Abeysinghe A. M. K. B., Rohitha L. P. S., Ratnayake N. P., Dissanayake D. M. D. O. K., Ilankoon I. M. S. K., Dharmaratne P.G.R. A comparison of global rare earth element (REE) resources and their mineralogy with REE prospects in Sri Lanka. J. Asian Earth Sciences, 2020, vol. 200, 104475. DOI
Institute of Rare Earths and Strategic Metals site.
Chemcraft Ltd site. URL
Adamas Intelligence. Rare earth elements: Market issues and outlook. Research report, 2019, 10 p. URL
Goodenough K.M., Wall F., Merriman D. The rare earth elements: Demand, global resources, and challenges for resourcing future generations. Natural Resources Research, 2018, vol. 27 (2), pp. 201–216. DOI
Paulick H., Machacek E. The global rare earth element exploration boom: An analysis of resources outside of China and discussion of development perspectives // Resources Policy. 2017. Vol. 52. P. 134–153. DOI
Weng Z. H., Jowitt S. M., Mudd G. M., Haque N. A detailed assessment of global rare earth element resources: Opportunities and challenges. Economic Geology, 2015, vol. 110, pp. 1925– 1952. DOI
Golev A., Scott M., Erskine P. D., Ali S. H., Ballantyne G. R. Rare earths supply chains: Current status, constraints and opportunities. Resources Policy, 2014, vol. 41, pp. 52–59. DOI
Wall F. Rare earth elements. G. Gunn – ed.: Critical metals handbook. London: Wiley, 2014, pp. 312–339. DOI
Lapin A. V., Tolstov A.V., Ploshko V. V., Chemizova L. N., Sorokina T. I. Minerageniya kor vyvetrivaniya karbonatitov[Metallogeny of carbonatites’ weathering crusts]. Moscow: GEOS, 2011. 308 p. (In Russ)
Dostal J. Rare metal deposits associated with alkaline/peralkaline igneous rocks. Reviews in Economic Geology, vol. 18, 2016, pp. 33–54. DOI
Linnen R. L., Samson I. M., Williams-Jones A. E., Chakhmouradian A. R. Geochemistry of the rare-earth element, Nb, Ta, Hf, and Zr deposits // H.D. Holland, K.K. Turekian – eds.: Treatise on Geochemistry (2nd Edition). Chapter 13.21. Amsterdam: Elsevier, 2014, pp. 543–568. DOI
Sanematsu K., Watanabe Y. Characteristics and genesis of ion adsorption-type rare earth element deposits. Reviews in Economic Geology, vol. 18, 2016, pp. 55–80. DOI
Sengupta D., Van Gosen B. S. Placer-type rare earth element deposits. Reviews in Economic Geology, vol. 18, 2016, pp. 81– 100. DOI
Verplanck P. L., Mariano A. N., Mariano A. Jr. Rare earth element ore geology of carbonatites. Reviews in Economic Geology, vol. 18, 2016, pp. 5–32. DOI
Wang Z.-Y., Fan H.-R., Zhou L., Yang K.-F., She H.-D. Carbonatite-related REE deposits: an overview // Minerals, 2020, vol. 10. 965. DOI
Balaram V. Rare earth elements: a review of applications, occurrence, exploration, analysis, recycling, and environmental impact // Geoscience Frontiers, 2019, vol. 10 (4), pp. 1285– 1303. DOI
Dushyantha N., Batapola N., Ilankoon I. M. S. K., Rohitha S., Premasiri R., Abeysinghe B., Ratnayake N., Dissanayake K. The story of rare earth elements (REEs): Occurrences, global distribution, genesis, geology, mineralogy and global production. Ore Geology Reviews, 2020, vol. 122, 103521. DOI
Simandl G. J. Geology and market-dependent significance of rare earth element resources. Mineralium Deposita, 2014, vol. 49, pp. 889–904. DOI
Voncken J. H. L. The rare earth elements: an introduction. SpringerBriefs in earth sciences. SpringerNature, 2016, 127 р. DOI
Zhou B., Li Z., Chen C. Global potential of rare earth resources and rare earth demand from clean technologies. Minerals, 2017, vol. 7, 203. DOI
Serdyuk S. S., Lomaev V. G., Kuzmin V. I., Pashkov G. L., Shabanov V. F., Pavlov V. F., Mamonov S. N. Krasnoyarskii klaster – strategicheskii prioritet razvitiya redkometall'noi promyshlennosti Rossii [Krasnojrskiy cluster – strategic development priorities of the rare metal industry in Russia]. J. Siberian Federal University. Engineering & Technologies, 2015, vol. 8, iss. 7, pp. 816–834. DOI
Friedrichs P., Meyer F. M. REE database management system: Evaluation of REE deposits and occurrences. J. Sustainable Metallurgy, 2017, vol. 3, pp. 13–31. DOI
Tkachev A. V., Rundqvist D. V., Vishnevskaya N. A. Main features of the REE metallogeny through geological time. Geology of Ore Deposits, 2022, vol. 64 (3), pp. 41–77. DOI
Borst A. M., Smith M. P., Finch A. A., Estrade G., Villanova-de-Benavent C., Nason P., Marquis E., Horsburgh N. J., Goodenough K. M., Xu C., Kynický J., Geraki K. Adsorption of rare earth elements in regolith-hosted clay deposits. Nature Communications, 2020, vol. 11, 4386. DOI
Andersson S. S., Wagner T., Jonsson E., Fusswinkel T., Leijd M., Berg J. T. Origin of the high-temperature OlserumDjupedal REE-phosphate mineralisation, SE Sweden: A unique contact metamorphic-hydrothermal system. Ore Geology Rewiews, 2018, vol. 101, pp. 740–764. DOI
Chelgani S. C., Rudolph M., Leistner T., Gutzmer J., Peuker U. A. A review of rare earth minerals flotation: Monazite and xenotime. International J. Mining Science and Technology, 2015, vol. 25, iss. 6, pp. 877–883. DOI
Jordens A., Cheng Y. P., Waters K. E. A review of the beneficiation of rare earth element bearing minerals. Minerals Engineering, 2013, vol. 41, pp. 97–114. DOI
Zhu Z., Pranolo Y., Cheng C. Y. Separation of uranium and thorium from rare earths for rare earth production—a review. Minerals Engineering, 2015, vol. 77, pp. 185–196. DOI
Singh Y. Rare earth element resources: Indian context. Springer Nature Switzerland, 2020, 395 p. DOI
Do Cabo V. N. Geological, mineralogical and geochemical characterisation of the heavy rare earth-rich carbonatites at Lofdal, Namibia. PhD thesis. UK, University of Exeter, 2013, 548 p. URL
Nazari-Dehkordi T., Spandler C., Oliver N. H. S., Wilson R. Unconformity related rare earth element deposits: A regionalscale hydrothermal mineralization type of northern Australia. Economic Geology, 2018, vol. 113, pp. 1297–1305. DOI
Möller V., Williams-Jones A. E. Stable and radiogenic isotope constraints on the magmatic and hydrothermal evolution of the Nechalacho Layered Suite, northwest Canada. Chemical Geology, 2016, vol. 440, pp. 248–274. DOI
Li Y. H. M., Zhao W. W., Zhou M. F. Nature of parent rocks, mineralization styles and ore genesis of regolith-hosted REE deposits in South China: an integrated genetic model. J. Asian Earth Sciences, 2017, vol. 148, pp. 65–95. DOI
Wang D., Zhao Z., Yu Y., Dai J., Deng M., Zhao T., Liu L. Exploration and research progress on ion-adsorption type REE deposit in South China. China Geology, 2018, vol. 1 (3), pp. 415–424. DOI
Slezak P., Spandler C., Border A., Whittock K. Geology and ore genesis of the carbonatite-associated Yangibana REE district, Gascoyne Province, Western Australia. Mineralium Deposita, 2021, vol. 56, pp. 1007–1026. DOI
