Comprehensive understanding of rare earth elements enrichment by molecular geochemistry and its application to resource engineering

分子地球化学全面认识稀土元素富集及其在资源工程中的应用

• 批准号: 22KJ0574
• 负责人: 長澤 真
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0574/
• 关键词: レアアース（希土類元素、REE）; 風化花崗岩; X線吸収微細構造（XAFS）; 高エネルギーマイクロXRF-XAFS; 化学種; レアアース; イオン吸着型鉱床; ハンドオーガーボーリング

REEの分布や化学種を同定するための手法開発を行った。放射光施設SPring-8において、新規開発されたX線集光装置を用いて、高エネルギー領域でのマイクロ-XRF-XAFS実験（38～54 keV、空間分解能1ミクロン以下の蛍光X線（XRF）マッピングおよびXAFS分析）を風化花崗岩試料の両面研磨薄片に対して実施した。本研究では、REEのK吸収端励起により、従来のLⅢ吸収端（～10 keV）マイクロ-XRF-XAFS分析で問題となっていた他元素（Fe, Mn, Ti, Baなど）の蛍光X線による妨害を除いた分析を可能にした。また、30 keV以上の硬X線による薄片試料の分析ではマトリクス吸収が無視できることから、標準物質との比較により、サブミクロン領域におけるREE濃度を定量した。XRFマッピング分析の結果、広域的なREE濃集（Point1）と局所的なREE濃集（Point2）を確認した。それぞれのポイントでのXRFスペクトルを標準試料と比較することでサブミクロン領域におけるREEパターンを取得することに成功した。その結果、Point1はバルクとよく似たCe負異常を伴うREEパターンを示し、イオン吸着型のREEであることが示唆された。一方、Point2はREE一次鉱物に特有な軽REEに富むREEパターンを示し、Ca, P, Srなどの蛍光X線が確認されたことからREEを高濃度に含むアパタイト粒子であることが示唆された。Fe K吸収端XANESスペクトルはPoint1におけるREEホスト相が粘土鉱物であることを支持し、La（およびNd）K吸収端EXAFSスペクトルはPoint2におけるLa（およびNd）‐Oの結合距離がリン酸塩の報告値と一致することを明らかにした。以上から、風化試料中のREE分布および化学種、さらにはホスト相までを明らかにすることに成功した。

我们开发了一种识别稀土元素分布和化学形态的方法。在同步辐射设施 SPring-8 上，在双核上进行了高能区的微型 XRF-XAFS 实验（38 至 54 keV、空间分辨率小于 1 微米的 X 射线荧光 (XRF) 测绘和 XAFS 分析）。风化花岗岩样品的侧面抛光薄片。在本研究中，我们将利用稀土元素的K边激发来改善其他元素（Fe、Mn、Ti、Ba等）的X射线荧光，这一直是传统LIII吸收边（~10 keV）微型XRF-XAFS分析使得可以在不受干扰的情况下进行分析。此外，由于在使用30 keV或更高的硬X射线分析薄片样品时可以忽略基质吸收，因此通过与标准材料比较来量化亚微米区域的REE浓度。 XRF 绘图分析的结果是，我们确认了广泛的 REE 浓度（点 1）和局部 REE 浓度（点 2）。通过将每个点的 XRF 光谱与标准样品进行比较，我们成功获得了亚微米区域的 REE 图案。结果，点1显示出与本体相似的带有负Ce异常的REE图案，表明它是离子吸附型REE。另一方面，点2显示出富含轻稀土元素的REE图案，这是典型的稀土元素原生矿物，并且确认了Ca、P、Sr等的荧光X射线，这表明它是含有磷灰石颗粒的磷灰石颗粒。高浓度的稀土元素。 Fe K 边 XANES 光谱支持点 1 处的 REE 主相是粘土矿物，La（和 Nd）K 边 EXAFS 光谱支持点 2 处的 La（和 Nd）-O 键距是磷酸盐矿物据透露，该值与报道值一致。综上所述，我们成功地阐明了风化样品中的稀土元素分布和化学形态，以及宿主相。