Галлий в корунде из месторождений различных генетических типов
Сотрудники лаборатории геохимии и рудоносности щелочного магматизма Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) провели исследование содержания редких рассеянных элементов в корундах из месторождений различных генетических типов.
Исследование показало, что корунды Ильменогорского щелочного массива на Южном Урале содержат в своем составе до 370 мкг/г микропримеси галлия. Полученные содержания Ga почти в 25 раз выше кларковых значений этого элемента. Проведённый анализ литературного материала позволил установить факт, что корунд Ильменогорского щелочного массива содержит наибольшее количество галлия среди первичных месторождений минерала в мире. Полученные данные открывают новые перспективы для изучения и использования корундовых месторождений, а также подчёркивают значимость Ильменогорского щелочного массива Южного Урала РФ как уникального геологического объекта.
Образец корунда из сиенит-пегматитов жилы № 298 Ильменогорского щелочного массива, Южный Урал
Галлий является редким рассеянным металлом, который широко применяется в радиоэлектронике и полупроводниковой отрасли. Элемент обладает различными геохимическими свойствами. В мантии и земной коре Ga проявляет литофильные свойства и является геохимическим аналогом алюминия. Оба элемента имеют трёхвалентное состояние окисления, тетраэдрическую или октаэдрическую координацию в соединении с кислородом и близкий ионный радиус. Из-за близости ионных радиусов галлий изоморфно входит в состав оксидов и гидроксидов алюминия — корунда, диаспора α-Al(O,OH), гиббсита γ-Al(OH)3, и бемита γ-AlO(OH), где алюминий и галлий имеют октаэдрическую координацию, т.е. они окружены шестью атомами кислорода.
«Целью исследования являлся анализ содержания галлия и других элементов-примесей в корунде из месторождений различных генетических типов для оценки его потенциальной рудоносности», — прокомментировала старший научный сотрудник лаборатории геохимии и рудоносности щелочного магматизма ГЕОХИ РАН кандидат геолого-минералогических наук Елена Сорокина.
Методом in situ масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и лазерной абляцией (LA-ICP-MS) были измерены основные элементы-примеси в корунде — Be, Mg, Ti, V, Cr, Fe и Ga. Исследование показало, что корунды магматического и метаморфического генезиса демонстрируют относительно гомогенное распределение галлия в своем составе. При этом максимальные концентрации этого элемента зафиксированы в корундах Ильменогорского щелочного массива Южного Урала РФ. Анализ образцов корунда сиенит- и миаскит-петматитов жил № 210 и № 298 щелочного массива достигают 370 мкг/г, что значительно превышает кларк элемента в земной коре, составляющее 1,5–1,7·10-3 мас.%. Для сравнения, в ксенолитах сиенитов Хибинского массива («Рыжая незнакомка» и «Кукисвумчорр») содержание галлия значительно ниже и составляет около 200 мгк/г. Кроме того, анализ литературных данных позволил установить факт, что Ильменогорский корунд содержит наибольшее количество галлия среди первичных месторождений корунда в мире.
Слева: профили содержаний Ga в мкг/г (ось Y) в корундах из различных месторождений мира. Справа: дискриминантная диаграмма Fe к Ga/Mg по Peucat et al. (2007) с составами корундов сиенит- и миаскит-пегматитов жил № 210 и № 298 Ильменогорского щелочного массива, где содержания Ga/Mg выходят за рамки статистических данных по отношению этих элементов в различных магматических месторождениях мира
В России более 70% добычи галлия происходит из апатит-нефелиновых руд, где среднее содержание элемента в нефелине составляет около 50 г/т, а в руде — около 24 г/т. Таким образом, разработка экономически-рентабельной методики по выделению этого редкого металла из оксидной формы позволит открыть новые перспективы для Ильменогорского щелочного массива Южного Урала как источника богатых галлием корундов.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и вышего образования Российской Федерации. Результаты опубликованы в журнале «Доклады Российского академии наук. Науки о Земле».
Источник: пресс-служба Минобрнауки России.
