Osady eupelagiczne jako potencjalne źródło pozyskiwania pierwiastków ziem rzadkich

• Autorzy: Zawadzki D. , Maciąg Ł. , Kotliński R. A.

Warianty tytułu

EN

Eupelagic sediments as a potential resource for rare earth elements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono rezultaty badań nad przydatnością wybranych osadów eupelagicznych (mułów ilastych krzemionkowych) i hydrogenicznych (konkrecji polimetalicznych, naskorupień kobaltonośnych) do pozyskiwania pierwiastków ziem rzadkich (REE). Wykorzystano wyniki analiz geochemicznych 137 próbek mułów ilastych krzemionkowych, pochodzących z poligonu IOM H11 (Interoceanmetal Joint Organization), znajdującego się we wschodniej części Strefy Rozłamowej Clarion-Clipperton (CCFZ) na Pacyfiku. Otrzymane wyniki porównano z dostępnymi danymi literaturowymi odnoszącymi się do zawartości REE w tlenkowych skupieniach żelazowo-manganowych oraz w osadach eupelagicznych z innych perspektywicznych obszarów oceanicznych. Przeprowadzone analizy geochemiczne wykazały, że suma koncentracji pierwiastków ziem rzadkich i itru (ΣREY) w osadach badanego poligonu wynosi od 199,99 do 616,56 ppm, przy średniej 288,81 ppm. Badania porównawcze średnich zawartości REE w konkrecjach polimetalicznych i naskorupieniach kobaltonośnych wskazują, że największe ilości REY zawierają naskorupienia ­kobaltonośne Oceanu ­Indyjskiego (ΣREY = 2541 ppm) oraz północnego Pacyfiku (ΣREY = 2487 ppm). Konkrecje polimetaliczne odznaczają się ­umiarkowanymi zawartościami pierwiastków ziem rzadkich, przy czym rozpoznane zależności zmian ich koncentracji są związane z ­typami genetycznymi konkrecji.

EN

The study deals with the potential and suitability of selected eupelagic sediments (siliceous-clayey silts) and hydrogenic marine ferromanganese oxides (polymetallic nodules and cobalt-rich manganese crust) as a possible resource of rare earth elements (REE). A total of 137 surface sediment samples from the Interoceanmetal Joint Organization (IOM) H11 Fe-Mn nodule deposit, eastern part of the Clarion-Clipperton nodule field (located the Clarion-Clipperton Fracture Zone – CCFZ; tropical Pacific), were collected using a box corer during a research cruise of the R/V Yuzhmorgeologiya. The chemical composition of samples was analysed after 4-acid digestion by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and compared with available literature data of REE concentration in marine ferromanganese oxides and eupelagic sediments from the prospective ocean areas.The geochemical analysis shows the total rare earth elements and yttrium (ΣREY) contents in the investigated samples range from 199.99 ppm to 616.56 ppm with an average of 288.81 ppm. Comparative study of average REY concentration in polymetallic nodules and cobalt-rich manganese crust from selected areas of the global ocean reveals the highest content of REY in cobalt-rich manganese crust of the Indian Ocean, Pacific Crust Zone (PCZ – the area of seamounts in the central and western equatorial Pacific, from the equator area to 20°N latitude) and Northern Pacific (non – PCZ). Polymetallic nodules are characterized by intermediate concentration of REY, and the variations of composition depend on genetic types of nodules.

Słowa kluczowe

PL

pierwiaski ziem rzadkich; osady eupelagiczne; konkrecje polimetaliczne; naskorupienie kobaltonośne; Strefa Rozłamowa Clarion-Clipperton; Pacyfik

EN

rare earths elements; eupalagic sediments; cobalt-rich manganese crust; Clarion-Clipperton Fracture Zone; Pacific; polymetallic nodules

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 465
• Strony: 131--141
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Zawadzki D.

• Uniwersytet Szczeciński, Instytut Nauk o Morzu, Centrum Dydaktyczno-Badawcze Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Szczecińskiego, ul. Mickiewicza 16A, 70-383 Szczecin

autor

Maciąg Ł.

• Uniwersytet Szczeciński, Instytut Nauk o Morzu, Centrum Dydaktyczno-Badawcze Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Szczecińskiego, ul. Mickiewicza 16A, 70-383 Szczecin

autor

Kotliński R. A.

• Uniwersytet Szczeciński, Instytut Nauk o Morzu, Centrum Dydaktyczno-Badawcze Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Szczecińskiego, ul. Mickiewicza 16A, 70-383 Szczecin

Bibliografia

• [1] ABRAMOWSKI T., KOTLIŃSKI R., 2011 — Współczesne wyzwania eksploatacji oceanicznych kopalin polimetalicznych. Górnictwo i Geoinżynieria, 35, 4/1: 41–62.
• [2] ASTAKHOVA N.V., SATTAROVA V.V., 2012 — The REE species and their distribution in ferromanganese crusts in the Sea of Japan. Russian Geology and Geophysics, 53: 649–656.
• [3] CRONAN D., 2014 — Regional and Environmental Variability of Manganese Nodules in the Central South Pacific. W: The 43rd UMI conference of the International Marine Minerals Society ‟Harvesting Seabed Minerals Resources in Harmony with Nature” (red. J.R. Hein i in.). Lisbon, Portugal, 21–28 ¬September.
• [4] DIMITROVA D., MILAKOVSKA Z., PEYTCHEVA I., STEFANOVA E., STOYANOVA V., ABRAMOWSKI T., WÄLLE M., 2014 — Trace element and REY composition of polymetallic nodules from the eastern Clarion Clipperton Zone (Northern Pacific Ocean) determined by in situ LA-ICP-MS analyses. Comptes rendus de l’Académie bulgare des Sciences, 67, 2: 267–274.
• [5] DUBININ A.V., 2004 — Geochemistry of Rare Earth Elements in the Ocean. Lithology and Mineral Resources, 39, 4: 289–307.
• [6] DUBININ A.V., RIMSKAYA-KORSAKOVA M.N., 2011 — Geochemistry of Rare Earth Elements in Bottom Sediments of the Brazil Basin, Atlantic Ocean. Lithology and Mineral Resources, 46, 1: 1–16.
• [7] DUBININ A.V., SVAL’NOV V.N., 2000 — Geochemistry of Rare Earth Elements in Micro and Macronodules from the Pacific Bioproductive Zone. Lithology and Mineral Resources, 35, 6: 520–537.
• [8] DUBININ A.V., SVAL’NOV V.N., 2003 — Geochemistry of the Manganese Ore Process in the Ocean: Evidence from Rare Earth Elements. Lithology and Mineral Resources, 38, 2: 91–100.
• [9] DUBININ A.V., SVAL’NOV V.N., USPENSKAYA T.YU., 2008 — Geochemistry of the Authigenic Ferromanganese Ore Formation in Sediments of the Northeast Pacific Basin. Lithology and Mineral Resources, 43, 2: 99–110.
• [10] DULIU O.G., ALEXE V., MOUTTE J., SZOBOTCA S.A., 2009 — Major and trace element distributions in manganese nodules and micronodules as well as abyssal clay from the Clarion-Clipperton abyssal plain, Northeast Pacific. Geo-Mar. Lett., 29: 71–83.
• [11] EC Staff Working Document, 2007 — Analysis of the Competitiveness of the non energy extractive industry in the EU, SEC (2007) 771, G8 Summit.
• [12] FITZGERALD C.E., GILLIS K.M., 2006 — Hydrothermal manganese oxide deposits from Baby Bare seamount in the Northeast Pacific Ocean. Mar. Geol., 225: 145–156.
• [13] FRANZEN J., BALAZ P., 2012 — Rare Earth Elements in the Polymetallic Nodules – a New Challenge. W: The Proceeding of the 23 International Offshore and Polar Engineering Conference. Rhodes, Greece, 17–22 June: 112–116.
• [14] HEIN J.R., CONRAD T.A., STAUDIGEL H., 2010 — Seamount mineral deposits. A source of rare metals for high-technology industries. Oceanography, 23, 1: 184–189.
• [15] HEIN J.R., KOSCHINSKY A., 2013 — Deep-ocean ferromanganese crusts and nodules. W: The Treatise on Geochemistry (red. S. Scott). Geochem. Miner. Deposits, 12: 273–290.
• [16] HEIN J.R., MIZELL K., KOSCHINSKY A., CONRAD T.A., 2013 — Deep-ocean mineral deposits as a source of critical metals for high- and green-technology applications: Comparison with land-based resources. Ore Geology Reviews, 51: 1–14.
• [17] HEIN J.R., SPINARDI F., OKAMOTO N., MIZELL K., THORBURN D., TAWAKE A., 2015 — Critical metals in manganese nodules from the Cook Islands EEZ, abundances and distributions. Ore Geol. Rev., 68: 97–116.
• [18] ISA (International Seabed Authority), 2010 — A geological model of polymetallic nodule deposits in the Clarion-Clipperton Fracture Zone. Technical Study, 6.
• [19] KATO Y., FUJINAGA K., NAKAMURA K., TAKAYA Y., KITAMURA K., OHTA J., TODA R., NAKASHIMA T., IWAMORI H., 2011 — Deep-sea mud in the Pacific Ocean as a potential resource for rare-earth elements. Nature Geoscience, 4: 535–539.
• [20] KOTLIŃSKI R., 2001 — Mineral Resources of the World Oceans – Their Importance for Global Economy in the 21st Century. W: Proceedings of the fourth ISOPE Ocean Mining Symposium. Szczecin, 23–27 September: 1–7; 23–27.
• [21] KOTLIŃSKI R., 2011 — Pole konkrecjonośne Clarion-Clipperton – źródło surowców w przyszłości. Górnictwo i Geoinżynieria, 35, 4/1: 195–214.
• [22] KOTLIŃSKI R., PARIZEK A., REZEK K., 1997 — Polymetallic nodules – a possible source of Rare Earth Elements. W: The Proceeding of the second ISOPE – Ocean Mining Symposium. Seoul, Korea, 24–26 November: 50–56.
• [23] MAZURKIEWICZ B., 2011 — Wydobywanie zasobów surowcowych dna mórz i oceanów naczelnym zadaniem morskiej polityki gospodarczej państwa. Górnictwo i Geoinżynieria, 35, 4/1: 267–282.
• [24] MESSARI S., RUBERTI M., 2013 — Rare earth elements as critical raw materials: Focus on international markets and future strategies. Resour. Policy, 38: 36–43.
• [25] MIĘDZYRESORTOWY Zespół do Spraw Polityki Morskiej Rzeczypospolitej Polskiej, 2014 — Polityka Morska Rzeczypospolitej Polskiej do roku 2020 (z perspektywą do 2030 roku).
• [26] PRAKASH L.S., RAY D., PAROPKARI A.L., MUDHOLKAR A.V., SATYANARAYANAN M., SREENIVAS B., CHANDRASEKHARAM D., KOTA D., RAJU K.A.K., KAISARY S., BALARAM V., GURAV,T., 2012 — Distribution of REEs and yttrium among major geochemical phases of marine Fe-Mn-oxides: Comparative study between hydrogenous and hydrothermal deposits. Chem. Geol., 312/313: 127–137.
• [27] RAPORT KOMISJI EUROPEJSKIEJ, 2010 — Critical raw materials for the EU. Report of the Ad-hoc Working Group on defining critical raw materials. Internet: http://ec.europa.eu/enterprise/policies/raw-materials/files/docs/report-b_en.pdf
• [28] RAPORT KOMISJI EUROPEJSKIEJ, 2014 — Komunikat komisji do parlamentu europejskiego, rady, europejskiego komitetu ekonomiczno-społecznego i komitetu regionów w sprawie przeglądu wykazu surowców krytycznych dla UE i wdrażania inicjatywy na rzecz surowców. Internet: http://www.ipex.eu/IPEXL-WEB/dossier/document/COM20140297.do (dostęp: grudzień 2015 r.)
• [29] RAPORT OECD, 2009 — Export restrictions on strategic Raw materials and their impact on trade and global supply. W: Workshop on raw materials (red. J. Korianek, J. Kim). OECD Headquarters. Paris, 30 October. Internet: http://www.oecd.org/dataoecd/39/30/43934153.pdf (dostęp: grudzień 2015 r.)
• [30] VON STACKELBERG U., 2000 — Manganese Nodules of the Peru Basin. W: Handbook of Marine Mineral Deposits (red. D. Cronan): 197–238. CRC Press, London.
• [31] TAYLOR S.R., MCLENNAN S.M., 1985 — The continental crust: its composition and evolution. Blackwell Scientific Publication, Carlton.
• [32] WHEAT C.G., MOTTL M.J., RUDNICKI M., 2002 — Trace element and REE composition of a low-temperature ridge-flank hydrothermal spring. Geochim. Cosmochim. Acta, 66: 3693– 3705.
• [33] YINGCHUN C., JIHUA L., XIANGWEN R., XUEFA S., 2009 — Geochemistry of rare earth elements in cobalt-rich crusts from the Mid-Pacific M seamount. J. Rare Earths, 27, 1: 169–176.
• [34] ZAWADZKI D., 2013 — Stan rozpoznania i możliwości pozyskiwania metali strategicznych z polimetalicznych kopalin oceanicznych. Prz. Geol., 61, 1: 45–53.
• [35] ZAWADZKI D., 2015 — Środowiskowe uwarunkowania koncentracji metali w tlenkowych skupieniach Fe-Mn oraz towarzyszących osadach eupelagicznych Pacyfiku [pr. doktor.]. Uniwersytet Szczeciński, Szczecin.