Dolnokredowe fosforyty z NE obrzeżenia Gór Świętokrzyskichjako potencjalne źródło REE : badania wstępne

Zglinicki, Karol; Szamałek, Krzysztof; Salwa, Sylwester; Górska, Irena

doi:10.7306/2020.21

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Dolnokredowe fosforyty z NE obrzeżenia Gór Świętokrzyskichjako potencjalne źródło REE : badania wstępne

Autorzy

Zglinicki Karol , Szamałek Krzysztof , Salwa Sylwester , Górska Irena

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Zglinicki_K_Dolnokredowe_PG_Vol.68_Nr 7_2020.pdf

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.7306/2020.21

Warianty tytułu

Lower Cretaceous phosphorites from the NE marginof the Holy Cross Mountains as a potential source of REE : preliminary study

Języki publikacji

Abstrakty

The PGI-NRI conducts geological research on the documentation of occurrence of REE deposits in Poland. The deposit potential may be related to the formation of Lower Cretaceous phosphorites from the NE margin of the Holy Cross Mountains. Two phosphorite deposits were exploited in this region in the past: Chałupki (1936-1959) and Annopol (1952-1970). From the Chałupki old mine dump, 34 samples of fine-grained sand were collected. The pseudonodules were extracted from this sand. The sand from the dump is composed of quartz, francolite (carbonate-rich fluorapatite) Ca₅(PO₄,CO₃)₃F, illite and a small amount of feldspar, calcite and heavy minerals. The heavy fraction is composed of zircon, monazite and rutile. Sand has a low content of REE ranging from 47.56 to 185.26ppm. The phosphorite pseudonodules underwent a detailed mineralogical and chemical analysis. They are composed of francolite, quartz, illite, glauconite, feldspar and minor heavy minerals: zircon and monazite. For the first time, the whole spectrum of REE was analysed in pseudonodules. The I.REE content in the nodules ranges from 177.37 to 354.18ppm. This level of REE indicates a serious need for further exploration and research of phosphorite pseudonodules within the whole Lower Cretaceous phosphorite series and moreover, also in the Eocene phosphorite formation in the Lublin region.

Słowa kluczowe

rzadkie elementy ziemi fosforyt frankolit (CAF) pseudoguzki Góry Świętokrzyskie

rare earth elements phosphorite francolite (CAF) pseudonodules Holy Cross Mountains

Wydawca

Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy

Czasopismo

Przegląd Geologiczny

Rocznik

2020

Tom

Vol. 68, nr 7

Strony

566--576

Opis fizyczny

Bibliogr. 63 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Zglinicki Karol

karol.zglinicki@pgi.gov.pl

Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

autor

Szamałek Krzysztof

krzysztof.szamalek@pgi.gov.pl

Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

autor

Salwa Sylwester

sylwester.salwa@pgi.gov.pl

Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy, Oddział Świętokrzyski, ul. Zgoda 21, 25-953 Kielce

autor

Górska Irena

irena.gorska@pgi.gov.pl

Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

Bibliografia

1. ALEMRAJABI M. 2018 - Recovery of Rare Earth Elements from an Apatite Concentrate. Doctoral Thesis, KTH Royal Institute of Technology School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health, Sweden.
2. ALONSO E., SHERMAN A.M., WALLINGTON T.J., EVERSON M.P., FIELD F.R., ROTH R., KIRCHAIN R.E. 2012 - Evaluating rare earth element availability: A case with revolutionary demand from clean technologies. Environ. Sci. Technol., 46 (6): 3406-3414.
3. AUER G., HAUZENBERGER C.A., REUTER M., PILLER W.E.2016 - Orbitally paced phosphogenesis in Mediterranean shallow marine carbonates during the middle Miocene Monterey event. Geochem., Geophy., Geosy., 17(4): 1492-1510.
4. AUER G., REUTER M., HAUZENBERGER C.A., PILLER W.E. 2017 - The impact of transport processes on rare earth element patterns in marine authigenic and biogenic phosphates. Geochim. et Cosmochim. Acta, 203: 140-156.
5. AWADALLAG.S. 2010 - Geochemistry and microprobe investigations of Abu Tartur REE-bearing phosphorite, Western Desert, Egypt. J. African Earth Sci., 57 (5): 431-443.
6. BAU M., DULSKI P. 1996 - Distribution of yttrium and rare-earth elements in the Penge and Kuruman iron-formations, Transvaal Supergroup, South Africa. Precamb. Res., 79: 37-55.
7. BILANS zasobów kopalin użytecznych w Polsce. 01.01.1960. Część II. CUG, Warszawa.
8. BISH D.L., HOWARD S.A. 1988 - Quantitative Phase Analysis Using the Rietveld Method. J. Appl. Cryst., 21: 85-91.
9. BOLEWSKI A. 1937 - Sprawozdanie z badań złoża fosforytów w Chałupkach koło Tarłowa. Pos. Nauk. Państw. Inst. Geol., 47: 26-28.
10. BOLEWSKI A. 1946 - Wynik badań petrograficznych złoża fosforytów z Chałupek koło Tarłowa. Prz. Górn., 2: 101-110.
11. CHRISTMANN P. 2014 - A forward look into rare earth supply and demand: A role for sedimentary phosphate deposits? Proc. Eng., 83: 19-26.
12. COLEMAN M.L. 1985 - Geochemistry of diagenetic non-silicate minerals: kinetic considerations. Phil. T. R. Soc. London, 315 (1531): 39-56.
13. DELANEY M.L. 1998 - Phosphorus accumulation in marine sediments and the oceanic phosphorus cycle. Global Biogeochem. Cy., 12 (4): 563-572.
14. ELDERFIELD H., GREAVES M.J. 1982 - The rare earth elements in seawater. Nature, 296: 214-219.
15. EMSBO P., McLAUGHLIN P.I., BREIT G.N., du BRAY E.A., KOENING A.E. 2015 - Rare earth elements in sedimentary phosphate deposits: Solution to the global REE crisis? Gondwana Res., 27 (2): 776-785.
16. EUROPEAN COMMISSION. 2017 - Study on the review of the list of Critical Raw Materials Final.
17. FAZIO A.M., SCASSO R.A., CASTRO L.N., CAREY S. 2007 - Geochemistry of rare earth elements in early-diagenetic miocene phosphatic concretions of Patagonia, Argentina: Phosphogenetic implications. Deep-SeaRes. Pt. II: Topical Stud. Oceanograph., 54 (11-13): 1414-1432.
18. FOLK R.L., WARD W.C 1957 - Brazos River Bar: A study in the significance of grain size parameters. J. Sediment. Petrol., 27 (1): 3-26.
19. FÖLLMI K.B. 1996 - The phosphorus cycle, phosphogenesis and marine phosphate-rich deposits. Earth Sci. Rev., 40 (1-2): 44-124.
20. GARNIT H., BOUHLEL S., BARCA D., CHTARA C. 2012 - Application of LA-ICP-MS to sedimentary phosphatic particles from Tunisian phosphorite deposits: Insights from trace elements and REE into paleo-depositional environments. Geochemistry, 72 (2): 127-139.
21. GĄSIEWICZ A. 2020 - Fosforyty. [W:] Szamałek K., Szuflicki M., Mizerski W. (red.), Bilans Perspektywicznych Zasobów Kopalin Polski wg stanu na 31.12.2018. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
22. GERMAN C.R., KLINKHAMMER G.P., EDMOND J.M., MURA A., ELDERFIELD H. 1990 - Hydrothermal scavenging of rare-earth elements in the ocean. Nature, 345: 516-518.
23. GIENTKA M. 2006 - Weryfikacja zasobów złóż fosforytów. Nar. Arch. Geol. Państw. Inst. Geol., Warszawa. Nr inw. 1421/2006.
24. GOODENOUGH K.M., SCHILLING J., JONSSON E., KALVIG P., CHARLES N., TUDURI J., DEADY E.A., SADEGHI M., SCHIELLERUP H., MÜLLER A., BERTRAND G., ARVANITIDIS N., ELIOPOULOS D.G., SHAW R.A., THRANE K., KEULEN N. 2016 - Europe’s rare earth element resource potential: An overview of REE metallogenetic provinces and their geodynamic setting. Ore Geol. Rev., 72 (1): 838-856.
25. HALEY B.A., KLINKHAMMER G.P., McMANUS J. 2004 - Rare earth elements in pore waters of marine sediments. Geochim. et Cosmochim. Acta, 68: 1265-1279.
26. JARVIS I., BURNETT W.C., NATHAN Y., ALMBAYDIN F.S.M., ATTIA A.K.M., CASTROL L.N., FLICOTEAUX R., HILMY M.E., HUSAIN V., QUTAWNAH A., SERJANI A., ZANIN Y.N. 1994 - Phosphorite geochemistry: state-of-the-art and environmental concerns. Eclogae Geol. Helv., 87 (3): 643-700.
27. KECHICHED R., LAOUAR R., BRUGUIER O., KOCSIS L., SAL- MI-LAOUAR S., BOSCH D., AMEUR-ZAIMECHE O., FOUFOU A., LARIT H. 2020 - Comprehensive REE+Y and sensitive redox trace elements of Algerian phosphorites (Tébessa, eastern Algeria): A geochemical study and depositional environments tracking. J. Geochem. Explor., 208:106396.
28. KÜHL J. 1954 - Badania petrograficzne fosforytów polskich. Pr. GIG. KÜHN A., PIZON A. 1987 - Warunki sedymentacji serii fosforytonośnych górnego albu i cenomanu rejonu Gościeradów-Salomin (NE obrzeżenie Gór Świętokrzyskich). Prz. Geol., 35 (4): 194-199.
29. MARCINOWSKI R., RADWAŃSKI A. 1983 - The mid-Cretaceous transgression onto the Central Polish Uplands (marginal part of the Central European Basin). Zitteliana, 10: 65-96.
30. MCLENNAN, S.M. 1989 - Rare earth elements in sedimentary rocks; influence of provenance and sedimentary processes. [W:] Lipin B.R., McKay G.A. (red.), Reviews in Mineralogy and Geochemistry. Walter de Gruyter,21: 169-200; https://doi.org/https://doi.org/10.1515/9781501509032
31. MIKULSKI S.Z., WISZNIEWSKA J., MARKOWIAK M., PAŃCZYK M., CZAPOWSKI G., MAŁEK R., CHMIELEWSKI A., SADŁOWSKAK., PIEŃKOWSKI G., OSZCZEPALSKI S., DAMRAT M., KAULBARSZ D., KOZDRÓJ W. 2019 - Weryfikacja stanu wiedzy o mineralizacji metalami ziem rzadkich (REE) w wybranych formacjach metalogenicznych w Polsce wraz z pilotażową oceną ich perspektyw złożowych. XXIX Konferencja Aktualia i Perspektywy Gospodarki Surowcami Mineralnymi, 6-8 listopada 2019 r. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków: 79-80.
32. MIKULSKI S.Z., OSZCZEPALSKI S., SADŁOWSKA K., CHMIELEWSKI A., MAŁEK R. 2018- The occurrence of associated and critical elements in the selected documented Zn-Pb, Cu-Ag, Fe-Ti-V, Mo-Cu-W, Sn, Au-As and Ni deposits inPoland. Biul. Państ. Inst. Geol., 472: 21-52; https://doi.org/10.5604/01.3001.0012.7113
33. MIKULSKI S.Z., KRAMARSKAR., ZIELIŃSKI G. 2016 - Rare earth elements pilot studies of the baltic marine sands enriched in heavy minerals. Gosp. Sur. Min., 32 (4): 5-27; https://doi.org/10.1515/gospo-2016-0036
34. MIKULSKI S.Z., MARKOWIAK M., SADŁOWSKAK., CHMIELEWSKI A., ZIELIŃSKI G. 2015 - Pilotażowe badania pierwiastków ziem rzadkich w strefie kontaktu bloku małopolskiego z blokiem górnoślaskim. Biul. Państ. Inst. Geol., 465: 77-98; https://doi.org/10.5604/08676143.1202440
35. MIKULSKI S.Z. 2017-2020-Ocenawystępowania REE i pierwiastków śladowych w Polsce. Temat realizowany w ramach Polityki Surowcowej Państwa nr 22.4000.1701.05.1. Warszawa.
36. MIKULSKI S.Z., OSZCZEPALSKI S., SADŁOWSKA K., CHMIELEWSKI A., MAŁEK R.2020- Trace Element Distributions in the Zn-Pb (Mississippi Valley-Type) and Cu-Ag (Kupferschiefer) Sediment-Hosted Deposits in Poland. Minerals, 10 (1): 75; doi:10.3390/min10010075
37. MORAD S., FELITSYN S. 2001 - IdentificationofprimaryCe-anomaly signatures in fossil biogenic apatite: Implication for the Cambrian oceanic anoxia and phosphogenesis. Sediment. Geol., 143 (1-3): 259-264; https://doi.org/10.1016/S0037-0738(01)00093-8
38. OSZCZEPALSKI S., CHMIELEWSKI A., MIKULSKI S. 2016 - Controls on the distribution of rare earth elements in the kupferschiefer series of SW Poland. Geol. Quart.,60(4): 811-826;https://doi.org/10.7306/gq.1325
39. OSZCZEPALSKI S., WISZNIEWSKA J., MIKULSKI S. 2018 - Badania złóż surowców metalicznych przez Państwowy Instytut Geologiczny. Prz. Geol., 66 (9): 529-541.
40. PAULO A. 1993 - Dlaczego nie należy poszukiwać złóż rud niobu I pierwiastków ziem rzadkich w Polsce. Polskie Towarzystwo Mineralogiczne. Pr. Spec., 3: 55-77.
41. PAULO A. 1999 - Pierwiastki ziem rzadkich pod koniec XX wieku. Prz. Geol., 47 (1): 34-42.
42. PAYTAN A., MCLAUGHLIN K.2007- The oceanic phosphorus cycle. Chem. Rev., 107: 563-576; https://doi.org/10.1021/cr0503613
43. PIPER D., BAEDECKER P., CROCK J., BURNETT W., LOEBNER J. 1988 - Rare earth elements in the phosphatic-enriched sediment of the Peru shelf. Mar. Geol., 80 (3-4): 269-285. https://doi.org/10.1016/0025-3227(88)90093-X
44. PODBIERA-MATYSIK K., GORAZDAK., WZORK Z.2012- Kierunki zastosowania i pozyskiwania metali ziem rzadkich. Czas. Tech. Chemia, 109 (1): 147-156.
45. POŻARYSKI W. 1947 - Złoże fosforytów na północno-wschodnim obrzeżeniu Gór Świętokrzyskich. Biul. Państw. Inst. Geol., 27: 1-56.
46. REYNARD B., LÉCUYER C., GRANDJEAN P. 1999 - Crystal-chemical controls on rare-earth element concentrations in fossil biogenic apatites and implications for paleoenvironmental reconstructions. Chem. Geol., 155 (3-4): 233-241; https://doi.org/10.1016/S0009-2541(98)00169-7
47. SAMSONOWICZ J. 1937 - O wieku i charakterze występowania fosforytów w Chałupkach na arkuszu Opatów. Pos. Nauk. Państw. Inst. Geol., 47: 1-28.
48. SHIELDS G.A., WEBB G.E. 2004 - Has the REE composition of seawater changed over geological time? Chem. Geol., 204 (1-2): 103-107; https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2003.09.010
49. SHIELDS G., STILLE P. 2001 - Diagenetic constraints on the use of cerium anomalies as palaeoseawater redox proxies: An isotopic and REE study of Cambrian phosphorites. Chem. Geol., 175 (1-2): 29-48; https://doi.org/10.1016/S0009-2541(00)00362-4
50. SUBSTYKD. 1961 –Ziemie rzadkie w fosforytach polskich. Nar. Arch. Geol. Państw. Inst. Geol., Warszawa. Nr inw. 14945.
51. SGiOBM - System Gospodarki i Ochrony Bogactw Mineralnych Polski MIDAS (PIG-PIB) dane za Centrum Analitycznego Izby Administracji Skarbowej w Warszawie.
52. SZAMAŁEK K., KONOPKA G., ZGLINICKI K., MARCINIAK-MALISZEWSKA B. 2013 - New potential source of rare earth elements. Gosp. Sur. Min., 29 (4): 59-76; https://doi.org/10.2478/gospo-2013-0041
53. SZAMAŁEK K., UŚCINOWICZ S., ZGLINICKI K.2018- Rare earth elements in Fe-Mn nodules from the southern baltic sea - A preliminary study. Biul. Panstw. Inst. Geol., 472: 199-212; https://doi.org/10.5604/01.- 3001.0012.7118
54. UBERNAJ. 1967 -Rozwój serii fosforytonośnej północnego obrzeżenia Gór Świętokrzyskich na tle zagadnień sedymentologicznych albu i cenomanu. Biul. Państw. Inst. Geol., 206: 5-83.
55. UBERNA J. 1971 - Fosforyty w Polsce oraz możliwości występowania dalszych obszarów fosforytonośnych. Biul. Państw. Inst. Geol., 246: 7-46.
56. UBERNA J. 1981 - Upper Eocene Phosphate-bearing Deposits in Northern and Eastern Poland. Biull. Acad. Pol. Sc. Ser. Sc. Terre, 29 (1): 81-90.
57. UBERNA J. 1984 - Fosforyty. [W:] Stefan Kozłowski (red.), Surowce mineralne środkowowschodniej Polski, województwa: lubelskie, chełmskie, zamojskie, bialskopodlaskie i siedleckie. Wyd. Geol., Warszawa: 111-117.
58. USGS. 2020- Mineral Commodity Summary - Rare Earths. U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2020: 132-133. https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2020/mcs2020-rare-earths.pdf
59. WOŁKOWICZ S., MIKULSKI S., ZGLINICKI K. 2020 - Pierwiastki ziem rzadkich. [W:] Szamałek K., Szuflicki M., Mizerski W. (red.), Bilans Perspektywicznych Zasobów Kopalin Polski wg stanu na 31.12.2018. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
60. WOŁKOWICZ S., PAULO A., KRZAK M. 2017 - The role of geochemical and mineralogical studies in the research of rare earth elements deposits: Polish and world experiences. VIII Polish Conference Petrological andmineralogical studies in geology, Kraków, 1-2 June 2017. Abstracts. Mineralogia, Spec. Pap., 46: 61-63.
61. WRIGHT J., SCHRADER H., HOLSER W.T. 1987 - Paleoredox variations in ancient oceans recorded by rare earth elements in fossil apatite. Geochim. et Cosmochim. Acta, 51(3): 631-644; https://doi.org/10.- 1016/00167037(87)90075-5 www.acmelab.com
62. ZGLINICKI K., KOSIŃSKI P., PIESTRZYŃSKI A., SZAMAŁEK K. 2020 - Geological prospection of placer chromium deposits in the Waropen Regency - Indonesia (New Guinea) using the method of indicator minerals. Minerals, 10 (2): 94; https://doi.org/10.3390/min10020094
63. ZGLINICKI K., SZAMAŁEK K. 2018-2020 - Ocena potencjału złożowego REE hałd antropogenicznych. Badania statutowe PIG-PIB nr 61.6705.1802.00.0. Warszawa.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-2bf30f9d-07a5-42a3-8942-40cd5267c5eb