Litologiâ i poleznye iskopaemyeLitologiâ i poleznye iskopaemyeЛитология и полезные ископаемые0024-497X3034-5375The Russian Academy of Sciences65843510.31857/S0024497X23700295MOXHQBArticlesСтатьиSorption Properties of Cobalt-Rich Ferromanganese Crusts of the Kotzebue Guyot of the Magellanic Mountains Relative to Cations of Rare Earth MetalsСорбционные свойства кобальтоносных железомарганцевых корок гайота Коцебу Магеллановых гор относительно катионов редкоземельных металловNovikovG. V.НовиковГ. В.gvnovikov@yandex.ruLobusN. V.ЛобусН. В.gvnovikov@yandex.ruBogdanovaO. Y.БогдановаО. Ю.gvnovikov@yandex.ruShirshov Institute of Oceanology RASИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАН01112023652754120022025Copyright ©; 2023, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2023, Российская академия наук2023Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0024-497X/article/view/658435

The article presents the results of experimental studies of the sorption properties of ferromanganese crusts (CMC) of Kotzebue guyot relative to rare earth metal cations (REM). It is established that the crusts are a natural highly selective sorbent of REM cations. The sorption of REM cations occurs on ore minerals ‒ Fe-vernadite, vernadite, Mn-feroxigite, goethite. The crusts are characterized by a high exchange capacity – 1.67‒3.28 mg-eq/g, which increases in the series: Lu < Gd < Dy < La, Sm < Nd < Y < Eu) ⪡ Ce. Absorption of REM cations proceeds by an ion-exchange equivalent mechanism, in the case of Ce3+ cations ‒ according to the superequivalent mechanism with respect to the cations of the exchange complex of ore minerals ‒ Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Mn2+, Ni2+, which contribute 95–98% to the total capacity of minerals.

В статье приводятся результаты экспериментальных исследований сорбционных свойств железомарганцевых корок (КМК) гайота Коцебу относительно катионов редкоземельных металлов (РЗМ). Установлено, что корки являются природным высокоселективным сорбентом катионов РЗМ. Сорбция катионов РЗМ протекает на рудных минералах ‒ Fe-вернадите, вернадите, Mn-фероксигите, гетите. Корки характеризуются высокой обменной емкостью – 1.67‒3.28 мг-экв/г, которая возрастает в ряду: Lu < Gd < Dy < La, Sm < Nd < Y < Eu ⪡ Ce. Поглощение катионов РЗМ протекает по ионообменному эквивалентному механизму, в случае с катионами Се3+ ‒ по сверхэквивалентному механизму относительно катионов обменного комплекса рудных минералов – Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Mn2+, Ni2+, которые вносят 95‒98% в суммарную емкость минералов.

ferromanganese crustsKotzebue guyoteore mineralsrare earth metal cationssorptionexchange capacity.железомарганцевые коркигайот Коцебурудные минералыкатионы редкоземельных металловсорбцияобменная емкость.Богданов Ю.А., Горшков А.И., Гурвич Е.Г. и др. Железо-марганцевые корки и конкреции гайотов северо-западной части Тихого океана // Геохимия. 1998. № 5. С. 518–531.Железомарганцевые корки и конкреции подводных гор Тихого океана / Под ред. А.П. Лисицына. М.: Недра, 1990. 227 с.Кобальтобогатые руды Мирового океана. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2002. 167 с.Мельников М.Е. Месторождения кобальтоносных марганцевых корок. Геленджик: ФГУГП ГНЦ, 2005. 230 с.Мельников М.Е. Кобальтоносные железомарганцевые корки // Мировой океан. Т. III. Твердые полезные ископаемые и газовые гидраты в океане. М.: Научный мир, 2018. С. 285‒322.Мельников М.Е., Плетнев С.П. Распределение церия в скоплениях железомарганцевых корок различного ранга на Магеллановых горах (Тихий океан) // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2009. № 1. С. 23–36.Мельников М.Е., Седышева Т.Е. Редкоземельные элементы в железомарганцевых корках Магеллановых гор (Тихий океан) – Благородные, редкие и радиоактивные элементы в рудообразующих системах // Материалы Всеросс. научной конференции с международным участием / Электронный ресурс: октябрь 2014. Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2014. С. 442‒449.Новиков Г.В. Кинетика сорбции катионов металлов на железомарганцевых образованиях подводных гор // Теория и практика сорбционных процессов. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1998. С. 141‒158.Новиков Г.В. Методы оценки сорбционных свойств железомарганцевых отложений Мирового океана. М.: Граница, 2005. 48 с.Новиков Г.В. Ионообменные свойства рудных минералов океанских железомарганцевых образований // Мировой океан. Т. III. Твердые полезные ископаемые и газовые гидраты в океане. М.: Научный мир, 2018. С. 355‒497.Новиков Г.В., Мельников М.Е., Богданова О.Ю., Викентьев И.В. Природа кобальтоносных железомарганцевых корок Магеллановых гор Тихого океана. Сообщение 1. Геология, минералогия, геохимия // Литология и полез. ископаемые. 2014. № 1. С. 3–25.Новиков Г.В., Лобус Н.В., Дроздова А.Н., Диков Ю.П. Сорбция катионов Y3+, La3+ и Cе3+ на кобальтоносных марганцевых корках Магеллановых гор и поднятия Маркус-Уэйк Тихого океана // Литология и полез. ископаемые. 2019. Т. 54. № 4. С. 318‒336.Новиков Г.В., Седышева Т.Е., Богданова О.Ю., Лобус Н.В. Кобальтоносные железомарганцевые корки гайота Коцебу Магеллановых гор Тихого океана: условия залегания, минералогия, геохимия // Океанология. 2022. Т. 62. № 6. С. 979‒990.Челищев Н.Ф., Грибанова Н.К., Новиков Г.В. Сорбционные свойства океанических железомарганцевых конкреций и корок. М: Недра, 1992. 317 с.Davranche M., Pourret O., Gruau G. et al. Adsorption of REE(III)–hymate complexes onto MnO2: experimental evidence for cerium anomaly and lanthanide tetrad effect suppression // Geochim. Cosmochim. Acta. 2005. V. 69. P. 4825–4835.Davranche M., Pourret O., Gruau G. et al. Competitive bin-ding of REE to humic acid and manganese oxide: impact of reaction kinetics on development of cerium anomaly and REE adsorption // Chem. Geol. 2008. V. 247. P. 154–170.Koeppenkastor D., De Carlo E.H. Sorption of rare–earth elements from seawater onto synthetic mineral particles: An experimental approach // Chem. Geol. 1992. V. 95. P. 251–263.Ohta A., Kawabe I. REE (III) adsorption onto Mn dioxide (δ-MnO2) and Fe oxyhydroxide: Ce (III) oxidation by δ-MnO2 // Geochim. Cosmochim. Acta. 2001. V. 65. № 5. P. 695–703.Quinn K.A., Byrne R.H., Schijf J. Influence of solution and surface chemistry on yttrium and rare earth element sorption // Mar. Chem. 2006. V. 93. P. 128–150.Tanaka K., Tani Y., Takahashi Y. et al. A specific Ce oxidation process during sorption of rare earth elements on biogenic Mn oxide produced by Acremonium sp. strain KR21–2 // Geochim. Cosmochim. Acta. 2010. V. 74(19). P. 5463–5477.