مقدمة الإيتريوم

ص - مقدمة الإيتريوم

 

ينتمي Yttrium إلى المجموعة 3 من الجدول الدوري ، والذي يتضمن أيضًا Sc و La و Ac.يحتوي العنصر على العدد الذري 39 ، والكتلة الذرية 89 ، وحالة الأكسدة (+3) ونظير واحد موجود بشكل طبيعي (⁸⁹ص).كيميائيًا ، يشبه Y عناصر الأرض النادرة الأثقل (REEs).تكمن الأهمية الرئيسية لـ Y في الكيمياء الجيولوجية في أن لها سلوكًا جيوكيميائيًا وسيطًا بين عناصر اللانثانيد الأصغر ديسبروسيوم (Dy) والهولميوم (Ho) (McLennan 1999b).

الإيتريوم هو عنصر فلزي محب للضوء يشكل العديد من المعادن بما في ذلك xenotime YPO₄و yttrialite (Y، Th)₂سي₂ا₇، ولكنه موجود أيضًا كعنصر ملحق في البيوتايت والفلسبار والبيروكسين والعقيق والأباتيت.

 

يشبه تكوين الإلكترون ونصف القطر الأيوني لـ Y تلك الموجودة في العناصر الأرضية النادرة الأثقل (Gd to Lu) ، والتي ترتبط بها بالمعادن والصخور.يظهر هذا خلال العمليات الصخرية ، حيث يكون سلوك Y مشابهًا جدًا لسلوك الكيانات الأرضية الثقيلة.إنه مقسم بقوة إلى العقيق ، الهورنبلند ، الكلينوبيروكسين والبيوتايت ، لكنه مع ذلك يظهر إثراء طفيف في الجرانيت (كاليفورنيا.40 مجم كجم^-1) نسبة إلى متوسط ​​(كاليفورنيا.35 مجم كجم^-1) والبازلتي (كاليفورنيا.32 مجم كجم^-1) الصخور النارية.يعطي Mielke (1979) قيمة 31 مجم كجم^-1لمتوسط ​​القشرة Y ، وهو أعلى من العناصر مثل Sn و Pb.في البازلت ، يكون تركيزه حساسًا لدرجة الذوبان الجزئي (ويديبول 1978).قد تحدث تركيزات Y منخفضة بشكل غير متناسب في الصهارة القلوية القلوية نتيجة لاستقرار المراحل الغنية بالكائنات الأرضية الثقيلة في منطقة المصدر و / أو تجزئة من الصهارة.تشير قيم Y و REE المرتفعة بشكل عام إلى الصخور الفلزية ، وخاصة المتطفلة ، والتربة ورواسب التيار المستمدة منها.

 

يشكل كل من Y و REEs الثقيل (Gd to Lu) مجمعات أكثر استقرارًا من العناصر الأرضية النادرة الخفيفة (La to Sm) ، خاصة مع الأنيونات الكربونية أو الفلورايد أو الكبريتات في المحاليل القلوية ، وبالتالي فهي أكثر عرضة للتعبئة الحرارية المائية (Kosterin 1959).ومع ذلك ، هناك القليل من الأدلة على تنقل Y أثناء التحول (O'Nions and Pankhurst 1974، Drury 1978).

يتم تحديد تركيز Y في الصخور الرسوبية إلى حد كبير من خلال وفرة معادن المقاومة الثقيلة ، مثل الزركون والزينوتيم و

العقيق.في بيئات الترسيب منخفضة الطاقة ، قد يحدث بعض Y أيضًا في المركبات العضوية الثابتة ومجمعات الكربونات القلوية.الصخري (كاليفورنيا.40 مجم كجم^-1) و greywacke (كاليفورنيا.30 مجم كجم^-1) مخصب عادة في Y مقارنة بصخور الكربونات (كاليفورنيا.4 مجم كجم^-1) والحجر الرملي (كاليفورنيا.15 مجم كجم^-1).هناك دليل على أن Y غني بالطين والصخر الزيتي من أصل بحري نسبة إلى نظرائهم اللاكسترين (Balashovوآخرون.1964).تم الإبلاغ عن تخصيب الإيتريوم في اللاتريت (كالييروآخرون.1976) ورواسب المنغنيز الحديدي (Goldbergوآخرون.1963).متوسط ​​قيمة Y في اللوس هو 25 مجم كجم^-1(ماكلينان وموراي 1999).

أفاد كاباتا بندياس (2001) أن Y لم يتم تحديده بشكل منهجي في عينات التربة ، وبالتالي ، لا يُعرف الكثير عن سلوكه ؛متوسط ​​محتوى Y للتربة غير المزروعة والمزروعة هو 23 مجم / كجم^-1و 15 مجم كغم^-1على التوالى.

 

في الرواسب المتدفقة ، يتم الاحتفاظ بمعظم Y في المعادن الملحقة ، مثل العقيق والأباتيت والسفين والمونازيت والزركون ، وكلها مقاومة للعوامل الجوية.وفرة Y في جزيئات الأنهار تعطى 28 مجم / كجم^-1(ماكلينان وموراي 1999).في البيئات الحمضية ، يمكن تعبئة Y من خلال إذابة سيليكات المغنيسيوم الحديدي ، بشكل ملحوظ كلينوبيروكسين ، ولكن التشتت اللاحق يكون عادةً مقيدًا عن طريق الامتصاص إلى أكاسيد الحديد المائية ومعادن الطين.في المياه المحايدة والقلوية ، يؤدي تكوين مجمعات الكربونات غير القابلة للذوبان إلى تثبيط الحركة بشكل أكبر ويصبح Y عرضة للترسيب بنفس طريقة Al (Balashovوآخرون.1964).

يُظهر الإيتريوم حركة منخفضة جدًا في جميع الظروف البيئية.في معظم الحالات ، يمكن معاملتها على أنها كائنات أرضية ثلاثية التكافؤ (van Middlesworth and Wood 1998) ، ومثل العناصر الأرضية النادرة ، فإن العديد من المعادن الحاملة لها مقاومة.على الرغم من أنه من الناحية النظرية ، فإن Y³⁺الأيون قابل للذوبان في الظروف الحمضية ، وقابلية الذوبان المنخفضة لأنواع الفوسفات والهيدروكسيد والكربونات تنفي ذلك (Brookins 1988).غالبًا ما تكون الإيتريوم والكيانات الأرضية في مياه التيار في شكل جسيمات معلقة أو غرويات وليس في شكل مذاب ، ويُعتقد أنها تتفاعل مع الحديد (OH)₃(فان ميدلسورث وود 1998).

تشمل المصادر البشرية المنشأ لـ Y تعدين العناصر الأرضية النادرة وغبار السيراميك (Reimann and de Caritat 1998).يستخدم على نطاق واسع في الأجهزة المنزلية ، مثل أجهزة التلفزيون الملونة ومصابيح الفلورسنت والمصابيح والنظارات الموفرة للطاقة.كما أنها تستخدم في إنتاج المواد الحفازة وتلميع الزجاج.

يعتبر الإيتريوم غير ضروري للكائنات الحية.تعتبر سُميتها منخفضة بشكل عام ، لكنها أكثر سمية من بعض العناصر الأرضية النادرة الأخرى.يعتبر الإيتريوم خطيرًا في الغالب في بيئة العمل ، ومن المحتمل أن يتسبب في انسداد الرئة مع التعرض طويل الأمد.قد يتسبب الإيتريوم أيضًا في الإصابة بالسرطان ، ويمكن أن يشكل تهديدًا للكبد عندما يتراكم في جسم الإنسان.

يقارن الجدول 74 متوسط ​​تركيزات Y في عينات FOREGS وفي بعض مجموعات البيانات المرجعية.

 

الجدول 74: متوسط ​​تركيزات Y في عينات FOREGS وفي بعض مجموعات البيانات المرجعية.
الإيتريوم (ص)	الأصل - المصدر		رقم ال عينات		حجم الكسر مم		اِستِخلاص		الوسيط مجم / كجم
القشرة 1)	أعالي القارة		غ		غ		المجموع		21
باطن الأرض	FOREGS		788		<2.0		المجموع (ICP-MS)		23.0
التربة السطحية	FOREGS		845		<2.0		المجموع (ICP-MS)		21.0
التربة 2)	العالمية		غ		غ		المجموع		20
ماء		FOREGS		807		تمت تصفيته <0.45 ميكرومتر		0.064 (ميكروغرام لتر -1)
الماء 3)		العالمية		غ		غ		0.7 (ميكروغرام لتر -1)
الماء 2)		العالمية		غ		غ		0.04 (ميكروغرام لتر -1)
تيار الرواسب	FOREGS		848		<0.15		المجموع (XRF)		25.7
رواسب السهول الفيضية	FOREGS		743		<2.0		المجموع (XRF)		20.1
1) Rudnick & Gao 2004 ، 2) Koljonen 1992 ، 3) إيفانوف 1996.

 

الإيتريوم في التربة

متوسط ​​محتوى Y هو 23 مجم كجم^-1في باطن الأرض و 21 مجم / كجم^-1في التربة السطحيةيتراوح النطاق من <3 إلى 88 مجم كجم^-1في باطن الأرض وما يصل إلى 267 مجم / كجم^-1في التربة السطحية.متوسط ​​نسبة التربة السطحية / التربة التحتية هو 0.914.

يشبه السلوك الجيوكيميائي لـ Y إلى حد كبير سلوك العناصر الأرضية النادرة الثقيلة (Gd و Tb و Dy و Ho و Er و Tm و Yb و Lu).

يظهر الإيتريوم في باطن الأرض قيمًا منخفضة (أقل من 15 مجم / كجم^-1) في معظم أنحاء فنلندا وبولندا وشمال ألمانيا والدنمارك وهولندا وأيرلندا الشمالية وشرق اسكتلندا ووسط البرتغال وجنوب إسبانيا.

قيم Y عالية في باطن الأرض (> 31 مجم / كجم^-1) تقع بشكل رئيسي في الطابق السفلي البلوري للجبال الأيبيرية في شمال البرتغال وغاليسيا (إسبانيا) ، في المقاطعات الصخرية القلوية الإيطالية وشمال اليونان (النباتوآخرون.2005) ، نقطة شاذة في توسكانا ، في وسط ماسيف ، بريتاني ، في التربة المتبقية على كارست سلوفينيا وكرواتيا ، في جنوب المجر والنمسا ، وجنوب شرق ألمانيا ، ومنطقة اللوس / palaeoplacer من شمال فرنسا إلى ألمانيا ، جنوب- غرب النرويج وشمال السويد (Salpeteurوآخرون.2005).تظهر الشذوذ النقطي في غرب اليونان ، المرتبط بـتيرا روساتمعدن التربة والفوسفوريت ، وفي أيرلندا الشمالية بالقرب من جرانيت مورن.

في التربة السطحية ، يكون النمط Y أقل في النرويج والسويد ، ولكن في أماكن أخرى يكون النمط مشابهًا لنمط التربة التحتية.هناك نقطة شاذة في جزر الكناري مرتبطة بالبازلت القلوي.

متوسط ​​نسبة التربة السطحية / التربة التحتية هو 0.914 لـ Y ، على غرار العناصر الأرضية النادرة ، ولا سيما HREEs (العناصر الأرضية النادرة الثقيلة).

يرتبط الإيتريوم في باطن الأرض ارتباطًا وثيقًا (> 0.8) بمعظم العناصر الأرضية النادرة (Dy ، Er ، Eu ، Gd ، Ho ، Lu ، Nd ، Sm ، Tb ، Tm ، Yb) ، ارتباط قوي (> 0.6) مع Ce و La و Pr و Nb و Ti و Fe و In وعلاقة جيدة (> 0.4) مع Mn و Co و Cu و Zn و Pb و Sc و V و Al و Ga و Zr و Hf و Rb و Tl و Ta و تي وث.في التربة السطحية ، يوجد نمط الارتباط نفسه ، لكن U و Cd لهما أيضًا علاقة جيدة مع Y.

 

الإيتريوم في مياه التيار

وتتراوح قيم الإيتريوم في تيار المياه على ثلاثة أوامر من حيث الحجم ، من <0.003 ميكروغرام لتر^-1إلى 6.53 ميكروغرام لتر^-1(باستثناء 26.6 ميكروغرام لتر^-1) بمتوسط ​​قيمة 0.064 ميكروغرام لتر^-1.ترتبط بيانات الإيتريوم ارتباطًا وثيقًا بالعناصر الأرضية النادرة بشكل عام ، وبشكل خاص مع الإربيوم.

أدنى قيم Y لتيار الماء (<0.002 ميكروغرام لتر^-1) توجد في الغالب في معظم شرق إسبانيا وغرب وجنوب شرق وشمال شرق فرنسا وجنوب إيطاليا (بما في ذلك صقلية وجنوب سردينيا) ومعظم شمال إيطاليا في غرب سلوفينيا وكرواتيا وغرب النمسا وشمال شرق ألمانيا و في جميع أنحاء ألبانيا واليونان.تتميز معظم المناطق ذات القيم المنخفضة Y في مياه التيار بفارسكان وتضاريس جبال الألب (جنوب أوروبا) ، في حين يتم تمثيل المناطق الأخرى (شمال ألمانيا بشكل رئيسي) بالانجراف الجليدي.ترتبط قيم Y المنخفضة و المنخفضة لمياه تيار العناصر الأرضية النادرة في وسط السويد بقيم الأس الهيدروجيني العالية التي تسببها الصخور القديمة.

أعلى تركيزات Y في تيار الماء (> 0.95 ميكروغرام لتر^-1) توجد في الغالب في شمال الدنمارك وجنوب النرويج وجنوب السويد وفنلندا.تتميز المناطق ذات القيم الأعلى بتضاريس ما قبل الكمبري (معظمها صخور حامضية ومتحولة).قيم Y لتيار الماء المحسن (> 0.34 ميكروغرام لتر^-1) تحدث أيضًا في جميع أنحاء وسط وجنوب النرويج ، في وسط وشمال السويد وفنلندا ، وشرق وشمال أيرلندا ، وشمال اسكتلندا ، والتي تتميز بالكاليدونيدات الإسكندنافية والأيرلندية الأسكتلندية ، وفي فرنسا (بريتاني وماسيف سنترال) على تضاريس فاريسكان (متطفلة وبركانية الصخور).في أيرلندا الشمالية ، ترتبط قيم مياه تيار Y المرتفعة بشكل غير طبيعي بجرانيت مورن.ترتبط قيم Y شديدة الشذوذ في شمال ألمانيا بقيم عالية للكربون العضوي القابل للتحلل.

يتبع توزيع مياه تيار Y الذي تمت مناقشته أعلاه عن كثب نمط العناصر الأرضية النادرة ونمط العناصر ذات الصلة في الحمض ، والتمعدن المنخفض ، ومياه تيار الكربون العضوي العالي التي تعتمد بشكل واضح على المناخ.يحدث الإيتريوم في مياه النهر في الغالب في المجمعات العضوية.يبدو أن التفسير الجيولوجي ممكن للتشوهات المائية في تيار الإيتريوم في إسبانيا ، وأيرلندا ، وبريتاني ، وماسيف سنترال ، وأضعف شدة في إيطاليا.في معظم هذه المناطق ، يوجد ارتفاع Y أيضًا في الرواسب و / أو التربة.

 

الإيتريوم في تيار الرواسب

يبلغ متوسط ​​محتوى Y في رسوبيات التيار 25.7 مجم / كجم^-1ويتراوح المدى من 1.3 إلى 426 مجم كجم^-1.

تشبه خريطة توزيع رواسب التيار Y توزيع العناصر الأرضية النادرة الثقيلة.قيم Y منخفضة في رواسب التيار (أقل من 18.1 مجم / كجم^-1) موجودة في معظم شرق فنلندا ، والسهول الشمالية الأوروبية بما في ذلك الدنمارك ، وأيرلندا الغربية ، وشرق إسبانيا ، وجبال الألب الغربية ، وشمال أبينيني وشمال شرق إيطاليا ، وكرواتيا الساحلية ، وغرب وجنوب اليونان.

المنطقتان اللتان لديهما أعلى قيم شاذة Y في رواسب التيار (حتى 62.9 مجم / كجم^-1) هي جزء فاريسكان من شبه الجزيرة الأيبيرية ،بمعنى آخر،البرتغال ، غاليسيا وسييرا دي جريدوس في كاستيليا القديمة (إسبانيا) ، ووسط ماسيف في فرنسا (جرانيت فاريسكان) ، وتمتد إلى منطقة بواتو إلى الشمال الغربي.عالية Y في الرواسب الجارية (> 33.6 مجم / كجم^-1) يحدث أيضًا في جنوب النرويج (بما في ذلك الرواسب السوفييتية) ، شمال النرويج ، شمال وجنوب وشرق السويد ، نقطة شذوذ في شمال إستونيا (رواسب الفوسفات) ، شرق اسكتلندا ، البوهيمي ماسيف (بما في ذلك نقطة شذوذ في الجرانيت فاريسكان بالقرب من حدود النمسا وجمهورية التشيك وألمانيا ، ونقطة شاذة بالقرب من رواسب U من Dolny Rozinka في وسط جمهورية التشيك) ​​، والمقاطعة القلوية الرومانية ، جنوب شرق النمسا ، وبالقرب من جرانيت Morne في شمال أيرلندا.

الإيتريوم في رواسب التيار له ارتباطات قوية جدًا (> 0.8) مع Th و REEs (باستثناء Eu) ، وعلاقة قوية (> 0.6) مع Eu و U ، وعلاقة جيدة (> 0.4) مع Nb و Ta و Ti و Zr ، Hf ، Sn ، Ga. المعادن الرئيسية التي تحمل Y هي الزينوتيم (فوسفات الإيتريوم) والمونازيت (أيضًا الناقل الرئيسي للكيانات الأرضية النادرة ، Th و U).تتصرف هذه المعادن الثقيلة في الرواسب وتتركز مع المعادن الثقيلة الأخرى مثل الزركون والروتيل وكولومبو تانتاليت والكاسيتريت ، مما يفسر نمط الارتباط.

 

الإيتريوم في رواسب السهول الفيضية

يختلف توزيع Y في رواسب السهول الفيضية من 2-130 مجم / كجم^-1بمتوسط ​​20.1 مجم / كجم^-1.

قيم Y منخفضة في رواسب السهول الفيضية (أقل من 14.7 مجم / كجم^-1) تحدث في معظم شرق فنلندا وشمال شرق النرويج على الصخور البلورية من Fennoscandian Shield ، شمال أيرلندا على تضاريس كاليدونيد ، فوق السهل المغطى بالانجراف الجليدي من شمال ألمانيا إلى معظم بولندا ولاتفيا ، في أجزاء من الشرق والشمال- شرق إسبانيا على الصخور الجيرية والكلسية ، والرواسب الرسوبية السفلية لنهر جارون في فرنسا ، وحوض الدبس في جنوب ألمانيا والنمسا ، وكالابريا في جنوب إيطاليا.

قيم Y عالية في رواسب السهول الفيضية (> 26.9 مجم / كجم^-1) تحدث بشكل رئيسي في المناطق التي تحتوي على تمعدنات Nb و REE كما هو الحال في أجزاء كثيرة من النرويج (Söve Nb-REE-Th ، Fen REE) ، بما في ذلك أوسلو ، بشكل رقعي عبر السويد ، وفي جنوب غرب فنلندا على تضاريس Fennoscandian Shield البلورية ، في غرب أيرلندا وويلز (Coed Y Brenin Porphyry Cu) ؛في فرنسا في بواتو ، وسط ماسيف باتجاه جبال البرانس المرتبطة بالصخور الفلسية والتمعدن ؛كورسيكا بالجرانيت والتمعدن ، والمحافظة الرومانية القلوية.قد يكون حزام قيم Y العالية في رواسب السهول الفيضية الممتدة من بلجيكا إلى جبال هارتس مرتبطًا بالمعادن الثقيلة في رواسب اللوس ؛ترتبط قيم Y العالية بالصخور النارية الفلسية التي تحدث في Erzgebirge في ألمانيا ، و Bohemian Massif وجنوب مورافيا في جمهورية التشيك إلى شرق وجنوب النمسا ، وغرب المجر ، وسلوفينيا ، وفي التربة الكارستية في غرب كرواتيا.تحدث قيم Y العالية في رواسب السهول الفيضية أيضًا في شرق المجر ، ومصدرها هو الصخور المتطفلة والقلوية البركانية لجبال Apuseni في رومانيا ، وعلى الصخور الجرانيتية المعدنية في مقدونيا الوسطى في شمال اليونان.

تحدث قيم Y البعيدة والشاذة للغاية في رواسب السهول الفيضية في منطقة Skellefte المعدنية في شمال السويد (130 مجم / كجم)^-1) في جنوب السويد (56.4 مجم / كجم^-1) ، منطقة بواتو في فرنسا (56.1 مجم كجم^-1) ، وفي نورثمبرلاند في شمال شرق إنجلترا (49.1 مجم كجم^-1) ، والتي قد تكون مرتبطة برواسب الفوسفوريت.

يظهر الإيتريوم في رواسب السهول الفيضية علاقة إيجابية قوية إلى قوية جدًا مع العناصر الأرضية النادرة ، وهو ارتباط قوي مع Al₂ا₃، جا ، تي₂O و Fe و V و Nb و Th وعلاقة جيدة مع K.₂O و Rb و Co و Tl و Zr و Hf و Be و Li و Ta و U.

يمكن الاستنتاج أن خريطة توزيع Y في رواسب السهول الفيضية توضح الاختلافات الجيوكيميائية في جيولوجيا الأساس والتمعدن ، خاصة ارتباطها بالصخور البلورية الفلزية.

 

مقارنة الإيتريوم بين عينة الوسائط

بشكل عام ، هناك أوجه تشابه واسعة بين جميع وسائط العينة الصلبة.التربة السطحية منخفضة نسبيًا في Y مقارنة بالتربة التحتية في أجزاء من النرويج والسويد ، لكن الأنماط بين التربة السطحية وباطن التربة متطابقة تقريبًا.تعتبر سواحل كرواتيا وسلوفينيا والأجزاء الغربية من النمسا منخفضة في Y في رواسب التيار مقارنة بوسائط العينات الصلبة الأخرى (ربما يفسر ذلك بإزالة المواد الدقيقة الحبيبات من التربة المتبقية والكارست).في رواسب التيار والسهول الفيضية ، لوحظ ارتفاع تركيزات Y في جنوب وشمال النرويج مقارنة بالتربة.في رواسب التيار ، يُظهر شمال إستونيا شذوذ بنقطتين Y غائبين في وسط عينات صلبة أخرى ، من المحتمل أن يكونا مرتبطين بالرواسب الفوسفورية السفلى في حقب الحياة القديمة.يُظهر وسط وشمال بريطانيا ارتفاعًا طفيفًا في Y في رواسب التيار فقط.في أجزاء من السويد وويلز وأيرلندا الغربية ، يتم إثراء رواسب السهول الفيضية بـ Y مقارنة بوسائط العينات الصلبة الأخرى.في المقاطعة القلوية البركانية بإيطاليا وأجزاء من غرب اليونان ، Y منخفضة في الرواسب مقارنة بالتربة.في وسط إسبانيا ، يكون Y أعلى بشكل غير طبيعي في رواسب المجرى منه في التربة ، في حين أن رواسب السهول الفيضية لا تظهر هذه الميزة.جمهورية التشيك والمنطقة المجاورة لألمانيا غنية بـ Y في رواسب التيار مقارنة بالتربة ؛تظهر أجزاء من هذا الوضع الشاذ أيضًا في رواسب السهول الفيضية الممتدة إلى شمال ألمانيا.

مخطط الصندوق الذي يقارن الاختلاف Y في التربة التحتية ، والتربة السطحية ، ورواسب التيار ، ورواسب السهول الفيضية في الشكل 53.

يعد توزيع Y في تيار المياه معقدًا ، ولكنه يشكل عمومًا أنماطًا معاكسة لتلك التي لوحظت في وسائط العينة الصلبة ، باستثناء بريتاني ووسط ماسيف بفرنسا والجزء الغربي من فاريسكان من شبه الجزيرة الأيبيرية.يتم التحكم بقوة في قابلية ذوبان الإيتريوم بواسطة الأس الهيدروجيني الحمضي ووجود الكربون العضوي القابل للتحلل ، وتلاحظ أعلى التركيزات في جميع أنحاء Fennoscandia.

الشكل 53. مقارنة Boxplot منالإيتريومالتباين في التربة الجوفية ، والتربة السطحية ، ورواسب التيار ، ورواسب السهول الفيضية.