Вестник Кольского научного центра РАН № 2, 2024 г.

Apatite and rare earth element (REE) phosphates are widespread minerals of REE deposits, such as, first of all, carbonatite-phoscorite complexes and others. This indicates that hydrothermal fluids are enriched in phosphorus and leads to the need to study the role of phosphorus in the behavior of REE. For the first time, thermodynamic calculations were carried out for the entire series of lanthanides + Y on the effect of decreasing or increasing phosphorus concentration during the cooling of hydrothermal fluid from 500 to 100°C, which affected the association of monazite with calcite. With a decreasing added concentration of phosphorus, along with the formation of REE-containing fluorapatite and xenotime, a wide field of stability of bastnasite was discovered (in weakly acidic conditions 400 - 100°C, in weakly alkaline conditions - throughout the entire temperature range) and the formation of parisite in the low-temperature region. In the case of increasing phosphorus concentration in both weakly acidic and weakly alkaline conditions, a decrease in the area of bastnasite formation and the disappearance of parisite in the weakly acidic fluid were observed. The presence of a salt additive in a fluid is accompanied by an increase in its REE concentration and the equilibrium total concentration of phosphorus. Moreover, in the high-temperature area, the concentration of light REE exceeds the concentration of heavy REE, and in the low-temperature area, on the contrary, heavy lanthanides predominate. Phosphate complexes do not make a significant contribution to the transport of REE; in the high-temperature region, the main contribution is made by chloro complexes of light lanthanides, and at low temperatures - by fluoro complexes of heavy REEs. Keywords: REE, monazite, xenotime, bastnasite, parisite, ther­ modynamic modeling Введение Редкоземельные элементы (РЗЭ) являются критическими элементами и необходимы совре­ менной промышленности. Рост спроса в основ­ ном связан с использованием магнитов, особен­ но в гибридных и электрических транспортных средствах, ветряных турбинах, а также при про­ изводстве стекловолокна для связи и в катали­ заторах [Goodenough et al, 2018]. Извлекаются РЗЭ из трех основных источников: бастнезита, монацита и ксенотима, которые обычно образу­ ются на гидротермальном этапе месторожде­ ний полезных ископаемых [Gupta, Krishnamurthy, 2005]. Широкое распространение апатита наряду с фосфатами лантаноидов + иттрий в качестве главных минералов месторождений РЗЭ указы­ вает на относительную обогащенность фосфо­ ром рудообразующих флюидов. Это приводит к необходимости решению вопроса о роли фос­ фора в генезисе редкоземельного рудообразо- вания. Исследования, посвященные влиянию фос­ фора на поведение редкоземельных элементов (РЗЭ) при формировании их минерализации, весьма ограничены и в основном касаются вы­ сокотемпературных процессов. В работе [Che- botarev et al., 2022] при экспериментальном моде­ лировании распределения РЗЭ в магматических (карбонатит-фоскоритовых) условиях наряду с другими элементами уделено внимание и фос­ фору. Было установлено, что в фосфат содер­ жащих образцах закаленный расплав заполнен игольчатыми кристаллами закалочного Са-фос- фата, предположительно апатита, но из-за их размера в несколько микрон они не подходят для репрезентативного анализа с помощью ми­ крозонда или LA-ICP-MS. В работе [Garci'a-Arias et al., 2012] экспериментами по плавлению ор­ тогнейсов (от 700 до 900 C) было установлено, что гнейсы с относительно низкой глиноземи- стостью и богатыми фосфором полевыми шпа­ тами будут давать расплавы с низким содер­ жанием РЗЭ; напротив, гнейсы с относительно высокой глиноземистостью и полевыми шпа­ тами с низким содержанием фосфора будут да­ вать богатые РЗЭ расплавы, при низких темпе­ ратурах. Авторами публикации [Teixeira et al, 2020] изучалась стабильность редкоземельных эле­ ментов, как сульфатов, так и фосфатов. Показа­ но, что сульфаты РЗЭ превращаются в фосфаты в интервале температур 450-800°C. Эта реакция зависит от избытка фосфора, присутствующего в соединениях, менее стабильных, чем монацит. Наличие высоких парциальных давлений P2O5 может быть достигнуто за счет разложения со­ единений фосфора, присутствующих в образце, таких как фосфаты монокальция и фосфорная кислота, образующиеся при добавлении серной 8