Abstract

The scandium phosphate pretulite has been identified with scandian zircon and xenotime-(Y) in an apatite-rich oolitic Ordovician ironstone at Saint-Aubin-des-Châteaux, Armorican Massif, France. Pseudo-octahedral crystals of pretulite, up to 400 μm across, have grown epitactically on detrital zircon. They reveal complex zoning due to incorporation of Y and HREE, as well as to an extended solid-solution toward the zircon end-member. Characteristic compositions in the pretulite – xenotime-(Y) –zircon system are: Prl0.973Xnt0.020Zrn0.007, Prl0.907Xnt0.088Zrn0.005, Prl0.873Xnt0.042Zrn0.085, Prl0.718Xnt0.024Zrn0.258 and Prl0.453Xnt0.042Zrn0.505. A single-crystal X-ray refinement of the structure in space group I41/amd (R = 0.0389) gives a 6.5870(9), c 5.809(1) Å, for the formula (Sc0.904Y0.032HREE0.016Zr0.048)(P0.952Si0.048)O4. The Raman spectrum is presented. Detrital zircon shows phosphate-rich metamict zones containing HREE and Sc (up to 3.2 wt.% Sc2O3). Analytical and crystallographic data suggest a complete solid-solution between zircon and pretulite. Xenotime-(Y), also epitactic on zircon, shows distinct stages of crystallization, with a decrease in Y together with an enrichment in the lighter REE and Sc (up to 0.7 wt.% Sc2O3). The scandium minerals at Saint-Aubin reflect the evolution of the iron ore, from sedimentation to diagenesis and metamorphism, followed by multistage hydrothermal leaching and recrystallization. Despite the high concentration of Fe in the environment, this quite unique occurrence of Sc minerals illustrates the high capacity of the phosphate ion to extract scandium and precipitate it as a specific phase, at relatively low-temperature conditions.

Abstract

Un phosphate de scandium, la prétulite, a été identifié, en association avec du zircon et du xénotime-(Y) scandifères, dans un minerai de fer oolithique ordovicien riche en apatite à Saint-Aubin-des-Châteaux, Massif Armoricain, en France. Les cristaux pseudo-octaédriques de prétulite (jusqu’à 400 μm) sont en surcroissance épitaxique sur du zircon détritique. Ils montrent une zonation complexe due à l’incorporation du Y et des terres rares lourdes, ainsi qu’à une solution solide étendue vers le pôle zircon. Des compositions-types dans le système prétulite – xénotime-(Y) – zircon sont: Prl0.973Xnt0.020Zrn0.007, Prl0.907Xnt0.088Zrn0.005, Prl0.873Xnt0.042Zrn0.085, Prl0.718Xnt0.024Zrn0.258 et Prl0.453Xnt0.042Zrn0.505. L’affinement de la structure cristalline aux rayons X sur monocristal (groupe spatial I41/amd, R = 0,0389) a été faite avec a 6,5870(9), c 5,809(1) Å, sur la base de la formule (Sc0,904Y0,032TRL0,016Zr0,048)(P0,952Si0,048)O4. Le spectre Raman est présenté. Le zircon détritique montre des zones métamictes riches en phosphate, avec terres rares lourdes (TRL) et scandium (jusqu’à 3,2% pds Sc2O3). Les données tant analytiques que cristallographiques suggèrent une solution solide complète entre prétulite et zircon. Le xénotime-(Y), également en épitaxie sur le zircon, montre plusieurs stades de cristallisation, traduisant un appauvrissement en Y corrélatif d’un enrichissement en faveur de terres rares plus légères, ainsi qu’en scandium (jusqu’à 0,7% pds Sc2O3). La minéralogie du scandium à Saint-Aubin reflète l’évolution du minerai de fer: sédimentation, diagenèse et métamorphisme, et enfin lessivage et recristallisation par des venues hydrothermales polyphasées. Malgré la haute concentration en fer de l’environnement, cette occurrence très particulière illustre la forte capacité de l’ion phosphate à se combiner au scandium et à le précipiter sous forme d’une phase minérale spécifique à relativement basse température.

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