Çaldağ-Manisa (Batı Anadolu) lateritik Ni-Co yatağındaki skandiyum zenginleşmesinin ön çalışması

Year 2024, Volume: 45 Issue: 3, 185 - 206, 31.12.2024

Nilay Gülyüz

https://doi.org/10.17824/yerbilimleri.1491285

Abstract

Skandiyum, biyomedikal araştırmalardan elektroniğe kadar çeşitli uygulamalarda yüksek talep gören en değerli kritik metallerden biridir. Lateritik Ni-Co yatakları skandiyum (Sc) aramaları için başlıca hedefler olarak kabul edilir çünkü Sc ayrışma sırasında kalıntı ve ikincil zenginleştirme yoluyla konsantre olarak, 100 ppm'e kadar ulaşabilir ve potansiyel bir yan ürün haline gelebilir.
Bu çalışmada, Batı Anadolu'daki Çaldağ lateritik Ni-Co yatağının iki farklı ocağındaki ayrışmamış ana kayaçlarda ve çeşitli laterit zonlarında Sc dağılımı incelenmiştir. Hematit ocağında, serpantinit protolit ortalama 10,3 ppm Sc içeriği gösterirken, orta-üst limonit zonunda ~66 ppm'e kadar ulaşan önemli bir zenginleşme görülmektedir. Bu serpantinit protolitine kıyasla altı katlık bir artışı temsil etmesine ragmen, maksimum Sc konsantrasyonları (53,6-65,7 ppm) yan ürün Sc potansiyeline sahip diğer nikel lateritlere (~100 ppm) kıyasla nispeten düşüktür. Bu düşük konsantrasyon, serpantinleşmiş peridotit protolitin başlangıçtaki düşük Sc içeriğine ve lateritleşme sonrası tektonik aktiviteye bağlanmaktadır. Buna karşılık, Güney ocağında protolitte daha yüksek başlangıç Sc içeriği (~13 ppm), ancak limonit zonunda daha düşük ortalama Sc içeriği (~6,4 ppm) sergilenmektedir; bunun nedeni muhtemelen Sc barındıran minerallerin yüksek oranda deforme olmuş ocak içindeki alterasyon ve ikincil bozuşma süreçleri tarafından lateritleşme sonrası çözünmesidir.
Bulgular, Çaldağ yatağının limonit zonlarında ~66 ppm'e kadar Sc konsantrasyonları sergilemesine rağmen, Ni üretiminin yanı sıra bir yan ürün olarak Sc potansiyelinin sınırlı olduğunu göstermektedir. Çaldağ yatağındaki ve Türkiye'deki diğer lateritik yataklardaki Sc dağılım mekanizmalarının daha iyi anlaşılabilmesi için daha detaylı mineralojik ve jeokimyasal araştırmalar yapılması önerilmektedir.

Keywords

Kritik metaller, lateritik bozuşma, nikel lateritler, serpantinit, skandiyum

Supporting Institution

TÜBİTAK

Project Number

120Y275

Thanks

This study was supported by the Scientific and Technological Research Council of Türkiye (Grant no: 120Y275). I am grateful to Meta Nikel Kobalt Company for their assistance with the fieldwork.

Preliminary study of scandium enrichment in Çaldağ-Manisa lateritic Ni-Co Deposit, Western Anatolia

Abstract

Scandium is one of the most valuable critical metals, with high demand in applications ranging from biomedical research to electronics. Lateritic Ni-Co deposits are considered prime targets for scandium (Sc) exploration because Sc can be concentrated during weathering through residual and secondary enrichment, reaching up to 100 ppm and making it a potential by-product.
This study investigates the distribution of Sc in the unweathered parent rocks and various laterite zones within two distinct pits of the Çaldağ lateritic Ni-Co deposit in Western Anatolia. In the Hematite pit, the serpentinite protolith shows an average Sc content of 10.3 ppm, with significant enrichment in the middle-upper limonite zone, reaching up to ~66 ppm. Although this represents a sixfold increase compared to the serpentinite protolith, the maximum Sc concentrations (53.6–65.7 ppm) are relatively low compared to other nickel laterites with by-product Sc potential (~100 ppm). This lower concentration is attributed to the initial low Sc content of the serpentinized peridotite protolith and post-lateritization tectonic activity. Conversely, the South pit exhibits higher initial Sc content in the protolith (~13 ppm) but lower average Sc content (~6.4 ppm) in the limonite zone, likely due to post-lateritization dissolution of Sc-hosting minerals by alteration and secondary weathering processes within the highly deformed pit.
The findings suggest that while the Çaldağ deposit exhibits Sc concentrations up to ~66 ppm in the limonite zones, the potential for Sc as a by-product alongside Ni production is limited. Further detailed mineralogical and geochemical investigations are recommended to gain a deeper understanding of the mechanisms of Sc distribution in the Çaldağ deposit and other lateritic deposits in Türkiye.

Keywords

Critical metals, lateritic weathering, nickel laterites, scandium, serpentinite

Project Number

120Y275

References

• Ailsperger, T., Proenza, J.A., Lewis, J.F., Labrador, M., Svojtka, M., Rojas-Puron, A., Longo, F., and Durisova, J., 2016. Critical metals (REE, Sc, PGE) in Ni laterites from Cuba and Dominican Republic. Ore Geology Reviews, 73, 127-147. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2015.10.010
• Akdeniz, N., 1980. Başlamış Formasyonu. Jeoloji Mühendisliği, 10, 39–47.
• Audet, M.-A., 2009. Le massif du Koniambo, Nouvelle-Calédonie: Formation et obduction d'un complexe ophiolitique du type SSZ: enrichissement en nickel, cobalt et scandium dans les profils résiduels. Université de la Nouvelle-Calédonie et Université du Quebec, PhD Thesis, 336p, Quebec.
• Bozkurt, E., 2001. Neotectonics of Turkey—a synthesis. Geodinamica Acta, 14, 3–30. DOI: 10.1080/09853111.2001.11432432
• Bozkurt, E., and Sözbilir, H., 2004. Tectonic evolution of the Gediz Graben: field evidence for an episodic, two-stage extension in western Turkey. Geological Magazine, 141, 63–79. DOI: 10.1017/S0016756803008379
• Brookins, D.G., 1988. Eh–pH Diagrams for Geochemistry. Springer-Verlag, 176p, Berlin.
• Chassé, M., Griffin, W.L., Reilly, S.Y.O., and Calas, G., 2017. Scandium speciation in a world-class lateritic deposit. Geochemical Perspectives Letters, 3, 105-114. DOI: 10.7185/geochemlet.1711
• Chassé, M., Griffin, W.L., O’reilly, S.Y., Calas, G., 2019. Australian laterites reveal mechanisms governing scandium dynamics in the critical zone. Geochimica et Cosmochimica Acta, 260, 292–310. DOI: 10.1016/j.gca.2019.06.036
• Chassé, M., Blanchard, M., Cabaret, D., Juhin, A., Vantelon, D., Calas, G., 2020. First-principles modeling of X-ray absorption spectra enlightens the processes of scandium sequestration by iron oxides. American Mineralogist, 105 (7), 1099–1103. DOI: 10.2138/am-2020-7308
• Çolakoğlu, A.R., 2009. Geochemical and mineralogical characteristics of Fe-Ni laterite ore of Sarıçimen (Çaldıran-Van) area in Eastern Anatolia, Turkey. Turkish Journal of Earth Sciences, 18(3), 449-464. DOI: 10.3906/yer-0803-5