The Leveäniemi iron oxide apatite (IOA) deposit, mined by LKAB, is located in Norrbotten, northern Sweden. The deposit has a partially more complex mineralogy than the neighbouring and more famous IOA deposits of Kiirunavaara and Malmberget. The Leveäniemi deposit contains comparatively more ore containing both magnetite and hematite but also maghemite and with slightly different trace element chemistry of the iron oxide minerals. Hematite is currently not considered a valuable mineral in the Svappavaara mineral processing and in the magnetite concentrate titanium and vanadium are considered to be penalty elements. Ore samples were collected from selected drill cores and from these polished thin sections were prepared that were investigated by optical microscopy, EPMA, and FE-SEM-EDS. Investigations focused on iron oxide mineralogy and mineral chemistry with special consideration to titanium and vanadium as those elements are considered deleterious in subsequent blast furnace or direct reduction processes. Investigations revealed that magnetite is the predominant mineral with secondary hematite being the second most abundant iron oxide mineral. In the investigated samples vanadium concentration in magnetite ranges from 0.12 to 0.32% V2O3 with higher concentrations in the southern part of the deposit. No such conclusions regarding spatial distribution could be done for titanium. Furthermore, the investigations indicated that alteration from primary magnetite to secondary hematite does not significantly affect the trace element chemistry of the minerals. Titanium in iron oxides occurs as either inclusions or lamellae of titanium oxide minerals. Vanadium in iron oxides occur as a substitution element and does not occur in stochiometric vanadium minerals. It is considered unfeasible to lower the content of these deleterious elements by physical separation methods. / Leveäniemi är en järnoxid-apatitfyndighet (IOA) i Norrbotten som bryts av LKAB. Fyndigheten har en delvis mer komplex mineralogi än de närliggande och mer kända IOA-fyndigheterna Kiirunavaara och Malmberget. Leveäniemifyndigheten innehåller jämförelsevis mer malm innehållande både magnetit och hematit men även maghemit samt med något annorlunda spårämneskemi i järnoxidmineralen. Hematit anses inte i nuläget vara ett värdemineral i Svappavaaras malmförädling och i magnetitekoncentratet anses titan och vanadin utgöra straffelement. Malmprov togs från utvalda borrkärnor och från dessa tillverkades polerade tunnslip som undersöktes med optisk mikroskopering, EPMA och FE-SEM-EDS. Undersökningarna var fokuserade på järnoxidernas mineralogi och mineralkemi med speciellt fokus på titan och vanadin då grundämnena anses vara skadliga i efterföljande masugns- eller direktreduktionsprocesser. Undersökningarna visade att magnetit är det dominerade mineralet med sekundär hematit som det näst vanligaste förekommande järnoxidsmineralet. I de undersökta proven varierade vanadinhalten från 0,12% till 0,32% V2O3 med högre halter i fyndigheten södra delar. Inga liknande slutsatser angående rumsliga fördelningen av titan kunde göras. Vidare så indikerade undersökningarna att omvandling från primär magnetit till sekundär hematit inte nämnvärt påverkar spårämneskemin i mineralen. Titan i järnoxider förekommer antingen som inneslutning eller lameller av titanoxidsmineral. Vanadin i järnoxider förekommer som ett substitutionselement och förekommer inte som stökiometriska vanadinmineral. Det anses inte vara tekniskt eller ekonomiskt möjligt att sänka halterna av dessa skadliga grundämnen med hjälp av fysiska separationsmetoder.

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The evolution of mountain landscapes is controlled by complex interactions between large-scale tectonic, surficial and climate conditions. Dominant processes are attributed to creating characteristic features of the landscape, but topographic features are the cumulative result of coupled surficial processes, each locally effective in a different climate or elevation regime. The focus of erosion by glacial, fluvial, or mass wasting processes is highly sensitive to small changes in boundary conditions, therefore spatial and temporal variability can be high when observed over short time scales. This work evaluated methods for dissecting the history of complex alpine landscapes to understand the role of individual processes influenced by changing climate and underlying bedrock. It also investigated how individual and combined mechanisms of surficial processes influenced the evolution of topography in the Teton Range in Wyoming. Detrital apatite (U-Th)/He thermochronology and cosmogenic radionuclide erosion rates were applied to determine spatial and temporal variability of erosion in the central catchments of the range. Spatial variability existed between the glacial and fluvial systems, indicating that sediment erosion and deposition by these processes was controlled by short-term variability in climate conditions. Effective glacial incision also controlled other processes, specifically enhancing rock fall activity and inhibiting fluvial incision. Short-term erosion rates were highly variable and were controlled by stochastic processes, particularly hillslope failures in response to slope oversteepening due to glacial incision and orientation and spacing of bedrock fractures. Erosion rates averaged over 10 ky time scales were comparable to long-term exhumation rates measured in the Teton Range. The similarity of spatial erosion patterns to predicted uniform erosion and the balance between intermediate and long-term erosion rates suggests the landscape of the Teton Range is approaching steady-state, but frequent stochastic processes, short-term erosional variability and coupled processes maintain rugged topographic relief. / Ph. D.

L'usine Niobec traite un minerai de pyrochlore porteur de niobium pour produire le ferro-niobium utilisé pour la fabrication d'acier. L'usine récupère environ 60% des minéraux de niobium. Les rejets contiennent du niobium et d'autres espèces minérales potentiellement valorisables. Les travaux présentés dans ce mémoire visent à identifier les espèces pouvant être valorisées dans les rejets de Niobec dont les plus prometteurs sont les éléments de terres rares, les minéraux de niobium et l'apatite. Dans le but de concentrer l'apatite des rejets de l'usine, une analyse chimique des rejets a permis de cibler comme flux d'intérêt les particules de dimension supérieure à 0,038mm dans le concentré de carbonates et les rejets du circuit de flottation du pyrochlore. La méthode utilisée pour valoriser les phosphates est la flottation. Les meilleurs résultats ont été obtenus par flottation directe des minéraux de phosphate du concentré de carbonates dans les rejets de Niobec. Le collecteur utilisé est un acide gras de type AERO 6493 avec un mélange d'amidon de tapioca et de NaOH utilisé comme déprimant pour les carbonates. Ces conditions ont permis de produire un concentré d'apatite titrant entre 30 à 32 % P2O5 avec un rendement de 50 à 60% du P2O5 contenue dans le concentré de carbonates. La teneur en MgO dans le concentré d'apatite est comprise entre 3 et 4% comparativement à 15% dans l'alimentation. Puisque le MgO est principalement associé à la dolomie ces résultats confirment une bonne dépression de ce minéral lors de la flottation de l'apatite du concentré de carbonates. La flottation de l'apatite à partir des rejets du pyrochlore n'a pas permis d'obtenir un concentré de valeur commerciale. Le meilleur résultat obtenu lors des essais de flottation sur les rejets pyrochlore correspond à une teneur de 14%avec un rendement de 53% P2O5. Les résultats obtenus montrent toutefois le potentiel associé à la récupération des minéraux de phosphates et justifient la poursuite des travaux, cette fois, moins exploratoires que les travaux rapportés dans ce mémoire.

Ce travail de thèse concerne une transversale complète des Pyrénées centro-occidentales, où on a combiné la thermochronologie basse température (traces de fission sur apatites, TFA) avec une analyse structurale détaillée pour décrire les mouvements verticaux associés à l'évolution du système chevauchant, et pour déterminer l'influence de ce dernier sur le cycle sédimentation/enfouissement/exhumation des dépôts synorogéniques du bassin d'avant-chaine sud (bassins de Jaca et Ainsa). L'analyse TFA complète les données déjà publiées dans la Zone Axiale et la Zone Nord-Pyrénéenne, et constitue la première étude de ce genre dans un bassin d'avant-chaîne pyrénéen. Les données TFA sur la transversale du bassin sud-pyrénéen montrent une diminution vers le sud du degré d'effacement des traces de fission, traduisant la diminution vers le sud de la quantité d'enfouissement, supérieure à 5 km au nord et inférieure à 3 km au sud dans l'hypothèse un géotherme de 25°.km-1. Le contexte géologique montre que l'enfouissement est principalement lié à l'accumulation des dépôts synorogéniques. Les données TFA de la partie nord du bassin montrent un refroidissement d'âge Oligocène supérieur-Miocène inferieur (moyen). Par ailleurs, une nouvelle interprétation de profils de sismiques réflexion dans le bassin de Jaca montre que le chevauchement d'Oturia s'enracine dans le chevauchement de socle de Bielsa, responsable de l'exhumation tectonique hors-séquence du bord sud de la Zone Axiale au Miocène inférieur (-moyen) (Jolivet et al., 2007). Ces résultats attestent donc de l'exhumation tectonique hors-séquence au Miocène inférieur (Burdigalien- ?Langhien) de la partie nord du bassin d'avant-chaine sud-pyrénéen. Des données TFA obtenues dans la Zone Axiale et la Zone Nord-Pyrénéenne confirment la migration générale vers le sud du système chevauchant, et mettent également en évidence la réactivation tectonique hors-séquence du bord nord de la Zone Axiale à l'Oligocène terminal-Miocène inférieur. L'ensemble de ces résultats atteste donc de la réactivation en « pop-up » de la parties interne des Pyrénées centre-ouest à l'Oligocène supérieur-Miocène inférieur (Burdigalien- ?Langhien), postérieurement au scellement du front sud-pyrénéen (Aquitanien- ?Burdigalien) classiquement considéré comme marquant la fin de la compression pyrénéenne. Ces données nous ont permis de proposer un nouveau modèle d'évolution crustale des Pyrénées centro-occidentales en 3 grandes étapes : (i) du Crétacé supérieur à l'Eocène moyen, le prisme est caractérisé par une absence de relief, en lien avec l'inversion de structures extensives crétacées conduisant à l'accrétion de petites écailles crustales ; (ii) la période Eocène supérieur-Oligocène correspond à la collision continentale proprement dite, et est marquée par la création d'importants reliefs associés à l'accrétion d'épaisses unités crustales ; (iii) au Miocène inférieur, la partie interne du prisme pyrénéen est réactivée. / In this work on a complete transect of the west-central Pyrenees, we combine low temperature thermochronology (apatite fission tracks, AFT) with a detailed structural analysis to describe vertical movements related to the thrusting system evolution, and to determine the influence of the latter on the sedimentation/burial/exhumation cycle of the synorogenic deposits of the southern foreland basin (Jaca and Ainsa basins). AFT analysis from a transect of the south-Pyrenean basin show the southward decrease of the fission track reset level from the southern edge of the Axial Zone to the South-Pyrenean frontal thrust, implying the southwards decrease of the burial amount from more than 5km in the north to less than 3km in the south assuming an average geothermal gradient of 25°C.km-1. The structural setting of the Jaca basin attests that the burial of the synorogenic sediments was mainly due to the sedimentary accumulation. AFT data from the northern part of the basin display a late Oligocene-early (middle) Miocene cooling event. New interpretation of industrial seismic reflection profiles across the Jaca basin suggests that the Oturia thrust is rooted in the Bielsa basement thrust, responsible for the early (-middle) Miocene out-of-sequence tectonic reactivation of the southern flank of the Axial Zone (Jolivet et al., 2007). These results reveal a lower Miocene (Burdigalian -?Langhian) out-of-sequence episode of tectonic activity of the interior of the south-Pyrenean foreland basin. AFT data from the Axial Zone and the North-Pyrenean Zone confirm the general southward migration of the thrusting system, and also bring evidence of the late Oligocene-lower Miocene out-of-sequence tectonic reactivation of the northern flank of the Axial Zone. All these results attest of a late Oligocene-lower Miocene (Burdigalian-?Langhian) 'pop-up' reactivation of the inner part of the west-central Pyrenees, younger than the sealing of the south-Pyrenean front (Aquitanian-?Burdigalian) which is classically considered to mark the end of the Pyrenean compression. These results lead us to propose a new crustal scale evolution model of the west-central Pyrenees in 3 stages: (i) From the Late Cretaceous to the middle Eocene, the orogenic prism is characterised by the absence of relief, related to the inversion of Cretaceous extensional structures leading to the accretion of thin crustal units; (ii) The late Eocene-Oligocene stage corresponds to the continental collision, marke d by the creation of important relief associated with the accretion of thick crustal units; (iii) During the early Miocene, the inner part of the Pyrenean wedge is tectonically reactivated.

Ce projet de recherche porte principalement sur la reconstruction du régime alimentaire à l’aide d’une approche paléochimique. Des analyses isotopiques du carbone de l’azote ont été réalisées sur le collagène des os sur un échantillon de trente-huit individus provenant de trois sites différents de la basse vallée de Santa, sur la côte nord du Pérou : El Castillo, Guadalupito et Huaca China. Parmi les individus sélectionnés, certains sont affiliés aux groupes des Gallinazo, des Mochica, des Tanguche ou des Chimú couvrant ainsi la Période intermédiaire ancienne, l’Horizon moyen et la Période intermédiaire récente. L’approche isotopique a été utilisée afin de caractériser dans un premier temps, le régime alimentaire de la population globale en la comparant à d’autres groupes préhispaniques de l’Aire andine. Les résultats obtenus sur trente-deux individus suggèrent une alimentation variée incluant le maïs ainsi que des ressources marines, illustrant que ces groupes agriculteurs exploitaient les deux types d’écosystèmes à leur portée. Ces résultats sont supportés par l’analyse du carbone sur l’apatite pour cinq individus. Le second but fut d’étudier la variabilité du régime alimentaire entre les différents individus de l’échantillon, en fonction de la période d’occupation, du site de provenance, de l’affiliation culturelle, de l’âge et du sexe et du statut social. La petite taille de l’échantillon a limité considérablement la discussion de ces différents paramètres. Il a toutefois été possible de remarquer un accès aux ressources riches en protéines plus avantageux pour les hommes et la présence de possibles différences dans l’alimentation chez les individus juvéniles. Finalement, la confrontation des données funéraires à la reconstruction du régime alimentaire a été faite pour cinq cas particuliers de pratiques funéraires provenant du site El Castillo, premier centre régional de la civilisation Mochica dans la basse vallée de Santa. Dans tous les cas, le régime alimentaire suggéré par les compositions isotopiques supporte les interprétations des statuts sociaux de ces individus faites à partir des contextes funéraires. / This research focuses on the reconstruction of diet using a chemical approach. Carbon and nitrogen isotopes were analyzed on a bone collagen sample of thirty-eight individuals from three different sites of the Lower Santa valley, on the north coast of Peru : El Castillo, Guadalupito and Huaca China. Among those individuals selected, some are affiliated with groups of Gallinazo, Moche, Tanguche and Chimu, dated to the Ancient Intermediate Period, Middle Horizon and Recent Intermediate Period. The isotopic approach has been used to characterize in a first step, the diet of the entire population by comparing with some other prehispanic groups from the Andean area. The results of thirty-two individuals suggest a mixed diet including maize and marines resources, showing that these agriculturist groups exploited their surrounding ecosystems. These results are supported by the carbon analysis on bone apatite for five individuals. The second aim was to study the variability of the diet between individuals in the sample, depending on the time period, site, cultural identity, age and sex and social status. The small sample size has considerably limited the discussion of these parameters. However, it was possible to note a more preferential access to high proteins resources for men and some possible differences in diet among juveniles. Finally, the comparison between dietary reconstruction and funerary patterns was made for five cases of burial pratices at El Castillo site, the first Moche regional center in the Lower Santa valley. In all cases, diet suggested by isotopic compositions is consistent with interpretations of the funerary context about the individual status.

La dynamique des cratons reste, encore actuellement, énigmatique dans la mesure où ceux-ci sont souvent considérés comme des domaines stables à l’échelle des temps géologiques. Dans ce travail, nous avons reconstitué l’évolution d’un des plus grands cratons, le Craton Ouest Africain. Nous nous sommes également penchés sur l’étude de ses bordures nord et ouest (Anti-Atlas et marge atlantique respectivement). Cette étude utilise les méthodes de thermochronologie basse-température (traces de fission et (U-Th-Sm)/He sur apatite) ainsi que la géologie structurale. Le choix de ce craton est justifié par les multiples contextes géologiques dont témoignent ses bordures au cours du Phanérozoïque (plateforme, avant-pays distal, marge passive). Ces contextes variés au cours du temps en font donc une cible idéale pour évaluer l’influence des diverses forces susceptibles d’affecter le craton.Tout d’abord, suite à une subsidence importante au cours du Paléozoïque, le craton enregistre un refroidissement important entre le Jurassique supérieur et le Crétacé inférieur, postérieurement à l’ouverture de l’Atlantique Central. Cet événement n’est pas directement lié aux seuls processus affectant les marges passives puisque non seulement la marge est affectée, mais aussi l’intérieur du craton (jusque 800 km à l’intérieur des terres) et le domaine mobile non-cratonique au Nord. Ce refroidissement traduit une phase d’exhumation kilométrique qui permet alors le dépôt d’une épaisse séquence détritique sur la plateforme saharienne. L’hypothèse d’un raccourcissement comme explication n’est pas valide et l’hypothèse d’une anomalie thermique mantellique à cette époque rend mieux compte de cet événement d’érosion majeur. L’hypothèse thermique possède un autre avantage : celui de rendre compte du réchauffement qui suivit à l’Apto-Albien et au début du Crétacé supérieur, à la fois par le craton mais aussi par ses bordures, par le biais de la subsidence thermique.Deuxièmement, à partir du Crétacé supérieur, la tendance générale est au refroidissement dans toute la région étudiée, synchrone avec l’initiation de la convergence Afrique/Europe. La chaîne du Haut Atlas au Maroc représente à ce moment un témoin privilégié des déformations se produisant pendant le Cénozoïque. Nous avons déterminé un calendrier tectonique précis dans l’avant-pays méridional de la chaîne, afin d’avoir un point de comparaison avec l’enregistrement cratonique. Ainsi, une première phase tectonique se déroule à l’Eocène supérieur. Celle-ci fait écho à un événement de déformation de plus grande échelle qui affecte toute le craton, résultant sans doute d’une réorganisation de grande ampleur dans la dynamique de la convergence. La phase récente Plio-Quaternaire est bien décrite à l’échelle de l’Afrique du Nord dans la chaîne Atlasique, mais pourrait s’avérer trop récente pour pouvoir être décelée par nos thermochronomètres à l’intérieur du domaine cratonique. Enfin, une phase de soulèvement spécifique au domaine atlasique marocain est enregistrée pendant le Miocène inférieur-moyen et met en place des nappes dans la chaîne. Les thermochronomètres basse-température ne la détectent pas à l’intérieur du craton, et elle pourrait donc être géographiquement restreinte au domaine atlasique.Ce travail a démontré que l’absence de sédiments au cours du Méso-Cénozoïque, qui en première approche font de ce craton une zone dite « stable », occulte une réalité géologique autre, faite de la succession de plusieurs phases épeirogéniques. Une évaluation des processus à l’œuvre permet de proposer que les phénomènes mantelliques ainsi que les transferts de contraintes sont des acteurs majeurs à l’origine de ces mouvements. Néanmoins, la juste contribution de chacun de ces processus nécessite encore un travail approfondi. / The dynamic evolution of cratonic domains remains enigmatic as they are usually considered as stable through geological times. In this work, we unraveled the evolution of one of the largest cratonic area, the West African Craton (WAC), and its north and west boundaries (Anti-Atlas and Atlantic passive margin, respectively), through low-temperature thermochronology (apatite fission-track and (U-Th)/He thermochronology) and structural geology. The WAC was studied since its boundaries witnessed many different geological settings (platform, distal foreland, passive margin) during the Phanerozoic, making it a good candidate to evaluate the various driving forces acting on the craton.First, after a continuous Paleozoic subsidence, the craton records the most important cooling event between Late Jurassic and Early Cretaceous, postdating the onset of the Central Atlantic Ocean spreading. This event is unrelated to the sole passive margin in itself and affected both the craton (up to 800 km inland) and the mobile boundary in the north (Anti-Atlas and High Atlas). It represents kilometer-scale erosion that led to the deposition of thick detrital formations, the red beds, across the whole Saharan platform. This event is not characterized by shortening and is better explained through a mantle-related thermal anomaly during this exhumation. The thermal hypothesis explains the subsequent thermal subsidence undergone by the craton and its north boundary during the Aptian-Albian and the early stages of the Late Cretaceous.Second, from Late Cretaceous onward, dominant cooling trend has imprinted the thermal histories of the studied region, coevally with the onset of the Africa/Europe convergence.The High Atlas belt in Morocco is an accurate witness of the deformations occurring during Cenozoic times. We determined the precise tectonic schedule in the southern foreland of the belt and compared this evolution with the cratonic one. We show that the first Eocene tectonic event echoes to a major craton-scale deformation and results probably from a significant geodynamic change in the convergence zone. The Pliocene-Quaternary phase, well known at the North African scale, is only recorded in the Atlas belt, but might be too recent to have significantly imprinted the thermochronological record inside the craton. Finally, another uplift specific to the Moroccan Atlas Belt during Early to Middle Miocene led to the emplacement of tectonic nappes. This event is not recorded by LTT on the craton and may be restricted to its mobile boundary.This work demonstrates that, despite the lack of Mesozoic-Cenozoic sediment record that may advocate for a stable geological history, the West African Craton suffered significant epeirogenies during this period. Deep seated processes as well as stress transmission prove to be good candidates to account for these cratonic motions, although further work is needed to unravel the exact contribution of these various processes.

Ce projet de recherche porte principalement sur la reconstruction du régime alimentaire à l’aide d’une approche paléochimique. Des analyses isotopiques du carbone de l’azote ont été réalisées sur le collagène des os sur un échantillon de trente-huit individus provenant de trois sites différents de la basse vallée de Santa, sur la côte nord du Pérou : El Castillo, Guadalupito et Huaca China. Parmi les individus sélectionnés, certains sont affiliés aux groupes des Gallinazo, des Mochica, des Tanguche ou des Chimú couvrant ainsi la Période intermédiaire ancienne, l’Horizon moyen et la Période intermédiaire récente. L’approche isotopique a été utilisée afin de caractériser dans un premier temps, le régime alimentaire de la population globale en la comparant à d’autres groupes préhispaniques de l’Aire andine. Les résultats obtenus sur trente-deux individus suggèrent une alimentation variée incluant le maïs ainsi que des ressources marines, illustrant que ces groupes agriculteurs exploitaient les deux types d’écosystèmes à leur portée. Ces résultats sont supportés par l’analyse du carbone sur l’apatite pour cinq individus. Le second but fut d’étudier la variabilité du régime alimentaire entre les différents individus de l’échantillon, en fonction de la période d’occupation, du site de provenance, de l’affiliation culturelle, de l’âge et du sexe et du statut social. La petite taille de l’échantillon a limité considérablement la discussion de ces différents paramètres. Il a toutefois été possible de remarquer un accès aux ressources riches en protéines plus avantageux pour les hommes et la présence de possibles différences dans l’alimentation chez les individus juvéniles. Finalement, la confrontation des données funéraires à la reconstruction du régime alimentaire a été faite pour cinq cas particuliers de pratiques funéraires provenant du site El Castillo, premier centre régional de la civilisation Mochica dans la basse vallée de Santa. Dans tous les cas, le régime alimentaire suggéré par les compositions isotopiques supporte les interprétations des statuts sociaux de ces individus faites à partir des contextes funéraires. / This research focuses on the reconstruction of diet using a chemical approach. Carbon and nitrogen isotopes were analyzed on a bone collagen sample of thirty-eight individuals from three different sites of the Lower Santa valley, on the north coast of Peru : El Castillo, Guadalupito and Huaca China. Among those individuals selected, some are affiliated with groups of Gallinazo, Moche, Tanguche and Chimu, dated to the Ancient Intermediate Period, Middle Horizon and Recent Intermediate Period. The isotopic approach has been used to characterize in a first step, the diet of the entire population by comparing with some other prehispanic groups from the Andean area. The results of thirty-two individuals suggest a mixed diet including maize and marines resources, showing that these agriculturist groups exploited their surrounding ecosystems. These results are supported by the carbon analysis on bone apatite for five individuals. The second aim was to study the variability of the diet between individuals in the sample, depending on the time period, site, cultural identity, age and sex and social status. The small sample size has considerably limited the discussion of these parameters. However, it was possible to note a more preferential access to high proteins resources for men and some possible differences in diet among juveniles. Finally, the comparison between dietary reconstruction and funerary patterns was made for five cases of burial pratices at El Castillo site, the first Moche regional center in the Lower Santa valley. In all cases, diet suggested by isotopic compositions is consistent with interpretations of the funerary context about the individual status.

This study investigates the photoluminescence (PL), cathodoluminescence (CL), radioluminescence (RL) and ionoluminescence (IL) of natural and synthetic minerals. The natural minerals (fluorapatite, leucophanite, meliphanite and zircon) are mostly from Ilímaussaq Alkaline Complex in South Greenland, Langesundsfjord in Norway and from different localities within Scotland. Synthetic fluorapatite (manufactured as part of the present study) and zircon doped with rare earth elements (REE) were used to compare single and multidoped materials. This study has shown that many of the generally accepted applications of luminescence are not as straightforward as often suggested by the current literature. For example, the study demonstrates how site distribution of REE, based on luminescence, is greatly affected by the dopant level and structural changes, and that different conclusions can be drawn on the same sample depending on method applied. Furthermore, it is clearly demonstrated that using luminescence as a tool for quantitative trace element determination is not going to be a standard technique in the near future if ever. The two main findings supporting this conclusion are the non-linear intensity decrease between different REE activators in the same sample and a large variation between activators at the concentration at which self-quenching starts. In contrast to the general perception that luminescence related to REE is mostly independent of the host, this study has shown a strong interaction between host and REE activators. This conclusion is supported by the change in the activator’s coordination polyhedron observed with single-crystal and powder X-ray diffraction combined with full chemical characterisation. When combining the weak interaction between some REE with the strong host interaction this study has shown the potential for designing new types of colour tuneable and “white light” LEDs based on natural minerals. This study also reveals that zircon doped with Gd³⁺ and Eu³⁺ can potentially have quantum-cutting properties.