O presente trabalho está relacionado a estudos de superligas à base de Ni, cujas microestruturas multifásicas apresentam propriedades satisfatórias para aplicações em altas temperaturas. O Nb e o Ta são componentes importantes nesta classe de materiais, estando normalmente associados às fases endurecedoras ?\' e \'\'. Desta forma, a determinação das relações de fases no sistema Ni-Nb-Ta na região rica em Ni corresponde a uma importante contribuição para a literatura referente, especialmente para os trabalhos ligados à construção de base de dados termodinâmicos. Assim, foi definido como objetivo principal a proposição das relações de fases na região rica em Ni do sistema Ni-Nb-Ta para a temperatura de 1050oC. As ligas foram obtidas por fusão a arco e tradas termicamente a 1050ºC por no mínimo 120 h. Amostras no estado bruto de fusão e tratadas termicamente foram caracterizadas microestruturalmente (MEV e DRX) e por microanálise química (EDS). Na região de estudo, observou-se as fases Niss, Ni8Ta, Ni3(Nb,Ta), Ni2(Nb,Ta), e ? (NiTa; Ni6Nb7), sem a presença de qualquer fase ternária. Observou-se uma solubilidade completa de Nb e Ta nas fases Ni3(Nb,Ta) e ?. A fase Ni2Ta apresentou uma solubilidade de Nb próxima de 13% at. Não foi possível determinar a região de solubilidade de Nb na fase Ni8Ta. / This work is related to studies of Ni-based superalloys, which multiphase microstructures have satisfactory properties for high temperature applications. The Nb and Ta are important components in this class of materials and is typically associated with the hardening phases ? \' and .\'\' Thus, the determination of phase relationships in the system Ni-Nb-Ta in the Ni-rich region represents an important contribution to the literature, especially for determination of related thermodynamic data. Thus, the main objective of this work was to propose the phase relationships in the Ni-rich region of the system Ni-Nb-Ta at 1050oC. The alloys were obtained by arc melting and heat-treated at 1050 º C for at least 120 h. Samples in the a-scast and heat treated states were characterized via (SEM and XRD) and chemical microanalysis (EDS). In the region of study, the observed phases were Niss, Ni8Ta, Ni3(Nb, Ta), Ni2(Nb,Ta), and ? (NiTa; Ni6Nb7) without the presence of any ternary phase. There was a complete solubility of Nb and Ta in the Ni3(Nb,Ta) and ? phases. The Ni2Ta showed a solubility of Nb close to 13% at. It was not possible to determine the region of solubility of Nb in the Ni8Ta phase.

O presente trabalho está relacionado a estudos de superligas à base de Ni, cujas microestruturas multifásicas apresentam propriedades satisfatórias para aplicações em altas temperaturas. O Nb e o Ta são componentes importantes nesta classe de materiais, estando normalmente associados às fases endurecedoras ?\' e \'\'. Desta forma, a determinação das relações de fases no sistema Ni-Nb-Ta na região rica em Ni corresponde a uma importante contribuição para a literatura referente, especialmente para os trabalhos ligados à construção de base de dados termodinâmicos. Assim, foi definido como objetivo principal a proposição das relações de fases na região rica em Ni do sistema Ni-Nb-Ta para a temperatura de 1050oC. As ligas foram obtidas por fusão a arco e tradas termicamente a 1050ºC por no mínimo 120 h. Amostras no estado bruto de fusão e tratadas termicamente foram caracterizadas microestruturalmente (MEV e DRX) e por microanálise química (EDS). Na região de estudo, observou-se as fases Niss, Ni8Ta, Ni3(Nb,Ta), Ni2(Nb,Ta), e ? (NiTa; Ni6Nb7), sem a presença de qualquer fase ternária. Observou-se uma solubilidade completa de Nb e Ta nas fases Ni3(Nb,Ta) e ?. A fase Ni2Ta apresentou uma solubilidade de Nb próxima de 13% at. Não foi possível determinar a região de solubilidade de Nb na fase Ni8Ta. / This work is related to studies of Ni-based superalloys, which multiphase microstructures have satisfactory properties for high temperature applications. The Nb and Ta are important components in this class of materials and is typically associated with the hardening phases ? \' and .\'\' Thus, the determination of phase relationships in the system Ni-Nb-Ta in the Ni-rich region represents an important contribution to the literature, especially for determination of related thermodynamic data. Thus, the main objective of this work was to propose the phase relationships in the Ni-rich region of the system Ni-Nb-Ta at 1050oC. The alloys were obtained by arc melting and heat-treated at 1050 º C for at least 120 h. Samples in the a-scast and heat treated states were characterized via (SEM and XRD) and chemical microanalysis (EDS). In the region of study, the observed phases were Niss, Ni8Ta, Ni3(Nb, Ta), Ni2(Nb,Ta), and ? (NiTa; Ni6Nb7) without the presence of any ternary phase. There was a complete solubility of Nb and Ta in the Ni3(Nb,Ta) and ? phases. The Ni2Ta showed a solubility of Nb close to 13% at. It was not possible to determine the region of solubility of Nb in the Ni8Ta phase.

The Krasno deposit is only one active mine at Slavkovsky les. Mined are feldspars raw materials with high quality, commonly used in ceramic and glass industry. Mined raw material has a lot of additional components, which has influence on quality of raw material. Main additional components are unwanted coloring Fe oxides. Another additional components are apatite and topaz, which dont have influence on quality of raw material. The most interesting additional components of raw material are Ta - Nb, Li - Rb minerals. Currently the processing of raw material is under modernization for maximal separation high quality of feldspar material. The result of semi-processing operation shows the concentrate can be potential source of strategic raw materials as Nb - Ta or Li - Rb mineralization. For separation of these minerals and elements must be realized detailed research of selected processing and properties of these minerals. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Beta-titanium alloys for use as biomaterials are very interesting from the perspective of obtaining a reduction of the elastic modulus, which together with good mechanical properties, avoid the problems of stress shielding that, induce bone reabsorption. The obtaining process of these alloys is complex because the refractory elements that are normally used to stabilize the beta phase (Nb, Ta, Mo). Powder metallurgy is a relatively simple technology that allows the design of custom alloys, presenting ease in alloy modification, but this technique also presents some disadvantages, such as porosity, lack of diffusion or lack of grain size and phase transformation control. This thesis proposes the development of new alloys using conventional powder metallurgy techniques. The main objective is the study of the effect of the iron content on a Ti35Nb10Ta alloy (% wt.) on the beta phase stability and the final properties obtained, when the alloys are obtained by powder metallurgical techniques. The effect of small iron additions on porosity, microstructure and mechanical properties has been evaluated. It is also studied the behavior of these alloys in corrosion and the possibility of applying severe plastic deformation (SPD) to powder metallurgic beta alloys, as a means of microstructural control and improvement of mechanical properties. For the microstructural study, optical microscopy has been used to evaluate the porosity, and electron microscopy, both scanning (SEM) and transmission (TEM), to determine the phase distribution and the interaction between them. The orientation of the crystals is determined by electron backscatter diffraction (EBSD) and by automatic crystal orientation measurements (ACOM) in transmission electron microscopy when the nanometric characterization of the phases is required after the application of severe plastic deformation that has been performed by high-pressure torsion (HPT). The mechanical properties are determined by bending, compression and hardness tests. The elastic modulus, which can be estimated in the bending and compression tests, has been determined by nanoindentation and by ultrasounds. The corrosion resistance of the developed alloys, and therefore the effect of the iron addition on the Ti35Nb10Ta base alloy, has been performed by electrochemical corrosion tests with a three-electrode system using a simulated body fluid electrolyte (SBF). The results show that the iron produces an increase of the porosity that has a negative influence on the final mechanical properties. Complete stabilization of the beta phase is achieved, although there is an increase in grain size. The bending mechanical resistance decreases with the addition of iron, although it maintains the compression resistance. However, in spite of the greater stabilization of the beta phase, the addition of iron produces an increase in the elastic modulus of the studied alloys. The corrosion resistance is similar for all alloys studied, showing little influence with the variation of the iron content of the alloy. Finally, it has been possible to obtain a nanostructured material with the application of SPD by high-pressure torsion with different iron contents, which involves a smaller grain size and an increase of the mechanical properties with a smaller elastic modulus, which is very promising for future researches. / Las aleaciones de titanio beta para su uso como biomateriales resulta muy interesante desde la perspectiva de obtener una disminución del módulo elástico que, junto con unas buenas propiedades mecánicas, evite los problemas de apantallamiento de tensiones que inducen la reabsorción ósea. La obtención de estas aleaciones es compleja debido a que los elementos que normalmente se utilizan para estabilizar la fase beta (Nb, Ta, Mo) son refractarios. La pulvimetalurgia es una tecnología relativamente sencilla que permite el diseño de aleaciones a medida, presentando facilidad en la modificación de la aleación, pero esta técnica también presenta algunos inconvenientes, como la porosidad, falta de difusión o falta de control en el tamaño de grano y la transformación de fases. En esta tesis se propone el desarrollo de nuevas aleaciones mediante técnicas convencionales de pulvimetalurgia. Siendo el objetivo principal el estudio del efecto del contenido de hierro en una aleación Ti35Nb10Ta (% en peso) en la estabilidad de la fase beta y las propiedades finales obtenidas, cuando las aleaciones se obtienen mediante técnicas pulvimetalúrgicas. Se ha evaluado el efecto de pequeñas adiciones de hierro en la porosidad, microestructura y propiedades mecánicas. También se estudia el comportamiento de estas aleaciones respecto a la corrosión y la posibilidad de aplicar deformación plástica severa (SPD, Severe Plastic Deformation) a aleaciones beta de origen pulvimetalúrgico, como medio de control microestructural y para mejora de las propiedades mecánicas. Para el estudio microestructural se ha utilizado microscopía óptica, para evaluar la porosidad, y electrónica, tanto de barrido (SEM) como de transmisión (TEM), para determinar la distribución de las fases y la interacción entre ellas. La determinación de la orientación de los cristales se realiza mediante difracción de electrones retrodispersados (EBSD, Electron Backscatter Diffraction) y mediante un sistema automático de medida de la orientación cristalina (ACOM, Automatic Crystal Orientation Measurements) en Microscopía electrónica de transmisión cuando se requiere la caracterización nanométrica de las fases tras la aplicación de deformación plástica severa que se ha realizado mediante torsión a alta presión (HPT, High-Pressure Torsion). Las propiedades mecánicas se determinan mediante ensayos de flexión, y compresión, así como la determinación de la dureza. El módulo elástico, que puede estimarse en los ensayos de flexión y compresión, se ha determinado por nanoindentación y mediante ultrasonidos. La resistencia frente a la corrosión de las aleaciones desarrolladas, y por tanto el efecto de la adición de hierro en la aleación base Ti35Nb10Ta, se ha realizado mediante ensayos de corrosión electroquímica, con un sistema de tres electrodos, utilizando un electrolito de fluido corporal simulado (SBF, Simulated Body Fluid). Los resultados obtenidos muestran que el efecto del hierro produce un incremento de la porosidad que presenta una influencia negativa en las propiedades mecánicas finales. Se consigue una estabilización completa de la fase beta, aunque también se produce un incremento del tamaño de grano. La resistencia mecánica a flexión disminuye con la adición de hierro, aunque mantiene la resistencia en compresión. Sin embargo, pese a la mayor estabilización de la fase beta, la adición de hierro produce un incremento en el módulo de elasticidad de las aleaciones estudiadas. La resistencia a la corrosión es semejante para todas las aleaciones estudiadas, mostrando poca influencia con la variación del contenido de hierro de la aleación. Finalmente, se ha conseguido obtener una nanoestructuración del material con la aplicación de SPD mediante la técnica de torsión a alta presión con diferentes contenidos de hierro, que implica un menor tamaño de grano y un aumento de las propiedades mecánicas con un menor m / Els aliatges de titani beta per a utilitzar-los com biomaterials resulta molt interessant des de la perspectiva d'obtindre una disminució del mòdul d'elasticitat que, juntament amb unes bones propietats mecàniques, evite els problemes d'apantallament de tensions que indueixen la reabsorció òssia. L'obtenció d'aquests aliatges és complexa degut a que els elements que normalment s'utilitzen per estabilitzar la fase beta (Nb, Ta, Mo) son refractaris. La pulvimetal¿lúrgia és es una tecnologia relativament senzilla que permet el disseny d'aliatges a mesura, presentant la facilitat de modificació de l'aliatge, però aquesta tècnica també presenta alguns inconvenients, com la porositat, falta de difusió o falta de control en el tamany del gra i la transformació de les fases. En aquesta tesi es proposa el desenvolupament de nous aliatges mitjançant tècniques convencionals de pulvimetal¿lúrgia. Sent l'objectiu principal l'estudi de l'efecte del contingut de ferro en un aliatge Ti35Nb10Ta (% en pes) en l'estabilitat de la fase beta i les propietats finals obtingudes, quan els aliatges s'obtenen mitjançant tècniques pulvimetal¿lúrgiques. S'ha avaluat l'efecte de xicotetes addicions de ferro en la porositat, microestructura i propietats mecàniques. També s'estudia el comportament d'aquests aliatges front a la corrosió i la possibilitat d'aplicar deformació plàstica severa (SPD, Severe Plastic Deformation) a aliatges beta d'origen pulvimetal¿lúrgic, com mitjà de control microestructural i per millorar les propietats mecàniques. Per a l'estudi microestructural s'ha utilitzat microscòpia òptica, per avaluar la porositat, i electrònica, tant d'escombratge (SEM, Scanning Electron Microscope) com de transmissió (TEM, Transmision Electron Microscope), per a determinar la distribució de les fases y la interacció entre elles. La determinació de l'orientació dels cristalls es realitza mitjançant difracció d'electrons retrodispersats (EBSD, Electron Backscatter Diffraction) i mitjançant un sistema automàtic de mesura de l'orientació cristal¿lina (ACOM, Automatic Crystal Orientation Measurements) en microscòpia electrònica de transmissió quan es requereix la caracterització nanomètrica de les fases després de l'aplicació de deformació plàstica severa que s'ha realitzat mitjançant torsió a alta pressió (HPT, High-Pressure Torsion). Les propietats mecàniques es determinen amb assajos de flexió, compressió i durea. El mòdul elàstic, que pot estimar-se amb els assajos de flexió i compressió, s'ha determinat per nanoindentació i mitjançant ultrasons. La resistència front a la corrosió dels aliatges desenvolupats, i per tant l'efecte de l'addició de ferro en l'aliatge base Ti35Nb10Ta, s'ha realitzat mitjançant assajos de corrosió electroquímica, amb un sistema de tres elèctrodes, utilitzant un electròlit de fluid corporal simulat (SBF, Simulated Body Fluid). Els resultats obtinguts mostren que l'efecte del ferro produeix un increment de la porositat que presenta una influència negativa en les propietats mecàniques finals. S'aconsegueix una estabilització completa de la fase beta, encara que també es produeix un increment del tamany del gra. La resistència mecànica a flexió disminueix amb l'addició de ferro, encara que manté la resistència a compressió. No obstant açò, malgrat la major estabilització de la fase beta, l'addició de ferro produeix un increment en el mòdul d'elasticitat dels aliatges estudiats. La resistència a la corrosió es semblant per a tots els aliatges estudiats, mostrant poca influència amb la variació del contingut de ferro de l'aliatge. Finalment, s'ha aconseguit obtenir una nanoestructuració del material amb l'aplicació de SPD mitjançant torsió a alta pressió amb diferents continguts de ferro, que implica una menor grandària de gra i un augment de les propietats mecàniques amb un menor mòdul d'elasticitat, la qual cosa resulta molt p / Amigó Mata, A. (2017). Influencia de las adiciones de Fe en las aleaciones de Ti-Nb-Ta obtenidas mediante tecnología de polvos, para aplicaciones biomédicas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/80618

Les métaux rares, comme le niobium (Nb), le tantale (Ta), le tungstène (W) et l'étain (Sn), sont définis comme des «ressources stratégiques» ou des «matériaux critiques». Dans cette étude, nous prenons les gisements de Nb de Huangshan et de Ta de Songshugang dans le complexe de Lingshan, province de Jiangxi, en Chine du Sud, comme exemples. Les roches de ce gisement sont classées en deux catégories en fonction de la présence de micas riches en Nb et de la quantité de columbite-tantalites: granites à grain moyen avec des micas riches en Nb et sans columbite-tantalites, et granites à grain fin et pegmatites riches en columbite-tantalites. Ces columbite-tantalites sont riches en Nb et pauvres en Mn, les classant comme columbite. Ces columbites ont des zonations complexes liées à des processus répétitifs. Notre travail indique plutôt que la formation de tels minéraux est liée à des processus de mélanges multiples avec au moins deux types de magmas. Les granites à grain moyen dans la suite Huangshan sont différents des autres granites du complexe de Lingshan par la composition de leurs micas: Li-annite (granite MA) et "protolithionite" (granite MP). Ils sont caractérisés par des teneurs Nb élevées (moyenne de 144 ppm en MP et 158 ppm en MA) et des rapports Nb/Ta très élevés (moyenne 15,3 en MP et 31,2 en MA). Le niobium est principalement hébergé dans les micas, avec une teneur moyenne en Nb de 1347 ppm dans les Li annites, et 884 ppm dans le «protolithionite», concentrations encore jamais mesurées dans les micas d’origine magmatique. Avec un contenu estimé à ~80 kt Nb, les granites de Huangshan représentent un nouveau style potentiel de ressource de Nb. Le granite à albite de Songshugang est localisé dans l'ouest du complexe de Lingshan et est enrichi en Ta. Le granite de Songshugang n’affleure pas et est se trouve sous des couches de granites à feldspath K-topaze, de greisens et de pegmatite. Tous les granites et pegmatites sont fortement peralumineux. Les minéraux de columbite-tantalites, de zircons et de cassitérites sont constants pour chaque type de roches et présentent les mêmes textures bi-phasées. Les caractéristiques pétrographiques indiquent que le stade précoce de columbite et de zircon ont été formés dans un environnement strictement magmatique. Le stade postérieur de ces minéraux a été influencé par des circulations fluides à la transition magmatique-hydrothermale. Les micas montrent également une texture en deux étapes, avec une grande quantité de d’inclusions de columbite-tantalites. L'enrichissement en Rb dans les bordures (Znw-II) est le résultat d’un fractionnement magmatique, comme démontré par la diminution de la teneur en Nb (16,3-108 ppm comparé avec 109-313 ppm pour le coeur). Cependant, les teneurs faibles et invariables du Ta, W et Sn démontrent que le magma résiduel n'a eu aucune influence sur les processus post-magmatiques postérieurs, contrairement aux minéraux de columbite-tantalites. Enfin, les datations U-Pb in-situ sur zircons et columbite-tantalites démontrent que les granites de Huangshan et de Songshugang se sont mis en place vers 130 Ma durant l’épisode tardi-Yanshanien (Crétacé), au même moment que l’ensemble des roches magmatiques formant le complexe de Lingshan. Ce résultat indique que cette période géologique est d’intérêt pour la formation de ressources en Nb-Ta, définissant une nouvelle période géologique prospective pour ces ressources / Rare metals, including niobium (Nb), tantalum (Ta), tungsten (W) and tin (Sn), are defined as “strategic resources” or “critical materials”. For this work, we studied the Huangshan Nb deposit and Songshugang Ta deposit, in the Lingshan complex, Jiangxi Province, South China, as examples. The rocks from Huangshan granite are classified in two categories based on the occurrence of Nb-rich mica and the amount of columbite-tantalites minerals: medium-grained granites with Nb-rich mica and devoided of columbite-tantalites and fine-grained granites and pegmatites rich in columbite-tantalite minerals. Columbite-tantalite minerals are classified as columbite-(Fe), and characterized by complex zonings with various “go and back” processes, indicating that their formation is linked to multi-mixing processes of two different magma sources. The medium-grained granites in the Huangshan suite differed from the other granites of the Lingshan complex by their mica compositions: lithian annite (MA granite) and “protolithionite” (MP granite). They are characterized by elevated Nb contents (average 144 ppm in MP and 158 ppm in MA) and very high Nb/Ta ratios (average 15.3 in MP and 31.2 in MA). Niobium is mainly hosted in the micas, with an average Nb content of 1,347 ppm in the lithian annite, and 884 ppm in the “protolithionite”. Such contents are the highest ever reported in magmatic-related micas. With an estimated content of ~80 kt Nb, the Huangshan granites represent a new style of potential Nb resource. The Songshugang albite granite is found in the west of Lingshan complex and is specifically enriched in Ta. The major Songshugang albite granite is buried and covered by layers of K-feldspar granite, greisen and pegmatite. All the granites are strongly peraluminous. The compositions of columbite-tantalite minerals, the zircons and cassiterites are constant and display a similar two-stage texture. Petrographic features indicate that the early-stage columbite and zircon were formed in magmatic environment, whereas the later-stage of rare-element minerals were influenced by fluid fluxes at the magmatic-hydrothermal transitional stage. Micas also show a two-stage texture. The Rb-enrichment in the margin of the zinnwaldite is the result of magmatic fractionation, as also demonstrated by the decrease of Nb contents (16.3-108 ppm compare with core of 109-313 ppm). The invariable low contents of Ta, W and Sn demonstrate that the residual melt has no influence on later post-magmatic stages, contrary to the columbite minerals. Finally, in-situ U-Pb dating of zircon and columbite-tantalite by SIMS and LA-ICP-MS indicates that both Huangshan and Songshugang granites were emplaced at ca. 130 Ma during Later Yanshanian (or Cretaceous) and contemporary with the formation of the Lingshan complex. This result indicates that the Later Yanshanian is a prospective geological period for Nb-Ta deposits, and this result enlarges the time frame of rare-metal mineralization.

Abstract Mineralogical-mineral chemical characterisation of Nb-Ta-bearingassemblages from the Stripåsen granitic pegmatite, NorbergJens Henriksson The occurrence of Nb-Ta-bearing minerals has earlier been briefly documented inthe Stripåsen granitic pegmatite, Norberg, central Bergslagen. This report describesthe background, preparation and basic characterisation of sampled Nb-Ta-bearingmineral assemblages from this pegmatite. These comprise (Y,REE,U,Th)-(Nb,Ta,Ti)-oxides of mainly a tantalum-dominated A 2-m B 2 X 6-w Y 1-n -type, belonging to the pyrochloresupergroup. The major primary mineral is suggested to have been afluorcalciomicrolite, ideally (Ca,Na,☐) 2 Ta 2 O 6 F. In association with abundant fractureformation related to metamictisation of the microlite minerals, they are interpreted tohave been variably altered by late-stage fluids. Thus, the system has beenextensively modified after the primary crystallisation of the pegmatite melt. Besidesthese (Y,REE,U,Th)-(Nb,Ta,Ti)-oxides, monazite-(Ce) ((Ce, LREE)PO 4 ), nativebismuth (Bi) and presumably radiogenic galena (PbS) were identified. The sampleshave mainly been studied by means of scanning-electron-microscopy with energydispersive spectroscopy (SEM-EDS), utilising reflected polarised light microscopy asa complementary tool. The study was done within the framework of the EU-supported FRAME-project which is focused on a selection of metals and minerals,among others niobium (Nb) and tantalum (Ta). / Sammanfattning Mineralogisk-mineralkemisk karakterisering av Nb-Ta-förande associationerfrån Stripåsenpegmatiten, NorbergJens Henriksson Förekomsten av Nb-Ta-förande mineral har tidigare dokumenteras iStripåsenpegmatiten, Norberg, centrala Bergslagen. Här redogörs för bakgrund,provförberedelse och grundläggande karakterisering av provtagna Nb-Ta-förandemineralassociationer från denna pegmatit. Proven som undersökts innehåller(Y,REE,U,Th)-(Nb,Ta,Ti)-oxider av främst tantaldominerad A 2-m B 2 X 6-w Y 1-n -typtillhörande pyroklorsupergruppen. Den huvudsakliga primära fasen tolkas ha varit enfluorkalciomikrolit, idealiskt (Ca,Na,☐) 2 Ta 2 O 6 F. I anslutning till rikligt förekommandesprickor som är relaterade till omfattande metamiktisering har mikroliternaomvandlats i varierande grad av sena fluider. Systemet har alltså förändrats kraftigtefter den primära kristallisationen av pegmatitsmältan. Förutom (Y,REE,U,Th)-(Nb,Ta,Ti)-oxider identifierades monazit-(Ce) ((Ce,LREE)PO 4 ), gedigen vismut (Bi)och vad som sannolikt är radiogen blyglans (PbS). Provmaterialet har huvudsakligenundersökts med genom svepelektronmikroskopi med energidispersiv spektroskopi(SEM-EDS), varvid malmmikroskopi har använts som ett kompletterande verktyg.Studien gjordes inom ramverket för det EU-stödda FRAME-projektet som blandannat fokuserar på förekomster av de kritiska och konfliktrelaterade metallerna niob(Nb) och tantal (Ta).

Bergslagen är känt för sin mångfald av mineraliseringar liksom sällsynta element och mineral. Speciellt pegmatiter och vissa skarnförekomster har förhöjda koncentrationer av sällsynta jordartsmetaller (REE på engelska) och REE-förande mineral. Pegmatitprover från Flintgruvan, som ligger i norra Bergslagen (Dalarna), karakteriserades i den här studien. Proven som studerades innehöll flera REE-förande mineral; (Y,REE,U,Th)-(Nb,Ta,Ti)-oxider av AB2O6-typ, xenotim-(Y) och (Y,Yb)-förande thorit. Pegmatiten klassificerades som varandes av NYF-(Niob-Yttrium-Fluor) typ på grund av de förhöjda koncentrationerna av niob (Nb), yttrium (Y) och titan (Ti) i de undersökta faserna. Förutom yttrium så innehöll pegmatiten små koncentrationer av andra HREE (tunga sällsynta jordartsmetaller) som ytterbium (Yb) och dysprosium (Dy). (Y,REE,U,Th)-(Nb,Ta,Ti)-oxiderna innehöll även relativt höga halter av kisel (Si). På basis av de kemiska analyserna representerar dessa strakt omvandlade faser antingen aeschynit eller polykras som ursprungsmineral. Undersöknings- och analysmetoderna som användes i studien var polarisationsmikroskopi och svepelektronmikroskopi med energidispersiv spektroskopi (SEM-EDS). / Bergslagen is known for its diversity of rare elements and minerals. Especially granitic pegmatites and some uncommon types of skarn deposits have shown higher concentrations of rare earth elements (REE) and REE-bearing minerals. Samples of a granitic pegmatite from Flintgruvan, which is located in northern Bergslagen (Dalarna), were characterized in this study. The samples that were studied were found to contain several REE-rich minerals such as (Y,REE,U,Th)-(Nb,Ta,Ti) oxides of AB2O6 type, xenotime-(Y) and an Y+Yb-bearing thorite. The most abundant AB2O6 type oxides were found to represent strongly altered minerals, either belonging to the aeschynite or polycrase group. Based on mineral chemical studies, the pegmatite was classified as being of the NYF (Niobium-Yttrium-Fluorine) type due to the predominance of yttrium (Y) and niobium (Nb) as well as notable titanium (Ti) concentrations. Other than yttrium the samples contained small concentrations of other HREE (heavy rare earth elements) such as ytterbium (Yb) and dysprosium (Dy). The (Y,REE,U,Th)-(Nb,Ta,Ti) oxides also contained a relatively high content of silicon (Si). The mineralogical characterization was done by means of reflected polarized light microscopy and scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS).

O campo vulcânico Patagônico é composto pelo vulcanismo datado do Quaternário ao Cretáceo e está amplamente distribuído no ambiente geotectônico de extra back-arc continental. Onze vulcões associados à ocorrência de xenólitos mantélicos estão situados dos 36°13’S aos 44°52’S. Estes vulcões são dominantemente compostos por basanitos e a basaltos alcalinos, que são divididos em dois grupos com base em aspectos petrográficos, geoquímicos e isotópicos. (Grupos I e II). Estes Grupos estão relacionados a fontes mantélicas similares, mas foram submetidos a diferentes processos metassomáticos. Os Grupos I e I foram gerados a partir de baixas taxas de fusão a partir de uma fonte mantélica do tipo OIB na zona de estabilidade da granada, mas o Grupo II tem características de manto enriquecido (EMII) possivelmente herdadas de um agente metassomático relacionado à zona de subducção, enquanto que o Grupo I demonstra assinatura geoquímica de magmas tipo OIB relacionados a fontes mantélicas ricas em flogopita. Os basaltos alcalinos do vulcão Agua Poca (37º01’S - 68º07’W) pertencem ao Grupo II e são traquibasaltos. O vulcão Agua Poca é definido é piroclástico monogenético, é composto por intercalações de camadas de spatter e cinder, hospeda xenólitos mantélicos e está localizado a oeste da Província de La Pampa, no extremo norte da Argentina. As amostras de xenólitos mostram textura protogranular, protogranular a porfiroclástica, porfiroclástica e porfiroclástica a equigranular e são compostos por olivina (fosterita), ortopiroxênio (enstatita), clinopiroxênio (diopsídio) e espinélio (sp). Os xenólitos estudados são peridotitos da fácies espinélio e piroxenitos anidros em basaltos alcalinos do Pleistoceno com #Mg em rocha total de 89 a 91. As assinaturas geoquímicas desses xenólitos mostram correlação negativa entre os principais óxidos quando dispostos contra o #Mg e estão empobrecidos em elementos incompatíveis em relação ao manto primitivo (MP). Os xenólitos do vulcão Agua Poca são caracterizados pelo empobrecimento de ETRP e ETRM normalizados para o MP e pelo fracionamento de ETRL em relação aos ETRP (CeN/YbN = 0,15-0,5), com exceção da amostra HAP10 (1,46). Esse comportamento indica que os xenólitos do terreno Cuyania são o resultado de 1 a 10% de fusão do DMM (Manto Depletado) ou de 8 a 17% do MP (Manto Primitivo). Em geral, os peridotitos mostram anomalias positivas de Ba, U, Ta, Pb, Zr e Ti; e anomalias negativas de Rb, Th, Nb, La e Y, enquanto que os piroxenitos mostram anomalias positivas de Ba, U, Ta e Pb; e anomalias negativas de Th, Nb, La, Zr, Hf, Ti e Y. Curvas de mistura calculadas para o resíduo de fusão do MP/DMM com a composição de fluídos/sedimentos derivados de ambientes de subducção indicam interação do manto com até 3% de fluídos/sedimentos. As razões 87Sr/86Sr (0,702874 - 0,704999, com média de 0,704035) são muito similares àquelas definidas para peridotitos com fonte tipo OIB. Agua Poca tem razões 87Sr/86Sr, que estão abaixo daquelas definidas para peridotitos metassomatizados (usualmente >0,705). As razões de Nb/Ta sugerem a presença de um reservatório eclogítico refratário subductado fusão parcial gerando líquidos alcalinos com razões Nb/Ta supercondríticas. / The Patagonian Volcanic Field composed of late Cretaceous to Quaternary volcanism is widely distributed in a continental extra back-arc geotectonic environment. Eleven monogenetic volcanoes accompanied with ultramafic xenoliths are situated from 36°13′S to 44°52′S. These volcanoes are dominantly composed of basanite to alkaline basalt, which are divided into two groups, based on mineralogy, geochemical and isotope compositions (Groups I and II). These Groups are originated from the similar subcontinental mantle sources, but were undergone to different metasomatism processes. Groups I and II were generated from low melting degrees of an OIB-like garnet peridotite, but the Group II has enriched mantle (EMII) characteristics possibly inherited from on-going subduction related metasomatism, while Group I demonstrates the OIB-like signature, which might result from phlogopite-bearing in the subcontinental lithosphere. The alkaline basalts from Agua Poca volcano (37º01’S - 68º07’W) belong to the Group II and are trachybasalts. The Agua Poca volcano is a monogenetic pyroclastic volcano composed by intercalation of spatter and cinder layers, host ultramafic mantle xenoliths and is located in the West of the La Pampa Province, Northernmost of Argentine Patagonia. The xenoliths show protogranular, protogranular to porphyroclastic, porphyroclastic and porphyroclastic to equigranular textures, and are composed of olivine (fosterite), orthopyroxene (enstatite), clinopyroxene (diopside) and spinel (sp). The studied xenoliths are anhydrous spinel-bearing peridotite and pyroxenite xenoliths in Pleistocene alkali basalts with whole rock Mg# from 88 to 91. Geochemical signatures of the mantle xenoliths show negative correlation between main oxides against Mg# and depletion in incompatible elements compared to primitive mantle (PM). Agua Poca mantle xenoliths are characterized by flat Sun & McDonough (1989) primitive mantle (PM) normalized HREE and MREE patterns, and depletion of LREE compared to HREE (CeN/YbN = 0.15-0.5), with exception of the HAP10 (1.46) sample. These characteristics suggest that partial melting event is the main process responsible for the generation of these xenoliths. Model calculations suggest that the xenoliths are the result of 1 to 10% of DMM (Depleted Mantle MORB) or 8 to 17% of PM partial melting. Peridotite samples show positive anomalies of Ba, U, Ta, Pb, Zr and Ti; and negative anomalies of Rb, Th, Nb, La and Y, while the pyroxenite samples show positive anomalies of Ba, U, Ta and Pb; and negative anomalies of Th, Nb, La, Zr, Hf, Ti and Y. Mixing curves calculated to mixtures of melting residue of PM/DMM and fluid or sediment compositions related to subduction tectonic setting end members suggest up to 3% of interaction of the fluid sediment on the depleted mantle residue. 87Sr/86Sr ratios (0.702874 - 0.704999, with average of 0.704035) are similar to those defined to peridotites with OIB source (87Sr/86Sr = 0.70244 to 0.70502), being close to Depleted Mantle (DM; 87Sr/86Sr = 0.7023 to 0.7032) values. Nb/Ta ratios suggest that Agua Poca xenoliths were undergone to partial melting processes that generated alkaline magmas with superchondritic Nb/Ta ratios.

O campo vulcânico Patagônico é composto pelo vulcanismo datado do Quaternário ao Cretáceo e está amplamente distribuído no ambiente geotectônico de extra back-arc continental. Onze vulcões associados à ocorrência de xenólitos mantélicos estão situados dos 36°13’S aos 44°52’S. Estes vulcões são dominantemente compostos por basanitos e a basaltos alcalinos, que são divididos em dois grupos com base em aspectos petrográficos, geoquímicos e isotópicos. (Grupos I e II). Estes Grupos estão relacionados a fontes mantélicas similares, mas foram submetidos a diferentes processos metassomáticos. Os Grupos I e I foram gerados a partir de baixas taxas de fusão a partir de uma fonte mantélica do tipo OIB na zona de estabilidade da granada, mas o Grupo II tem características de manto enriquecido (EMII) possivelmente herdadas de um agente metassomático relacionado à zona de subducção, enquanto que o Grupo I demonstra assinatura geoquímica de magmas tipo OIB relacionados a fontes mantélicas ricas em flogopita. Os basaltos alcalinos do vulcão Agua Poca (37º01’S - 68º07’W) pertencem ao Grupo II e são traquibasaltos. O vulcão Agua Poca é definido é piroclástico monogenético, é composto por intercalações de camadas de spatter e cinder, hospeda xenólitos mantélicos e está localizado a oeste da Província de La Pampa, no extremo norte da Argentina. As amostras de xenólitos mostram textura protogranular, protogranular a porfiroclástica, porfiroclástica e porfiroclástica a equigranular e são compostos por olivina (fosterita), ortopiroxênio (enstatita), clinopiroxênio (diopsídio) e espinélio (sp). Os xenólitos estudados são peridotitos da fácies espinélio e piroxenitos anidros em basaltos alcalinos do Pleistoceno com #Mg em rocha total de 89 a 91. As assinaturas geoquímicas desses xenólitos mostram correlação negativa entre os principais óxidos quando dispostos contra o #Mg e estão empobrecidos em elementos incompatíveis em relação ao manto primitivo (MP). Os xenólitos do vulcão Agua Poca são caracterizados pelo empobrecimento de ETRP e ETRM normalizados para o MP e pelo fracionamento de ETRL em relação aos ETRP (CeN/YbN = 0,15-0,5), com exceção da amostra HAP10 (1,46). Esse comportamento indica que os xenólitos do terreno Cuyania são o resultado de 1 a 10% de fusão do DMM (Manto Depletado) ou de 8 a 17% do MP (Manto Primitivo). Em geral, os peridotitos mostram anomalias positivas de Ba, U, Ta, Pb, Zr e Ti; e anomalias negativas de Rb, Th, Nb, La e Y, enquanto que os piroxenitos mostram anomalias positivas de Ba, U, Ta e Pb; e anomalias negativas de Th, Nb, La, Zr, Hf, Ti e Y. Curvas de mistura calculadas para o resíduo de fusão do MP/DMM com a composição de fluídos/sedimentos derivados de ambientes de subducção indicam interação do manto com até 3% de fluídos/sedimentos. As razões 87Sr/86Sr (0,702874 - 0,704999, com média de 0,704035) são muito similares àquelas definidas para peridotitos com fonte tipo OIB. Agua Poca tem razões 87Sr/86Sr, que estão abaixo daquelas definidas para peridotitos metassomatizados (usualmente >0,705). As razões de Nb/Ta sugerem a presença de um reservatório eclogítico refratário subductado fusão parcial gerando líquidos alcalinos com razões Nb/Ta supercondríticas. / The Patagonian Volcanic Field composed of late Cretaceous to Quaternary volcanism is widely distributed in a continental extra back-arc geotectonic environment. Eleven monogenetic volcanoes accompanied with ultramafic xenoliths are situated from 36°13′S to 44°52′S. These volcanoes are dominantly composed of basanite to alkaline basalt, which are divided into two groups, based on mineralogy, geochemical and isotope compositions (Groups I and II). These Groups are originated from the similar subcontinental mantle sources, but were undergone to different metasomatism processes. Groups I and II were generated from low melting degrees of an OIB-like garnet peridotite, but the Group II has enriched mantle (EMII) characteristics possibly inherited from on-going subduction related metasomatism, while Group I demonstrates the OIB-like signature, which might result from phlogopite-bearing in the subcontinental lithosphere. The alkaline basalts from Agua Poca volcano (37º01’S - 68º07’W) belong to the Group II and are trachybasalts. The Agua Poca volcano is a monogenetic pyroclastic volcano composed by intercalation of spatter and cinder layers, host ultramafic mantle xenoliths and is located in the West of the La Pampa Province, Northernmost of Argentine Patagonia. The xenoliths show protogranular, protogranular to porphyroclastic, porphyroclastic and porphyroclastic to equigranular textures, and are composed of olivine (fosterite), orthopyroxene (enstatite), clinopyroxene (diopside) and spinel (sp). The studied xenoliths are anhydrous spinel-bearing peridotite and pyroxenite xenoliths in Pleistocene alkali basalts with whole rock Mg# from 88 to 91. Geochemical signatures of the mantle xenoliths show negative correlation between main oxides against Mg# and depletion in incompatible elements compared to primitive mantle (PM). Agua Poca mantle xenoliths are characterized by flat Sun & McDonough (1989) primitive mantle (PM) normalized HREE and MREE patterns, and depletion of LREE compared to HREE (CeN/YbN = 0.15-0.5), with exception of the HAP10 (1.46) sample. These characteristics suggest that partial melting event is the main process responsible for the generation of these xenoliths. Model calculations suggest that the xenoliths are the result of 1 to 10% of DMM (Depleted Mantle MORB) or 8 to 17% of PM partial melting. Peridotite samples show positive anomalies of Ba, U, Ta, Pb, Zr and Ti; and negative anomalies of Rb, Th, Nb, La and Y, while the pyroxenite samples show positive anomalies of Ba, U, Ta and Pb; and negative anomalies of Th, Nb, La, Zr, Hf, Ti and Y. Mixing curves calculated to mixtures of melting residue of PM/DMM and fluid or sediment compositions related to subduction tectonic setting end members suggest up to 3% of interaction of the fluid sediment on the depleted mantle residue. 87Sr/86Sr ratios (0.702874 - 0.704999, with average of 0.704035) are similar to those defined to peridotites with OIB source (87Sr/86Sr = 0.70244 to 0.70502), being close to Depleted Mantle (DM; 87Sr/86Sr = 0.7023 to 0.7032) values. Nb/Ta ratios suggest that Agua Poca xenoliths were undergone to partial melting processes that generated alkaline magmas with superchondritic Nb/Ta ratios.

O campo vulcânico Patagônico é composto pelo vulcanismo datado do Quaternário ao Cretáceo e está amplamente distribuído no ambiente geotectônico de extra back-arc continental. Onze vulcões associados à ocorrência de xenólitos mantélicos estão situados dos 36°13’S aos 44°52’S. Estes vulcões são dominantemente compostos por basanitos e a basaltos alcalinos, que são divididos em dois grupos com base em aspectos petrográficos, geoquímicos e isotópicos. (Grupos I e II). Estes Grupos estão relacionados a fontes mantélicas similares, mas foram submetidos a diferentes processos metassomáticos. Os Grupos I e I foram gerados a partir de baixas taxas de fusão a partir de uma fonte mantélica do tipo OIB na zona de estabilidade da granada, mas o Grupo II tem características de manto enriquecido (EMII) possivelmente herdadas de um agente metassomático relacionado à zona de subducção, enquanto que o Grupo I demonstra assinatura geoquímica de magmas tipo OIB relacionados a fontes mantélicas ricas em flogopita. Os basaltos alcalinos do vulcão Agua Poca (37º01’S - 68º07’W) pertencem ao Grupo II e são traquibasaltos. O vulcão Agua Poca é definido é piroclástico monogenético, é composto por intercalações de camadas de spatter e cinder, hospeda xenólitos mantélicos e está localizado a oeste da Província de La Pampa, no extremo norte da Argentina. As amostras de xenólitos mostram textura protogranular, protogranular a porfiroclástica, porfiroclástica e porfiroclástica a equigranular e são compostos por olivina (fosterita), ortopiroxênio (enstatita), clinopiroxênio (diopsídio) e espinélio (sp). Os xenólitos estudados são peridotitos da fácies espinélio e piroxenitos anidros em basaltos alcalinos do Pleistoceno com #Mg em rocha total de 89 a 91. As assinaturas geoquímicas desses xenólitos mostram correlação negativa entre os principais óxidos quando dispostos contra o #Mg e estão empobrecidos em elementos incompatíveis em relação ao manto primitivo (MP). Os xenólitos do vulcão Agua Poca são caracterizados pelo empobrecimento de ETRP e ETRM normalizados para o MP e pelo fracionamento de ETRL em relação aos ETRP (CeN/YbN = 0,15-0,5), com exceção da amostra HAP10 (1,46). Esse comportamento indica que os xenólitos do terreno Cuyania são o resultado de 1 a 10% de fusão do DMM (Manto Depletado) ou de 8 a 17% do MP (Manto Primitivo). Em geral, os peridotitos mostram anomalias positivas de Ba, U, Ta, Pb, Zr e Ti; e anomalias negativas de Rb, Th, Nb, La e Y, enquanto que os piroxenitos mostram anomalias positivas de Ba, U, Ta e Pb; e anomalias negativas de Th, Nb, La, Zr, Hf, Ti e Y. Curvas de mistura calculadas para o resíduo de fusão do MP/DMM com a composição de fluídos/sedimentos derivados de ambientes de subducção indicam interação do manto com até 3% de fluídos/sedimentos. As razões 87Sr/86Sr (0,702874 - 0,704999, com média de 0,704035) são muito similares àquelas definidas para peridotitos com fonte tipo OIB. Agua Poca tem razões 87Sr/86Sr, que estão abaixo daquelas definidas para peridotitos metassomatizados (usualmente >0,705). As razões de Nb/Ta sugerem a presença de um reservatório eclogítico refratário subductado fusão parcial gerando líquidos alcalinos com razões Nb/Ta supercondríticas. / The Patagonian Volcanic Field composed of late Cretaceous to Quaternary volcanism is widely distributed in a continental extra back-arc geotectonic environment. Eleven monogenetic volcanoes accompanied with ultramafic xenoliths are situated from 36°13′S to 44°52′S. These volcanoes are dominantly composed of basanite to alkaline basalt, which are divided into two groups, based on mineralogy, geochemical and isotope compositions (Groups I and II). These Groups are originated from the similar subcontinental mantle sources, but were undergone to different metasomatism processes. Groups I and II were generated from low melting degrees of an OIB-like garnet peridotite, but the Group II has enriched mantle (EMII) characteristics possibly inherited from on-going subduction related metasomatism, while Group I demonstrates the OIB-like signature, which might result from phlogopite-bearing in the subcontinental lithosphere. The alkaline basalts from Agua Poca volcano (37º01’S - 68º07’W) belong to the Group II and are trachybasalts. The Agua Poca volcano is a monogenetic pyroclastic volcano composed by intercalation of spatter and cinder layers, host ultramafic mantle xenoliths and is located in the West of the La Pampa Province, Northernmost of Argentine Patagonia. The xenoliths show protogranular, protogranular to porphyroclastic, porphyroclastic and porphyroclastic to equigranular textures, and are composed of olivine (fosterite), orthopyroxene (enstatite), clinopyroxene (diopside) and spinel (sp). The studied xenoliths are anhydrous spinel-bearing peridotite and pyroxenite xenoliths in Pleistocene alkali basalts with whole rock Mg# from 88 to 91. Geochemical signatures of the mantle xenoliths show negative correlation between main oxides against Mg# and depletion in incompatible elements compared to primitive mantle (PM). Agua Poca mantle xenoliths are characterized by flat Sun & McDonough (1989) primitive mantle (PM) normalized HREE and MREE patterns, and depletion of LREE compared to HREE (CeN/YbN = 0.15-0.5), with exception of the HAP10 (1.46) sample. These characteristics suggest that partial melting event is the main process responsible for the generation of these xenoliths. Model calculations suggest that the xenoliths are the result of 1 to 10% of DMM (Depleted Mantle MORB) or 8 to 17% of PM partial melting. Peridotite samples show positive anomalies of Ba, U, Ta, Pb, Zr and Ti; and negative anomalies of Rb, Th, Nb, La and Y, while the pyroxenite samples show positive anomalies of Ba, U, Ta and Pb; and negative anomalies of Th, Nb, La, Zr, Hf, Ti and Y. Mixing curves calculated to mixtures of melting residue of PM/DMM and fluid or sediment compositions related to subduction tectonic setting end members suggest up to 3% of interaction of the fluid sediment on the depleted mantle residue. 87Sr/86Sr ratios (0.702874 - 0.704999, with average of 0.704035) are similar to those defined to peridotites with OIB source (87Sr/86Sr = 0.70244 to 0.70502), being close to Depleted Mantle (DM; 87Sr/86Sr = 0.7023 to 0.7032) values. Nb/Ta ratios suggest that Agua Poca xenoliths were undergone to partial melting processes that generated alkaline magmas with superchondritic Nb/Ta ratios.