近日，地理科学学院赵万苍副教授研究组在地球科学领域top期刊Applied Clay Science以The Clay-SRB (sulfate-reducing bacteria) system: dissolution and fractionation of REY为题发表最新研究成果。

稀土元素（REY）作为关键矿产资源，被广泛应用在高精尖产业中。风化壳离子吸附型稀土矿床作为REY的主要产出矿床之一，提供了全球超过90%的重稀土，但我国在REY探明储量上优势逐渐下降。传统开采方法会造成严重环境污染，而微生物淋滤作为一种绿色采矿方法受到越来越广泛关注。研究微生物与不同矿物相间的相互作用有助于更好地理解微生物-矿物界面作用机制。近年来，研究主要关注风化壳原岩中的REY赋存特征，而对于REY在风化壳中主要载体（粘粒）上的赋存特征和分馏模式尚不明确。

研究选取江西赣南韩坊稀土矿床的风化壳样品，结合硫酸盐还原菌（SRB）构建粘粒-SRB体系，利用XRD、Raman、ATR-FTIR、SEM、EDS等表征手段对化学提取和微生物提取实验后的REY赋存形态和分馏模式进行了探讨。研究发现SRB会改变REY在不同矿物相的赋存特征。在连续化学提取实验中，REY主要赋存在不定型铁相、晶体铁相和盐酸盐相中。铁相矿物由于较大的比表面积和表面羟基作用可以吸附/络合大量稀土元素；碳酸盐中的REY则主要被CO₃^2-或HCO₃^-络合。微生物淋滤实验中，残渣相、R_{Amor Fe}相（去除有机质、碳酸盐、不定型铁相的残余相）和R_Org相（去除有机质的残余相）是REY的主要赋存相。残渣态伊利石中Fe和有机物质之间的耦合作用是反应早期阶段促进SRB活性的重要因素；铁矿物中Fe（Ⅲ）和Fe（Ⅱ）之间的转化作用可能会导致次生含铁矿物的形成及含铁矿物结构的改变，促进氧化还原反应的进行并造成REY的溶解差异。

同时，根据化学提取实验中的稀土元素溶解量，对微生物淋滤实验中的稀土分馏模式进行标准化分析。结果显示，SRB的参与能够促进中重稀土元素的溶解。有机酸的络合、铁矿物的重新吸附以及针铁矿的转化可能是影响中重稀土分馏的重要因素。

综上所述，SRB-粘粒系统可以改变REY在不同矿物相中的赋存状态，提高残渣态中REY的相对提取比例，并促进中重稀土元素的溶解。研究证明微生物淋滤法是一种具有高潜力的绿色采矿方法，能为理解微生物与矿物之间的生物地球化学过程提供新视野，促进稀土矿床的绿色高效开采。

西南大学地理科学学院硕士生李思淼为第一作者，赵万苍副教授为通讯作者，合作单位包括中国地质大学（北京）、中国地质科学院地质研究所、天津大学、南京大学、宁夏国土资源调查监测院。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.clay.2024.107534