GALLIUM IN CORUNDUM FROM DEPOSITS OF VARIOUS GENETIC TYPES

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Corundum α-Al2O3 is a rare component of some metamorphic and igneous rocks. Corundum contains trace elements Cr, Ti, Fe, V, Ga, Si, Mg, Be, etc. replacing Al in the octahedral position. Corundum forms isostructural series with some oxides of these elements due to the proximity of ionic radii. In addition, the radius of the trivalent aluminum ion is very close to the ionic radius of trivalent gallium, which results in isomorphic substitution of aluminum by gallium. Gallium is a dispersed rare metal that is widely used in radio electronics and the semiconductor industry. Five modifications of Ga2O3 have been established, where one of them α-Ga2O3 is isostructural to corundum. The authors studied the main trace elements (Be, Mg, Ti, V, Cr, Fe and Ga) in corundum from various deposits worldwide using in situ laser ablation inductively-coupled plasma mass-spectrometry (LA-ICP-MS). The maximal amounts of this element are found in corundum of magmatic genesis, while the highest Ga values were recorded by the authors in corundum of the Ilmenogorsk complex with amounts to 370 μg/g. The detected gallium contents in corundum from this object are almost 25 times higher than the Clarke number. In addition, the analysis of literary data showed that the Ilmenogorsk corundum contains the largest amount of gallium among primary deposits of blue corundum in the world. According to our data, the concentration of gallium in nepheline of underlying urities of apatite-nepheline rocks within the Khibiny deposit is 50 μg/g. In Russia, more than 70% of Ga production occurs precisely due to apatite-nepheline ores with an average element content of about 24 μg/g.

About the authors

E. S Sorokina

Vernadsky Institute of geochemistry and analytical chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: esorokina@geokhi.ru
Moscow, Russia

L. N Kogarko

Vernadsky Institute of geochemistry and analytical chemistry, Russian Academy of Sciences

Academician of the RAS Moscow, Russia

References

  1. Сагдиев В.Н. Сорбционное извлечение галлия из щелочных алюминатных растворов. Дисс. … канд. т. н. СПб., 2019. 130 с.
  2. Сорокина Е.С. Зависимость формы кристаллов корунда от состава примесей // Записки Российского минералогического общества. 2021. № 3. С. 145–153.
  3. Химическая энциклопедия: в 5 т. Галлий / Ред. И.Л. Кнунян. М.: Советская энциклопедия, 1988. С. 479–481.
  4. Филина М.И., Сорокина Е.С., Аносова М.О., Кононкова Н.Н., Лютцков О.Е. Новые данные по геохимии корунда метасоматизированных ксенолитов “Рыжая незнакомка” и “Кукисвумчорр”, Хибинский щелочной массив (Кольский полуостров) // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. 2019. 16. С. 602–606.
  5. Emmet J.L., Stone-Sundberg J., Guan Yu., Sun Z. The role of silicon in the color of gem corundum // Gem & Gemmology. 2017. № 1. P. 42–47.
  6. Filina M.I., Sorokina E.S., Botcharnikov R., Karampelas S., Rassomakhin M.A., Kononkova N.N., Nikolaev A.G., Berndt J., Hofmeister W. Corundum Anor­thosites-Kyshtymites from the South Urals, Russia: A Combined Mineralogical, Geochemical, and U–Pb Zircon Geochronological Study // Minerals. 2019. № 9. P. 234.
  7. Hughes R.W. Ruby & sapphire: a gemologist’s guide. RWH Publishing/Lotus Publishing, 2017. 816 p.
  8. Giuliani G., Groat L.A. Geology of corundum and emerald gem deposits: A review // Gems & Gemology. 2019. № 4. P. 464–489.
  9. Jochum K.P., Nohl U., Herwig K., Lammel E., Stoll B., Hofmann A.W. GeoReM: a new geochemical database for reference materials and isotopic standards // Geostandards and Geoanalytical Research. 2005. № 29. P. 333–338.
  10. Jochum K.P., Weis U., Stoll B., Kuzmin D., Yang Q., Raczek I., Jacob D.E., Stracke A., Birbaum K., Frick D.A., Günther D., Enzweiler J. Determination of reference values for NIST SRM 610–617 glasses following ISO Guidelines // Geostandards and Geoanalytical Research. 2011. № 35. P. 397–429.
  11. Kim H.W., Ko H., Chung Y., Cho S.B. Heterostructural phase diagram of Ga2O3-based solid solution with Al2O3 // Journal of The European Ceramic Society. 2021. № 41. P. 611–616.
  12. Litvinenko A.K., Sorokina E.S., Häger T., Kostitsyn Y.A., Botcharnikov R., Somsikova A.V., Ludwig T., Romashova T.V., Hofmeister W. Petrogenesis of the Snezhnoe Ruby Deposit, Central Pamir // Minerals. 2020. № 10. P. 478.
  13. Palke A.C., Saeseaw S., Renfro N.D., Sun Z., McClure Sh. Geographic origin determination of blue sapphire // Gems & Gemology. 2019. № 4. P. 536–579.
  14. Peucat, J.J., Ruffault, P., Fritch, E., Bouhnik-Le-Coz, M., Simonet, C., Lasnier, B. Ga/Mg ratio as a new geochemical tool to differentiate magmatic from metamorphic blue sapphires // Lithos. 2007. 98. 261–274.
  15. Sorokina E.S., Hofmeister W., Häger T., Mertz-Kraus R., Buhre S., Saul J. Morphological and chemical evolution of corundum (ruby and sapphire): Crystal onto­geny reconstructed by EMPA, LA-ICP-MS, and Cr3+ Raman mapping // American Mineralogist. 2016. № 101. P. 2716–2722.
  16. Sorokina E.S., Rassomakhin M.A., Nikandrov S.N., Karampelas S., Kononkova N.N., Nikolaev A.G., Anosova M.O., Somsikova A.V., Kostitsyn Y.A., Kotlyarov V.A. Origin of Blue Sapphire in Newly Discovered Spinel–Chlorite–Muscovite Rocks within Meta-Ultramafites of Ilmen Mountains, South Urals of Russia: Evidence from Mineralogy, Geochemistry, Rb–Sr and Sm–Nd Isotopic Data // Minerals. 2019. № 9. P. 36.
  17. Sorokina E.S., Botcharnikov R., Kostitsyn Y.A., Rösel D., Häger T., Rassomakhin M.A., Kononkova N.N., Somsikova A.V., Berndt J., Ludwig T., Medvedeva E.V., Hofmeister W. Sapphire-bearing magmatic rocks trace the boundary between paleo-continents: A case study of Ilmenogorsky alkaline complex, Uralian collision zone of Russia // Gondwana Research. 2021. № 92. P. 239–252.
  18. Sutherland F.L., Abduriyim A. Geographic typing of gem corundum: A test case from Australia // Journal of Gemmology. 2009. № 5–8. P. 203–210.
  19. Sutherland F.L., Zaw K., Meffe S., Yui T.-F., Thu K. Advances in trace element “fingerprinting” of gem corundum, ruby and sapphire, Mogok area, Myanmar // Minerals. 2015. № 5. P. 61–79.
  20. Zhang J., Gao C., Hui X., Chang Y. Extraction of Gallium from the Brown Corundum Dust with a One-Step Alkaline Leaching Process // Separations. 2023. № 10. P. 510.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».