Abstract A significant amount of scandium (Sc) has been found in the laterites developed over ultramafic and mafic rocks, but much less knowledge is available regarding Sc speciation in laterites. The geochemistry of Sc is unique compared with other rare earth elements (REE), however, the controls of their different partitioning behaviors are still poorly understood. In this study, the distribution and speciation of Sc and yttrium (Y) in the Philippine nickel (Ni) laterites were determined by a combination of sequential extraction, synchrotron-based micro-focused X-ray fluorescence (μ-XRF) and X-ray absorption fine structure (XAFS) techniques, to clarify different geochemical behaviors between Sc and other REE in Ni laterites. Here we demonstrate that Sc can be structurally incorporated into goethite in Ni laterites apart from the adsorption on the goethite surface, while Y is mainly adsorbed on goethite via the bidentate-binuclear inner-sphere complexation. The striking disparity regarding the speciation could result from ionic radius of Sc3+ and Y3+ (REE3+) with respect to Fe3+ in iron (oxyhydr)oxides, which is likely responsible for the relatively lower mobilization and (re)distribution of Sc than other REE in Ni laterites. Our study firstly reports disparate chemical speciation of Sc and Y in Ni laterites and provides molecular-scale insights into the control of different solubility and partitioning behaviors of Sc and other REE.

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红土中钪和钇的化学形态：控制其分配行为的新见解

摘要 在超镁铁质和镁铁质岩石上发育的红土中发现了大量的钪 (Sc)，但关于红土中 Sc 形态的知识却少得多。与其他稀土元素 (REE) 相比，Sc 的地球化学是独一无二的，然而，对其不同分配行为的控制仍然知之甚少。在这项研究中，菲律宾镍 (Ni) 红土中 Sc 和钇 (Y) 的分布和形态通过顺序提取、基于同步加速器的微聚焦 X 射线荧光 (μ-XRF) 和 X-射线吸收精细结构 (XAFS) 技术，以阐明镍红土中 Sc 和其他 REE 之间的不同地球化学行为。在这里，我们证明除了在针铁矿表面吸附之外，Sc 可以在结构上结合到镍红土中的针铁矿中，而 Y 主要通过双齿双核内球络合吸附在针铁矿上。关于形态形成的惊人差异可能是由于 Sc3+ 和 Y3+（REE3+）相对于铁（羟基）氧化物中的 Fe3+ 的离子半径造成的，这可能是导致 Sc 比其他 REE 在 Ni 中的迁移和（重新）分布相对较低的原因红土。我们的研究首先报告了镍红土中 Sc 和 Y 的不同化学形态，并为控制 Sc 和其他 REE 的不同溶解度和分配行为提供了分子尺度的见解。与铁（羟基）氧化物中的 Fe3+ 相关的 Sc3+ 和 Y3+（REE3+）的离子半径可能导致物种形成的惊人差异，这可能是导致 Sc 比其他 REE 在 Ni 中的迁移和（重新）分布相对较低的原因红土。我们的研究首先报告了镍红土中 Sc 和 Y 的不同化学形态，并为控制 Sc 和其他 REE 的不同溶解度和分配行为提供了分子尺度的见解。与铁（羟基）氧化物中的 Fe3+ 相关的 Sc3+ 和 Y3+（REE3+）的离子半径可能导致物种形成的惊人差异，这可能是导致 Sc 比其他 REE 在 Ni 中的迁移和（重新）分布相对较低的原因红土。我们的研究首先报告了镍红土中 Sc 和 Y 的不同化学形态，并为控制 Sc 和其他 REE 的不同溶解度和分配行为提供了分子尺度的见解。