С. В. Борзенко Институт природных ресурсов, экологии и криологии со ран, Чита, Россия

Вид материала

Документы

Содержание Твердофазная миграция микропримесей рудных минералов Модель твердофазной миграции и микроагрегации дисперсного золота Современное формирование урановой осадочно-инфильтрационной (гидрогенной) минерализации в районе баргузино-чивыркуйского перешей 1 БФ «Сосновгеология», г. Иркутск, sosna3@irk.ru 2 Modern formation of uranic sedimental infiltrational salinity Кристалломорфология криогенного гипса пещер пинежья Crystalformen of cryogenic gypsus of pinega caves Пещерная (горная, минеральная, гипсовая) мука

Подобный материал:

• Положение о региональном молодёжном конкурсе проектов развития «приграничное сотрудничество:, 101.04kb.
• Министерство Природных Ресурсов и Экологии РФ федеральное государственное унитарное, 53.3kb.
• Российская Академия Наук Уральское Отделение Институт экологии растений и животных, 102.2kb.
• Доклад на Всероссийской научной конференции «От СССР к рф: 20 лет итоги и уроки», 140.15kb.
• Использование современных информационно-коммуникационных технологий при проведении, 62.15kb.
• Для участия в конференции зарегистрировалось 107 человек. Среди них 26 докторов, 30.63kb.
• Постановлением Правительства Российской Федерации от 29 мая 2008 г. N 404 "о министерстве, 211.75kb.
• Земельный фонд юга европейской части России под воздействием опасных природных процессов, 864.85kb.
• Классификация природных ресурсов, 88.14kb.
• Российская академия наук отделение биологических наук Самарский научный центр Институт, 541.01kb.

ТВЕРДОФАЗНАЯ МИГРАЦИЯ МИКРОПРИМЕСЕЙ РУДНЫХ МИНЕРАЛОВ

Д.В. Манзырев

Читинский государственный университет, Чита, Россия


SOLID PHASE MIGRATION OF MICROSCOPIC ORE MINERALS

D.V. Manzirev

Chita State University, Chita, Russia


The article deals with geological and geochemical data, describes ore forming by solid elements migration and aggregation. The theoretical model of the process is applied.


Введение

В настоящее время факт роста содержания золота с течением времени в техногенных минеральных образованиях (отвалах и хвостохранилищах) имеет многочисленные подтверждения. Данное обстоятельство позволяет предполагать наличие в золотосодержащих рудах дисперсных (рассеянных) форм золота, которые не выявляются при аналитических работах и не извлекаются из минерального сырья при отработке месторождений. Применительно к таким формам у американских геологов существует термин «invisible gold» (невидимое золото) [1]. Вопросу о том, как в техногенных минеральных образованиях невидимое золото становится видимым и посвящен данный доклад. Работа выполнена в рамках совместной программы научных исследований Читинского филиала ИГД СО РАН и ЧитГУ.

Модель твердофазной миграции и микроагрегации дисперсного золота

Результаты тестирования окисленных руд месторождения Кокпатас, с использованием различных окислителей и комплексообразователей в сочетании с механической активацией показали, что относительно контрольного варианта наблюдается существенный прирост выхода золота в жидкую фазу и приведенного выхода (1,5-2 раза) золота. При этом выявлено две его формы – легко цианируемую (образующую циановый комплекс при стандартных условиях) и упорную, требующую дополнительного активационного воздействия на минеральную матрицу и элементы, непосредственно связанные с дисперсным золотом [1]. Рассмотрим возможную роль твердофазной миграции и микроагрегации в приросте выхода дисперсного золота.

Микропримеси золота в атомарной форме повышают потенциальную энергию кристаллической решетки, переводя на локальных участках атомы минерала-носителя из узлов (потенциальных минимумов) в менее выгодные в энергетическом плане состояния (рис. 1).

а)	б)

Рис. 1. Возмущение кристаллической решетки минерала атомом (М) микропримеси, находящимся
в междоузлии: а) в отсутствии внешнего воздействия, б) при внешнем воздействии на кристалл.


На участках возмущения развиваются квазиупругие силы, которые стремятся вернуть атомы кристаллической решетки в прежнее положение. Величину этих сил (F) в ряду C для атома M (рис. 1,а) можно представить в виде:

F_с = F_c2^x,y,z + F_c3^x,y,z + F_c4^x,y,z + F_c5^x,y,z

F_c2^x,y,z + F_c3^x,y,z = F_c4^x,y,z + F_c5^x,y,z

Основной формой движения в кристалле являются колебательные движения. Атомы (ионы, комплексные анионы) кристаллической решетки являются зависимыми осцилляторами, однако степень этой зависимости для междоузельных атомов существенно ниже. Поэтому при прохождении через минеральную систему механических или электромагнитных волн, колеблющиеся атомы золота можно рассматривать как внутренние источники возмущений в кристалле (рис. 1, б).

Следует отметить, что при технологических воздействиях на рудную массу в кристаллах наблюдается сложная волновая картина, но в настоящей работе рассматриваются только возмущения кристаллической решетки, вызванные колебаниями междоузельных атомов микропримеси.

В этом случае величину квазиупругих сил в ряду D для атома M (рис. 1, б) можно представить в виде:

F_d = F_d1^x,y,z + F_d2^x,y,z + F_d3^x,y,z + F_d4^x,y,z + F_d5^x,y,z + F_d6^x,y,z

F_d1^x,y,z + F_d2^x,y,z + F_d3^x,y,z = F_d4^x,y,z + F_d5^x,y,z + F_d6^x,y,z

Однако если в кристалле атомы микропримеси M и N располагаются таким образом, что образованные ими при внешнем воздействии участки возмущения перекрываются (рис. 2, а), то величина квазиупругих сил в ряду D для атома M определяется из выражения:

F_d = F_d1^x,y,z + F_d2^x,y,z + F_d3^x,y,z + F_d4^x,y,z + F_d5^x,y,z + F_d6^y,z

Величина квазиупругих сил в ряду D для атома N определяется из выражения:

F_d = F_d6^y,z + F_d7^x,y,z + F_d8^x,y,z + F_d9^x,y,z + F_d10^x,y,z + F_d11^x,y,z

В результате смещение атомов B6,C6,D6,E6,F6,G6 кристаллической решетки будет происходить по осям y,z (рис. 2, а), что обусловливает ее деформацию при максимальном развитии квазиупругих сил в соответствии со схемой, приведенной на рис. 2, б.

а)	б)

Рис. 2. Деформация кристаллической решетки при перекрытии участков возмущения кристалла,
образованных атомами (М) и (N) микропримеси: а) начальная стадия, б) максимальная деформация.


Если принять, что в указанных случаях кристалл является упруго деформированным телом, то работа силы упругости равна изменению потенциальной энергии кристаллической решетки. Поэтому наибольшая вероятность скачка атома примеси из одного междоузлия в другое будет в направлении возрастания потенциальной энергии решетки, т.к. при этом его энергия активации диффузии будет минимальной (рис. 3, а).

а)	б)

Рис. 3. Направление твердофазной миграции атомов (М) и (N) микропримеси в кристалле, при перекрытии образованных ими участков возмущения кристаллической решетки: а) потенциальная энергия узлов кристаллической решетки в ряду D (D0 – D12), б) вероятное направление скачков в кристалле атомов (М) и (N) микропримеси (показано стрелкой).


Отсюда следует, что твердофазная миграция в кристалле атомов микропримеси (М, N), при перекрытии образованных ими участков возмущения кристаллической решетки, принимает направленный характер (рис. 3,б).

Так вероятность скачка атома M в соседнее междоузлие D4D5E5E4 будет больше, чем в любом другом направлении, а наибольшая вероятность скачка атома N будет в междоузлие D7D8E8E7. Таким образом, атомы M и N будут перемещаться по своеобразному линейному дефекту кристаллической структуры (далее «виртуальная трещина»), ограниченному атомами D4D5D6D7D8E8E7E6E5E4.

На рис. 4, а показано, что атомы M и N взаимодействуют между собой (создаваемые ими участки возмущения перекрываются) и не взаимодействуют с атомом P. Поэтому «виртуальная трещина» образуется только между атомами M и N.

а)	б)

Рис. 4. Локализация атомов микропримеси в кристалле: а) формирование «виртуальной трещины»
между атомами M и N, б) формирование «виртуальной трещины» между локализованными атомами
(M, N) и отдельным атомом P.


В результате миграции атомы M и N располагаются в близлежащих междоузлиях. При этом создаваемое ими в совокупности возмущение кристаллической решетки усиливается, что обусловливает их взаимодействие с атомом P (рис. 4, б).

Таким образом, локализация атомов микропримеси в кристалле обусловлена попаданием их в создаваемые отдельными центрами концентрирования зоны возмущения кристаллической решетки. Радиус влияния последних зависит от количества атомов в локализованной группе и внешних факторов.

При высокой концентрации атомов микропримеси на локальных участках кристалла, происходит ослабление электромагнитного поля минерала и вытеснение его основных атомов из узлов в междоузлия, что ведет к дальнейшему ослаблению их электромагнитного взаимодействия (рис. 5, а). Таким образом, создаются условия для образования наноструктур - кластеров золота (рис. 5, б).

а)	б)

Рис. 5. Переход локализованной группы атомов микропримеси в кластер: а) вытеснение атомов
минерала-носителя из узлов в междоузлия, б) образование кластера из атомов микропримеси.


Кластер является устойчивой структурой со своим электромагнитным полем. Поэтому атомы микропримеси в составе кластера становятся зависимыми осцилляторами. В результате создаваемое ими совокупное возмущение кристаллической решетки резко уменьшается. Вытесненные из узлов в междоузлия атомы минерала-носителя диффундируют в кристалле, выравнивая свою концентрацию.

Если в пределах участка возмущения появляется микротрещина, то между ней и атомом микропримеси также формируется «виртуальная трещина». В результате атом может мигрировать в направлении микротрещины. Если же на данном участке кристалла локализован не один атом, а группа атомов микропримеси, то возможно развитие их последовательной миграции по «виртуальной трещине» и формирование кластера вблизи поверхности микротрещины.

Образование кластера энергоемкий процесс. Основным источником энергии в природных условиях являются тектонические и магматические процессы, космическое (включая солнечное) излучение. Если энергии для образования кластера оказалось недостаточно, то развитие локализованной группы атомов в процессе добычи и переработки минерального сырья может происходить по нескольким вариантам:

а) образуется кластер при мощном энергетическом воздействии на рудные минералы (взрыв, дробление, истирание и др.);

б) локализованная группа атомов мигрирует к трещине или поверхности обломка (кристалла) и образует кластер в приповерхностной зоне (при обработке руды активными растворами);

в) группа сохраняется, но кластер не образуется; процесс может реализоваться в отвалах и хвостохранилищах, под воздействием гипергенных процессов.

Выводы

Твердофазная миграция и микроагрегация дисперсного золота может развиваться не только в природных условиях, но и при технологических воздействиях на рудные минералы при их добыче и переработке. Окончательная реализация указанных процессов протекает уже в техногенных образованиях и связана со структурно-вещественными преобразованиями минеральной среды, обусловленными гипергенными процессами.


Литература


1. Секисов А.Г. Дисперсное золото. Геологический и технологический аспекты / А.Г. Секисов, Н.В. Зыков, В.С. Королев. – Чита: ЧитГУ, 2007. – 270 с.


СОВРЕМЕННОЕ ФОРМИРОВАНИЕ УРАНОВОЙ ОСАДОЧНО-ИНФИЛЬТРАЦИОННОЙ (ГИДРОГЕННОЙ) МИНЕРАЛИЗАЦИИ В РАЙОНЕ БАРГУЗИНО-ЧИВЫРКУЙСКОГО ПЕРЕШЕЙКА НА ОЗЕРЕ БАЙКАЛ

А.А. Мясников¹, И.С. Ломоносов², Н.Н. Брюханова², А.Д. Абалаков³, Л.С. Новикова³,
Е.Д. Овдин⁴, А.С. Пирогов<sup>5

1</sup> БФ «Сосновгеология», г. Иркутск, sosna3@irk.ru

² Институт геохимии СО РАН, г. Иркутск, nnb@lenta.ru

³ Институт географии СО РАН, г. Иркутск, abalakovirk@mail.ru

⁴ Забайкальский национальный парк, п. Усть-Баргузин, zabaikal@burnet.ru

⁵ Геологоразведочный техникум, г. Иркутск


MODERN FORMATION OF URANIC SEDIMENTAL INFILTRATIONAL SALINITY
IN BARGUZINO-CHIVYRKUYSKI ISTMUS AT BAIKAL LAKE

A.A. Myasnikov¹, I.S. Lomonosov², N.N. Bruhanova², A.D. Abalakov³, L.S. Novikova³,
E.D. Ovdin⁴, A.S. Pirogov⁵

1. Baykaliski branch «Sosnovgeologiya», Irkutsk

2. Institute of Geochemistry, Siberian branch of Russian academy of sciences, Irkutsk

3. Institute of Geography, Siberian branch of Russian academy of sciences, Irkutsk

4. Zabaykaliski national park, Usti-Barguzin

5. Geological technical school, Irkutsk


The article deals with results of geo-chemical researchs of the territory of Barguzino-Chivyrkuyskiy area. Studies is installed that in places of the output on surface of water of the underground source of the radon «Arangatuyskiy» on geo-chemical barrier in bottom silt occurs process of the modern shaping uranium deposit «Vitimskogo type».


По современным представлениям на рифтовой стадии развития Земли геохимия процессов формирования осадков и их раннего диагенеза в бассейнах седиментации, является начальным механизмом дифференциации рудообразующих элементов в зарождающемся материнском источнике вещества для будущих месторождений. В дифференциации вещества практически запрограммирована специфика предстоящего рудогенеза. В этом отношении Байкальская рифтовая зона (БРЗ) не является исключением, а отложения кайнозойских впадин Байкальского типа служат моделью начальной стадии формирования гидрогенных месторождений урана [3, 6]. Подтверждением сказанному является выявленный в Западном Забайкалье Витимский ураново-рудный район с подготовленным к освоению Хиагдинским рудным полем гидрогенных месторождений, локализующихся в нелитифицированных отложениях кайнозойских палеодолин. О масштабе этих месторождений свидетельствует тот факт, что к 2020 г. планируется подготовить запасы урана на уровне 210 тыс.тонн [5].

К гидрогенным мы относим месторождения, сформированные преимущественно в осадочных породах на геохимических барьерах, где в качестве рудообразующих растворов выступают подземные воды различных генетических типов, в том числе, и современные металлоносные гидротермы, роли которых в формировании гидрогенных месторождений урана в Байкальской рифтовой зоне (БРЗ) на примере очага глубинной разгрузки современных гидротерм на Баргузино-Чивыркуйском перешейке и посвящено настоящее сообщение.

БРЗ высокосейсмоактивна, отличается неглубоким залеганием верхней границы астеносферного слоя и повышенным тепловым потоком, конвективная (гидротермальная) составляющая которого не менее чем в 2 раза превышает кондуктивные теплопотери. Вследствие этого для БРЗ характерны многочисленные выходы азотных, метановых с повышенным содержанием H₂S и углекислых гидротерм, основным механизмом формирования состава и рудно-геохимической специализации которых является инфильтрационный процесс. На современном этапе эволюции БРЗ ее главным структурным элементом является Селенгино-Чивыркуйский грабен, берущий начало под дельтой р. Селенги на Ю.З. и замыкающийся на С.В. в Чивыркуйском заливе [2]. Отличительная черта грабена – его наиболее высокая сейсмичность. Так за последние 150 лет здесь произошло по меньшей мере 5-6 мощных сейсмических событий, одно из которых, состоявшееся зимой 1862 г., привело к образованию залива Провал на Байкале, а Средне-Байкальское землетрясение 1959 г. сопровождалось грязевым вулканизмом. Таким образом, Селенгинско-Чивыркуйский грабен представляет наиболее интересный объект для изучения проявлений активной тектоники в Байкальской впадине и в БРЗ в целом. Именно с ним связаны выходы на восточном берегу оз. Байкал углеводородных газов, скопления газогидратов и нефти.Особого внимания заслуживает район Баргузино-Чивыркуйского перешейка, где установлен газ глубинной разгрузки азотно-метановых гидротерм Кулиных болот.

На территории перешейка выделено два крупных тектонических блока Чивыркуйский и Баргузинский [1]. Мощность рыхлых отложений на Чивыркуйском блоке достигает первых десятков метров, а на Баргузинском- несколько сотен метров. Рыхлые отложения залегают на палеозойских гранитоидах крупнейшего в Центральной Азии Баргузинского (Ангаро-Витимского) плутона. Непосредственно на перешейке они представлены монцогранитоидами с повышенным содержанием Ba, Sr и редких земель, кристаллическими сланцами, гнейсами и гранито-гнейсами. Содержание урана в гранитах составляет 4.5-5.4 г/т., а их радиоактивность 40-42 мкР/ч.

Общее радиационное состояние Баргузино-Чивыркуйского перешейка и окружающих сопредельных территорий обусловлено влиянием как естественных радиоактивных элементов (уран, торий, калий, радон, радий), так и техногенных радионуклидов (цезий-137, стронций-90, плутоний-239-240).

В 2005 г. впервые [4] была выполнена радиогеохимическая оценка природных вод Баргузино-Чивыркуйского перешейка, обусловленная, как показали результаты исследований, влиянием естественных радиоактивных элементов (U, Th, Rn,;⁴⁰К) так как территория расположена в пределах Забайкальской промышленной урановорудной провинции и относится к Западно-Забайкальскому промышленному урановорудному поясу. Этот пояс сформировался за счет широкого распространения высокорадиоактивных комплексов пород и приуроченных к нему радиационно опасных участков по проявлению факторов природного радиационного риска: мощность экспозиционной дозы (МЭД) внешнего гамма излучения 8-100 мкР/ч, объемной активности радона в почвенном воздухе 10-20 Бк /м³, в воде 12-30 Бк/дм³.

Таблица

Химический состав пород, илистых отложений и воды источников, озер и ручьев Баргузино-Чивыркуйского перешейка

	1	2	3	4	5	6	7	8		9	10	11	12	13	14	15	16
	%								мг/дм3
SiO2	73.94	37.03	76.53	87.88	59.7	22.83	29.07	40.64	SiO2	20.99	81.8	80.2	91.9	11.97	29.98	29.94	7.96
TiO2	0.40	0.30	0.2	0.11	1.78	0.05	0.25	0.46	HCO3	51.67	131.8	134.2	183	32.3	603.9	68.3	36
Al2O3	12	8.65	3.68	0.6	15.79	2.5	7.8	10	Cl	0.57	30.08	29.66	37.6	0.46	36.05	0.82	0.46
Fe2O3	3.76	2.09	1.58	0.38	3.78	0.94	3.91	0.7	SO4	4	120	120	45	<2	12	<2	<2
FeO	0.94	1.07	0.7		1.19	1.97	1.61	1.49	F	0.22	14.4	14.1	12.8	0.28	13.3	0.71	0.17
MnO	0.04	0.04	0.04	<0.03	0.09	0.04	0.2	0.04	NO3	0.71	0.21	0.22	0.13	0.17	0.75	0.11	0.1
MgO	0.14	0.87	1.03	<0.03	1.22	0.58	0.47	0.85	PO4	0.27	0.013	0.013	0.013	0.037	2.22	0.058	0.029
CaO	1.4	2.47	0.85	0.26	4.36	2.1	2	2.9	K	0.76	2.33	2.35	1.9	0.44	7	0.42	0.4
Na2O	2.79	1.05	0.9	0.25	4.63	0.32	1.31	2.6	Na	4.43	141	141	128	2.4	233	10.56	3.05
K2O	4.21	1.19	0.75	0.11	2.68	0.27	1.25	1.96	Ca	10.4	2	2.3	0.8	6	23	4.8	7.4
Li2O	0.0017	0.0051	0.0076	0.0002	0.0044	0.0019	0.0027	0.0017	Mg	2.6	0.2	0.1	0.1	1.3	7.1	6.4	2.4
Rb2O	0.015	0.006	0.0064	0.0005	0.0068	0.0014	0.0049	0.0049	TDS	75	442	444	409	43	968	92	50
P2O5	0.05	0.19	0.02	<0.02	0.52	0.09	0.57	0.17	pH	6.36	8.56	8.59	9.7	6.61	8.57	7.16	5.48
F	0.05	0.04	0.1	0.05	0.09	0.26	0.03	0.08	Т°С	6	64	64	64	4	10	10	4
Sобщ	0.03	0.33	0.96	0.14	0.16	0.61	0.23	0.29
ППП	0.41	44.66	12.81	9.71	4.07	67.09	51.36	37.45
г/т									мкг/дм3
Mo	1.52	4.17	3.91	66.61	2.15	0.91	0.69	4.74	Mo	0.93	5.09	5.53	3.63	1.47	1.19	0.01	1.48
Se	0.058	2.42	0.27	0.067	0.27	0.20	0.32	0.15	Se	0.08	0.05	<0.02	<0.02	0.04	0.56	<0.02	0.05
U	11.75	150.08	0.6	0.17	30.75	1.89	1.58	19.79	U	2.3	0.06	0.05	0.01	0.87	0.63	0.01	0.93
Th	79.21	25.25	2.35	0.44	25.27	5.65	9.94	7.45	Th	<0.01	0.37	0.35	0.23	0.01	0.5	0.01	0.04
Pb	26	13.99	10.98	3.76	19.25	59.49	16.13	7.44	Pb	<0.06	0.1	0.09	<0.06	<0.06	<0.06	<0.06	<0.06
Sr	343.19	289.38	292.34	66.61	1266.43	139.58	344.07	467.77	Sr	98	129	133	34	89	247	113	152
Cs	<0.1	1.08	21.08	2.36	0.68	<0.1	0.09	<0.1	Cs	<0.001	2.078	2.117	0.239	<0.001	0.004	<0.001	0.001

Примечание. 1 – лейкократовые граниты Ангаро-Витимского батолита у ист. Арангатуйский; 2 – ил ист. Арангатуйский; 3 – ил ист. Кулиные болота (грифон 1 и грифон 2); 4 – гейзерит ист. Кулиные болота (грифон 3); 5 – ил руч. Буртуй; 6 – ил оз. Бормашово; 7 – ил оз. Кулиное; 8 – ил руч. Быстрый; 9 – вода ист. Арангатуйский; 10 – вода ист. Кулиные болота грифон 1, 11 – грифон 2, 12 – грифон 3; 13 – вода руч. Буртуй; 14 – вода оз. Бормашово; 15 - вода оз. Кулиное; 16 – вода руч. Быстрый. Анализы выполнены в Институте геохимии СО РАН.


Особенностью Баргузино-Чивыркуйского перешейка является впервые выявленная здесь зона подземных вод с высокой концентрацией радона, достигающей 360 Бк/дм³ [4]. в воде холодного источника Арангатуйский, при ее радиоактивности 120 мк Р /ч., содержании урана 64.5. 10 ^-8 г/ дм³, что в пять раз превышает фон (данные лазерно-люминесцентного метода), а в пробе ила, отобранном в 50 м. от выхода источника, содержание урана составляет 17.8 г/т, что превышает фон в 10 раз.

Полученные результаты позволили сделать предположение о том, что в районе разгрузки вод источника Аранготуйский и рч. Буртуй на площади перешейка идет процесс современного формирования урановой минерализации осадочно-инфильтрационного (гидрогенного) типа.

В 2007. были продолжены исследования с целью отработки геолого-радиогидрогеохимической модели современного формирования гидрогенных месторождений урана с учетом их масштабности. В результате проведенных работ получены новые данные по содержанию радиоактивных элементов, радиоационному, химическому и радиохимическому составу донных отложений озер и ручьев, коренных пород (гранитов), почв, а также поверхностных и подземных вод Баргузино-Чивыркуйского перешейка. Особое внимание уделялось изучению Бормашевых озер, термальных источников Кулиные болота, радонового источника Аранготуйский, рч. Буртуй и Быстрый. Установлен факт образования гейзерита в источниках Кулиные болота, представленного опалом, а в районе разгрузки вод источника Аранготуйского на геохимических барьерах в донных илах на органогенной составляющей происходит процесс современного формирования месторождений урана гидрогенного типа. Источником урана являются отдельные массивы биотитовых гранитов, легко подвижный уран, которых составляет 35% от валового.

Содержание урана в воде Аранготуйского источника составляет 204*10^-8дм³ против 64.5*10^-8 в 2005, что во много раз превышает его геохимический фон, радиоактивность воды -120-132 мкР/ч., при фоне 8-10 мкР/ч., концентрация радона 324-360 Бк/дм³. Содержание урана в пробах донного ила, отобранных через 50 м от выхода источника вдоль русла ручья до 200 м, достигает 150 г/т. (таблица), что в десятки раз превышает фон, и установленное ранее в 2005 г. (17.8 г/т).

Таким образом, уран из гранитных массивов Ангаро–Витимского плутона выносится Аранготуйским источником, а также ручьями Буртуй и Быстрый и отлагается на площади Баргузино-Чивыркуйского перешейка, где на геохимических барьерах происходит процесс современного формирования урановой осадочно-инфильтрационной (гидрогенной) минерализации «Витимского типа».

Авторы благодарны аналитикам БФ «Сосновгеология» и Института геохимии СО РАН, выполнившим большой объем аналитических работ.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 08-07-98003.


Литература


1. Дзюба А.А., Кулагина Н.В., Абидуева Т.И.и др. Минеральные озера Баргузино –Чивыркуйского перешейка // География и природные ресурсы. 2002. №2. – С. 61-57.

2. Леви К.Г., Язов С.А., Задонина Н.В. и др. Современная геодинамика и гелиогеодинамика. Иркутск: Изд. ИРГТУ, 2002. – 189 с.

3. Ломоносов И.С., Брюханова Н.Н., Трошин Ю.П. Формирование рудной гидрогенной минерализации U, Se и Mo в Баргузинской впадине Байкальской рифтовой зоны // Мат. Международной конф. «Геохимия биосферы», посвященной 90-летию А.А. Перельмана. – М.: Изд. МГУ, 2006. – С. 204-206.

4. Ломоносов И.С., Мясников А.А., Абалаков А.Д. и др.Радиогеохимия природных вод Баргузино-Чивыркуйского перешейка (Забайкальский национальный парк) // Мат. Всероссийского совещ. по подземным водам Востока России. Подземная гидросфера. Иркутск: Изд. ИРГТУ. 2006. – С. 61-86.

5. Самович Д.А., Бахтин В.И. Состояние и программа развития минерально-сырьевой базы урана в республике Бурятия до 2020 г. // Мат. III Международной научно-практической конференции, посв. году планеты Земля и 85-ю республики Бурятия. – Улан-Удэ, 2008. – С. 17-20.

6. Трошин Ю.П., Ломоносов И.С., Ломоносова Т.К. и др. Геохимия рудообразующих элементов в отложениях кайнозойских впадин Байкальской рифтовой зоны // Геология и геофизика. 2001. Т.42, № 1-2. – С. 348-362.

КРИСТАЛЛОМОРФОЛОГИЯ КРИОГЕННОГО ГИПСА ПЕЩЕР ПИНЕЖЬЯ

С.С. Потапов¹, В.И. Ракин², А.Т. Титов<sup>3

1</sup>Институт минералогии УрО РАН, Миасс, Россия, spot@ilmeny.ac.ru

²Институт геологии КоМИ НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия, rakin@geo.komisc.ru

³Институт геологии и минералоги СО РАН, Новосибирск, Россия, titov@uiggm.nsc.ru


CRYSTALFORMEN OF CRYOGENIC GYPSUS OF PINEGA CAVES

S.S. Potapov¹, V.I. Rakin², A.T. Titov<sup>3

1</sup>Institute of Mineralogy UrB RAS, Miass, Russia, spot@ilmeny.ac.ru

²Institute of Geology UrB RAS, Syktyvkar, Russia, rakin@geo.komisc.ru

³Institute of Geology & Mineralogy SbB RAS, Novosibirsk, Russia, titov@uiggm.nsc.ru


In 2003-2005 E. Shavrina and O. Kadebskaya in a number of Pinega caves (Kitezh, Pekhorovskay, Кhulogorskaya - Troya, Pevscheskaya estrada, Ledyanaya volna) have been selected 9 samples of mountain flour from the melted stalagmites, stalagnates and integumentary ice. Also tests of water from dissolution of integumentary ice, stalagmites and stalagnates from a cave Kitezh have been analysed. pH of waters is neutral or alkalescent. Waters include sulphate-hudrocarbonate-calcium. The contents of calcium are about 600 mg/l; a sulfation - about 1400 mg/l and a hudrocarbonation varies from 61 up to 146 mg/l. General rigidity varies from 29.5 up to 32 mg-equ/l. It is abnormal low mineralizations test of water from dissolution stalagnate has: Ca²⁺ - 108 mg/l; SO₄^2- -192 mg/l; HCO₃^- - 73 mg/l, rigidity of 5.4 mg-equ/l. Tests of a mountain flour represent friable powder-like substance from white up to grey color. Some tests contain a clay component. The mineralogical analysis (diffractometer DRON-2.0, CuK_-radiation) has shown, that a basis of a mountain flour is gypsum. Frequently similar mineral formations are called gypsum flour. In this case it is quite lawful. But the composition of a similar substance is not limited only on gypsum. Therefore it is necessary to use the general term - «a mountain flour», an image of «mountain or lunar milk» a viscous-plastic substance which composition is not limited on only calcite or gypsum. According to strict scientific terminology (after V. Andrejchuk, etc., 2001, 2007) similar mineral forms in view of their genetic nature should be named cryogenic formations because their formation is caused by processes of freezing and it is connected directly to formation at minus temperature of ice from dripping, exuding or current water in conditions of caves. The reseach is financed by the grant of the RFBR № 07-05-00618 on a theme «Mineralogy and ecology of caves carbonatic and sulphatic karst of Ural, natural and technogenic stalaktitegenesis».


В карстовых пещерах с ледяными образованиями при сублимации или таянии льда из толщи последнего высвобождаются минеральные образования, формирующие остаточные порошкообразные отложения, образно называемые пещерной (гипсовой, минеральной, горной) мукой. Под сублимацией спелеологи обычно понимают процесс перехода воды из парообразного состояние в твёрдое, минуя жидкую фазу (образование пещерной изморози, ледяных кристаллов). В физике же этим термином обозначается обратный процесс – возгонка льда. Именно в последнем смысле употребляется здесь этот термин. Некогда законсервированные во льду и высвобождающиеся при его возгонке (испарении) микрокристаллы криогенных минералов образуют светлый мучнистый налет. Чётко термин «пещерная мука» не определён. Нет его трактовки и в справочнике В.Н. Дублянского и В.Н. Андрейчука «Терминология спелеологии» [3].

Дадим определение: Пещерная (горная, минеральная, гипсовая) мука – рыхлая порошковатая субстанция от белого до серого цвета, сложенная криогенными минералами и высвобождающаяся на поверхности пещерного льда при его сублимации или таянии.

Пещерная мука известна во многих пещерах с ледяными образованиями. Так, например в Кунгурской ледяной пещере (КЛП) серовато-белая гипсовая мука обнаружена в гротах Бриллиантовый, Западный, Полярный, Скульптурный [5]. Археолог И.С. Поляков [7], пожалуй, первым обратил внимание на мелкие кристаллы гипса, покрывающие поверхность льда в Кунгурской пещере. А кристаллограф Е.С. Фёдоров [9] связал их возникновение с таянием или испарением льда. Кристаллизация гипса из минерализованных вод начинается с понижением температуры за счет резкого снижения растворимости гипса при низких температурах. При этом происходит вымораживание минеральных солей из воды и выпадение их в виде твёрдой кристаллической фазы. Гипсовая мука под наледью между гротами Бриллиантовый и Полярный КЛП была изучена В. Андрейчуком, Е. Галускиным [1]. Те же авторы совместно с Б. Ридушем [2] изучали гипсовую муку из пещер Буковины. Отмечалось, что в пещере Буковинка уплощенные кристаллы гипса часто встречаются в виде агрегатных сростков, двойников, а также расщепленных сферолитовых агрегатов. В пещере Пионерка среди гипсовых кристаллов резко преобладают таблитчатые двойниковые кристаллы. Во многих случаях кристаллы образуют удлинённые сростки. В массе кристаллов достаточно много расщепленных форм, образующих сферолитовые «цветы».

С целью изучения минерального состава и кристалломорфологии пещерной муки были отобраны пробы из ряда пещер Пинежья (табл. 1). Параллельно с твёрдой фазой пещерной муки был отобран и лёд и проанализирован химический состав воды от растворения покровного льда, сталагмитов и сталагнатов из пещеры Китеж. Анализы выполнены аналитиком Н.П. Воложаниновой в лаборатории геологии техногенных процессов Естественнонаучного института. pH вод нейтральный или слабощелочной. Воды сульфатно-гидрокарбонатно-кальциевые. Содержание кальция близко или чуть выше 600 мг/л; сульфат-иона – порядка 1400 мг/л и гидрокарбонат-иона варьирует от 61 до 146 мг/л. Общая жёсткость варьирует от 29.5 до 32 мг- экв/л. Аномально низкую минерализацию имеет проба воды от растворения сталагната: Ca²⁺ - 108 мг/л; SO₄^2- - 192 мг/л; HCO₃^- - 73 мг/л, жёсткость 5.4 мг-экв/л (табл. 2).

Таблица 1

Гипсовая мука из пещер Пинежья

№ п.п.	№ пробы	Описание	Пещера	Место отбора	Дата отбора
1	Пин-1	Белый порошок	Китеж (Голубинский карст. участок)	Ледяной поток с пола, 30 м от входа	май 2004 г.
2	Пин-2	Серый порошок	Китеж	Сталагмит, 35 м от входа	май 2004 г.
3	Пин-3	Белый очень чистый порошок	Китеж	Сталагнат, 5 м от входа	май 2004 г.
4	Пин-4	Белый порошок	Ледяная волна	Многолетний ледяной поток на полу пещеры	февраль 2004 г.
5	Пин-5	Белый порошок	Голубинская-1 (Певческая эстрада)	Поверхность зимнего «паводкового» льда – подпорный паводок	март 2003 г.
6	Пин-6	Белый, похожий на соду, порошок	Китеж	С поверхности ледяных сталагмитов	март 2005 г.
7	Пин-8	Белый не очень чистый порошок	Пехоровская	У входа, на ледяной пробке, которая перекрыла вход в пещеру	март 2005 г.
8	Пин-9	Сероватый рыхлый материал, состоя­щий из скелетных кристаллов	Кулогорская – Троя	С поверхности наледи на полу, недалеко от основного входа	март 2005 г.
9	Пин-10	Очень белый чистый, слежав­шийся в комочки, порошок	Голубинская-1 (Певческая эстрада)	С поверхности ледяной колонны	март 2005 г.

Примечание. Все пробы гипсовой муки, кроме Пин-4, отобраны с сезонных льдов.


Пинежские пещеры размещены в пределах Беломорско-Кулойского плато в бассейнах рек Пинеги, Сотки, Келды и заложены в области развития осадочных пород карбонатных и карбонатно-сульфатных формаций карбона и перми [6]. В них развиты различные типы ледяных образований, как сезонных, так и многолетних. В пещерах Пинежья гипсовая мука широко распространена. Мощный слой гипсовой муки образуется на поверхности ледяных сталагмитов, на сезонных ледниках и наледях, на поверхности и в толще (погребенная мука) многолетних ледников и непосредственно на поверхности эвапоритовой толщи (на гипсах, ангидритах) при полном таянии сезонных наледей. В Голубинском карстовом участке опробованы пещеры: Голубинская-1 (Певческая эстрада), Ледяная волна, Китеж. Мощная система пещер Кулогорская-Троя, общая длина ходов которой составляет более 16000 м и состоящая из трех пещер: Кулогорская-1, Кулогорская-2 и Троя, охарактеризована только одной пробой Пин-9, отобранной с поверхности наледи недалеко от входа. Криогенные образования здесь состоят из скелетных кристаллов гипса с примесью глины. Детальные описания мест отбора, схемы размещения, планы и фото пещер представлены нами в прежних работах [8, 10], поэтому здесь остановимся только на минералогии и кристалломорфологии.