С. В. Борзенко Институт природных ресурсов, экологии и криологии со ран, Чита, Россия
| Вид материала | Документы |
| Сульфаты магния и цинка в продуктах современного Magnesium and zinc sulphates in products of modern mineral Форма выделения. Химический и минеральный состав. |
- 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.
СУЛЬФАТЫ МАГНИЯ И ЦИНКА В ПРОДУКТАХ СОВРЕМЕННОГО
МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЯ ИЗ ВРЕМЕННЫХ ВОДОТОКОВ НА ТЕХНОГЕННОМ
ДЕЛЮВИИ В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ ВОДОЁМА ШЕРЛОВОГОРСКОГО КАРЬЕРА
Г.А. Юргенсон, О.С. Сергутская
Институт природных ресурсов, экологии и криологии, Чита, Россия, yurgga@ mail.ru
MAGNESIUM AND ZINC SULPHATES IN PRODUCTS OF MODERN MINERAL
FORMATION OUT OF SPRUIT (HEADSTREAM) AT INDUSTRIAL (TECHNOGENIC)
DELUVIUM IN TIDELAND (LITTORAL ZONE) OF THE RESERVOIR OF
SHERLOVOGORSK PIT (MINE)
G.A. Yyrgenson, O.S. Sergutskayа
Institute of Natural Resources, Ecology and Criology SB RAS, Chita, Russia, yurgga@ mail.ru.
White mineral thin crusts were found at technogenic deluvium of bottom part of the Large Bald Peak tin-complex deposit pit of the Sherlovogorsk ore field near the side of the lake that appeared in it. The crusts are formed of spruits at the evaporative geochemical barrier and are composed of magnesium sulphate mainly hexahydrite Mg[SO4)6H2O, that is sometimes associated with quadrivalent sulphate – MgSO44H2O. Goslarite (zinc sulphate) Zn[SO4]7H2O is also found in this mineral association. These endurance is defined with water conditions depending on summer weather conditions.
На техногенном делювии придонной части карьера олово-полиметаллического месторождения Сопка Большая Шерловогорского рудного поля вблизи от берега озера, образовавшегося в нем, обнаружены белые минеральные тонкие корочки. Они образуются из временных водотоков на испарительном геохимическом барьере и сложены сульфатом магния, в основном, гексагидритом Mg[SO4]·6H2O, иногда сопровождающимся четырехводным сульфатом – старкеитом MgSO4·4Н2О. В этой минеральной ассоциации присутствует также госларит Zn[SO4]·7Н2О. Эти минералы относятся к эфемерным. Продолжительность существования их определяется водным режимом в связи с погодными условиями лета.
В пределах Шерловогорской рудномагматической системы вследствие многолетних добычных работ сформировался типичный природно-техногенный и геотехногенный ландшафты. Одним из доминирующих их элементов является карьер с искусственным водоемом на его дне, образовавшемся вследствие разработки Шерловогорского олово-полиметаллического месторождения Сопка Большая. Основными рудными минералами месторождения являются пирит, арсенопирит, галенит, сфалерит, касситерит, станин и другие. Нерудные минералы представлены кварцем, хлоритом, турмалином, полевыми шпатами, кальцитом и другими. В зоне окисления развиты ярозит, плюмбоярозит, смитсонит, англезит, миметезит, скородит, малахит, гидроксиды железа и марганца, гипергенные карбонаты и другие.
После прекращения разработки месторождения в 1993 году стенки карьера постоянно повергаются воздействию атмосфериллий и интенсивно разрушаются с образованием осыпей и выносом поверхностными временными потоками и подпочвенными водами растворенных в них продуктов разрушения руд и вмещающих горных пород. Эти временные потоки функционируют в теплое время года и пополняют водоем на дне карьера. В связи с ними выявлены процессы и продукты современного минералообразования на различных геохимических барьерах, как в зимнее, так и летнее время. Вода карьерного озера высоко минерализована.
Наблюдения проводились в прибрежной зоне кислого озера в карьере Шерловогорского месторождения при отрицательных и положительных температурах. Летом в период отсутствия атмосферных осадков (в местах техногенного воздействия) на техногенном делювии в прибрежной части озера образуется как минимум двухслойная зона минерализации. Обычно наиболее ранними выделяются легко растворимые сульфаты магния, образующие тонкую (0,5 – 2,0 мм) корочку на обломках горных пород, слагающих осыпи. Поздняя корка состоит из гидроксидов железа и смеси их с сульфатами магния. Вокруг озера возникает разноцветная полоса этих новообразований, состоящих из голубых, зеленых, белых и желтых минералов: халькантита (CuSO4·5Н2О), мелантерита (FeSO4·7Н2О), сидеротила (FeSO4·5Н2О), бианкита (ZnSO4·6Н2О), копиапита (FeFe4(SО4)6(ОН)2·20Н2О), гипса (СаSО4·2Н2О), старкеита (MgSO4·4Н2О), гексагидрита Mg[SO4]·6H2O, блёдита (астраханита) Na2SO4MgSO4·4H2O, госларита Zn[SO4]·7Н2О, англезита PbSO4, смитсонита ZnCO3 , церуссита PbCO3. Иногда они пропитаны тонкими включениями желтовато-бурого гидрогетита (Fe (ОН)3·nH2O) и других новообразований.
Летом 2006 г. в засушливое время, на урезе воды озера в карьере Шерловогорского месторождения на испарительных барьерах установлены такие эфемерные минералы, как госларит (ZnSO4·7H2О) и гексагидрит (MgSO4·6H2О), ассоциирующие с более устойчивым гипсом (СаSО4·2H2О),. Зимой, в результате вымораживания воды, в ассоциации со льдом и снегом на стенках карьера вблизи границы со льдом озера обнаружены минеральные новообразования, продукты криоминералогенеза, рентгенометрически идентифицированные как халькантит (СuSО4·5H2О), медистый сидеротил ((Cu,Fe)SО4·5H2О) (третья из описанных в литературе находок в мире), старкеит (MgSO4·4H2О) (в Забайкалье ранее не отмечался), гексагидрит (MgSO4·6H2О) и гипс-селенит.
Характерно, что минералы свинца среди этих новообразований не отмечены, несмотря на то, что содержание его в руде составляет в среднем 0,15-1,0%, а цинка – 0,25-1,34%. Это связано c различием в подвижности и выносе, свинца и цинка из руд, слагающих стенки карьера, и нахождении в растворе озерной воды. Отсюда становится ясной одна из причин большего накопления свинца, нежели более подвижного цинка, во внутренних частях вторичных ореолов. Это, в свою очередь, обеспечивает очищение от свинца водотоков в их верхних частях. Очищение водотоков, дренирующих рудные тела и геотехногенные образования, от растворенных в них токсичных элементов вследствие выпадения их в составе минеральных новообразований на различных геохимических барьерах отмечалось нами ранее [4, 5].
Общая минерализация этой воды летом 2005 г. составляла 2493 мг/л, а в 2006 г.– 4946 мг/л. При этом содержание сульфат-аниона в эти же годы соответственно составляло 1857 и 3625 мг/л и цинка – 492,0 и 448,3 мг/л. Содержание свинца находилось в пределах 0,344-0,370 мг/л, меди – 3,27-3,59 мг/л, железа –18,35-20,85 мг/л.
В предлагаемой читателю работе относительно детально рассматривается лишь госларит-гексагидритовая ассоциация, образующаяся на в разной степени окатанных обломках олово-полиметаллических руд в прибрежной части озера карьера Шерловогорского месторождения.
Форма выделения. Ассоциация этих минералов образует тонкие, нередко концентрически-зональные лентообразные корки толщиной до 1мм. Они сложены субпараллельно- или радиально-лучистыми агрегатами белых тонкостолбчатых индивидов. Ширина лент обычно 3-10 мм (рисунок). Корки состоят из двух-трех слоев. Самый нижний слой, примыкающий к обломку руды или горной породы сложен агрегатом желтых или серых игольчатых, столбчатых кристаллов, чаще неясно-кристаллических агрегатов агрегатов бианкита и госларита. Верхний слой представлен белым до снежно-белого неяснокристаллическим агрегатом гексагидрита. Внешняя его поверхность образует подобие неправильных полусфер. Слои с трудом разделяются и практически чистый материал получить очень трудно.
Рисунок. Общий вид корочек гексагидрита с примесью госларита.
Обр. ШГ/07-159. Шерловая Гора.
Химический и минеральный состав. По результатам анализoв видно, что основу минерального осадка составляют магний, цинк, сульфат-анион и вода. Железо, кальций, марганец, свинец, калий, натрий и алюминий присутствуют в десятых долях процента. Из них, вероятно, первые три входят изоморфно, а остальные – в виде механических примесей. Титан, фосфор и медь образуют примеси в сотых долях процента, остальные из приведенных в табл. 1 химических элементов присутствуют в тысячных и десятитысячных долях процента.
Таблица 1
Содержания основных и примесных элементов в осадке
| Элемент | Содержание, % | Элемент | Содержание, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Ag | 0,0006 | Ni | 0,0365 |
| Аl | 0,23 | Mo | 0,0002 |
| As | 0,0006 | Mn | 0,001 |
| Au | 0,00002 | Nb | 0,001 |
| Ba | 0,0004 | P | ‹0.01 |
| Be | 0,00015 | Pb | 0.162 |
| Bi | ‹000,5 | Sb | 0.0009 |
| | | | |
| Окончание таблицы 1 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Ca | 0,57 | Sc | 0.00011 |
| Cd | 0,0040. | Si | 0.1 |
| Co | 0,0029 | Sn | |
| Cr | 0,0004 | Sr | 0.0032 |
| Cu | 0,0146 | Ti | 0,01 |
| Fe | 0,45 | V | 0,0011 |
| Ga | ‹0.0001 | W | 0.0009 |
| Ge | ‹0.0001 | Y | 0,00019 |
| In | ‹0.0001 | Yb | 0,00003 |
| К | 0,16 | Zn | 1.79 |
| La | ‹0.0005 | Zr | ‹0.5 |
| Li | 0,0023 | SO4 | 35,28 |
| Mg | 8,88 | H2O | 39,71 |
| Mn | 0.7750 | | |
| Mo | ‹0.0001 | | |
| Na | 0.21 | | |
Пересчитав основные строящие минеральный осадок химические элементы в окислы, получаем следующий его состав (табл. 2).
Таблица 2
Химический состав минерального осадка
| Компоненты | Содержания в масс.% |
| MgO | 14.8 |
| ZnO | 2.23 |
| FeО | 0.58 |
| MnO | 0.1 |
| SO4 | 35.28 |
| H2O | 46.1 |
| Сумма | 99.97 |
Пересчет этого химического состава с учетом данных рентгеноструктурного анализа (табл. 3) на кристаллохимические формулы показал, что существенная часть минерального агрегата соответствует гексагидриту (около 90% осадка). Согласно [2] водные сульфаты магния и цинка в качестве изоморфных примесей могут содержать железо, марганец, никель. Поэтому присутствие этих элементов в пробе (см. табл. 1) вполне закономерно.
Таблица 3
Результаты рентгенометрических исследований образца ШГ-07/159
| № линии | Интенсивность | d/n исследуемого образца | ||
| общее | Гексагидрит, по: [3] | Госларит, по: [3] | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | 2 | 6,83232 | – | – |
| 2 | 7 | 5,416535 | 5,5 | – |
| 3 | 4 | 5,076316 | – | – |
| 4 | 5β | 4,846316 | – | – |
| 5 | 10 | 4,39839 | 4,40 | – |
| 6 | 3 | 4,203974 | – | 4,20 |
| 7 | 5ш | 4,0025 | 4,04 | – |
| 8 | 4 | 3,585818 | – | – |
| 9 | 4 | 3,384536 | – | – |
| 10 | 5двβ | 3,209026 | 3,20 | – |
| 11 | 2β | 3,025628 | – | 2,99 |
| 12 | 9дв | 2,921175 | 2,92 | – |
| 13 | 6 | 2,77192 | 2,77 | – |
| | | | | |
| Окончание таблицы 3 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 14 | 5 | 2,672914 | 2,67 | – |
| 15 | 3 | 2,5734653 | 2,56 | – |
| 16 | 3β | 2,504876 | 2,50 | 2,50 |
| 17 | 1 | 2,41969 | – | – |
| 18 | 1 | 2,351423 | – | 2,37 |
| 19 | 7 | 2,269097 | 2,28 | – |
| 20 | 1 | 2,209348 | 2,20 | 2,20 |
| 21 | 3β | 2,063252 | 2,05 | – |
| 22 | 4 | 2,004708 | 2,00 | – |
| 23 | 2 | 1,967548 | – | – |
| 24 | 2 | 1,931077 | – | 1,95 |
| 25 | 7ш | 1,866142 | 1,87 | 1,87 |
| 26 | 4 | 1,791197 | 1,80 | 1,80 |
| 27 | 3 | 1,760303 | 1,76 | 1,74 |
| 28 | 1 | 1,694359 | 1,69 | 1,71 |
| 29 | 1 | 1,646536 | – | – |
| 30 | 1 | 1,625586 | – | 1,63 |
| 31 | 1 | 1,59769 | – | 1,58 |
| 32 | 1 | 1,536949 | – | – |
| 33 | 5 | 1,51115 | 1,50 | – |
| 34 | 1 | 1,465787 | – | 1,468 |
| 35 | 3 | 1,44643 | 1,45 | – |
| 36 | 1 | 1,396967 | 1,395 | – |
| 37 | 1 | 1,3772 | – | 1,36 |
| 38 | 1 | 1,348268 | – | – |
| 39 | 1 | 1,32244 | | 1,325 |
Примечание. Сокращения: ш – линия широкая, дв – двойная линия, β – нефильтрованное излучение.
В качестве примеси, однозначно присутствует госларит ZnSO4. ·7H2O (табл. 3). Кроме того, отражение с d/n (6,83 Å), возможно, принадлежит старкеиту или роцениту.
О преимущественном развитии шестиводного сульфата магния, каковым является гексагидрит, свидетельствуют и ИК-спектры, снятые с исследуемого образца и искусственной соли MgSO4 · 7H2O. Анализ ИК-спектров показал, что на них присутствуют полосы поглощения, указанные в табл. 4.
Таблица 4
Полосы поглощения на ИК-спектрах
| Минерал | Интервалы частот (см–1) | ||||
| 400-700 | 700-1000 | 1000-1600 | 1600-3200 | 3200-4000 | |
| Смесь гексагидрита и госларита | 400 580 690 | | 1060 1120 | 1610 1650 1670 1710 1760 | 3320 3480 3520 3630 3660 3850 3970 |
Полосы поглощения в области 400-700 см-1 относятся к деформационным колебаниям Mg – O связей, 1000-1600 см-1 – S– O связей, а 1600-3200 см-1 и 3200-4000 см-1 соответствуют молекулярной воде [1].
Аналогичные образования широко были развиты и засушливым летом 2007 года. В 2008 году лето было относительно дождливым и эти минеральные образования появлялись лишь периодически, в сухие дни между ливневыми дождями. Обычно утром и в первой половине дня, когда грунт был еще влажным, белые корки отсутствовали. И, если не было дождя, к 13-14 часам дня они появлялись вновь.
Таким образом, основным минералом тонких корочек белого цвета, образующихся на обломках руды в техногенном делювии на испарительном барьере являются сульфаты магния, в основном, гексагидрит, иногда сопровождающийся четырехводным сульфатом – старкеитом. Последовательность их образования ещё предстоит выявить. С гексагидритом ассоциирует семиводный сульфат цинка – госларит, весьма неустойчивый минерал. Эти минералы относятся к эфемерным. Продолжительность существования их определяется водным режимом в связи с погодными условиями лета.
Литература
1. Болдырев А.И. Инфракрасные спектры минералов. – М.: Недра,1976. – 200.
2. Дэна Дж., Дэна Э.С. и др. Система минералогии [Текст]. T. II, полутом 2. – М.: Изд-во иностранной литературы. 1954. – 591 c.
3. Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов. – М.: Госгеолтехиздат, 1957. –
4. Термический анализ минералов и горных пород //В.П.Иванова, Б.К. Касатов, Т.Н. Красавина. – Л.: Недра, 1974. – 399 с.
5. Юргенсон Г.А. Современное минералообразование как критерий состояния водных экосистем //Водные ресурсы и водопользование. Вып.3. – Екатеринбург-Чита: Изд-во ЧитГУ, 2007. – С. 11-15.
6. Юргенсон Г.А., Смирнова О.К., Филенко Р.А.. Современное минералообразование в геотехногенных ландшафтах как индикатор состояния природной среды // Проблемы геологии, минеральных ресурсов и геоэкологии Западного Забайкалья. – У.-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН. – 2007. – С. 207-212.