Миграция РЗЭ в водах зоны техногенеза вольфрамовых месторождений Восточного Забайкалья

Лариса Павловна Чечель

doi:10.17308/geology/1609-0691/2022/4/108-117

Лариса Павловна Чечель Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН https://orcid.org/0000-0002-4150-6871

DOI: https://doi.org/10.17308/geology/1609-0691/2022/4/108-117

Ключевые слова: редкоземельные элементы, вольфрамовые месторождения, фракционирование, формы миграции

Аннотация

Введение: Актуальность работы обусловлена решением задачи сохранения качества водных ресурсов в условиях воздействия горного производства. Цель – изучение особенностей поведения редкоземельных элементов (лантаноидов) и определение форм их нахождения в водах вольфрамовых месторождений Восточного Забайкалья. Объектами исследований являлись природные и техногенно-трансформированные воды, формирующиеся в пределах нарушенных промышленной отработкой территорий месторождений Букукинское, Белухинское, Антоновогорское, Дедовогорское, Бом-Горхонское и Спокойнинское. Методика: Всего было отобрано 34 водные пробы, концентрации анионов вод определяли общепринятыми методами, катионы и металлы – атомно-адсорбционным методом и масс спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой. Определение форм миграции редкоземельных элементов осуществлялось расчетным методом с помощью программного комплекса HydroGeo32. Результаты и обсуждение: Наиболее высокие содержания редкоземельных элементов (суммарные содержания до 1.1–3.6 мг/л) зафиксированы в кислых SO4 Mg-Ca водах Бом-Горхонского, Букукинского, Антоновогорского и Белухинского месторождений. Воды Спокойнинского и Дедовогорского месторождений нейтральные и слабощелочные HCO 3 Mg–Ca с содержаниями сумм лантаноидов до 0.6–1.7 мкг/л. Выявлено фракционирование редкоземельных элементов двух разнонаправленных типов. Зафиксированы положительные и отрицательные корреляции содержаний редкоземельных элементов и F-, SO42-, Al, Fe, Mn. Выделено три типа гидрогеохимических сред, различающихся помимо прочего по преобладающим их формам миграции: в кислых и слабокислых водах со значениями Eh > 350 мВ миграция осуществляется преимущественно в виде простых катионов и сульфатных комплексов; в слабокислых и околонейтральных водах с Eh 200-350 мВ – в виде простых катионов, сульфатных, фторидных и карбонатных ионов; в околонейтральных и слабощелочных водах с Eh < 200 мВ – в виде простых катионов, фторидных и карбонатных комплексов. Выводы: В водах шести вольфрамовых месторождений Восточного Забайкалья были определены простые катионные, сульфатные, фторидные и карбонатные неорганические формы существования редкоземельных элементов. Полученные результаты могут быть использованы для разработки мероприятий по предотвращению загрязнения вод и их очистке.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биография автора

Лариса Павловна Чечель, Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН

к.г.-м.н., научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН

Литература

1. Borzenko S.V., Zamana L.V., Zarubina O.V. Raspredelenie redkozemel'nyh jelementov v vodah i donnyh osadkah mineral'nyh ozer Vostochnogo Zabajkal'ja (Rossija) [Distribution of rare earth elements in waters and bottom sediments of mineralized lakes in the Eastern Transbaikal Region (Russia)]. Litologija i poleznye iskopaemye ‒ Lithology and Mineral Resources, 2017, vol. 52, no. 4, pp. 263–277. (In Russ.) DOI
2. Tabaksblat L.S. Rasprostranenie i migracionnye vozmozhnosti redkozemel'nyh elementov v glubokotransformirovannyh shahtnyh vodah Kizelovskogo ugol'nogo bassejna [Distribution and possibilities migration of rare-earth elements in deeply transformed mine waters of the Kizelovskaya Coal Basin]. Problemy mineralogii, petrografii i metallogenii. Nauchnye chteniya pamyati P.N. CHirvinskogo ‒ Problems of mineralogy, petrography and metallogeny. Scientific readings in memory of P.N. Chirvinsky, 2010, no. 13, pp. 300–306. (In Russ.)
3. Chudaeva V.A., Chudaev O.V. Osobennosti nakoplenija i frakcionirovanija redkozemel'nyh jelementov v poverhnostnyh vodah Dal'nego Vostoka v uslovijah prirodnyh i antropogennyh anomalij [Accumulation and fractionation of rare earth elements in surface waters of the Russian Far East under the conditions of natural and anthropogenic anomalies]. Geohimija ‒ Geochemistry International, 2011, vol. 49, no. 5. pp. 498–524. (In Russ.) DOI
4. Grawunder A., Merten D. Rare Earth Elements in Acidic Systems – Biotic and Abiotic Impacts. Bio-Geo Interactions in Metal-Contaminated Soils, 2012, vol. 31, chapter 4, pp. 81–97. DOI
5. Johannesson K.H., Tang J., Daniels J.M., Bounds W.J., Burdige D.J. Rare earth element concentrations and speciation in organic-rich blackwaters of the Great Dismal Swamp, Virginia, USA. Chemical Geology. 2004, vol. 209, no. 3‒4, pp. 271–294. DOI
6. Li X., Chen Z. Distribution and fractionation of rare earth elements in soil–water system and human blood and hair from a mining area in southwest Fujian Province, China. Environmental Earth Sciences, 2014, no. 72 (9). pp. 3599–3608. DOI
7. Serrano M.J.G., Auqué Sanz L.F., Nordstrom D.K. REE speciation in low-temperature acidic waters and the competitive effects of aluminum. Chemical Geology, 2000, vol. 165, pp. 167–180. DOI
8. Wood S.A. The aqueous geochemistry of the rare-earth elements and yttrium: 1. Review of available low-temperature data for inorganic complexes and the inorganic REE speciation of natural waters. Chem. Geol., 1990, vol. 82, pp. 159–186. DOI
9. Vakh E.A., Vakh A.S., Kharitonova N.A. Soderzhanija redkozemel'nyh jelementov v vodah zony gipergeneza sul'fidnyh rud Berezitovogo mestorozhdenija (Verhnee Priamur'e) [The presence of ree in the waters of the hypergenetic zone of the sulfide ores, the Beresitovy deposit (Upper Priamurie)]. Tihookeanskaja geologija ‒ Russian Journal of Pacific Geology, 2013, vol. 32, no. 1. pp. 105–115. (In Russ.)
10. Kharitonova N.A., Vakh E.A., Chelnokov G.A., Chudaev O.V., Aleksandrov I.A., Bragin I.V. Geohimija redkozemel'nyh jelementov v podzemnyh vodah Sihotje-Alinskoj skladchatoj oblasti (Dal'nij Vostok Rossii) [Ree geochemistry in groundwater of the Sikhote Alin Fold Region (Russian Far East)]. Tihookeanskaja geologija ‒ Russian Journal of Pacific Geology, 2016, vol. 10, no. 2, pp. 141–154. (In Russ.) DOI
11. Johannesson K.N., Lyons W.B., Yelken M.A., Gaudette Y.E, Stetzenbach K.J. Geochemistry of rare earth elements in hypersaline and dilute acidic natural terrestrial waters: complexation behavior and middle rare-earth elements enrichments. Chem. Geol., 1996, vol. 133, pp. 125–144. DOI
12. Wolkersdorfer C. Rare earth elements (REEs) as natural tracers in mine waters. Uranium in the Aquatic Enwironment. Heidelberg, Germany, 15-21 September 2002, pp. 967–974. DOI
13. Wood S.A., Shannon W.M., Baker L. The aqueous geochemistry of the rare earth elements and yttrium. Part 13: REE geochemistry of mine drainage from the Pine Creek area, Coeur d’Alene River valley, Idaho, USA. Rare Earth Elements in Groundwater Flow Systems (edited by Karen H. Johannesson). Water Science and Technology Library, 2005, vol. 51, pp. 89–110.
14. Worrall F., Pearson D.G. Water-rock interaction in an acidic mine discharge as indicated by rare earth element patterns. Geochim. Cosmochim. Acta, 2001, vol. 65(18), pp. 3027–3040. DOI
15. Ivanova G.F. Geohimicheskie usloviya obrazovaniya vol'framitovyh mestorozhdenij [Geochemical conditions of the wolframite deposits formation]. Moscow, Nauka publ., 1972, 149 p. (In Russ.)
16. Mestorozhdeniya Zabajkal'ya [Deposits of Transbaikalia]. In Laverov N.P. (eds.). Moscow, Geoinformmark publ., 1995. vol. 1, (1), 192 p. (In Russ.)
17. Fomin G.S. Voda. Kontrol' himicheskoj, bakterial'noj i radiacionnoj bezopasnosti po mezhdunarodnym standartam [Water. Control of chemical, bacterial and radiation safety according to international standards.]. Moscow, Protektor publ., 2010, 1008 p. (In Russ.)
18. Dubinin A.V. Geohimiya redkozemel'nyh elementov v okeane [Geochemistry of rare earth elements in the ocean]. Moscow, Nauka publ., 2006, 360 p. (In Russ.)
19. Bukaty M.B. Razrabotka programmnogo obespecheniya dlya resheniya gidrogeologicheskih zadach [Software engineering for the solution of hydrogeological problems]. Izvestija Tomskogo politehnicheskogo universiteta ‒ Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 2002, vol. 305, no. 8, pp. 348–365. (In Russ.)
20. Zamana L.V., Chechel L.P. Geohimiya drenazhnyh vod gornorudnyh ob"ektov vol'framovogo mestorozhdeniya BomGorhon (Zabajkal'e) [Geochemistry of drainage water of mining-subject objects of tungsten deposit of Bom-Gorkhon (Transbaikalia)]. Himija v interesah ustojchivogo razvitija ‒ Chemistry for Sustainable Development, 2014, vol. 22, pp. 267‒273. (In Russ.)
21. Chechel L.P. Jekologo-gidrogeohimicheskie posledstvija otrabotki vol'framovyh i molibdenovyh mestorozhdenij Vostochnogo Zabajkal'ja [Ecological and hydrochemical consequences of mining tungsten and molybdenum deposits of the Eastern Transbaikalia]. Izvestija Tomskogo politehnicheskogo universiteta ‒ Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering, 2017, vol. 328, no. 6, 52–63. (In Russ.)
22. Chechel L.P., Zamana L.V. Osobennosti raspredelenija i migracii komponentov v vodah mestorozhdenij Durulguevskogo granitoidnogo massiva (Vostochnoe Zabajkal'e) [Peculiarities of components distribution and migration in waters of deposits of durulguy granitoid massif (East Transbaikalia)]. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya ‒ Advances in current natural sciences, 2019, no. 3–2, pp. 236–243. (In Russ.) DOI
23. Chechel L.P. Osobennosti raspredelenija i frakcionirovanija RZJe v tehnogennyh vodah vol'framovyh mestorozhdenij Vostochnogo Zabajkal'ja [Peculiarities of distribution and fractionation of REE in technogenic waters of tungsten deposits of East Transbaikalia]. Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovanij ‒ International Journal of Applied and Fundamental Research, 2016, no. 12–6, pp. 983–988. (In Russ.) DOI
24. Chudaevaa V.A., Chudaev O.V. Povedenie redkozemel'nyh jelementov v uslovijah smeshenija vod raznyh tipov (o. Kunashir, Kuril'skie o-va) [Behavior of rare earth elements during mixing of different types of water (Kunashir, The Kurile Islands)]. Russian Journal of Pacific Geology, 2010, vol. 4, no. 2, pp. 171–186 (In Russ.)
25. Sholkovitz E.R. The aquatic chemistry of rare earth elements in river and estuaries. Aquatic geochemistry, 1995, vol. 1, pp. 1–34. DOI
26. Zamana L.V., Chechel L.P., Abramova V.A. Gidrogeohimija zony tehnogeneza rudnyh mestorozhdenij Vostochnogo Zabajkal'ja [Hydrogeochemistry of the zone of technogenesis of ore deposits Eastern Transbaikalia]. Geologicheskaya evolyuciya vzaimodejstviya vody s gornymi porodami. sb. st. vserossiiskoi konferentsii [Geological evolution of the interaction of water with rocks: coll. Art. all-Russian conference]. (Chita, 20–25 avgusta 2018), Komi republic: BNC SO RAN publ., 2018, pp. 39–46. DOI