Современное минералообразование в геотехногенном ландшафте Шерловогорского рудного района (Восточное Забайкалье)

Статья в Elpub

Геосферные исследования. 2018; : 32-43

Современное минералообразование в геотехногенном ландшафте Шерловогорского рудного района (Восточное Забайкалье)

Аннотация

Обобщены результаты изучения современного минералообразования в геотехногенном ландшафте Шерловогорского рудного района в Юго-Восточном Забайкалье. Установлено, что в условиях гипергенеза происходит интенсивное окисление сульфидов с образованием сульфатных вод, содержащих двухвалентные железо, марганец, медь, цинк, кадмий, никель и кобальт, магний, из которых на испарительных геохимических барьерах выделяются минеральные ассоциации сульфатов указанных химических элементов. Особенностью минералов является широкий изоморфизм катионов с образованием изоморфных рядов. Установлено формирование сульфатов одного катиона с переменным числом молекул кристаллогидратной воды. Для группы кизерита установлен ряд: кизерит MgSO₄∙H₂O - ганнингит ZnSO₄∙H₂O - ссмикит MnSO₄∙H₂O и ссомольнокит FeSO₄∙H₂O, для группы старкеита: бойлеит ZnSO₄∙4H₂O - старкеит MgSO₄∙4H₂O - роценит FeSO₄∙4H₂O - эплоуит CoSO₄∙4H₂O. Внутри ряда выявлены промежуточные минеральные фазы с различным количеством долей взаимозамещающихся химических элементов. Ряды сульфатов одного и того же катиона с переменным числом кристаллогидратной воды для цинка и магния представлены наиболее полно. Устойчивость образующихся минеральных ассоциаций зависит от погодно-климатических условий. Они устойчивы лишь в сухое время года или в сухую жаркую или холодную погоду. Изучение современного минералообразования является одним из инструментов познания процессов гипергенеза.

Список литературы

1. Замана Л.В., Чечель Л.П. Геохимия дренажных вод горнорудных объектов вольфрамового рудника Бом-Горхон (Забайкалье) // Химия в интересах устойчивого развития. 2014. Т. 22, № 3. С. 267-273

2. Замана Л.В., Чечель Л.П. Эколого-геохимическая оценка водоемов рудных карьеров Восточного Забайкалья // Материалы Всероссийской конференции с международным участием «Эволюция биосферы и техногенез», VI Всероссийского симпозиума с международным участием «Минералогия и геохимия ландшафта горнорудных территорий» и XIII Всероссийских чтений памяти академика А.Е. Ферсмана «Рациональное природопользование», «Современное минералообразование», посвященных 35-летию ИПРЭК СО РАН : Чита, 22-18 августа 2016 г. Чита, 2016. С. 123-125

3. Зверева В.П. Современное минералообразование в техногенных системах оловорудных месторождений Дальнего Востока // Минералогия и геохимия ландшафта горнорудных территорий. Современное минералообразование : тр. I Всерос. симп. с междунар. участием и VII Всерос. Чтений памяти акад. А.Е. Ферсмана 7-10 ноября 2006 г. Чита : Поиск, 2006. С.150-154

4. Иванова В.П., Касатов Б.К., Красавина Т.Н., Розинова Е.Л. Термический анализ минералов и горных пород. Л. : Недра, 1974. 399 с

5. Онтоев Д.О. Стадийность минерализации и зональность месторождений Забайкалья. М. : Наука, 1974. 244 с

6. Плюснин А.М., Жамбалова Д.И., Дабаева В.В. Миграция токсичных элементов в толще намывного хвосто-хранилища Джидинского ГОКа // Минералогия и геохимия ландшафта горнорудных территорий. Рациональное природопользование. Современное минералообразование: Труды V Всероссийского симпозиума с междунар. участием и ХІІ Всероссийских Чтений памяти акад. А.Е. Ферсмана 10-12 декабря 2014 г. Чита : Поиск, 2014. С. 54-59

7. Юргенсон Г.А. Проблемы минералогии геотехногенеза // Роль минералогических исследований в решении экологических проблем (теория, практика, перспективы развития.) Материалы к Годичному собранию ВМО 2002 г. Москва, 28-30 мая 2002 г. М., 2002. С. 202-204

8. Юргенсон Г.А., Русаль О.С. Железистый ганнингит как продукт современного минералообразования в карьере Шерловогорского олово-полиметаллического месторождения (Юго-Восточное Забайкалье) // Литосфера. 2014. №5. С. 129-135

9. Юргенсон Г.А., Сергутская О.С. Сульфаты магния и цинка в продуктах современного минералообразования из временных водотоков на техногенном делювии в прибрежной зоне водоема Шерловогорского карьера // Минералогия и геохимия ландшафта горнорудных территорий. Современное минералообразование : тр. II Всерос. симп. с междунар. участием и VIII Всерос. Чтений памяти акад. А. Е. Ферсмана 24-27 ноября 2008 г. Чита, Россия. Чита, 2008. С. 135-140

10. Glukhova L.B., Frank Y.A., Danilova E.V., Avakyan M.R., Banks D., Tuovinen O.H., Karnachuk O.V. Isolation, Characterization, and Metal Response of Novel, Acid-Tolerant Penicillium spp. from Extremely Metal-Rich Waters at a Mining Site in Transbaikal (Siberia, Russia) // Microbial Ecology. 2018. V. 76, is. 4. P. 911-924

11. Kasatkin A.V., Klopotov K.I., Plasil J. Supergene Minerals of Sherlova Gora // Mineralogical Almanac, Ltd. Lakewood, CO80227, USA. 2014. V. 19, Is. 2. P. 94-139

12. Sergutskaya O.S., Yurgenson G.A. The modern magnesium and zinc sulphates of the Sherlovogorsk tin poly-metallic mine. Proceedings for the 8th International Symposium on Geological and Mineragenetic correlation in the Contiguous Regions of China, Russia and Mongolia, China Sep. 21-28, 2009. P. 4-6

13. Yurgenson G.A. Geotechnogenesis problems // J. Geosci. Res. NE Asia [Changchun, China]. 2004. V. 7, № 1. P. 92-96

14. Yurgenson G.A., Yeriomin O.V. On the sequence and conditions of sulfates formation with different numbers of crystalline hydrate water in the landscape Sherlovogorsk mining district of the Southeast Transbaikalia, Russia // Golgschmidt-2014 Abstracts. 2014. P. 2811

15. Yurgenson G.A., Kononov O.V. Sherlova Gora: a deposit for Gemstones and Rare Metals // Famous Mineral Localites of Russia: Sherlova Gora // Mineralogical Almanac, Ltd. Lakewood, CO80227, USA. 2014. V. 19, is. 2. P. 12-93

16. Yurgenson G.A., Serhutskaya O.S. The modern magnesium and zinc sulphates of the Sherlovogorsk tin-poly-metallic mine // Geology and Resources. 2010. V.19, № 1. P. 4-6

Geosphere Research. 2018; : 32-43

Modern mineral formation in the geotechnogenic landscape of the Sherlovogorsky ore area (Eastern Transbaikalia)

Yurgenson G. A., Filenko R. A.

Abstract

The results of studying modern mineral formation in the geotechnogenic landscape of the Sherlovogorsk ore region in the South-Eastern Transbaikalia are summarized. The area of the deposit belongs to the mountain forest steppe. It is characterized by a sharply continental dry climate. As a result of almost 300-year-old mining of tin-polymetallic, beryllium-bismuth-tin-tungsten ores and gemstone raw materials, man-made arrays of mining wastes and substandard ores were formed. It has been established that under conditions of hypergenesis, intense oxidation of sulphides occurs with the formation of sulphate waters containing divalent iron, manganese, copper, zinc, cadmium, nickel and cobalt, magnesium. Here, from these waters, on the evaporative geochemical barriers, mineral associations of the sulfates of these chemical elements are formed. A feature of minerals is a wide isomorphism of cations with the formation of isomorphic series. The formation of sulphates of one cation with a variable number of crystal hydrate water molecules has also been established. For the group of kizerite, the following series was established: kieserite MgSO₄∙H₂O - gunningite ZnSO₄∙H₂O - szmikite MnSO₄∙H₂O and szomolnokite FeSO₄^H₂O, for the group of starkeyite: boyleite ZnSO₄^4H₂O - starkeyite MgSO₄^4H₂O -rozenite FeSO₄∙4H₂O - aplowite CoSO₄∙4H₂O. Intermediate mineral phases with a different number of fractions of mutually replacing chemical elements were revealed inside the row. mineral phases with a different number of fractions of mutually replacing chemical elements were revealed inside the row. As a result, ferrous gunningite, starkyite zincite, and other species are formed. The rows of sulphates of the same cation with a variable number of crystalline water for zinc and magnesium are represented most fully. Magnesium sulfates are represented by kieserite MgSO₄∙H₂O, MgSO₄∙3H₂O, not yet described in the literature, starkeyite MgSO₄∙4H₂O, pentahydrite MgSO₄∙5H₂O, hexahydrite MgSO₄∙6H₂O, epsomite MgSO₄∙7H₂O. Zinc sulfates are represented by the following: gunningite ZnSO₄∙H₂O, boyleite ZnSO₄∙4H₂O, bianchite ZnSO₄∙6H₂O, goslarite ZnSO₄∙7H₂O. Copper sulfates are represented by chalcocyanite CuSO₄, monohydrate copper sulfate CuSO₄∙H₂O, bonattite CuSO₄∙3H₂O, and chalcanthite CuSO₄∙5H₂O. A series of cobalt sulphates was also detected: aplite CoSO₄∙4H₂O, moorhouseite CoSO₄∙6H₂O, bieberite CoSO₄∙7H₂O. A series of NiSO₄∙4H₂O - Ni-hexahydrite Ni-SO₄∙6H₂O is outlined from nickel sulfates. Also, thin crusts of copper and zinc sulphates on snow and on the ice surface in winter as a result of cryomineragenesis were noted. The stability of the resulting mineral associations depends on weather and climatic conditions. They are stable only in the dry season or in dry hot or cold weather. During rains they dissolve in water and are washed away by temporary water flows. At this time, the ferrous and manganese sulphates are partially oxidized and undergo hydrolysis to form their hydroxides, sorbing weakly mobile lead, bismuth, antimony, arsenic and rare earths. Movable sulphates washed away by rainwater are carried to the lake at the bottom of the pit, increasing their concentration. The zinc content of the lake water reached 468 mg/l. The study of modern mineral formation is one of the tools for understanding the processes of hypergenesis.

References

1. Zamana L.V., Chechel' L.P. Geokhimiya drenazhnykh vod gornorudnykh ob\"ektov vol'framovogo rudnika Bom-Gorkhon (Zabaikal'e) // Khimiya v interesakh ustoichivogo razvitiya. 2014. T. 22, № 3. S. 267-273

2. Zamana L.V., Chechel' L.P. Ekologo-geokhimicheskaya otsenka vodoemov rudnykh kar'erov Vostochnogo Zabaikal'ya // Materialy Vserossiiskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem «Evolyutsiya biosfery i tekhnogenez», VI Vserossiiskogo simpoziuma s mezhdunarodnym uchastiem «Mineralogiya i geokhimiya landshafta gornorudnykh territorii» i XIII Vserossiiskikh chtenii pamyati akademika A.E. Fersmana «Ratsional'noe prirodopol'zovanie», «Sovremennoe mineraloobrazovanie», posvyashchennykh 35-letiyu IPREK SO RAN : Chita, 22-18 avgusta 2016 g. Chita, 2016. S. 123-125

3. Zvereva V.P. Sovremennoe mineraloobrazovanie v tekhnogennykh sistemakh olovorudnykh mestorozhdenii Dal'nego Vostoka // Mineralogiya i geokhimiya landshafta gornorudnykh territorii. Sovremennoe mineraloobrazovanie : tr. I Vseros. simp. s mezhdunar. uchastiem i VII Vseros. Chtenii pamyati akad. A.E. Fersmana 7-10 noyabrya 2006 g. Chita : Poisk, 2006. S.150-154

4. Ivanova V.P., Kasatov B.K., Krasavina T.N., Rozinova E.L. Termicheskii analiz mineralov i gornykh porod. L. : Nedra, 1974. 399 s

5. Ontoev D.O. Stadiinost' mineralizatsii i zonal'nost' mestorozhdenii Zabaikal'ya. M. : Nauka, 1974. 244 s

6. Plyusnin A.M., Zhambalova D.I., Dabaeva V.V. Migratsiya toksichnykh elementov v tolshche namyvnogo khvosto-khranilishcha Dzhidinskogo GOKa // Mineralogiya i geokhimiya landshafta gornorudnykh territorii. Ratsional'noe prirodopol'zovanie. Sovremennoe mineraloobrazovanie: Trudy V Vserossiiskogo simpoziuma s mezhdunar. uchastiem i KhІІ Vserossiiskikh Chtenii pamyati akad. A.E. Fersmana 10-12 dekabrya 2014 g. Chita : Poisk, 2014. S. 54-59

7. Yurgenson G.A. Problemy mineralogii geotekhnogeneza // Rol' mineralogicheskikh issledovanii v reshenii ekologicheskikh problem (teoriya, praktika, perspektivy razvitiya.) Materialy k Godichnomu sobraniyu VMO 2002 g. Moskva, 28-30 maya 2002 g. M., 2002. S. 202-204

8. Yurgenson G.A., Rusal' O.S. Zhelezistyi ganningit kak produkt sovremennogo mineraloobrazovaniya v kar'ere Sherlovogorskogo olovo-polimetallicheskogo mestorozhdeniya (Yugo-Vostochnoe Zabaikal'e) // Litosfera. 2014. №5. S. 129-135

9. Yurgenson G.A., Sergutskaya O.S. Sul'faty magniya i tsinka v produktakh sovremennogo mineraloobrazovaniya iz vremennykh vodotokov na tekhnogennom delyuvii v pribrezhnoi zone vodoema Sherlovogorskogo kar'era // Mineralogiya i geokhimiya landshafta gornorudnykh territorii. Sovremennoe mineraloobrazovanie : tr. II Vseros. simp. s mezhdunar. uchastiem i VIII Vseros. Chtenii pamyati akad. A. E. Fersmana 24-27 noyabrya 2008 g. Chita, Rossiya. Chita, 2008. S. 135-140

11. Kasatkin A.V., Klopotov K.I., Plasil J. Supergene Minerals of Sherlova Gora // Mineralogical Almanac, Ltd. Lakewood, CO80227, USA. 2014. V. 19, Is. 2. P. 94-139

13. Yurgenson G.A. Geotechnogenesis problems // J. Geosci. Res. NE Asia [Changchun, China]. 2004. V. 7, № 1. P. 92-96

16. Yurgenson G.A., Serhutskaya O.S. The modern magnesium and zinc sulphates of the Sherlovogorsk tin-poly-metallic mine // Geology and Resources. 2010. V.19, № 1. P. 4-6