1. МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПРИРОДНЫХ И ГЕОТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТАХОСОБЕННОСТИ БИОГЕОХИМИЧЕСКОЙ И ЯДЕРНО-ГЕОХИМИЧЕСКОЙ АССОЦИИРУЕМОСТИ РУДООБРАЗУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВЕ.Е. Барабашева1, А.Г. Секисов2, Е.О. Стремецкая11Читинский госуниверситет, Чита, Россия, barabasheva@mail.ru2Читинский филиал BUL СО РАН, sekisovag@mail.ruFEATURES OF BIOGEOCHEMICAL AND NUCLEUR-GEOCHEMICAL CONNECTIONS OF THE ORE FORMING ELEMENTSE.E. Barabasheva1, A.G. Sekisov2, E.O. Stremnetskay11Chita State University, Ctita, Russia, barabasheva@mail.ru2Chita branch of Mining Institute SB RAS, Ctita, Russia, sekisovag@mail.ruThe article deals with biogeochemical connections amange ore forming elements. It is installed, that nuclear structure of ore forming elements and its biochemical propertys are able to provide migration and accumulation at the beginning of deposition.Вопрос о закономерном участии живых организмов в процессах рудогенеза в настоящее время является объектом пристального внимания со стороны геологов-рудников. Еще в работах В.И. Вернадского прозвучала концепция единой связи органического мира и геологической составляющей [1]. В основу предлагаемой систематизации форм биогеохимической ассоциируемости рудообразующих элементов положены принципы оценки характера и степени взаимосвязи с органическим веществом (+ связь установлена, - связь не установлена; количество + и – определяет степень связи в относительных баллах) (табл. 1).Таблица 1 Систематизация форм биогеохимической ассоциируемости рудообразующих элементов Характер и степень их связи с органическим веществом Группы ассоциирующих рудообразующих элементов S, P, Ca, Mg Si, Fe, Cu U, Th Au, Ag Mo, Se Pb, Zn W, Sn 1.Непосредственная концентрация рудообразующих элементов в живых клетках и макробиоте ++++ +++ -- -- -- -- -- 2.Рудообразующие элементы, переводимые в растворимые формы микроорганизмами или бактериями ++++ +++ ++ ++ -- -- -- 3.Рудообразующие элементы, накапливающиеся в результате процессов сорбции и биосорбции органическим веществом ++++ +++ ++ ++ ++ ++ -- 4.Рудообразующие вещества, мигрирующие в форме органических комплексов ++++ +++ ++ ++ ++ ++ ++ Живые организмы, особенно микробиота, могут переводить основные рудообразующие элементы S, Fe, Cu и др. в миграционно активное состояние и обратно, в результате своей жизнедеятельности накапливать их непосредственно или создавать условия, обеспечивающие их аккумуляцию в осадочных, а затем в метаморфических породах. Петроорганохимическим комплексом критериев рудоносности площадей может являться наличие в окружающих осадочных породах более древнего, чем предполагаемое оруденение, органического углерода. При этом, содержание органического углерода определяется не изотопным методом, особенно для палеозойских и более древних пород, а по сингенетическим включениям углистого вещества и содержанию дополнительных элементов, имеющих с ним биогеохимическую связь (азот, водород, сера, фосфор). Концентрация этих элементов может определять степень трансформации органического вещества при диагенезе и контактном метаморфизме. Собственно рудные элементы, ассоциирующие с определенным генотипом интрузивных пород, в первичных ореолах рассеяния также начинают проявлять выраженную специализированную дифференциацию на фоне роста или снижения их концентраций. При этом наблюдается значительная изменчивость в относительно малых интервалах опробования. Например, для никеля основными элементами-спутниками в первичных ореолах рассеяния и, в целом, в мафических породах являются кобальт, медь, хром, а на уровне минерального парагенезиса в медно-никелевых рудах - только медь и кобальт (никель - хромовые руды пока не известны). По характеру и степени связи с органическим веществом рудообразующие элементы могут иметь: 1) прямое отношение к организмам, непосредственно образовываясь и концентрируясь в живых клетках и тканях палеобиоты; 2) опосредованную или остаточную связь с органическим веществом, как правило, переводясь из минеральной среды в растворимые формы микроорганизмами или бактериями; 3) только потенциальную связь с органическим веществом, накапливаясь в результате процессов сорбции и биосорбции органическими остатками при осадконакоплении; 4) связь с органическим веществом только в виде переноса в форме органических комплексов. Элементы первой группы – рудные - кальций, магний, петрогенные – сера, фосфор активно участвуют во всех процессах связи с органическим веществом, перечисленных выше. Это элементы, непосредственно концентрирующиеся в живых клетках и тканях как макро-, так и микробиоты. Для элементов второй группы (рудные – железо, медь, петрогенные – кремний) наблюдается некоторое снижение функций концентрации в клетках и тканях палеобиоты. В основном, это элементы, для которых характерна бактериофильность, т.е. образование в результате окислительно-восстановительной деятельности бактерий. В третью группу входят уран и торий, нахождение в природе которых связано с процессами неживого органического вещества (непосредственное состояние их как компонентов живого вещества не доказано). Накопление происходит в результате первичного перевода в растворимые формы с участием микроорганизмов, последующей биосорбцией, как правило, в костных тканях отмерших организмов и дальнейшей миграцией в форме органических комплексов. К четвертой группе относятся благородные металлы – золото и серебро, возможно платина. По сравнению с предыдущей группой, у них слабо проявлена связь с органическим веществом при переводе в растворимые формы. Важная роль в растворении золота принадлежит продуктам метаболизма бактерий – аминокислотам и перекисным соединениям. Наряду с растворением золота происходит активное поглощение его биомассой микроорганизмов. При отмирании клеток золото высвобождается и мигрирует в рудный материал. Подтверждением этому служит высокая концентрация тонкодисперсного золота в биомассе органотрофных организмов, в сажистых рудах в присутствии значительного количества сульфатредуцирующих бактерий, в свежеосажденном геле окислов железа и марганца при участии железобактерий. Изучение золота в биомассе показывает, что оно преимущественно коллоидное и тонкодисперсное. В пятой группе располагаются молибден и селен. Для них, как и для урана, накопление происходит в большей степени в результате миграции органических комплексов, сорбции и, частично, биосорбции, как правило, в костных тканях отмерших организмов. Но, в отличие от урана, для этих элементов не происходит первичного перевода в растворимые формы с участием микроорганизмов. В шестой группе находятся полиметаллы свинец и цинк, которые практически только частично накапливаются в результате сорбции и биосорбции процессов осадконакопления. Биосорбция происходит, в основном, за счет деятельности цианобактериальных матов, реже в матрицах мягкотелых организмов. Рудообразующие организмы седьмой группы практически не имеют связи с органическим веществом. Можно предположить участие органики при накоплении данных элементов лишь в процессах миграции в форме элементов органических комплексов. Руды большинства Забайкальских месторождений, особенно крупных, как Удоканское, Бугдаинское, Чинейское, Катугинское, Новоширокинское и др., являются комплексными. Многокомпонентность состава руд позволила выделить на территории Забайкальского края рудоносные районы, провинции и зоны. На территории области расположены части трех крупных рудных провинций Сибири – Алданской, Яблоново-Становой и Монголо-Забайкальской. Все рудные провинции согласно ориентации контролирующих их структурных швов глубинного заложения, имеют северо-восточное простирание. В распределении рудных месторождений на территории Забайкальского края А.Е. Ферсманом и С.С. Смирновым установлена зональность. Она заключается в том, что с севера на юг выделяются пояса северо-восточного простирания: 1) докембрийский железо-редкометалльно-медно-рудный в пределах Кодаро-Удоканского мегаблока, 2) позднепалеозойско-юрский редкометалльно-молибденово-вольфрамовый в Привитимье и на севере Витимо-Олекминского междуречья, 3) юрский молибденово-золотой Пришилкинский, переходящий юго-западным флангом в пределы Хэнтэй-Даурского мегаблока, 4) юрский олово-вольфрамово-редкометалльный на юге области, 5) юрский уран-золото-полиметаллический в пределах юго-восточного Забайкалья. Главной особенностью выделяемых поясов является присутствие в них рудных зон с флюоритовыми, золотосеребряными, ртутно-сурьмяными и другими рудами. Несмотря на значительное количество работ в области исследования минералого-геохимической ассоциируемости, не уделялось должного внимания вопросам установления закономерностей в связях между положением элементов в периодической системе и их ассоциируемостью в рудах. Ассоциируемость рудных элементов позволит выяснить уровень дифференциации минерального вещества и оценить связь магматических и рудообразующих процессов в интрузивных системах [5]. Ассоциирующие с ультроосновными-основными породами рудообразующие элементы объединены в одну группу и представлены хромом, никелем, кобальтом, медью, титаном, ванадием, серой, палладием, платиной, иридием, осмием, родием, рутением, в меньшей степени теллуром, селеном, мышьяком, золотом, серебром. При этом наблюдается протонная кратность зарядов ядер атомов элементов, ассоциирующих с железом:Fe26 – Co27 – Ni28 – Cu29 – Zn30 (+1); Fe26 – Mn25 – Cr24 – V23 – Ti22 (-1); золотом:Au79 - Pt78 –Ir77 – Os76 (-1); серебром:Ag47 - Pd46 - Rh45 – Ru44 (-1); селеном: Se34 – As33 (-1). С группой кислых-средних интрузивных пород ассоциируют следующие рудные элементы: железо, кобальт, никель, медь, цинк, мышьяк, молибден, олово, вольфрам, свинец, уран, торий, серебро, золото, сера, селен, теллур, сурьма, ртуть, висмут, барий, которые входят в состав руд так называемых плутогенных гидротермальных месторождений, представленных жилами и штокверками. Для этого типа пород характерна «кислородная» кратность зарядов ядер атомов элементов, образующих основные рудные минералы и формирующих ореолы рассеяния вокруг рудных тел:Fe26 – Se34 – Mo42 – Sn50 – 2Cu29 (58) – 2As33 (66) – W74 – Pb82 – 3Zn30 (90) - (+8). Менее характерна протонная кратность зарядов ядер атомов элементов, ассоциирующих с: молибденом: Mo42 – Nb41 – Zr40 (-1); оловом:Sn50 -In 49 - Cd48 - Ag47 (-1); Sn50 – Sb51 – Te52 (+1), вольфрамом: W74 – T73 (-1); W74 - Re75 (+1); свинцом: Pb82 – Tl81 - Hg80 - Au79 (-1). Данная ассоциируемость различных по химическим свойствам элементов, имеющих близкую ядерную структуру, вероятно, связана с общностью процессов их нуклеосинтеза [6]. Наблюдается закономерная кратность зарядовых чисел рудных элементов, генетически связанных с определенным типом интрузивных пород. Каларский железо-редкометалльно-медно-рудный пояс входит в состав окраинно-платформенного мантийно-корового Саяно-Байкало-Станового металлогенического пояса, прослеживаясь на две трети его протяженности вдоль Северного Забайкалья. Этот рудный пояс представляет собою долгоживущую (поздний архей-кайнозой) геологическую структуру интенсивной проницаемости коры и мантии, высокого энергетического потенциала эндогенного режима тектоносферы и более глубинных геосфер вплоть до внешнего ядра Земли. Они проявили себя в земной коре в виде зеленокаменных поясов, основного, ультраосновного, щелочно-ультраосновного и щелочного состава, связанного с подкоровыми ультраосновными, щелочно-ультраосновными, щелочно-габброидными, нефелино-сиенитовыми магмами [3]. Преимущественная связь источников рудного вещества этого пояса с основными, ультраосновными и щелочными породами определяется протонной кратностью зарядов ядер атомов элементов, ассоциирующих с железом - Fe26 – Co27 – Ni28 – Cu29 – Zn30 (+1); Fe26 – Mn25 – Cr24 – V23 – Ti22 (-1). Это, вероятно, и предопределило определенный набор, в основном, черных и цветных (никель, кобальт, железо, марганец, хром, ванадий, титан) полезных ископаемых для этого пояса. В возрастном отношении образование месторождений полезных ископаемых Каларского рудного пояса относится к раннепротерозойской, палеозойской и мезозойской геологическим эпохам с максимумом рудообразования в раннем протерозое. В этом предусматривается принципиальное отличие Каларского рудного пояса от других в Юго-Восточном Забайкалье, характеризующихся более узким возрастным интервалом магматических образований и мезозойским рудообразованием. Для остальных минерагенических поясов основополагающими породами рудогенеза являются, в основном, гранитоиды, реже породы кислого, среднего, щелочного и основного рядов. Свинцово-цинковые руды проявлены не только в виде полиметаллических месторождений, но и в связи с месторождениями золота, молибдена, образуя, тем самым, комплексные месторождения (Дарасунское, Ново-Широкинское золото-полиметаллические, Бугдаинское – золото-молибден-вольфрам-полиметаллическое и др.), связанные с мезозойским гранитоидным магматизмом и субвулканическими и вулканическими комплексами. Полиметаллическое рудообразование, в основном, имеет позднеюрский возраст и связано с позднеюрскими гранитоидами, по составу отвечающими нормальному граниту, хотя парагенетически связано с комплексом малых интрузий и даек различного состава. Образование геохимически аномальных концентраций рудных компонентов связано с ранней дифференциацией вещества как на ядерно-физическом уровне, так и на биогеохимическом. Не всегда обогащенные рудными элементами магмы являются рудоносными, интрузии пространственно совмещены с рудными зонами, жильные минералы, образующие парагенезисы с рудными, имеют отличный от породообразующих минералов элементный состав и соотношение петрогенных элементов [4]. Повышение концентрации рудообразующих элементов связаны с прекращением их миграции и, соответственно, с накоплением на тектоно-биогеохимическом барьере. Процессы миграции и накопления рассеянных рудных элементов осуществляются с участием продуктов диссоциации микротрещинных, капиллярных и связанных вод, а также продуктов трансформации органического вещества. Органическое вещество в этих процессах может выполнять ряд функций – концентратора элементов в живых клетках, бактериального выщелачивания, сорбента или биосорбента, органометаллических комплексов. Причем биосорбция продуктами трансформации органического вещества и, в первую очередь, керагеном может осуществляться как в жидкой фазе, так и в твердой. На основе систематизации ядерно-биогеохимической ассоциируемости рудообразующих элементов предлагается методика прогнозирования эндогенных месторождений, в которой основными критериями потенциальной рудоносности территорий является не только тектономагматическая активизация (наличие интрузивных тел соответствующего вещественного состава, разломов, зон складчатости, будинажа и метасоматических изменений пород), но и их палеобиогеохимические особенности.Литература1. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. – М.: Наука, 1987. – 427 с.2. Власов К.А. Периодический закон и изоморфизм элементов – М.: Наука, 1979. – 148 с.3. Геологические исследования и горно-промышленный комплекс Забайкалья. – Новосибирск: Наука, 1999. – 574 с.4. Перельман А.И. Геохимия. – М.: Недра, 1989. – 528 с.5. Секисов А.Г. Ядерно-физическая концепция эндогенного рудообразования // Горная промышленность. – 1996, №1. – С. 56-62 6. Ядерная геохимия. – М.: МГУ, 2000. – 315 с.^ ТЕХНОГЕННЫЕ ЛАНДШАФТЫ И ГИДРОГЕОХИМИЯ ЛЮБАВИНСКОГО РУДНОГО ПОЛЯ (ЮГО-ВОСТОЧНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ)Л.В. Замана, И.Л. ВахнинаИнститут природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН, Чита, Россия, l.v.zamana@mail.ru^ TECNOGENIC LANDSCAPES AND HYDROGEOCHEMISTRY OF LYUBAVINSKY ORE FIELD (SOUTH-EASTERN ZABAIKAL'E)L.V. Zamana, I.L. VakhninaInstitute of Natural Resources, Ecology and Cryology of SB RAS, Chita, Russial.v.zamana@mail.ruРассмотрены нарушения природных ландшафтов при добыче россыпного и коренного золота и производства геологоразведочных работ, а также приведена гидрогеохимическая характеристика рудного поля по данным трехлетнего мониторинга. Natural landscapes break on placer and ore gold production and geological exploration are examined also hydrogeochemistry of ore field on 3-yearly monitoring data are characterized. Любавинское золоторудное поле находится на юге Забайкальского края в 15-20 км от государственной границы с Монголией (рис. 1). В физико-географическом отношении оно занимает приосевую часть южного отрога хребта Становик в междуречье Тырина и Кыры – левых притоков р. Онон, одного из истоков р. Амур. Трансграничный характер речного стока, направленного с площади рудного поля на монгольскую территорию, требует особого внимания к проблеме загрязнения водной среды при добыче как рудного, так и россыпного золота. В результате россыпной золотодобычи, которая периодически велась на этой территории со времени открытия в 1865 г. Любавинской россыпи, днища дренирующей рудное поле эрозионной сети в значительной степени преобразованы в техногенный ландшафт, состоящий из чередующихся отстойников, котлованов, отвалов. Наиболее изменены долины речек Дунда-Хонгорун и Баян-Зургэ (рис. 2), по которым с конца 1990-х по 2008 г. гидромониторным способом велась повторная промывка россыпей. Общая протяженность переработанных участков по ним вместе со старыми отработками достигает 8.6 и 5.7 км, по рч. Зун-Хонгорун, где в последние годы повторной промывкой россыпи не затронуты, старые, большей частью дражные отработки протянулись на 6.3 км. Ширина нарушенных участков долин от 180-200 м по Баян-Зургэ до 600 м по Дунда-Хонгорун. Степень техногенного изменения ландшафта на отдельных отрезках долин близка к 100%. Отработанные в недавнем прошлом участки рекультивированы на этапе технической рекультивации без нанесения почвенного слоя, отвалы выровнены в виде гряд или холмов высотой до 5-10 м. Биологическая рекультивация не проводилась. По старым отработкам наблюдается восстановление растительности, наиболее активно при наличии в составе отвалов мелкодисперсного материала, заменяющего природные почвы. На непокрытых растительностью поверхностях часто развивается водная эрозия в виде промоин и мелких оврагов. Вынос взвешенных веществ – основная экологическая проблема при россыпной золотодобыче. Сток наносов в основном задерживается в котлованах (рис. 3) и прудах-отстойниках. При обильных ливневых осадках возможен размыв дамб отстойников и вынос взвесей в основную речную сеть. Рис. 1. Местоположение Любавинского рудного поля в границах Забайкальского края. Рис. 2. Дренирующая сеть и пункты гидрогеохимического мониторинга Любавинского рудного поля. Рис. 3. Котлован выемки песков в днище и склон со снятым почвенно-растительным покровом на буровом профиле (участок Евграфовский) в вершине п. Дунда-Хонгорун.Другой тип нарушений ландшафта связан с выполнением геологоразведочных работ и подземной добычей коренного золота. Для него характерны многочисленные разведочные канавы на горных склонах, подъездные дороги, буровые площадки, шахтные и штольневые отвалы. В отвалах складирован крупнообломочный материал фактически без примеси мелкозема, породы практически не затронуты выветриванием, рекультивация отвалов не выполнялась, растительный покров на них не восстанавливается. Степень техногенного преобразования склоновых ландшафтов достигает 30-35%. Свежие расчистки (рис. 3) – также источники обильного выноса взвешенного мелкодисперсного материала, тогда как отвалы служат источниками химического стока петрогенных и рудных элементов в растворенном состоянии. По данным гидрохимического мониторинга, который проводился в 2006-2008 гг. при выполнявшихся геологоразведочных работах на Любавинском месторождении с целью подсчета запасов для вовлечения его в разработку, подземные и поверхностные вóды территории по химическому составу преимущественно трех- и четырехкомпонентные. По катионам доминируют кальциевые воды, по анионам – сульфатно-гидрокарбонатные. С ростом минерализации прослеживается последовательная смена гидрокарбонатного состава сульфатно-гидрокарбонатным и далее гидрокарбонатно-сульфатным, что в целом соответствует общему направлению метаморфизации состава вод по мере замедления водообмена и протекания геохимических взаимодействий в системе вода–порода. В то же время высокие содержания сульфатов в воде рч. Дунда-Хунгорун, достигавшие 300-360 мг/л в разные сроки опробования, связаны не с общей гидрогеохимической зональностью, а обусловлены влиянием сульфидсодержащего оруденения и, кроме того, золошлаковых отходов, накопленных в период разработки месторождения, которая велась до начала 1990-х годов. О выносе сульфатов с рудных участков свидетельствуют данные по точкам Лб-02 и Лб-05 (рис. 2) в вершинах падей Баян-Зургэ и Большефедоровская, в которых содержания SO42- выше, чем средние для вод зоны выщелачивания (12.4 мг/л по [2]) и в точках Лб-07 и ЛБ-08, расположенных выше месторождения по гидравлическому уклону. Характерно, что по Зун-Хонгоруну, дренирующему северо-восточный фланг рудного поля, содержание сульфатов в вершине потока (точка ЛБ-10) при меньшей общей минерализации также более высокие в сравнении с двумя этими пунктами (рис. 4, таблица). При этом повышенная сульфатность вод рудного поля не сопровождается понижением pH, обычным для сульфидсодержащего оруденения, что обусловлено, по всей видимость, высокой карбонатностью среды (пород и самих руд).. Этим можно объяснить более высокие содержание кальция и его соотношение с натрием, чем среднее для зоны выщелачивания (последнее соответственно 3.4 и 1.8). По результатам трехлетних наблюдений за химическим составом поверхностных и подземных вод общей закономерностью их гидрохимического режима является снижение общей минерализации от лета к осени вследствие усиления водообмена за счет инфильтрационного питания подземных и разбавления склоновым стоком поверхностных вод. Таблица Макро- и микрокомпонентный состав вод в пунктах гидрогеохимического мониторинга (Mn-Ni – мкг/л, остальные – в мг/л). № пробы* Eh. мв pH CO2 HCO3- SO42- Cl- F- Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Сумма ионов ПО** Si Sr Mn Fe Cr As Cu Zn Pb Cd Ni Лб 08-02-1 269 7.44 9.0 216.4 73.0 7.1 0.22 74.1 11.9 9.8 0.3 392.8 2.0 5.3 0.4 106 97.9 8.1 2.6 4.8 3.1 4.8 5.1 4.6 Лб 08-02-2 211 7.23 9.2 205.7 64.0 7.2 0.22 64.7 11.4 9.7 0.23 363.2 0.96 4.8 0.48 43.6 26.5 4.5 1.3 2.4 4.3 3.2 8.3 1.3 Лб 08-02-3 299 7.05 7.9 207.9 62.5 6.5 0.14 63.9 10.9 10.2 0.29 362.2 1.1 7.2 0.15 63.7 32.3 5.2 2.1 13.8 3.8 6.0 8.1 1.9 Лб 08-03-1 292 7.74 4.6 103.8 365 12.6 0.22 145.2 16.2 14.5 0.66 658.2 1.5 4.9 1.07 210.2 94.5 2.7 1.0 1.5 3.4 1.3 1.7 5.3 Лб 08-03-2 154 8.52 - 125.2 305 12.0 0.20 121.9 23.6 14.5 0.91 605.0 3.2 5.1 0.93 79.6 53.1 2.5 35.2 2.2 4.4 0.9 3.5 1.1 Лб 08-03-3 293 7.84 0.5 92.2 325 12.6 0.14 122.6 20.1 16 0.75 589.3 2.1 5.6 0.54 38.7 46.0 6.2 5.8 16.6 3.3 0.4 7.2 1.9 Лб 08-05-1 250 7.26 22.6 168.1 193 2.7 0.12 103.9 13.3 10.1 0.30 491.5 1.1 5.9 0.61 58.7 69.3 5.8 2.8 1.5 21.8 2.4 2.7 2.1 Лб 08-05-2 182 7.42 12.8 183 83.6 2.5 0.17 72.0 14.5 10.2 0.32 366.3 0.26 6.4 0.57 17.1 11.3 6.0 5.1 2.3 6.8 0. 8 4.5 0.6 Лб 08-05-3 308 7.50 12.8 183.7 87.5 2.8 0.1 72.3 12.0 10.1 0.32 368.7 0.62 6.9 0.38 12.6 15.1 4.3 16.1 5.0 4.5 0.3 2.9 1.2 Лб 08-07-1 244 7.09 24.0 150.6 22.0 6.3 0.21 42.1 4.4 10.2 0.23 236.0 0.16 5.2 0.74 34.0 58.1 2.5 1.0 5.6 0.4 0.1 10.5 4.2 Лб 08-07-2 190 7.21 12.8 155.9 9.5 6.8 0.12 36.7 4.2 6.51 0.20 220.0 0.09 5.6 0.35 10.7 16.0 2.9 1.9 2.1 2.9 1.2 2.6 0.7 Лб 08-07-3 281 7.19 12.8 108.1 12.5 6.6 0.06 35.1 2.9 7.4 0.22 172.8 0.35 6.1 0.46 11.6 20.2 2.5 2.5 19.6 8.9 6.4 7.5 1.5 Лб 08-08-1 218 6.69 27.3 133.0 13.0 5.6 0.20 38.4 4.1 6.5 0.18 201.0 0.25 4.6 0.40 16 335.7 5.4 0.1 17.7 18.4 2.4 7.9 2.2 Лб 08-08-2 187 6.52 13.2 104.7 11.4 6.3 0.19 36.0 4.9 6.3 0.22 170.0 0.98 5.3 0.21 12.9 144.7 5.8 0.5 7.5 5.0 1.7 1.9 0.6 Лб 08-08-3 289 7.15 13.2 123.0 10.0 9.4 0.10 31.0 3.3 7.0 0.23 183.9 1.83 5.7 0.38 11.4 245.8 2.8 1.9 21.9 8.2 1.0 7.4 4.6 Лб 08-10-1 250 6.83 25.8 87.7 40.0 3.1 0.20 34.0 3.9 6.8 0.70 176.4 3.3 6.8 0.44 26.0 15.7 3.4 19.7 1.1 3.5 1.4 4.3 1.9 Лб 08-10-2 195 7.01 16.0 108.4 20.0 1.6 0.13 26.8 4.2 5.4 0.75 167.3 1.49 7.6 0.43 10.7 9.7 3.0 1.0 2.0 2.7 1.2 1.6 3.3 Лб 08-10-3 285 6.67 66.9 102.5 16.5 2.1 0.06 25.0 3.1 5.8 0.77 155.8 2.5 8.1 0.23 12.8 5.4 1.3 57.1 17.3 9.7 9.7 7.5 6.6 Лб 08-26 266 7.20 13.7 121.5 13.7 8.9 0.10 30.7 3.7 7.3 0.26 186.1 1.69 6.1 0.27 12.8 18.3 2.5 2.0 18.1 10.6 1.6 7.4 4.5 *Примечания. В номерах проб: 08 – 2008 г.; 02…10 – точки опробования; последние цифры – даты отбора проб: 1 – 4.06.08; 2 – 9-10.09.08; 3 – 6-7.10.08. **ПО – перманганатная окисляемость, мгО2/л. Анализы выполнены в аттестованной лаборатории ИПРЭК СО РАН, тяжелые металлы определены атомной абсорбцией на спектрофотометре SOLAAR 6M с электротермической атомизацией. Аналитики С.В. Борзенко, Т.Г. Смирнова, Т.Е. Хвостова.//////////Происходит это как в условиях отсутствия заметных техногенных нагрузок в настоящее время (т. Лб-10), так и при интенсивном техногенном воздействии (т. Лб-03). Наиболее высокой минерализацией выделялись воды рч. Дунда-Хонгорун, что обусловлено несколькими факторами. К числу основных из них относятся: - появление по потоку бассейнов в виде заполненных водой отстойников и котлованов, способствующих повышению минерализации воды вследствие замедления водообмена и увеличения испарения с водной ^ ГЕОХИМИЧЕСКИЙ БАРЬЕР НА 90Sr В.А. Копейкин Ухтинский государственный технический университет, Россия GEOCHEMICAL BARRIER ON 90Sr ^ V.A. KopeikinUhta State Technical University, Uhta, Russia, berg-nadya@yandex.ruВ результате взрыва 4-го блока Чернобыльской АЭС в окружающую среду было выброшено громадное количество радиоактивных изотопов, одним из которых является 90Sr. Основная идея по предотвращению миграции 90Sr подразумевает образование непосредственно на пути его миграции искусственного апатита (или барита), в кристаллическую структуру которого он и должен войти за счет изоморфизма. Апатит и барит практически нерастворимы. As a result of explosion 4 blocks of the Chernobyl atomic power station in an environment have been thrown out enormous quantity of radioactive isotopes. One of which is 90Sr. The basic idea on prevention of migration 90Sr means formation directly on a way of its migration of artificial apatite (or barite) into which crystal lattice should enter due to isomorphism. Apatite and barite are practically insoluble.Когда-то перед автором в связи работой по ликвидации последствий Чернобыльской катастрофы возникла интересная проблема – создать искусственный геохимический барьер на путях миграции радиоактивного 90Sr. Этот изотоп стронция имеет период полураспада 29,12 лет, является β излучателем. Вне зависимости от формы и путей поступления в организм растворённого радиоактивного стронция, он накапливается главным образом в скелете. Осенью 1986 г. на совещании в Новороссийске мы обсудили данную проблему с автором теории геохимических барьеров А. И. Перельманом. Мои предложения по практической реализации геохимического барьера на радиоактивный 90Sr Александр Ильич поддержал. Расчет условий по предотвращению миграции радиоактивного стронция был нами смоделирован методом физико-химического моделирования на ЭВМ по программе И.К. Карпова “Selector”. В первые же месяцы после Чернобыльской аварии произошло радиационное загрязнение вод Днепра, как выпавшей радиоактивной пылью, так и растворёнными радионуклидами, особенно 90Sr. Набор первоначальных радионуклидов был весьма большой, но с течением времени их число сокращалось по мере их распада. Радиоактивный цезий (134Cs и 137Cs) хорошо сорбировался глинистыми грунтами (иллитами) и дальней водной миграции цезия не отмечалось. В то же время миграция 90Sr с грунтовыми водами была весьма значительной. Проведённые опыта по строительству защитных фильтрующих дамб из цеолитов показали довольно быстрое заполнение возможного сорбционного объёма цеолита, и дамбы прекращали сорбировать нуклиды через 2 – 3 недели, превращаясь сами в радиоактивные отходы. Опытные работы по испытанию предложенных составов геохимического барьера проводились нами, начиная с 1988 года, на грунтовых водах из вскрытого могильника с закопанным погибшим от радиации радиоактивным сосновым “рыжим” лесом в 2,3-х км на Ю-З от 4-го блока ЧАЭС. (Координаты этого раскопа - 51о23'02.4'' северной широты и 30о03'55.8'' восточной долготы). Захоронение погибшей от радиации сосны производилось в 1986-1987 годах непосредственно в выкопанные траншеи без всякого глинистого экрана, делать который в тех громадных радиационных полях было просто нельзя. В районе наших работ грунтовые воды стоят практически у поверхности земли и воду для натурных экспериментов мы просто черпали ведром из сделанного раскопа. В природных условиях наиболее типичными минералами стронция являются стронцианит SrCO3 и целестин SrSO4. Вычисленные методом физико-химического моделирования на ЭВМ растворимости этих минералов показали, что стронцианит устойчив в щелочной среде, а для существования целестина необходимо наличие в водах сульфатов. В районах Припятского Полесья, где расположена ЧАЭС, воды имеют кислый характер и практически безсульфатны. Поэтому искусственное создание новообразованных карбоната и сульфата стронция на путях миграции радиоактивного стронция не может дать положительного эффекта из–за отсутствия геохимической обстановки для образования этих минералов. Известен также природный минерал апатит Ca5[PO4]3(F,Cl,OH,CO3), который может содержать стронций, но уже в изоморфной форме, поскольку радиус иона Са+2 равен 0,99 Е, а радиус иона Sr+2 равен 1,12 Е. Апатит вообще отличается широким изоморфным составом, как в катионной, так и в анионной части. Поэтому основная идея создания геохимического барьера на 90Sr заключалась в образовании непосредственно на пути миграции этого радиоактивного нуклида искусственного новообразованного апатита, в кристаллическую структуру которого и должен был бы войти радиоактивный стронций. К тому же апатит очень плохо растворим. Для подтверждения осуществимости предложенных составов геохимического барьера нами, из указанного выше раскопа, отбиралось 4 литра загрязнённой радионуклидами воды, весь объём делили на 2 равные части, в одной растворяли 4 г нитрата бария – Ba(NO3)2, в другой части – 2,174 г сульфата натрия – Na2SO4. Оба раствора сливали при перемешивании, при этом выпадал осадок сульфата бария – BaSO4 (барита). Вес осадка составил 3,572 г. 200 мл раствора отбирали на определение содержания радионуклидов. Оставшиеся 3,8 л снова делили на две равные части и в первую часть добавляли 3,8 г нитрата бария, во вторую 2,068 г сульфата натрия. Оба раствора сливали при перемешивании, вес выпавшего осадка составил 3,394 г. 200 мл раствора отбирали на определение содержания радионуклидов. Оставшиеся 3.6 л снова делили на две части. В первой части растворили 3,6 г нитрата бария, а во второй 1.957 г сульфата натрия. Оба раствора вновь сливали при перемешивании. Вес выпавшего осадка сульфата бария составил 3.215 г. После отбора 200 мл раствора для анализа, оставшиеся 3.4 л раствора снова делили на 2 равные части и в первой растворяли 3,4 г нитрата бария, а во второй – 1,848 г сульфата натрия. После смешивания обоих растворов вес образовавшегося осадка барита составил 3,036 г. Таким образом, всего за время опыта нами было получено 13,217 г новообразованного сульфата бария – барита. Полученный осадок отфильтровывался и высушивался на воздухе в течение 2-х месяцев, а затем проверялся на десорбцию радионуклидов из осадка во внешнюю среду. Для этого высушенный осадок новообразованного барита заливался дистиллированной водой, перемешивался и отстаивался в течение 18-ти месяцев под водой. По истечении этого срока воду над осадком анализировали на содержание радионуклидов. Вода удовлетворяла нормам ДКБ (НРБ 76/87). Результаты очистки радиоактивной воды представлены в табл. 1.Таблица 1 Результат очистки воды от радионуклидов сульфатным барьером Радионуклиды Активность исходной воды, Ku/л Активность воды после обработки сульфатным барьером Ku/л Кристаллизации-онный захват радионуклида, % Допустимая концентрация радионуклида в воде, Ku/л Се-144 2,9Ч10-8 1Ч10-9 97,56 1,2Ч10-8 Ru-106 3,7Ч10-8 1Ч10-9 98,3 1,2Ч10-8 Sr-90 7,2Ч10-8 1,8Ч10-11 99,75 4Ч10-10 Суммарная активность β-излучения ∑ 1,38Ч10-7 ∑ 2,0Ч10-9 98,6 ∑ 2,4Ч10-8 Аналогичным образом нами были испытаны составы из оксида кальция и фосфата или дигидрофосфата калия, которые также использовали в виде 0,1% растворов при их мольном соотношении 1 : 1. Результаты очистки воды от радионуклидов представлены в табл. 2.Таблица 2 Результат очистки воды от радионукл