title: An update on arsenic and thallium mineralogy from the waste dumps of Crven Dol locality, Allchar deposit, North Macedonia
Creators: name: Steinfeld, Annette
Publisher: name: :none
Year: 2022

description: Um mehr Erkenntnisse über das Umweltverhalten von Thallium in As- und Tl- reichen extremen Umgebungen zu gewinnen, wurde die stillgelegte As-Sb-Tl-Au-Lagerstätte Allchar, Nordmazedonien mit ihrer einzigartigen mineralogischen Zusammensetzung und den hohen Thalliumwerten des Erzes ausgewählt. In dieser Masterarbeit werden die Ergebnisse einer mineralogischen Untersuchung von Haldenmaterial aus dem nördlichen Teil der Lagerstätte vorgestellt. Zur Bestimmung der Thallium-Sekundärmineralien der besonders Tl-reichen Lokalität Crven Dol im nördlichen Teil der Allchar-Lagerstätte wurden verschiedene analytische Methoden, wie Röntgenfluoreszenzanalyse (XRF), Röntgen-Pulverdiffraktometrie (PXRD), Rasterelektronenmikroskopie mit energiedispersiver Spektroskopie (SEM-EDX) und Ramanspektroskopie eingesetzt. Die Röntgenfluoreszenzanalyse ergab, dass die mittleren Konzentrationen von Tl und As in den Böden nahe der Deponien 3319 ppm bzw. 58696 ppm betragen, in lorándit- und realgarreichen Deponien jedoch lokal auf Extremwerte von 10571 ppm für Tl und 165830 ppm für As ansteigen können. PXRD-Untersuchungen zeigten, dass die verschiedenen festen Abfallproben hauptsächlich aus Karbonaten (Dolomit und Kalzit), Gips, Quarz, Muskovit, Mineralien der Kaolinitgruppe, gefolgt von Auripigment, Realgar, Pyrit, Markasit, Lorándit, TlAsS2 und verschiedenen Eisen- und Kalziumarsenaten bestehen. Aufgrund dieser Karbonatpufferung ist das Risiko zur sauren Minenentwässerung glücklicherweise gering. Mittels SEM-EDX und Ramanspektroskopie an polierten Schliffen wurden die Sekundärminerale, die sich in den karbonatgepufferten Umgebungen (pH = 7-8) bilden, näher untersucht. Neben gewöhnlichem Arseniosiderit und/ oder Yukonit, Ca2Fe33+(AsO4)3O2·3H2O, Talmessit, Ca2Mg(AsO4)2·2H2O und geringem Thalliumpharmakosiderit TlFe4(AsO4)3(OH)4·4H2O wurde die Existenz kleiner Aggregate von mindestens fünf bisher unbekannten sekundären Thalliumphasen nachgewiesen. Außerdem wurde in dieser Lagerstätte zum ersten Mal Avicennit an der verwitterten Oberfläche eines Handstückes nachgewiesen. Diese Studie liefert weitere Beweise für die Thalliumaufnahme durch neu entdeckte sekundäre Thalliumphasen in karbonatgepufferten, nahezu neutralen As- und Tl-reichen Umgebungen (Đorđević et al., 2021) und zeigt die Notwendigkeit weiterer Studien zur Tl-Aufnahme in As- und Tl- extremen Umgebungen.
description: In order to gain more knowledge on the environmental behavior of thallium in As- and Tl-extreme environments, the abandoned As–Sb–Tl–Au Allchar deposit, North Macedonia with an exceptional mineral composition and high thallium grades of ore was chosen. This master thesis presents the results of a mineralogical investigation of solid waste dump material from the Crven Dol locality at the northern part of the deposit. To determine the retention of Tl by secondary minerals, X-ray fluorescence analysis (XRF), powder X-ray diffraction (PXRD), scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy (SEM-EDX) and Raman spectroscopy was used. XRF showed that the mean concentrations of Tl and As in solid mining waste material and surrounding technosols are 3319 ppm and 58696 ppm, respectively, but can locally, in lorándite, TlAsS2 and realgar-rich dumps, rise to extreme values of 10571 ppm for Tl and 165830 ppm for As. PXRD analyzes revealed that the different solid waste samples are spanned mostly of carbonates (calcite and dolomite), quartz, gypsum, kaolinite-group minerals and muscovite, followed by orpiment, realgar, marcasite, pyrite, lorándite, and various calcium and iron arsenates. Due to the carbonate buffering, the acid mine drainage potential is low. Using SEM-EDX and Raman spectroscopy on polished sections, a closer look at the secondary minerals formed in the carbonate-buffered environments (pH = 7-8) was taken. Besides common arseniosiderite and/or yukonite, Ca2Fe33+(AsO4)3O2·3H2O, talmessite Ca2Mg(AsO4)2·2H2O, and minor thalliumpharmacosiderite, TlFe4(AsO4)3(OH)4·4H2O, the existence of small aggregates of at least five previously unknown secondary thallium-arsenate phases was proved. Furthermore, for the first time in Allchar deposit avicennite, Tl2O3 was reported on the weathered surface of a hand specimen. This study provides further evidence of thallium uptake by newly found thallium secondary phases in carbonate-buffered, near-neutral As- and Tl-rich environments (Đorđević et al., 2021) and indicates the need for further studies on Tl speciation in As- and Tl-extreme environments.