Эколого-гидрогеохимическая характеристика водных объектов золотопромышленных разработок Балейско-Тасеевского рудного поля (восточное Забайкалье)

территорий различного функционального использования // М.: ИМГРЭ, 1996. - 86 с.

17. Филиппова Л.А., Санина Н.Б., Юркова И.В. Результаты геохимического картирования на территории Мухор-Кучелгинского полигона // Геофизика на пороге третьего тысячелетия. - Иркутск: ИрГТУ, 1999. - С. 54-81.

Рецензент доктор геолого-минералогических наук, профессор Иркутского государственного технического университета В. А. Филонюк

18. Экология Западной Сибири / Росляков Н.А. [и др.]. - Новосибирск: СО РАН НИЦ ОИГГМ, 1996. - 246 с.

19. Экологические проблемы урбанизированных территорий. - Иркутск: ИГ СО РАН, 1998. - С. 13-128.

УДК 556.314 : 612.014

1 2 Л.В. Замана , М.Т. Усманов

ЭКОЛОГО-ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ЗОЛОТОПРОМЫШЛЕННЫХ РАЗРАБОТОК БАЛЕЙСКО-ТАСЕЕВСКОГО РУДНОГО ПОЛЯ

Приведены результаты химических анализов проб воды, отобранных из карьеров, хвостохранилищ золотоизвлекательных фабрик, отстойников, котлована выемки золотоносных песков и дождевой лужи. Большинство проб характеризуют кислые воды с концентрациями фтора и металлов, многократно превышающими допустимые для вод рыбохозяйственного значения. Для осушения затопленного карьера рекомендован водоотлив в одно из хвостохранилищ.

Ключевые слова: гидрогеохимия, дренажный сток, тяжелые металлы, водоотлив.

Библиогр. 6 назв. Ил. 1. Табл. 1.

AN ECOLOGICAL AND HYDROGEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF WATER OBJECTS OF GOLD-MINING OF BALEY-TASEEVO ORE FILD

L. V. Zamana1, M. T. Usmanov2

The authors present the results of chemical tests of the water samples from open pits, tailing storage of gold-extracting factories, sumps, a foundation ditch of dredging of gold-bearing sand and a rain pool. The majority of samples characterize acidic waters with concentrations of fluorine and metals, repeatedly exceeding allowed values for fishery waters. Pumping into one of tailing storage is recommended to drain a flooded pit.

Key words: hydrogeochemistry, a drainage drain, heavy metals, pumping.

6 sources. 1 figures. 1 table.

1 Замана Леонид Васильевич, кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией геоэкологии и рудогенеза Института природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН, г. Чита, тел.: (302-2) 20-61-67; e-mail: l.v.zamana@mail.ru.

2Усманов Марат Тимурович, научный сотрудник лаборатории геоэкологии и рудогенеза Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН, г.Чита.

1Zamana Leonid Vasiljevich, a candidate of geological and mineralogy sciences, the head of the laboratory of geoecology and ore-genesis of the Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology of Siberian Department of the Russian Academy of Sciences, Chita, tel.: (302-2) 20-61-67; е-mail: l.v.zamana@mail.ru.

2Usmanov Marat Timurovich, a research assistant of the laboratory of geoecology and ore-genesis of the Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology of Siberian Department of the Russian Academy of Sciences, Chita.

Балейско-Тасеевское рудное поле в середине прошлого столетия было одним из основных центров золотодобычи не только в Восточном Забайкалье, но и в Советском Союзе. Оно находится в 300 км к востоку от г. Читы (рис. 1) и включает два рудных месторождения - Балейское и Тасеевское. В геолого-структурном отношении месторождения приурочены к Ун-дино-Даинской депрессии мезозойского Балейского грабена, выполненного преимущественно песчаниками и конгломератами верхнеюрского-нижнемелового возраста, перекрывающими эффузивы среднего состава. Первое расположено на северном фланге рудного поля в правом борту долины р. Унды. Золотоносные кварцевые жилы локализованы в штокверке гра-нодиоритов, образующих выступ фундамента. Общее содержание сульфидов (пирит, арсенопирит, халькопирит и др.) в рудах составляет 0.5-5%, постоянно при-

сутствуют карбонаты (до 20%) и слоистые силикаты (до 20%). Тасеевское месторождение находится под руслом и на противоположном берегу реки, руды его в виде кварцевых жил и прожилковой минерализации залегают в песчаниках и содержат сульфиды и жильные минералы примерно в тех же количествах, что и на Балейском месторождении [1].

Добыча золота в районе началась в 1829 г. с разработки россыпей в долине р. Унды. Балейское месторождение вовлечено в эксплуатацию ровно через 100 лет, Тасеевское - в 1948 г. Аллювиальные россыпи отрабатывались до конца 70-х годов прошлого века. Эксплуатация месторождений велась открытым и подземным способом, руды перерабатывались сначала на одной, затем на двух золотоизвлека-тельных фабриках (ЗИФ-1 и ЗИФ-2), имевших собственные хвостохранилища. Разработка Балейского месторождения пре-

• -1  -2 ^-з г—1-4

Рис. 1. Местоположение пунктов отбора проб воды:

1 - пункты гидрогеохимического опробования; 2 - карьеры; 3 - хвостохранилища; 4 - отвалы

кращена в 1983 г. из-за приближения контура карьера к жилой застройке г. Балей, а Тасеевского - в 1995 г. из-за экономического кризиса и падения цены на золото. Всего добыто около 365 т только рудного золота [2, 3], запасы его на месторождениях полностью не выработаны. Рекультивация отвалов и хвостохранилищ не проводилась. В результате длительного горно-промыщленного производства на площади около 30 км2 сформировались опасные в экологическом отношении техногенные ландшафты и водные объекты. В настоящее время идут подготовительные работы по повторному вовлечению в эксплуатацию Тасеевского месторождения. Основная экологическая проблема начального этапа его освоения - кислые металлоносные воды карьера в объеме около 2 млн. м3, накопившиеся из-за прекращения в 1998 г. водоотлива.

Возникшие техногенные водоемы заполняют карьеры, хвостохранилища, дражные и выемочные котлованы. В данной статье рассматриваются результаты химико-аналитических исследований водных проб (табл. 1), отобранных 22-25 июня 2007 г. Анализы выполнены в лаборатории Института природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН. Использовался комплекс методов и методик, определение металлов проводилось на атомно-абсорб-ционном спектрофотометре 80ЬЛЛЯ-М6 в аргон-ацетиленовом пламени или с электротермической атомизацией (в случае микроколичеств), для калибровки прибора и контроля достоверности определений использовались ГСО (государственные стандартные образцы). Аналитики С.В. Борзенко, Т.Г. Смирнова, Т.Е. Хвостова.

В представленной выборке по химическим характеристикам контрастно выделяются воды котлована выемки песков россыпи (проба 26) в аллювиальных отложениях р. Унды. Они отличаются щелочной реакцией (рН 8.89), гидрокарбонатным составом, низкими минерализацией и концентрациями металлов. Большинство из определявшихся металлов относится к группе элементов-гидролизатов [4], ми-

грация их в водах ограничивается высокими значениями рН из-за образования слаборастворимых гидроксидов. Исключение из металлов составляет катионоген-ный стронций, накапливающийся в щелочных условиях. Содержание его на порядок выше среднего для подземных вод зоны выщелачивания при том же уровне минерализации, но при более высоком значении рН [5].

Остальные пробы характеризуют состав вод, сформировавшийся в результате взаимодействия их с рудами и вмещающими породами или отходами разработки рудного золота - песками хвостохранилищ и отвалами. Окисление сульфидов и сернокислотное выщелачивание пород являются здесь главными геохимическими процессами, определяющими физико-химические показатели вод. В результате воды имеют сульфатный состав анионов, аномально высокие концентрации металлов и значения окислительно-восстановительного потенциала, кислый характер среды, исключая воды Балейского карьера (проба 17). Различный кислотно-щелочной характер вод карьеров при примерно одинаковом количестве в рудах обоих месторождений сульфидов и карбонатных минералов, определяющих кислотообразующий и нейтрализующий потенциалы водовмещаю-щей среды, можно объяснить наличием дополнительного источника образования серной кислоты в породах - песчаники Тасе-евского месторождения, в отличие от «стерильных» в отношении сульфидов грано-диоритов Балейского месторождения, слабо пиритизированы. К тому же, сами гра-нодиориты в ходе взаимодействия в системе «вода-порода» оказывают некоторое нейтрализующее действие в результате образования группы 0Н- при гидролизе плагиоклазов и замещения в них катионов на Н+ при выщелачивании (образование Н-слоя).

В прудах обоих хвостохранилищ (пробы 19 и 20), сохранившихся к настоящему времени в виде небольших водоемов в пониженных местах ложа, воды кислые. До пуска в 1958 г. собственной фабрики

Таблица 1

Химический состав воды техногенных водоемов Балейско-Тасеевского рудного поля

(с НСОз- по Бг - мг/л, с А1 по Ля - мкг/л).

Компонент Пробы ПДК*

17 18 19 20 26 27 28 29

РН 8.40 3.57 3.28 3.08 8.89 3.19 2.89 3.13

ЕЙ, мв 320 502 466 578 197 553 493 565 -

НСОз- 103.8 0.0 0.0 0.0 334.0 0.0 0.0 0.0 -

СОз2- 0.3 - - - 9.3 - - - -

БО42- 600 1190 5537 3008 15.7 2702 4900 2400 100.0

С1- 42.6 7.08 50.2 11.2 10.0 14.1 15.9 6.7 300.0

Б- 0.38 1.44 11.9 2.5 0.4 7.2 10.4 2.0 0.05

N03" 19.6 13.6 2.5 2.5 4.1 2.0 6.2 2.2 40.0

Са2+ 139.9 187.9 399.7 467.4 31.8 261.6 334.8 247.4 180.0

м^2+ 70.5 126.1 724.6 424.8 30.5 353.6 470.8 341.5 40.0

50.7 71.3 571.9 44.5 46.8 190.7 4.4 49.6 120.0

К+ 10.9 4.6 2.7 2.8 5.0 3.7 0.2 10.6 50.0

Сумма ионов 1039 1602 7301 3964 478 3535 5743 3063 -

0.46 6.0 4.7 0.70 0.46 6.4 4.9 5.1 -

Бг 2.17 3.84 6.07 3.56 1.29 3.81 2.57 3.03 0.4

А1 433 9640 44618 13179 36.0 16063 150779 2912 0.04

Мп 123 13173 88112 25759 22.6 37735 30584 34486 0.01

Бе 452 14599 90689 56095 25.1 48063 774112 182629 0.1

Сг 2.86 10.9 65.7 1.77 1.07 20.3 63.4 4.47 0.07

ЛБ 4.35 6.18 77.4 20.8 7.05 1.93 1323 43.5 0.05

Си 33.5 107 745 58.9 12.4 336 3185 81.8 0.0011

2п 50.9 802 5131 1189 13.0 2879 6303 1004 0.01

РЬ 0.40 1.2 5.1 2.9 0.79 15.0 321 5.8 0.006

Сё 1.1 4.1 7.1 3.0 0.10 9.3 195 2.0 0.005

N1 64.0 858 3443 472 7.0 1633 5652 1108 0.01

Со 11.6 251 566 226 1.9 636 1085 374 0.01

Ая 0.62 0.56 0.14 0.54 0.32 0.17 0.19 0.27 -

Примечания. * Для рыбохозяйственных целей; превышение над фоновым содержанием.

руда Тасеевского месторождения перерабатывалась на Балейской ЗИФ-1, этим в значительной мере определяется характер водной среды в ее хвостохранилище. Дополнительными источниками кислотного стока в оба хвостохранилища служат отсыпанные вокруг них отвалы Тасеевского месторождения. О кислом характере стока и интенсивном выносе металлов с отвалов свидетельствуют данные по расположенным среди них небольшим отстойникам (пробы 27 и 29) и дождевой луже (проба 28), которая образовалась за сутки до опробования. Аномальные гидрогеохими-

ческие характеристики дождевого стока обусловлены предварительным накоплением в поровых растворах отвалов рудных и петрогенных элементов в легко подвижных формах вследствие процессов физико-химического выветривания. Обломочный материал отвалов повсеместно в значительной степени дезинтегрирован до дресвяно-песчаных фракций, обогащенных глинистым материалом. Обычно он накапливается по подножью отвалов под дождевыми промоинами в виде небольших конусов выноса, частью выносится в речную сеть.

Резкий рост концентраций металлов приводит к формированию необычного для вод зоны гипергенеза катионного состава - в кислых водах Бе, Мп и Л1 становятся значимыми для определения химического типа воды, а в крайних вариантах - главными катионами. Еще одна особенность кислых вод - высокие содержания фтора. Источником его служат вмещающие породы, накопление в водах происходит вследствие связывания фтора в металлофторидные комплексы, препятствующие выпадению Б в виде флюорита СаБ2 в случае термодинамического равновесия с ним по валовым концентрациям. Как и в водах техногенных потоков рассеяния вольфрамовых месторождений [6], в составе комплексных форм преобладают соединения с алюминием.

Кислые значения рН и концентрации металлов многократно превышают предельно-допустимые для водных объектов рыбохозяйственного значения, что исключает возможность прямого сброса воды в речную сеть при осушении Тасеевского карьера. Необходима или очистка карьерных вод, или сброс их в накопители. В качестве накопителей могут рассматриваться Балейский карьер или хвосто-хранилище ЗИФ-2.

Положительной стороной водоотлива в Балейский карьер была бы нейтрализация сточных вод в результате смешения и, как следствие, существенное снижение концентраций тяжелых металлов. Но наличие гидравлической взаимосвязи между карьерами усилит водоприток в Тасе-евский карьер и осложнит его осушение. Вариант сброса в хвостохранилище поэтому предпочтительнее. Реализация его потребует решить проблему сбора фильтрационных потерь, которые при использовании хвостохранилища в существующем виде неизбежны, поскольку сооружалось оно без противофильтрацион-ного экрана. При этом часть фильтрующихся вод будет возвращаться в Тасе-евский карьер, другая будет разгружаться под дамбами обвалования. Нейтрализация кислых вод до уровня ПДК при фильтра-

ции происходить не будет, так как отвалы, из которых дамбы отсыпаны, сами являются источником кислотного стока. Потребуется сбор фильтрационных потерь дренажными (ловчими) канавами с последующим возвратом их в накопитель. Канавы обеспечат также частичный перехват дождевого стока с отвалов, примыкающих к хвостохранилищу.

Таким образом, водоемы, заполняющие горные выработки, гидротехнические сооружения и понижения среди отвалов, возникшие в результате разработки рудных сульфидсодержащих месторождений золота Балейско-Тасеевского рудного поля, характеризуются неблагоприятными в экологическом отношении преимущественно кислыми водами с высоким содержанием тяжелых металлов, многократно превышающим допустимые нормативы для объектов рыбохозяйственного значения. Прямой сброс таких вод в речную сеть недопустим. Осушение карьера на этапе подготовки к эксплуатации Тасеев-ского месторождения может осуществляться организацией водоотлива в изолированные накопители, но при этом необходим учет возможности фильтрационных потерь из них.

Библиографический список

1. Юргенсон Г.А., Грабеклис Р.В. Балейское рудное поле. Месторождения Забайкалья / под ред. Н.П. Лаверова (в 2 книгах). - М.: Геоинформмарк, 1985. - Т. I, кн. II. - С. 19-32.

2. Юргенсон Г.А. Балейское месторождение золота. Энциклопедия Забайкалья: Читинская область: В 4 т. Т. II: А-З / Гл. ред. Р.Ф. Гениатулин. - Новосибирск: Наука, 2004. - С. 91-92.

3. Юргенсон Г.А. Тасеевское месторождение золота. Энциклопедия Забайкалья: Читинская область: В 4 т. Т. IV: С-Я / Гл. ред. Р.Ф. Гениатулин. - Новосибирск: Наука, 2006. - С. 132-133.

4. Крайнов С.Р., Рыженко Б.Н., Швец В.М. Геохимия подземных вод. Теоретические, прикладные и экологические аспекты. - М.: Наука, 2004. - 677 с.

5. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны миграции фтора в кислых дренажных гипергенеза. - 2-е изд., исправл. и доп. - водах вольфрамовых месторождений М.: Недра, 1998. - 366 с. Восточного Забайкалья // Докл. АН, 2004,

6. Замана Л.В., Букаты М Б. Формы т. 396, № 2. - С. 235-238.

Рецензент кандидат геолого-минералогических наук, доцент Иркутского государственного технического университета М. А. Тугарина

УДК:549.641

1 2 3

Д.А. Яковлев , С.И. Костровицкий , Н.В. Алымова

ОСОБЕННОСТИ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА КИМБЕРЛИТОВ ВЕРХНЕМУНСКОГО ПОЛЯ

Изучены особенности петрохимического, изотопно-геохимического и минералогического состава кимберлитов, слагающих Верхнемунское поле, и показаны их существенные отличия от кимберлитов других алмазоносных полей Якутской провинции.

Ключевые слова: минералогия, петрография, поле, кимберлит, алмаз, основная масса, зональность.

Библиогр. 13. Ил. 9.

COMPOSITION FEATURES OF KIMBERLITES FROM THE UPPER MUNA FIELD

D.A. Yakovlev1, S. I. Kostrovitsky2, N.V. Alymova3

The authors have studied the features of petrochemical, isotope-geochemical, and mineralogical composition of kimberlites, composing the Upper Muna field. Based on results of these studies the authors demonstrate essential differences of these kimberlites from ones from other diamond-bearing fields of Yakut Province.

Key words: mineralogy, petrography, field, kimberlite, diamond,matrix, zoning. 13 sources. 9 figures.

Якутская кимберлитовая провинция ской платформы и включает в себя пять

занимает северо-восточную часть Сибир- промышленно-алмазоносных полей, груп-

1 Яковлев Д.А. - младший научный сотрудник Института геохимии им. А.П. Виноградова, 664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1а, тел.: (3952) 51-14-57, факс: (3952) 42-70-50, е-mail: yakovlev@igc.irk.ru

2Костровицкий С.И. - старший научный сотрудник Института геохимии им. А.П. Виноградова, 664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1а, тел.: (3952) 51-14-57, факс: (3952) 42-70-50, е-mail: serkost@igc.irk.ru

3Алымова Н.В., научный сотрудник Института геохимии им. А.П. Виноградова, 664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1а, тел.: (3952) 51-14-57, факс: (3952) 42-70-50, е-mail: alymova@igc.irk.ru

:Yakovlev D.A. - a junior scientific worker of the Institute of Geochemistry named after A.P. Vinogradov of Siberian Department of Russian Academy of Sciences, 1a Favorsky St., Irkutsk, 664033, те1: (3952) 51-14-57, fax: (3952) 42-70-50, е-mail: yakovlev@igc.irk.ru

2Kostrovitsky S.I. - a senior scientific worker of the Institute of Geochemistry named after A.P. Vinogradov of Siberian Department of Russian Academy of Sciences, 1a Favorsky St., Irkutsk, 664033, тel.: (3952) 51-14-57, fax: (3952) 42-70-50, е-mail: serkost@igc.irk.ru

3Alymova N.V. - a scientific worker of the Institute of Geochemistry named after A.P. Vinogradov of Siberian Department of Russian Academy of Sciences, 1a Favorsky St., Irkutsk, 664033, те!.: 8(3952) 51-14-57, fax: 8(3952) 42-70-50, е-mail: alymova@igc.irk.ru