МЫШЬЯК В КОМПОНЕНТАХ ЛАНДШАФТА ПРИРОДНОЙ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ АНОМАЛИИ ЗАБАЙКАЛЬСКОГО КРАЯ

(НА ПРИМЕРЕ ШЕРЛОВОГОРСКОГО ГОРНОРУДНОГО РАЙОНА)
Солодухина М.А.
Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН, Чита, e-mail: mabn@ya.ru
Шерловогорский горнорудный район находится на юго-востоке Забайкальского края, в Борзинском административном районе, северо-восточнее поселка Шерловая Гора. Здесь расположено одноименное висмут-бериллий-олово-вольфрамовое месторождение с наложенной мышьяковой минерализацией, крупное олово-полиметаллическое месторождение Сопка Большая и находящееся к востоку от него месторождение Восточная аномалия. Олово-полиметаллическую руду добывали открытым способом, вследствие чего образовались техногенные массивы, карьер, которым до 1993 года отрабатывалось олово-полиметаллическое месторождение, хвостохранилище обогатительной фабрики бывшего ГОКа, а также отвалы горных пород вскрыши, склады бедных и подготовленных к переработке руд, мелкие карьеры и отвалы разрабатывавшихся висмут-олово-вольфрамовых россыпей.

Участки отбора проб представляют собой природные и антропогенные ландшафты. На каждом участке наблюдения проводили по точкам, хорошо изученным в геологическом отношении. Отбор почвенных проб проводили в соответствии с ГОСТ 17.4.4. 02–84 и по искусственным обнажениям. Доминантные виды растений отбирали и промывали сначала струей проточной воды, а после дистиллированной, и высушивали до воздушно-сухого состояния. Химический анализ проводили методом масс–спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на спектрофотометре ICP-MS Elan DRC II PerkinElmer (нижний порог определения мышьяка – НПО = 0,01 ppb) в Хабаровском инновационно-аналитическом центре Института тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН, аналитики В.Е. Зазулина, А.Ю. Лушникова, Е.М. Голубева и Д.В. Авдеев. Почвенные образцы анализировали методом РФА (НПО = 5 мг/кг) в Геологическом институте СО РАН, аналитики Б.Ж Жалсараев, Ж.Ш. Ринчинова.

Природно-техногенные ландшафты в пределах района представлены собственно олово-вольфрам-висмут-бериллиевым месторождением – Шерловая Гора, где идет старательская добыча самоцветов с применением самоходной землеройной техники, и месторождение касситерит-силикатной формации Аплитовый отрог. Геотехногенные ландшафты представлены карьером, хвостохранилищем, складами и отвалами бедных и забалансовых пород и руд, а также отвалами, образовавшимися в результате отработки россыпных месторождений вольфрама и висмута. Фоновый участок, природного ландшафта был выбран вне месторождения, но в рамках влияния Шерловогорской рудомагматической системы. Важной чертой этой системы является присутствие мышьяка во всех месторождениях и рудопроявлениях олова, вольфрама, цветных металлов и самоцветов. Мышьяк присутствует практически во всех типах горных пород, но его концентрации варьируют довольно широко. Повышенные и ураганные концентрации мышьяка характерны для горных пород основного состава, для гранитов подвергшихся грейзенезации (до 0,126 %), а также для гранитов и основных пород в зоне гипергенеза.

Мышьяк установлен на всех участках, продуктивных на камнесамоцветное сырье, является примесью в кварце, молибдените (до 0,6 %), во флюорите (до 300 г/т), в пирите (до 2 %) (Бойко и др., 1982). Его максимальные концентрации установлены в гранитах (до 0,4 %), грейзенах (до 1,47%), миароловых гранитах (до 0,04 %), в продуктах их гипергенного изменения на разных участках месторождения Шерловая Гора. В горных породах карьера Сопки Большая также установлены его высокие, порой ураганные содержания, достигающие 1 %.

Основным источником мышьяка в ландшафте являются горные породы геологического субстрата, собственные минералы мышьяка, продукты их гипергенного изменения, а также другие рудообразующие минералы, где мышьяк является примесью.

Поскольку почвообразующие горные породы в значительной степени обогащены мышьяком, то и почвы наследуют его высокие концентрации. На разных точках наблюдения его содержания в почвообразующих породах и почвах различные, но варьируют довольно широко (от 2,5 г/т в почвах фонового участка до 18000 г/т в пади Лукаво-Золотой). Средние содержания мышьяка по участкам значительно превышают кларк и ПДК (табл. 1). Это связано, прежде всего, с геологическим строением района.

На участках в почвообразующих породах, представленных четвертичными аллювиально-пролювиальными отложениями (пески, супеси, суглинки, глины, галечники, щебень), были выявлены минимальные содержания (Т. 1 – 4). Его средние и максимальные концентрации обнаружены в природно-техногенном ландшафте на участках Жилы Новой (Т. 5.1) и на Сопке Мелехинской (Т.9). Установлено, что на участках, где почвообразующей породой служат продукты разрушения мезозойских гранитоидов и грейзенов, содержание в них мышьяка не превышает 660 г/т. На участках пади Лукаво-Золотой (Т. 8.1) и на восточном склоне Сопки Лукавой (Т. 8.4), где почвообразующие породы представлены продуктами разрушения палеозойских диоритовых порфиритов и порфиритов, габбро-диоритов и диоритов, содержание в них мышьяка еще меньше (до 375 г/т). Существенные отличия, выражающиеся в аномально высоких концентрациях, выявлены на Жиле Новой, участке Поднебесных и Сопке Мелехинской (Т. 5.1. – 5.2. и Т. 9). Здесь в тех же мезозойских гранитоидах и грейзенах, обнаружены содержания мышьяка, превышающие кларк в 1000 и более раз. Это объясняется тем, что на этих точках, кроме указанных горных пород, развиты зоны рудной минерализации. На Жиле Новой и участке Поднебесных на кварц-белилл-топазовые жилы наложена поздняя арсенопиритовая минерализация, а на Сопке Мелехинской развита зона окисления сульфидных руд, где мышьяк представлен в форме скородита (Солодухина и др., 2010).

Основным носителем аномальных концентраций служат арсенопирит и скородит.

Несмотря на высокие содержания мышьяка в почвах Шерловогорского горнорудного района, подвижность его весьма ограничена. Особенности почвообразования в аридном климате и геохимические условия среды (рН и Еh почв, наличие в них реакционного железа и алюминия), препятствуют миграции мышьяка в ландшафте. Известно, что в почвах природно-техногенного и геотехногенного ландшафтов присутствуют в основном, его неподвижные формы (Корешкова, Юргенсон, 2010).

Содержание мышьяка в природно-техногенном делювии карьера меньше, чем в почвах природно-техногенного ландшафта и техноземе Северного отвала и хвостохранилища.

Геохимический фон содержания мышьяка в разных ландшафтах Шерловогорского горнорудного района различен. Поведение мышьяка в системе горные породы – почва – растения определяется как природными процессами эволюции ландшафта, так и геотехногенезом. Несмотря на высокие, порой ураганные содержания мышьяка в питающей среде, растения захватывают лишь малую его часть, КБП мышьяка растениями района довольно низкий (0,000001 – 1,83). Интенсивность биологического поглощения мышьяка растениями не зависит от его валового содержания в питающей среде (коэффициент корреляции – 0,1).
Литература:

1. 
   Бойко С.М., Трошин Ю.П., Маркова М.Е., Михеева Э.И., Алексеева Н.И. Элементы-примеси в касситеритах оловорудных месторождений как индикатор зонального распределения компонентов в рудных телах // Зап. Забайк. фил. Геогр. о-ва СССР, 1982. – вып.48. – С. 39 – 43.
   
2. 
   Солодухина М.А., Юргенсон Г.А., Смирнова О.К. Мышьяк в почвах Шерловогорского рудного района // Вестник ЗабЦ РАЕН. – 2010. – № 1 (3). – С. 15 – 19.
   
3. 
   Корешкова Ю.В., Юргенсон Г.А. Формы нахождения мышьяка в почвогрунтах Шерловогорского горнорудного района Забайкальского края // Минералогия и геохимия ландшафта горнорудных территорий. Современное минералообразование: Труды III Всероссийского симпозиума с международным участием и IX Всероссийских чтений памяти акад. А.Е. Ферсмана 29 ноября – 2 декабря 2010 г. Чита, Россия. Чита: Изд-во ЗабГГПУ, 2010. – С 19 – 22.
   

Таблица 1

Среднее содержание мышьяка в почве и техноземах района на разных участках, г/т

Ландшафт	Место отбора	Особенность почв		Статистические характеристики
		рН	Eh, мВ	x	σ	σ/ x	x/кларк	x/ПДК	n
Природно-техногенный	Точка 1.	-	-	152,5	35	0,23	30,5	76,3	12
	Точка 2.	-	-	296,7	42	0,14	59,3	148,4	6
	Точка 3.	-	-	168	24	0,14	33,6	84,0	5
	Точка 4.	-	-	433,3	204	0,47	86,7	216,7	6
	Точка 5.1. Участок Поднебесных (Жила Новая)	6,2	390	1614	1033	0,64	322,8	807,0	15
	Точка 5.2. Участок Поднебесных	6,1	359	573,5	331	0,59	114,7	286,8	56
	Точка 6. Сопка Обвинская (западный склон)	6,5	190	601,3	418	0,7	120,3	300,7	36
	Точка 7. Сопка Обвинская (вершина)	5,9	399	817,5	457	0,56	163,5	408,8	4
	Точка 8.1. Падь Лукаво-Золотая	6,0	255	2010,8	5056	2,51	402,2	1005,4	12
	Точка 8.2. Участок Пятисотка	7,0	304	554,2	140	0,25	110,8	277,1	5
	Точка 8.3. Аплитовый отрог	-	-	336,3	166	0,49	67,3	168,2	8
	Точка 8.4. Сопка Лукавая (восточный склон)	7,1	290	176,4	198	1,12	35,3	88,2	23
	Точка 9. Сопка Мелехинская	5,3	400	219,4	144	0,66	43,9	109,7	14
Геотехногенный	Точка 10.1. Карьер	7,5	352	416,2	409	0,99	83,2	208,1	4
	Точка 10.2. Карьер	8,9	281	216,6	307	1,42	43,3	108,3	10
	Точка 10.3. Карьер	7,4	177	204	-	-	40,8	102,0	1
	Точка 10.4. Карьер	8,2	298	268,7	-	-	53,7	134,4	1
	Точка 10.5. Карьер	7,5	352	482,2	360	0,75	96,4	241,1	16
	Точка 11. Северный отвал	7,7	339	577,7	412	0,71	115,5	288,9	7
	Точка 12.1. Хвостохранилище	8,3	200	560,7	316	0,56	112,1	280,4	14
	Точка 12.2. Хвостохранилище	9,0	280	547	335	0,61	109,4	273,5	14
	Точка 12.3. Хвостохранилище	6,5	386	482,2	359	0,75	96,4	241,1	16
Природный	Точка 14.1. Фоновый участок	6,42	287	11,3	542	0,48	2,3	5,7	5

Таблица 2

Геохимический фон содержания мышьяка в почвообразующих породах, почвах, техноземе и в растениях Шерловогорского горнорудного района.

Ландшафт	Название проб	Содержание, мг/кг			V, %	n
		x	Min	Max
Природно-техногенный	Почвообразующие горные породы	915,6	17	14700	195	119
	Почва	607,9	3	18000	216	202
	Растения	13,76	Ниже НПО	847,29	320	312 (4680)
Геотехногенный	Технозем	334	2,5	1700	109	83
	Растения	5,05	Ниже НПО	47,65	145	143 (2145)
Природный	Почвообразующие горные породы	Ниже НПО	-	-	-	5
	Почва	11,3	2,5	27	48	5
	Растения	0,46	Ниже НПО	6,01	200	76 (1140)
Примечание: n – число проб. В скобках дано общее содержание экземпляров растений в массиве проб.