Минералогический состав донных отложений

Термический метод был использован для определения вещественного состава белых суспензионных охр пробы Md 200, поскольку рентгенофазовый анализ продемонстрировал полную рентгеноаморфность пробы. Анализ для белого осадка, дает Al₂0₃ (40.55 %), Si0₂ (3.38 %), P₂0₅ (1.09 %), S0₃ (15.53 %), CaO (0.82 %), FeO (0.56 %) и H₂0 (38.27). Гидробазалюминит, с химической формулой Al₄ (SO₄) (ОН)₁₀*12-36H₂O, происходит как продукт нейтрализации Al-содержащих высокосульфатных вод, сформированных окислением пирита и последующего растворения серицита, хлорита и кислых плагиоклазов в составе алюмосиликатных пород отвалов. Базалюминит (рис. 13) и юрбанит с формулой Al₄ (SO₄) (ОН)*5H₂O, сформированы как продукты обезвоживания гидробазалюминита. Основываясь на кривой ДТА (рис. 14), обезвоживание начинается приблизительно к 450 °C (рис. 14). Между 750 и 900 °C вес белых охр, остается постоянным. Заключительная потеря веса начинается приблизительно в 940 ⁰С из-за реакции разложения сульфата. Воды с белыми охрами, имеющие высокие содержания Al и SO_4, обычно свидетельствуют о наличии кислой среды с рН менее 4.4. При этом появление в воде Al не приводит к поглощению или выделению энергии (как, например при окислении пирита) и считается, что все реакции с участием Al не являются химико-бактериальными, а чисто химическими. В водах с рН менее 4.5 Al обычно является производным от сернокислотного выветривания хлорита, серицита и плагиоклазов, являющихся основными фазами в отвальной массе. Al-содержащие кислые воды с высоким содержанием сульфатов и низким рН смешиваются с нейтральными или субнейтральными водами и при гидролизе в диапазоне рН от 4.5 до 5.2 происходит выпадение в русле ручьев белых “охристых” осадков (в англоязычной литературе, несмотря на белый цвет суспензионного осадка, закрепилось название “white ochre’s”). В белых “охрах” встречаются пластинчатые индивиды, которые, судя по пикам на дифрактограммах с 7.86 и 3.07А (рис. 14), представлены гипсом.

Наличие S и Al в энергодисперсионных спектрах глобулярных выделений матрицы белых охр с размером индивидов около 0.5 мкм доказывает, что эта фаза может относиться к базалюминиту (?) (рис. 13).

 

 

 

Рис. 13. Глобулярные выделения базалюминита (?) с гипсом (прямоугольные пластинки). Проба Md 200. Сканирующий электронный микроскоп JEOL JSM 6460 c энергодисперсионной приставкой LINK (неопубликованные данные В.Н. Удачина).

 

Рис. 14. Термограмма и рентгенограмма белых охр.

 

Мощный разрез литифицированных охристых отложений был изучен в шламоотстойниках 1 и 2, куда в течение 22 лет стекали кислые рудничные воды объединенного шахтного водоотлива Блявинского рудника (рис. 15). Отобраны 29 проб.

 

Рис. 15. Шламоотстойник 1

 

Отбор проб, как на первом, так и на втором шламоотстойнике производилось следующим путем: были выкопаны ямы глубиной до 2 м с одной горизонтальной стенкой для того, чтобы можно было увидеть закономерность слоев накопления вещества и отобрать пробы (рис. 16). Методика отбора в обоих случаях одинакова. Отбор проб происходил по слоям.

Разрез №1, были отобраны следующие пробы Md(SD)254:

254/1 интервал 0-5 см, комковатый, бурый.

254/2 интервал 10-20 см, бурый, огипсованный, с линзами тонких слоев, светло-рыжего до черного цвета.

254/3 интервал 20-30 см, слоистый от 0,5 мм до 1 мм, светлых слоев больше чем бурых.

254/4 интервал 30-50 см, более бурые, глинизированные, наблюдается линза супесчаного вещества.

254/5 интервал 50-56 см, супесчаный, красно-бурый цвет.

254/6 интервал 56-76 см, желтоватый с тонкими бурыми прослоями до 1мм.

254/7 интервал75-90 см, толщина бурых слоев больше чем остальных и бурые преобладают.

254/8 интервал 90-98 см, чередование желтых, черных и бурых слоев, глинизированные.

254/9 интервал 98-117 см, аналогично интервалу 56-76.

254/10 интервал 117-120 см, аналогично 50-56 см.

254/11интерва 120-145, аналогично слою 56-76 см, но бурых слоев мало, больше желтых.

254/12 интервал 145-165 см, чередование бурых и желтых. Желтые оглиненые, а бурые опесчаненые, но тоньше.

254/13 интервал 165-180 см, слой опесчаненый, бурый с резкими тонкими желтыми прослоями.

254/14 интервал ниже 180 см, желтые, однородные.

Разрез №2, были отобраны следующие пробы Md(SD) 258:

258/1 интервал 0-16 см, рыхлые, бурые, опесчаненый с прослоями черного цвета в подошве.

258/2 интервал 16-25 см, глинизированные, желтые с прослоями буро-красного цвета.

258/3 интервал 25-30 см, красно-бурый с прослоями и шлирами черного цвета.

258/4 интервал 30- 39 см, желто-рыжий, опесчаненый со слоями черного цвета.

258/5 интервал 39-55 см, желто-рыжий, глинисто-супесчаный, ближе к песку.

258/6 интервал 55-66 см темнее предыдущего, «брекчиевидный» «Такырник» резко очередной порцией шахтного водопритока после длительного периода усыхания.

258/7 интервал 66-71 см, опесчаненый, черно-бурый, аналог интервалу 50-56 см разреза №1,но более черный.

258/8 интервал 71-75 см, аналог интервалу 90-98 разреза №1.

258/9 интервал 75-79 см, аналог 50-56 см разрезу №1, по цвету такой же.

258/10 интервал 79-92 см, кровля похожа на 55-66 см, далее бурый, глинизированный, цвет грязно-желтый.

258/11 интервал 92-139 см, глинизированный, однородный, грязно-желтый.

258/12 интервал 139-142 см, аналог 75-79 см, с «обломками» черных.

258/13 интервал 142-153 см, глинизированный с чередованием бурых и густо-бурых слоев.

Результат длительного усыхания материала на поверхности отходов:

258/1А светло-кремовый такырник.

258/1В черный, иризирующий.

Рис. 16. Общий вид шурфа в шламоотстойнике №.1

 

 

Рис. 17. Закономерности расположения слоев в шламоотстойнике.

 

Черные слои, предполагаемое органическое вещество (топливо), следы работы техники при разработке месторождения. Светло-желтый - гипс, был сделан рентгенофазовый анализ этого вещества, подтвердивший преобладание гипса. Бурые слои сложены швертманнитом(?) и гипсом (рис. 18). Желтый слой – гипсом при минимуме швертманнита(?).

Можно предположить, что основным фактором формирования состава слоистости и преобладания или минимума швертманнита(?) является бактериальный фактор в контрастные климатические сезоны (рис. 17). При низкой температуре в зимний период железобактерии не могут существовать, Fe²⁺ удаляется с водами при дренаже через отстойник, тогда осаждается только гипс при минимуме химического окисления Fe²⁺, а в летний период железобактерии активно окисляют большую часть Fe²⁺, осаждается швертманнит(?) и гипс.

Рис. 18. Фото и энергодисперсионный спектр швертманнита (?). Проба Md 238/1. Сканирующий электронный микроскоп JEOL JSM 6460 c энергодисперсионной приставкой LINK (неопубликованные данные В.Н. Удачина).

Был сделан рентгенофазовый анализ пробы Md 228, представлявшую собой пробу влекомой бурой взвеси из ручья Жирикля, в прошлые годы поступавшего в шламоотстойник. Это абсолютно рентгеноморфная фаза с узким гало при максимуме в области 2,5 Ǻ, что соответствует области основных отражений как гидроксидножелезистых так и гидроксисульфатных фаз Fe (рис. 19).

 

Рис. 19. Рентгенограмма, шламоотстойник проба Md 228.