Формы нахождения редкоземельных элементов в торфах Западной Сибири

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью определения природы и разработки моделей накопления редкоземельных элементов в торфах и углях для прогнозирования и выявления редкометалльного оруденения в угленосных отложениях, а также необходимостью получения всеобъемлющей информации в связи с комплексным использованием торфа в сельскохозяйственном производстве. Цель работы: изучить формы нахождения и оценить баланс форм нахождения редкоземельных элементов в торфах Западной Сибири; оценить роль органического и минерального вещества в накоплении редкоземельных элементов в верховом и низинном торфе и на этой основе определить природу накопления лантаноидов в торфах. Методы исследования: разделение торфа на групповые составляющие по методу Инсторфа: бутумы, водорастворимые и легкогидролизуемые вещества, гуминовые и фульвокислоты, негидролизуемый остаток, и изучение содержания в них редкоземельных элементов методом инструментального нейтронно-активационного анализа; расчет баланса РЗЭ по фракциям группового состава; сканирующая электронная микроскопия с применением микроскопа Hitachi S-3400N с нергодисперсионным спектрометром Bruker XFlash 4010 для изучения минеральных форм. Результаты. Выделены и изучены групповые составляющие торфов Западной Сибири. Установлено, что в торфах основная масса РЗЭ связана с фракцией легкогидролизуемых и водорастворимых веществ и с органическим веществом. На фракцию легкогидролизуемых и водорастворимых веществ приходится от 40 до 80 % от валового содержания РЗЭ в торфе. В гуминовых кислотах сосредоточено 10…30 % от суммы РЗЭ. Минеральное вещество в торфе играет второстепенную роль в накоплении лантаноидов. В целом в балансе редкоземельных элементов в торфе на минеральное вещество приходится не более 25 %. Среди минеральных форм РЗЭ в торфах преобладают фосфаты (монацит, гойяцит, ксенотим) и циркон. Отмечено разделение лантаноидов во фракциях группового состава торфа. Фракция водорастворимых и легкогидролизуемых веществ относительно обогащается легкими редкими землями, а гуминовые вещества - тяжелыми.

The relevance of the study is determined by the necessity to distinguish the origin and to develop the models for accumulation of rare earth elements in peats and coals for forecasting and detecting rare metal mineralization in coalfields. The relevance is caused as well by the necessity of obtaining comprehensive information owing to peat integrated use in agricultural industry. The aim of the research is to study the modes of occurrence and to assess the balance of rare earth elements modes of occurrence in peats of Western Siberia; to estimate the role of organic and mineral matter in accumulation of rare earth elements in high-bog and low-moor peats, and on this ground to define the nature of lanthanides accumulation in peats. Research methods: peat division into group components by the Instorf method: bitums, water-soluble and hydrolyzable substances, humic and fulvic acids, non-hydrolyzable residue; investigation of rare earth elements content using neutron-activation analysis; REE balance calculation for fractions of group composition; scanning electronic microscopy using a Hitachi S-3400N microscope with energy dispersive spectrometer Bruker XFlash 4010 for studying mineral forms. Results. Theauthors have singled out and studied the group components of peats. It was ascertained that the main mass of the REE in peats is related to the fraction of hydrolyzable and water-soluble substances and organic matter. From 40 till 80 % of total content of REE in peat is accounted for the fraction of of hydrolyzable and water-soluble substances. 10-30 % of the amount of REE is concentrated in humic acids. Mineral matter in peats plays a minor role in accumulation of lanthanides. In general, not more than 25 % is accounted for mineral substance in the rare earth elements balance in peats. Among the mineral forms of REE in peats phosphates (monazite, xenotime, crandallite) and zircon are dominated. The division of lanthanides in fractions of group compound of peat is noticed. The fraction of water-soluble and hydrolyzable substances is relatively enriched with light rare earths, and humic substances are enriched with heavy rare earths.