gscienceMining Science and Technology (Russia)Горные науки и технологии2500-0632The National University of Science and Technology MISiIS (NUST MISIS)10.17073/2500-0632-2024-01-208gscience-764Research ArticleGEOLOGY OF MINERAL DEPOSITSГЕОЛОГИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХСomposition and mineralogy of granitoids of the Ob-Zaisan folded region in the context of the prediction of groundwater radioactivityСостав и минералогия гранитоидов Обь-Зайсанской складчатой области в связи с прогнозом радиоактивности подземных водhttps://orcid.org/0000-0002-6658-2360СухоруковВ. П.SukhorukovV. P.

Василий Петрович Сухоруков – кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией; доцент

Scopus ID 56268382200

г. Новосибирск

Vasiliy P. Sukhorukov – Cand. Sci. (Geol. and Mineral.), Head of Laboratory; Associate Professor

Scopus ID 56268382200

Novosibirsk

svp@igm.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4228-7946СухоруковаА. Ф.SukhorukovaA. F.

Анна Федоровна Сухорукова – кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник; доцент, старший научный сотрудник

Scopus ID 56524401600

г. Новосибирск

Anna F. Sukhorukova – Cand. Sci. (Geol. and Mineral.), Senior Researcher; Associate Professor, Senior Researcher

Scopus ID 56524401600

Novosibirsk

SukhorukovaAF@ipgg.sbras.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9016-3281НовиковД. А.NovikovD. A.

Дмитрий Анатольевич Новиков – кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией; доцент, ведущий научный сотрудник

Scopus ID 35318389700

г. Новосибирск

Dmitry A. Novikov – Cand. Sci. (Geol. and Mineral.), Head of Laboratory; Associate Professor, Leading Researcher

Scopus ID 35318389700

Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0001-6101-6573ДеркачевА. С.DerkachevA. S.

Антон Сергеевич Деркачев – младший научный сотрудник; инженер

Scopus ID 57223290521

г. Новосибирск

Anton S. Derkachev – Junior Researcher; Engineer

Scopus ID 57223290521

Novosibirsk

Derkachyovas@ipgg.sbras.ruИнститут геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН ; Новосибирский государственный университетРоссияV. S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch of the Russian Academy of Science ; Novosibirsk State UniversityRussian FederationИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН ; Новосибирский государственный университетРоссияA. A. Trofimuk Institute of Oil and Gas Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences ; Novosibirsk State UniversityRussian Federation20240108202492Online First105115Copyright © Sukhorukov V.P., Sukhorukova A.F., Novikov D.A., Derkachev A.S., 20232023Сухоруков В.П., Сухорукова А.Ф., Новиков Д.А., Деркачев А.С.Sukhorukov V.P., Sukhorukova A.F., Novikov D.A., Derkachev A.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mst.misis.ru/jour/article/view/764

The presented research is carried out in continuation of the works connected with studying the nature of radioactivity of drainage waters of quarries of Novosibirsk region, performed by the Laboratory of Hydrogeology of Sedimentary Basins of Siberia, INGG SB RAS, which showed that the waters of granite quarries are characterized by significantly higher radioactivity, than waters of other host rocks. The results of detailed mineralogical and geochemical studies of granitoids of the Ob-Zaisan region within the Kolyvan-Tom folded system are presented for the first time. The relevance of the present study is determined by the previously obtained data on high concentrations of uranium, thorium, and radon in drainage water of quarries developed in this territory. The granitoids of the Priobsky (Obsky and Novosibirsk massifs) and Barlak complexes were studied. It was established that the rocks of the complexes differ significantly in the spectrum of accessory minerals, which acted as the concentrators of natural radioactive and rare-earth elements: in the Barlak, in addition to apatite, sphene, and zircon, typical for all phases of the intrusion, fluorite, topaz, rutile, and minerals enriched with rare-earth elements are found: monazite, xenotime, bastnesite, parisite, less often uraninite. It was shown that a wide range of mineral-concentrators of radioactive and rare-earth elements determines higher concentrations of radionuclides in groundwater of the Barlak granitoid complex. Maximum uranium concentrations are one order of magnitude and those of thorium are two orders of magnitude higher in the groundwater of the Barlak granitoid complex compared to those of the Priobsky granitoid complex. The following peak concentrations, mg/dm3, were established in the groundwater of the studied granitoid complexes: 238U up to 1.40 and 232Th up to 2.16 · 10–3. One can predict a high background of radionuclides in the groundwater of the Barlak and Priobsky granitoid complexes, within the ranges, mg/dm3: 238U from 0.1 · 10–3 to 1.40 and 232Th from 1 · 10–6 to 2.16 · 10–3. Radon 222Rn activity in the groundwater ranges 1–50 Bq/dm3 in the contact zones of granitoids with different-aged sedimentary rocks to 600–5,000 Bq/dm3 in the areas of granitoids occurrence.

Представленное исследование выполнено в продолжение работ, связанных с изучением природы радиоактивности дренажных вод карьеров Новосибирской области, выполненных лабораторией гидрогеологии осадочных бассейнов Сибири ИНГГ СО РАН, где показано, что воды гранитных карьеров характеризуются существенно более высокими значениями радиоактивности, чем воды других вмещающих пород. Впервые представлены результаты детальных минералогических и геохимических исследований гранитоидов Обь-Зайсанской области в пределах Колывань-Томской складчатой системы. Актуальность настоящего исследования определяется полученными ранее данными о высоких концентрациях урана, тория и радона в дренажных водах разрабатываемых карьеров этой территории. Изучены гранитоиды приобского (Обской и Новосибирский массивы) и барлакского комплексов. Установлено, что породы комплексов существенно различаются спектром акцессорных минералов, которые выступают концентраторами природных радиоактивных и редкоземельных элементов: в барлакском, помимо апатита, сфена и циркона, характерных для всех фаз внедрения, фиксируются флюорит, топаз, рутил и обогащенные редкоземельными элементами минералы: монацит, ксенотим, бастнезит, паризит, реже уранинит. Показано, что широкий спектр минералов-концентраторов радиоактивных и редкоземельных элементов определяет более высокие концентрации радионуклидов в подземных водах барлакского гранитоидного комплекса. Максимальные концентрации урана на порядок, а тория на два порядка выше в подземных водах барлакского гранитоидного комплекса, по сравнению с приобским. В подземных водах изученных гранитоидных комплексов установлены максимальные концентрации, мг/дм3: 238U до 1,40 и 232Th до 2,16 · 10–3. Можно прогнозировать высокий фон радионуклидов в подземных водах барлакского и приобского гранитоидных комплексов в пределах, мг/дм3: 238U от 0,1 · 10–3 до 1,40 и 232Th от 1 · 10–6 до 2,16 · 10–3. Активность радона 222Rn в подземных водах при этом будет составлять от 1–50 Бк/дм3 в зонах контактов гранитоидов с разновозрастными осадочными породами до 600–5000 Бк/дм3 в областях развития гранитоидов.

гранитоидыминералы-концентраторы радиоактивных и редкоземельных элементовподземные водырадионуклиды238U232Th222RnНовосибирская областьЗападная Сибирьgranitoidsmineral-concentrators of radioactive and rare-earth elementsgroundwaterradionuclides238U232Th222RnNovosibirsk regionWestern SiberiaПолевые и аналитические работы по изучению химического состава природных вод выполнены при финансовой поддержке проекта Министерства науки и высшего образования РФ № FWZZ-2022-0014, аналитические работы по изучению минералого-петрографических и геохимических особенностей гранитоидов Обь-Зайсанской складчатой области – при поддержке проекта № 22-17-20029 Российского научного фонда и Правительства Новосибирской области.Field and analytical work on the study of the chemical composition of natural waters was carried out with the financial support of the project of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation № FWZZ-2022-0014, and the analytical work on the study of mineralogical, petrographic, and geochemical features of the granitoids of the Ob-Zaisan folded region, with the support of the project № 22-17-20029 of the Russian Science Foundation and the Government of the Novosibirsk region.ReferencesДеркачев А. С., Максимова А. А., Новиков Д. А. и др. Природа радиоактивности дренажных вод карьеров Новосибирской области. Горные науки и технологии. 2022;7(3):216–230. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-3-216-230Derkachev A. S., Maksimova A. A., Novikov D. A. et al. Nature of radioactivity of quarry drainage waters in the Novosibirsk region. Mining Science and Technology (Russia). 2022;7(3):216–230. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-3-216-230Novikov D. A., Kopylova Yu. G., Sukhorukova A. F. The Inskie Springs: new insights into low-radon waters. Russian Geology and Geophysics. 2022;63(12):1424–1441. https://doi.org/10.2113/RGG20214337Novikov D. A., Kopylova Yu. G., Sukhorukova A. F. The Inskie Springs: new insights into low-radon waters. Russian Geology and Geophysics. 2022;63(12):1424–1441. https://doi.org/10.2113/RGG20214337Morales-Arredondo J. I., Hernández M. A. A., Hernández-Mendiola E. et al. Hydrogeochemical behavior of uranium and thorium in rock and groundwater samples from southeastern of El Bajío Guanajuatese, Guanajuato, Mexico. Environ Earth Science. 2018;77:567. https://doi.org/10.1007/s12665-018-7749-zMorales-Arredondo J. I., Hernández M. A. A., Hernández-Mendiola E. et al. Hydrogeochemical behavior of uranium and thorium in rock and groundwater samples from southeastern of El Bajío Guanajuatese, Guanajuato, Mexico. Environ Earth Science. 2018;77:567. https://doi.org/10.1007/s12665-018-7749-zYu C., Berger T., Drake H. et al. Geochemical controls on dispersion of U and Th in Quaternary deposits, stream water, and aquatic plants in an area with a granite pluton. Science of the Total Environment. 2019;663:16–28.Yu C., Berger T., Drake H. et al. Geochemical controls on dispersion of U and Th in Quaternary deposits, stream water, and aquatic plants in an area with a granite pluton. Science of the Total Environment. 2019;663:16–28.Baják P., Csondor K., Pedretti D. et al. Refining the conceptual model for radionuclide mobility in groundwater in the vicinity of a Hungarian granitic complex using geochemical modeling. Applied Geochemistry. 2022;137:105201. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2022.105201Baják P., Csondor K., Pedretti D. et al. Refining the conceptual model for radionuclide mobility in groundwater in the vicinity of a Hungarian granitic complex using geochemical modeling. Applied Geochemistry. 2022;137:105201. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2022.105201Pérez-Moreno S. M., Guerrero J. L., Mosqueda F. et al. Hydrochemical behaviour of long-lived natural radionuclides in Spanish groundwaters. Catena. 2020;191:104558. https://doi.org/10.1016/j.catena.2020.104558Pérez-Moreno S. M., Guerrero J. L., Mosqueda F. et al. Hydrochemical behaviour of long-lived natural radionuclides in Spanish groundwaters. Catena. 2020;191:104558. https://doi.org/10.1016/j.catena.2020.104558Novikov D. A., Dultsev F. F., Sukhorukova A. F. et al. Monitoring of radionuclides in the natural waters of Novosibirsk, Russia. Groundwater for Sustainable Development. 2021;15:100674. https://doi.org/10.1016/j.gsd.2021.100674Novikov D. A., Dultsev F. F., Sukhorukova A. F. et al. Monitoring of radionuclides in the natural waters of Novosibirsk, Russia. Groundwater for Sustainable Development. 2021;15:100674. https://doi.org/10.1016/j.gsd.2021.100674Novikov D. A., Kopylova Yu. G., Pyryaev A. N. et al. Radon-rich waters of the Tulinka aquifers, Novosibirsk, Russia. Groundwater for Sustainable Development. 2023;20:100886. https://doi.org/10.1016/j.gsd.2022.100886Novikov D. A., Kopylova Yu. G., Pyryaev A. N. et al. Radon-rich waters of the Tulinka aquifers, Novosibirsk, Russia. Groundwater for Sustainable Development. 2023;20:100886. https://doi.org/10.1016/j.gsd.2022.100886Новиков Д. А., Сухорукова А. Ф., Корнеева Т. В. и др. Гидрогеология и гидрогеохимия месторождения радоновых вод «Каменское» (г. Новосибирск). Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021;332(4):192–208. https://doi.org/10.18799/24131830/2021/4/3162Novikov D. A., Sukhorukova A. F., Korneeva T. V. et al. Hydrogeology and hydrogeochemistry of the «Kamenskoe» field of radon-rich waters (Novosibirsk). Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2021;332(4):192–208. https://doi.org/10.18799/24131830/2021/4/3162Сухорукова А. Ф. Гидрогеологические условия разработки и гидрогеохимия дренажных вод гранитного карьера Борок. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022;333(5):209–218. https://doi.org/10.18799/24131830/2022/5/3507Sukhorukova A. F. Hydrogeological conditions of development and hydrogeochemistry of drainage water of the borok granite quarry. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2022;333(5):209–218. (In Russ.) https://doi.org/10.18799/24131830/2022/5/3507Бабин Г. А., Черных А. И., Головина А. Г. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000000 (третье поколение). Серия Алтае-Саянская. Лист N-44. Новосибирск. Объяснительная записка. Санкт-Петербург: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ; 2015. 392 с. + 4 вкл.Babin G. A., Chernykh A. I., Golovina A. G. et al. State geological map of the Russian Federation. Scale 1 : 1,000,000 (third generation). Altai-Sayan Series. Sheet N-44. Novosibirsk: Explanatory Note. St. Petersburg: VSEGEI cartographic plant; 2015, 392 p. + 4 incl. (In Russ.)Сотников В. И., Федосеев Г. С., Кунгурцев Л. В. и др. [Науч. ред. д.г.-м.н. О. П. Иванов]. Геодинамика, магматизм и металлогения Колывань-Томской складчатой зоны. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ; 1999. 227 с.Sotnikov V. I., Fedoseev G. S., Kungurtsev L. V. et al. [Scientific. Ed. Dr.Sci. (Geol. and Mineral.) O. P. Ivanov] Geodynamics, magmatism and metallogeny of the Kolyvan-Tom fold zone. Novosibirsk: Publ. House SB RAS, SPC of the JIGGM; 1999. 227 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.