Геохимия редких и радиоактивных элементов в торфах Камчатки

Объектами исследования являются торфяники юга Камчатки, тефра различного состава и возраста и термальные источники. В процессе исследования проводилось: изучение элементного состава тефры и вмещающих их торфов, а также вод термальных источников, диагностика состава пирокластики рентгенофазовым анализом, электронно-микроскопические исследования. В результате исследования выявлены закономерности накопления элементов-примесей в торфах, оценено влияние вулканогенной пирокластики и термальных вод на концентрацию химических элементов, выявлены изменения в составе торфов по вертикали и латерали.

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………. 13
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЙОНЕ РАБОТ …………………………………………………. 15
1.1 Географо-экономическая характеристика района …………………………………. 15
1.2 Изученность факторов, влияющих на распределение элементов-примесей в
торфяниках……………………………………………………………………………………………….. 18
1.2.1 Закономерности накопления и распределения урана в торфяниках …. 18
1.2.2 Закономерности накопления и распределения германия в торфах …… 22
1.2.3 Закономерности накопления и распределения РЗЭ в торфе …………….. 24
2 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ………………………………… 28
2.1 Стратиграфия ………………………………………………………………………………………. 28
2.2 Интрузивные образования …………………………………………………………………… 33
2.3 Тектоника ……………………………………………………………………………………………. 34
2.4 Полезные ископаемые …………………………………………………………………………. 35
3 ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ………………………………………………………………….. 38
3.1. Торфяники………………………………………………………………………………………….. 38
3.2 Вулканогенная пирокластика ………………………………………………………………. 39
3.3 Гидротермальные воды ……………………………………………………………………….. 44
4 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ …………………………………………………………………… 48
4.1 Отбор проб ………………………………………………………………………………………….. 48
4.2 Аналитическое обеспечение ………………………………………………………………… 50
4.2.1 Пробоподготовка …………………………………………………………………………… 50
4.2.2 Инструментальный нейтронный активационный анализ (ИНАА) ……. 51
4.2.3 Масс-спектральный метод с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS)
………………………………………………………………………………………………………………. 53
4.2.4 Рентгенофазовый анализ ………………………………………………………………… 56
4.2.5 Метод электронной микроскопии …………………………………………………… 58
4.3 Методика обработки информации ……………………………………………………….. 59
5 ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ-ПРИМЕСЕЙ В
ТОРФЯНИКАХ……………………………………………………………………..61
5.1 Исследование влияния вулканогенной пирокластики на геохимические
особенности торфа……………………………………………………………….61
5.2 Изучение влияния гидротермальных источников на состав торфов……….71
5.3 Основные выводы…………………………………………………………….76
6 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………….. 79
6.1 Технико-экономическое обоснование продолжительности и объемы работ
…………………………………………………………………………………………………………………. 79
6.2 Расчет затрат времени и труда на научно-исследовательскую работу …… 82
6.3 Расчет затрат на материалы для научно-исследовательской работы ……… 83
6.4 Расчет затрат на оплату труда ……………………………………………………………… 84
6.5 Расчет амортизационных отчислений…………………………………………………… 86
6.6 Расчет затрат на подрядные работы ……………………………………………………… 87
6.7 Общий расчет сметной стоимости научно-исследовательской работы ….. 88
7 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ …………………………………………………….. 89
Введение…………………………………………………………………………………………………… 89
7.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………. 90
7.2 Производственная безопасность ………………………………………………………….. 91
7.3 Анализ опасных и вредных производственных факторов ……………………… 92
7.4 Экологическая безопасность………………………………………………………………. 100
7.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………… 101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………. 102
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СТУДЕНТА ……………………………………………………… 104
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ……………………………………… 105
Приложение A …………………………………………………………………………………………… 113
Patterns of accumulation of rare earth and radioactive elements in peat ………….. 114
1 Introduction …………………………………………………………………………………………… 114
2 REE accumulation of peat……………………………………………………………………….. 115
3 Uranium accumulation of peat …………………………………………………………………. 118
4 Conclusions …………………………………………………………………………………………. 123
References ………………………………………………………………………………………………. 125
Приложение Б ……………………………………………………………………………………………. 128
Приложение В……………………………………………………………………………………………. 129

Вулканогенная пирокластика с большинства изученных пепловых
горизонтов является маркирующей для торфов Камчатского края, благодаря
большому ареалу распространения. Данное исследование показывает, что
миграция элементов из тефры в выше- и нижележащие торфяники происходит
на самых ранних стадиях торфообразования. Кроме того, на химический состав
торфа влияют термальные воды, богатые микроэлементами.
Изучение пирокластики показало, что состав вмещающих ее торфов
зависит от состава исходного вулканогенного материала. В минеральном составе
пепловых горизонтов преобладает альбит и в меньшей степени присутствуют
кварц и вермикулит.
Как показали геохимические исследования, состав тефры различается, он
варьирует от кислого до среднего. Но все пепловые горизонты состоят на 80–90
% из вулканического стекла, состав которого сходен с гранитными породами.
Еще одна общность для всех прослоев пирокластики – это отсутствие цемента.
Электронная микроскопия показала, что наиболее распространенными
акцессорными минералами являются циркон, оксиды титана и железа, ильменит
и титанит, барит, пирит, пирротин.
Тефры кислого состава богаты Th, U, Rb, Cs, Ba, Cr, Yb и Sc; а для тефры
среднего состава – Yb и Sc. Состав пирокластики выдержанный и достаточно
однородный по всей исследуемой территории.
В верховых торфяниках, распределение элементов в пепловых
горизонтах и вмещающих их торфяных прослоях более контрастное, чем в
низинных.
Термальные источники также оказали влияние на химический состав
торфов, так с большой долей вероятности можно сказать, что воды Паратунки
являются источником привноса Zn, As, U, Th, Ga, Ge, W и Sr в изучаемые
торфяники, а воды Термального – Zn, As, Rb, ƩРЗЭ, Th, Ti, Mn, Fe, Cu.
Но все же большее влияние на концентрации элементов в торфах
оказывают пепловые горизонты.
Полученные результаты могут быть использованы при дальнейшем
изучении геохимии торфов и углей, для корреляции торфяных отложений на
территории п-ова Камчатка и применяться в качестве базы данных для состава
торфов внутри региона.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда
(проект № 18-17-00004).
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СТУДЕНТА

1. Водина Е. С. Вулканогенная пирокластика как источник ценных и
токсичных элементов-примесей в торфах п-ва Камчатка / Е.С. Водина ; науч. рук.
С. И. Арбузов // Сборник тезисов докладов всероссийской молодежной
геологической конференции памяти В. А. Глебовицкого. – СПб.: Изд-во ВВМ,
2020. – С. 94–97.
2. Водина Е. С. Геохимические особенности органоминеральных
отложений урочища озера Песчаное устьевой части р. Зея / Е. С. Водина ; науч.
рук. Д. В. Юсупов, А. М. Межибор // Проблемы геологии и освоения недр : труды
XXII Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и
молодых ученых, посвященного 155-летию со дня рождения академика В.А.
Обручева, 135-летию со дня рождения академика М.А. Усова, основателей
Сибирской горно-геологической школы, и 110-летию первого выпуска горных
инженеров в Сибири, Томск, 2-7 апреля 2018 г. : в 2 т. – Томск : Изд-во ТПУ,
2018. – Т. 1. – С. 115–116.
3. Водина Е. С. Геохимический состав стратифицированных
отложений озера Песчаное в южной части Амуро-Зейского междуречья / Е. С.
Водина ; науч. рук. Д. В. Юсупов // Проблемы геологии и освоения недр : труды
XXIII Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и
молодых ученых, посвященного 120-летию со дня рождения академика К. И.
Сатпаева, 120-летию со дня рождения профессора К. В. Радугина, Томск, 8-12
апреля 2019 г. : в 2 т. – Томск : Изд-во ТПУ, 2019. – Т. 2. – С. 32–34.
4. Водина Е. С. Накопление редких элементов в торфе в зоне влияния
термальных вод источника Паратунка (Камчатский край) / Е.С. Водина ; науч.
рук. С. И. Арбузов // Проблемы геологии и освоения недр : труды XXIV
Международного научного симпозиума имени академика М.А. Усова,
посвященного 75-летию Победы в Великой Отечественной войне, Томск 6–10
апреля 2020 г. – [принята к публикации].