Том 337 № 2 (2026)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2026/2/5036
Редкоземельные элементы в новом проявлении пресных подземных вод содового типа в восточном Забайкалье
Актуальность. Редкоземельные элементы в подземных водах рассматриваются как индикаторы взаимодействия в системе вода–порода, данные по распределению в конкретной гидрогеохимической системе расширяют представления об их водно-миграционных свойствах и возможности использования для выяснения условий формирования подземных вод. Цель: для расширения базы данных по гидрогеохимии редкоземельных элементов выявить особенности их нахождения в редком для Восточного Забайкалья проявлении пресных подземных вод содового типа. Объект и методы. Содержание редкоземельных элементов получено по данным опробования скважины в бассейне р. Газимур, используемой для водоснабжения с. Тайна. Химический состав воды определялся в Институте природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН по нормативным методикам. Анализ на микроэлементы выполнялся методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP MS) в Институте геохимии СО РАН. Для термодинамических расчётов форм миграции макро- и микрокомпонентов и минеральных равновесий использована программа MINTEQ. Результаты. Выполнен анализ полученных данных по химическому составу воды из скважины, используемой для водоснабжения населённого пункта. Установлены содовый тип воды при очень низком содержании магния (менее 0,1 мг/л), а также значение отношения Ca/P менее 100, что может быть одной из причин существующего поражения жителей уровской эндемией. Распределение весовых концентраций редкоземельных элементов на графике соответствует правилу чётности Оддо-Гаркинса. Термодинамическими расчетами определено, что в исследуемом проявлении макрокомпоненты присутствуют в основном в виде простых ионов, лантаноиды – преимущественно в составе карбонатных комплексов, чем может объясняться повышенное содержание их в щелочной среде. Равновесные минеральные фазы представлены карбонатами, гидроксидами, оксидами, силикатами. Единственной минеральной формой лантаноидов являются фосфаты, которые могут выводить редкоземельные элементы из водной среды. Заключение. Выявлено новое проявление содовых вод в Восточном Забайкалье с редким для пресных подземных вод зоны гипергенеза распределением редкоземельных элементов, соответствующим правилу чётности Оддо-Гаркинса. Для обоснованного объяснения природы формирования содовых вод и особенностей распределения в водах данного проявления редкоземельных элементов требуются петролого-геохимические исследования водовмещающих пород.
Ключевые слова:
редкоземельные элементы, содовые воды, Восточное Забайкалье, правило Оддо-Гаркинса, формы миграции, минеральные фазы
Библиографические ссылки:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дубинин А.В. Геохимия редкоземельных элементов в океане // Литология и полезные ископаемые. – 2004. – № 4. – С. 339–358.
2. Геохимия редкоземельных элементов в подземных водах Сихотэ-Алинской складчатой области (Дальний Восток России) / Н.А. Харитонова, Е.А. Вах, Г.А. Челноков, О.В. Чудаев, И.А. Александров, И.В. Брагин // Тихоокеанская геология. – 2016. – Т. 35. – № 2. – С. 68–82.
3. Основной солевой состав и редкоземельные элементы как индикаторы экологического состояния рек южного Приморья / Е.А. Вах, Г.Ю. Павлова, Т.А. Михайлик, П.Я. Тищенко, П.Ю. Семкин // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2017. – Т. 328. – № 1. – С. 39–49.
4. Радиоактивные (Th, U) и редкоземельные элементы в природных водах Центрального Сихотэ-Алиня (Приморский край) / А.В. Ветошкина, Ю.И. Чекрыжов, А.М. Паничев, Е.А. Вах, Н.В. Барановская, Т.В. Луценко // Известия Томского политехнического университета, Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 1. – С. 45–56. DOI: 10.18799/24131830/2022/1/3408.
5. Редкоземельные элементы в поверхностных и подземных водах верхней гидрогеодинамической зоны в бассейне Верхней и Средней Оби (Западная Сибирь) / Е.Ю. Пасечник, О.Г. Савичев, В.А. Домаренко, О.Н. Владимирова // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Науки о Земле». – 2020. – Т. 32. – С. 113–127. DOI: 10.26516/2073-3402.2020.32.113.
6. Research progress on the content and distribution of rare earth elements in rivers and lakes in China / M. Traore, Y. He, Y. Wang, A. Gong, L. Qiu, Y. Bai, Y. Liu, M. Zhang, Y. Chen, X. Huang // Marine Pollution Bull. – 2023 – Jun. 91: 114916. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2023.114916.
7. Distribution, source and behavior of rare earth elements in surface water and sediments in a subtropical freshwater lake influenced by human activities / C. Jiang, Y. Li, C. Li, L. Zheng, L. Zheng // Environ. Pollut. – 2022. – Nov. 15: 313:120153. DOI: 10.1016/j.envpol.2022.120153.
8. Noack C.W., Dzombak D.A., Karamalidis A.K. Rare earth element distributions and trends in natural waters with a focus on groundwater // Environmental Science and Technology. – 2014. – Vol. 48(8). – P. 4317–4326. DOI: 10.1021/es4053895.
9. Controls on the distribution of rare earth elements in shallow groundwaters / G. Gruaua, A. Dia, G. Olivie-Lauqueta, M. Davranchea, G. Pinay // Water Research. – 2004. – Vol. 38. – P. 3576–3586. DOI: 10.1016/j.watres.2004.04.056.
10. Origin of rare earth element signatures in groundwaters of circumneutral pH from southern Nevada and eastern California, USA / K.H. Johannesson, X. Zhou, C. Guo, K.J. Stetzenbach, V.F. Hodge // Chemical Geology. – 2000. – Vol. 164. – P. 239–257. DOI:10.1016/s0009-2541(99)00152-7.
11. Smedley P.L. The geochemistry of rare earth elements in groundwater from the Carnmenellis area, southwest England // Geochim. Cosmochim. Acta. – 1991. – Vol. 55. – Iss. 10. – P. 2767–2779. DOI:10.1016/0016-7037(91)90443-9.
12. Geochemistry of rare-earth elements in shallow groundwater, northeastern Guangdong Province, China / J. Yuan, X. Mao, Y. Wang, Zh. Deng, L. Huang // Chinese Journal of Geochemistry. – 2014. – Vol. 33. – P. 53–64. DOI: 10.1007/s11631-014-0659-1.
13. Никаноров А.М. и др. Справочник по гидрохимии / под ред. А.М. Никанорова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 391 с.
14. Посохов Е.В. Происхождение содовых вод в природе – Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1969. – 154 с.
15. Шварцев С.Л. Содовые воды как этап взаимодействия в системе вода – алюмосиликаты // Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода-порода: в 5 т. Т. 2. Система вода–порода в условиях зоны гипергенеза / С.Л. Шварцев, Б.Н. Рыженко, В.А. Алексеев, Е.М. Дутова, И.А. Кондратьева, Ю.Г. Копылова, О.Е. Лепокурова / отв. ред. тома Б.Н. Рыженко. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2007. – С. 126–129.
16. Borzenko S.V., Drebot V.V., Fedorov I.A. Main formation conditions of soda-type groundwater: A case study from south-eastern Transbaikal region (Russia) // Applied Geochemistry. – 2020. – Vol. 123 (1): 104763. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2020.104763.
17. Новые данные об элементном составе природных вод в районе распространения уровской (Кашина-Бека) болезни (Забайкальский край) / Л.В. Замана, Л.П. Рихванов, Б.Р. Соктоев, Н.В. Барановская, Е.С. Эпова, М.А. Солодухина, Л.А. Михайлова, Ю.Г. Копылова, А.А. Хващевская // Известия Томского политехнического университета, Инжиниринг георесурсов. – 2019. – Т. 330. – № 1. – С. 121–133. DOI: 10.18799/24131830/2019/1/56.
18. Felmy A.R., Girvin D., Jenne E.A. MINTEQ: calculating aqueous geochemical equilibria. – Washington: US Environmental Protection Agency, 1984. – 98 p.
19. Замана Л.В., Солотчин П.А., Скляров Е.В. Низкотемпературный гейзерит и эфемерные минералы Могойского термального источника (Северное Забайкалье, Байкальская рифтовая зона) // Докл. РАН. Науки о Земле. – 2023. – Т. 511. – № 1. – С. 19–23. DOI: 10.31857/S2686739723600431.
20. Замана Л.В., Гладкая Н.М. Геохимические особенности природных вод Уровского биогеохимического района // Геохимия. – 1993. – № 2. – С. 269–280.
21. Дребот В.В., Лепокурова О.Е. Распределение редкоземельных элементов в природных водах района Торейских озер как результат взаимодействия в системе вода-порода // Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами: Материалы V Всероссийской научной конференции с международным участием имени профессора С.Л. Шварцева. – Томск, 16–21 октября 2023. – Томск: ТПУ, 2023. – С. 8–12.
22. Никаноров А.М. Правило Оддо-Гаркинса и распространённость химических элементов в пресноводных экосистемах // Докл. АН. – 2009. – Т. 426. – № 1. – С. 110–114.
23. Замана Л.В. Гидрогеохимия и изотопия Мордойского углекислого источника (Юго-Восточное Забайкалье) // Подземная гидросфера: Материалы Всероссийского совещания по подземным водам Востока России (XXIV Совещание по подземным водам востока Сибири и Дальнего Востока с международным участием). –Екатеринбург, 21–28 июня 2024. – Екатеринбург: Институт горного дела ИГД УрО РАН, 2024. – С. 269–273.
24. Паничев А.М., Барановская Н.В., Вах Е.А. Новые данные по составу вод Джумалинского геотермального источника, Горный Алтай, Россия // Полевые исследования в Алтайском биосферном заповеднике. – 2022. – № 4. – С. 137–143. DOI: 10.52245/26867109_2022_4_137.
25. The North American shale composite: its compilation, major and trace element characteristics / L.P. Gromet, R.F. Dymek, L.A. Haskin, R.L. Korotev // Geochimica et Cosmochimica Acta. – 1984. – Vol. 48. – Iss. 12. – P. 2469–2482.
26. Wood S.A. The aqueous geochemistry of the rare-earth elements and yttrium // Chemical Geology. 1990. – Vol. 82. – P. 159–186. DOI:10.1016/0009-2541(90)90080-q.
REFERENCES
1. Dubinin A.V. Geochemistry of rare earth elements in the ocean. Lithology and Mineral Resources, 2004, vol. 39, no. 4, pp. 289–307. (In Russ.)
2. Kharitonova N.A., Vakh E.A., Chelnokov G.A., Chudaev O.V., Aleksandrov I.A., Bragin I.V. REE geochemistry in groundwater of the Sikhote-Alin fold region (Russian Far East). Russ. J. of Pacific Geology, 2016, vol. 10, no. 2, pp. 141–154. (In Russ.)
3. Vakh E.A., Pavlova G.Yu., Mikhaylik T.A., Tishchenko P.Ja., Semkin P.Yu. Basic salt composition and rare-earth elements as indicators of ecological condition of rivers in southern Primorye, Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering, 2017, vol. 328, no. 1, pp. 39–49. (In Russ.)
4. Vetoshkina A.V., Chekryzhov I.Yu., Panichev A.M., Vakh E.A., Baranovskaya N.V., Lutsenko T.N. Radioactive (Th, U) and rare earth elements in natural waters of Central Sikhote-Alin (Primorsky krai). Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering, 2022, vol. 333, no, 1, pp. 45–56. (In Russ.) DOI: 10.18799/24131830/2022/1/3408.
5. Pasechnik E.Yu., Savichev O.G., Domarenko V.A., Vladimirova O.N. Rare earth elements in surface and ground waters of the upper hydrogeodynamic zone in the Upper and Middle Ob basin (Western Siberia). Bulletin of the Irkutsk State University. Earth Sciences Series, 2020, vol. 32, pp. 113–127. (In Russ.) DOI: 10.26516/2073-3402.2020.32.113.
6. Traore M., He Y., Wang Y., Gong A., Qiu L., Bai Y., Liu Y., Zhang M., Chen Y., Huang X. Research progress on the content and distribution of rare earth elements in rivers and lakes in China. Marine Pollution Bull., 2023, Jun. 91: 114916. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2023.114916.
7. Jiang C., Li Y., Li C., Zheng L., Zheng L. Distribution, source and behavior of rare earth elements in surface water and sediments in a subtropical freshwater lake influenced by human activities. Environ. Pollut., 2022, Nov. 15: 313:120153. DOI: 10.1016/j.envpol.2022.120153.
8. Noack C.W., Dzombak D.A., Karamalidis A.K. Rare earth element distributions and trends in natural waters with a focus on groundwater. Environmental Science and Technology, 2014, vol. 48 (8), pp. 4317–4326. DOI: 10.1021/es4053895.
9. Gruaua G., Dia A., Olivieґ-Lauqueta G., Davranchea M., Pinay G. Controls on the distribution of rare earth elements in shallow groundwaters. Water Research, 2004, vol. 38, pp. 3576–3586. DOI: 10.1016/j.watres.2004.04.056.
10. Johannesson K.H., Zhou X., Guo C., Stetzenbach K.J., Hodge V.F. Origin of rare earth element signatures in groundwaters of circumneutral pH from southern Nevada and eastern California, USA. Chemical Geology, 2000, vol. 164, pp. 239–257.
11. Smedley P.L. The geochemistry of rare earth elements in groundwater from the Carnmenellis area, southwest England. Geochim. Cosmochim. Acta, 1991, vol. 55, pp. 2767–2779. DOI:10.1016/0016-7037(91)90443-9.
12. Yuan J., Mao X., Wang Y., Deng Zh., Huang L. Geochemistry of rare-earth elements in shallow groundwater, northeastern Guangdong Province, China. Chinese Journal of Geochemistry, 2014, vol. 33, pp. 53–64. DOI: 10.1007/s11631-014-0659-1.
13. Nikanorov A.M. Handbook on hydrochemistry. Ed. by A.M. Nikanorov. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1989. 391 p.
14. Posokhov E.V. Origin of soda waters in nature. Leningrad, Gidrometeorological Publ., 1969. 154 p. (In Russ.)
15. Shvartsev S.L. Soda water as a stage of interaction in the water-aluminosilicate-rock system. Geological evolution and self-organization of the water-rock system: in 5 volumes. Vol. 2. Water-rock system in the conditions of the hypergenesis zone. Ed. of the volume by B.N. Ryzhenko]. Novosibirsk, SB RAS Publ., 2007. pp. 126–129. (In Russ.)
16. Borzenko S.V., Drebot V.V., Fedorov I.A. Main formation conditions of soda-type groundwater: A case study from south-eastern Transbaikal region (Russia). Applied Geochemistry, 2020, vol. 123 (1), 104763. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2020.104763.
17. Zamana L.V., Rikhvanov L.P., Soktoev B.R., Baranovskaya N.V., Epova E.S., Solodukhina M.A., Mikhailova L.A, Kopylova Yu.G., Khvashchevskaya A.A. New data on chemical composition of natural waters in the area of distribution of Urov (Kaschin–Beck) disease (Transbaikal region). Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering, 2019, vol. 330, no. 1, pp. 121–133. (In Russ.) DOI: 10.18799/24131830/2019/1/56.
18. Felmy A.R., Girvin D., Jenne E.A. MINTEQ: calculating aqueous geochemical equilibria. Washington, US Environmental Protection Agency, 1984. 98 p.
19. Zamana L.V., Solotchin P.A., Sklyarov E.V. Low-temperature geyserite and ephemeral miner-als of Mogoiskii thermal spring (Northern Transbaikalia, Baikal rift zone). Dokl. Earth Sciences, 2023, vol. 511, no. 1, pp. 526–530. (In Russ.) DOI: 10.1134/S1028334X23600615
20. Zamana L.V., Gladkaya N.M. Geochemical features of the natural waters in the Urov biogeochemical region. Geochemistry Int., 1993, vol. 30, no. 9, pp. 105–116. (In Russ.)
21. Drebot V.V., Lepokurova O.E. Distribution of rare-earth elements in natural waters of the Torey Lakes area as a result of interaction in the water-rock system. Geological evolution of water–rock interaction. Proc. of the V All-Russian scientific conference with international participation named after Prof. S.L. Shvartsev. Tomsk, October 16–21, 2023. Tomsk, Tomsk National Research Polytechnic University Publ., 2023. pp. 8–12. (In Russ.)
22. Nikanorov A.M. The Oddo-Harkins rule and distribution of chemical elements in freshwater ecosystems. Dokl. Earth Sciences, 2009, vol. 426, no. 1, pp. 600–604. (In Russ.) DOI: 10.1134/S1028334X09040205.
23. Zamana L.V. Hydrogeochemistry and isotopy of the Mordoi carbon dioxide spring (South-Eastern Transbaikalia). Underground hydrosphere. Proc. of the All-Russian meeting on groundwater in the East of Russia (XXIV Meeting on groundwater in Eastern Siberia and the Far East with international participation). Yekaterinburg, June 21–28, 2024. Yekaterinburg, Institute of Mining Engineering IGD Ural RAS, 2024. pp. 269–273. (In Russ.)
24. Panichev A.M., Baranovskaya N.V., Vakh E.A. New data on the water composition of the Dzhumalin geothermal spring, Gorny Altai, Russia. Field Studies in the Altai Biosphere Reserve, 2022, no. 4, pp. 137–143. (In Russ.) DOI: 10.52245/26867109_2022_4_137.
25. Gromet L.P., Dymek R.F., Haskin L.A., Korotev R.L. The «North American shale composite»; its compilation, major and trace element characteristics. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1984, vol. 48, pp. 2469–2482.
26. Wood S.A. The aqueous geochemistry of the rare-earth elements and yttrium. Chemical Geology, 1990, vol. 82, pp. 159–186. DOI: 10.1016/0009-2541(90)90080-q.
