ارزیابی وضعیت هیدروژئولوژیکی سایت هیپ لیچینگ معدن مس سونگون (آذربایجان شرقی) و تحلیل پتانسیل آلودگی زیست‌محیطی

نوع مقاله : Research Paper

نویسنده

استادیار، گروه زمین شناسی، دانشگاه یزد، یزد

چکیده

رهاسازی سیالات سمی از سایت هیپ لیچینگ به محیط زیست می‌تواند سلامت اکوسیستم و جمعیت‌های انسانی اطراف آن را تحت تأثیر قرار دهد. شناخت شرایط هیدروژئولوژیکی مبتنی بر رفتار هیدروژئوشیمیایی منابع آبی در ساختگاه سایت هیپ لیچینگ معدن مس سونگون به عنوان مهمترین اقدامی که باید در پیشگیری از مشکلات زیست‌محیطی محتمل انجام شود؛ راه را برای توسعه پایدار در محل این معدن هموار می‌سازد. در این مطالعه سعی شده است از بازدیدهای صحرایی، نمونه‌برداری از منابع آب زیرزمینی، مطالعات ژئوفیزیکی، مطالعات ژئوتکنیکی و مدلسازی معکوس ژئوشیمیایی برای تحلیل وضعیت هیدروژئولوژیکی منطقه استفاده شود. وجود شبکه درز و شکاف‌ها و توسعه آنها تا اعماق زیاد نشان می‌دهد که برخی مسیرهای ترجیحی عمیق را می‌توان برای جریان آب در این منطقه در نظر گرفت. هدایت آب از شبکه درز و شکافدار به مناطقی با شکستگی بیشتر ناشی از گسل‌خوردگی و در کنار آن تمایل گرادیان هیدرولیکی و همچنین وضعیت توپوگرافی منطقه به سمت مناطق جنوبی موجب شده است که سطح ترشدگی وسیعی در این محدوده مشاهده شود. با توجه به تحلیل شرایط هیدروژئولوژیکی منطقه، به نظر می‌رسد که پتانسیل تشکیلات و ساختارهای زمین‌شناسی منطقه و همچنین شبکه درز و شکافی موجود در این محدوده توان انتقال و ذخیره‌سازی بالای آب را ندارد. از طرفی دیگر نیز باید عنوان داشت که توان هیدرولوژیکی و اقلیمی منطقه در تأمین حجم قابل توجهی آب را ندارد و همین امر مانع تشکیل منابع آب زیرزمینی و یا به تعبیری آبخوان در این منطقه شده است. بنابراین، پتانسیل ایجاد مشکلات زیست‌محیطی در این سایت به دلیل نشت از لاینر سایت هیپ لیچینگ و همچنین آلودگی در وسعت نگران کننده وجود نخواهد داشت. با این وجود، ایجاد و توسعه تأسیساتی برای زهکشی آب‌های تجمع یافته در سطح و نزدیک سطح زمین می‌تواند میزان ریسک ایجاد مشکلات زیست محیطی را به کمترین مقدار برساند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Hydrogeological evaluation of heap leaching site of Sungun copper mine (East Azarbaijan) and analysis the potential environmental pollution

نویسنده [English]

  • Vahab Amiri
Geology department, Yazd University
چکیده [English]

Release of toxic heap leaching fluids into the environment can affect the health of both the surrounding ecosystem and human population. Understanding the hydrogeological conditions based on the hydrogeochemical behavior of water resources at the heap leaching site of the Songun copper mine as the most important action which should be taken to prevent potential environmental problems provides the conditions for sustainable development at the surrounding of this mine. In this study, field surveys, sampling of groundwater resources, geophysical studies, geotechnical studies, and reverse geochemical modeling were used to analyze the hydrogeological status of the area. The presence of fractures and cracks extending to depths suggests that some of the deeper preferential paths can be considered for water flow in the area. Flowing the water in the fractures network along with the hydraulic gradient as well as the topographic status of the area towards the southern areas has caused the seepage face in some places. Based on the analysis of the hydrogeological conditions of the area, it seems that the potential of the geological structures and structures of the area as well as the fracture network in this area are not capable of high water transfer and storage. On the other hand, it should be noted that the hydrological and climatic capability of the region does not provide a significant volume of water and this has prevented the formation of groundwater resources (i.e) aquifer). Therefore, there is no potential for environmental problems at this site due to leakage from the heap leaching site as well as contamination at an alarming extent. However, the establishment and development of drainage facilities located on and near the surface of the land can minimize the risk of environmental problems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Songun copper mine
  • Heap leaching
  • Hydrogeology
  • Reverse geochemical modeling
شرکت مهندسین مشاور زمین، آب، پی. 1395. بررسی علل ایجاد چشمه‌ها در محل اجرای پروژه هیپ لیچینگ سونگون
Amiri, V., Nakhaei, M., Lak, R. 2017. Using radon-222 and radium-226 isotopes to deduce the functioning of a coastal aquifer adjacent to a hypersaline lake in NW Iran. J Asian Earth Sci, 147, 128-147
Bani Assadi, A., Doulati Ardejani, F., Karami, Gh.-H., Dahr Azma, B., Reza, A.D., Alipour, M. 2008. Heavy Metal Pollution Problems in the Vicinity of Heap Leaching No. 3 of Sarcheshmeh Porphyry Copper Mine. 10th International Mine Water Association Congress.
Biswas, A., Nath, B., Bhattacharya, P., Halder, D., Kundu, A.K., Mandal, U., Mukherjee, A., Chatterjee, D., Mörth, C.-M., Jacks, G. 2012. Hydrogeochemical contrast between brown and grey sand aquifers in shallow depth of Bengal Basin: Consequences for sustainable drinking water supply. Sci Total Environ, 431, 402-412
Bouzourra, H., Bouhlila, Ra., Elango, L., Slama, F., Ouslati, N. 2014. Characterization of mechanisms and processes of groundwater salinization in irrigated coastal area using statistics, GIS, and hydrogeochemical investigations. Environ Sci Pollut R, doi:10.1007/s11356-014-3428-0
Dai, A., Trenberth, K.E., Karl, T.R. 1999. Effects of clouds, soil moisture, precipitation and water vapor on diurnal temperature range. J Clim, 12, 2451-73
Davis, A., Heatwole, K., Greer, B., Ditmars, R., Clarke, R. 2010. Discriminating between background and mine-impacted groundwater at the Phoenix mine, Nevada USA. Appl Geochem, 25, 400-417
Deutsch, W.J., Siegel, R. 1997. Groundwater Geochemistry: Fundamentals and Applications to Contamination. CRC Press, 232 p. 1997.
Dhakate, R., Singh, V.S., Hodlur, G.K. 2008. Impact assessment of chromite mining on groundwater through simulation modeling study in Sukinda chromite mining area, Orissa, India. J Hazard Mater, 160, 535-547
Emberger, L., 1955. Une classification biogéographique des climats. Recueil Trav. Lab. Bot. Géol. Zool. Fac. Sci. Univ. Montpellier, Serie Bontanique, 7, 3-43. (French)
Faure, G. 1998. Principles and applications of geochemistry. 2nd ed. Upper Saddle River, N.J., Prentice Hall. 600p.
Finkelstein, M.M., Verma, D.K. 2001. Exposure Estimation in the Presence of Nondetectable Values: Another Look. AIHAJ - American Industrial Hygiene Association, 62(2), 195-198
Guyonnet, D., Touze-Foltz, N. 2014. Assessing the risk of leakage from heap leach pads used in mining operations. The Extractive Industries and Society, 1, 96-103
Hezarkhani, A., Williams-Jones, A.E. 1998. Controls of alteration and mineralization in the Sungun porphyry copper deposit, Iran; evidence from fluid inclusions and stable isotopes. Econ Geol, 93(5), 651-670
Ilankoon, M.S.K., Neethling, S.J. 2016. Liquid spread mechanisms in packed beds and heaps. The separation of length and time scales due to particle porosity. Miner Eng, 86, 130-139
Ilankoon, M.S.K., Tang, Y., Ghorbani, Y., Northey, S., Yellishetty, M., Deng, X., McBride, D. 2018. The current state and future directions of percolation leaching in the Chinese mining industry: Challenges and opportunities. Miner Eng, 125, 206–222
ISO 5667-11, 1993. Water quality. Sampling. Guidance on sampling of groundwaters.
Kato, Y., Suzuki, K., Nakamura, K., Hickman, A.H., Nedachi, M., Kusakabe, M., Bevacqua, D.C., Ohmoto, H. 2009. Hematite formation by oxygenated groundwater more than 2.76 billion years ago. Earth Planet Sc Lett, 278, 40-49
Krásny, J., Sharp, J.M. Jr. 2003. Groundwater in fractured rocks. Selected papers from the Groundwater in Fractured Rocks International Conference, Prague.
Moncur, M.C., Ptacek, C.J., Blowes, D.W., Jambor, J.L. 2005. Release, transport, and attenuation of metals from an old tailings impoundment. Appl Geochem, 20, 639-659
Nordstrom, D.K. 2011. Hydrogeochemical processes governing the origin, transport and fate of major and trace elements from mine wastes and mineralized rock to surface waters. Appl Geochem, 26, 1777-1791
Otake, T., Wesolowski, D.J., Anovitz, L.M., Allard, L.F., Ohmoto, H. 2007. Experimental evidence for non-redox transformations between magnetite and hematite under H2-rich hydrothermal conditions. Earth Planet Sc Lett, 257(1-2), 60-70
Pacheco, F.A..L, Van der Weijden, C.H. 2014a. Role of hydraulic diffusivity in the decrease of weathering rates over time. J Hydrol, 512, 87-106
Pacheco, F.A.L. 2015. Regional groundwater flow in hard rocks. Sci Total Environ, 506-507, 182-195
Pacheco, F.A.L., Van der Weijden, C.H. 2014b. Modeling rock weathering in small watersheds. J Hydrol, 513,13-27
Parkhurst, D.L., Appelo, C.A.J. 1999. User's Guide to PHREEQC (version 2), a computer program for speciation, batch-reaction, one-dimensional transport and inverse geochemical calculations. US Geological Survey. Water-Resources Investigations Report 99-4259
Petersen, J. 2016. Heap leaching as a key technology for recovery of values from low-grade ores – a brief overview. Hydrometallurgy, 165, 206-212
Santos, R.M.B., Sanches Fernandes, L.F., Moura, J.P., Pereira, M.G., Pacheco, F.A.L. 2014. The impact of climate change, human interference, scale and modeling uncertainties on the estimation of aquifer properties and river flow components. J Hydrol, 519, 1297-314
Scott, T.B., Allen, G.C., Heard, P.J., Randell, M.G. 2005. Reduction of U(VI) to U(IV) on the surface of magnetite. Geochim Cosmochim Ac, 69, 5639-5646
Sohrabi, N., Kalantari, N., Amiri, V., Nakhaei, M. 2017. Assessing the chemical behavior and spatial distribution of yttrium and rare earth elements (YREEs) in a coastal aquifer adjacent to the Urmia Hypersaline Lake, NW Iran. Environ Sci Pollut Res, 24(25), 20502-20520
Succop, P.A., Clark, S., Chen, M., Galke, W. 2004. Imputation of Data Values That are Less Than a Detection Limit. J Occup Environ Hyg, 1(7), 436-441
Sun, D. 2011. Handbook of Food Safety Engineering. John Wiley & Sons. 840 pp.
Thiel, R., Smith, M.E. 2004. State of the practice review of heap leach pad design issues. Geotext Geomembranes, 22, 555-568
White, A.F., Peterson, M.L. 1996. Reduction of aqueous transition metal species on the surfaces of Fe(II)-containing oxides. Geochim Cosmochim Ac, 60, 3799-3814
Zhou, Y., Li, W. 2011. A review of regional groundwater flow modeling. Geosci Front, 2(2), 205-14