Abstract

Intensive Zn–Pb–Cu mining took place for about 40 years in the Gyöngyösoroszi–Mátraszentimre region, Mátra Mountains, Hungary. The last mine was closed in 1986 without remediation. In 2006, a large-scale project was launched for the complete remediation of the waste dumps (more than 20 sites) and for the proper sealing of the abandoned shafts and adits still releasing acid mine-drainage owing to the large amount of oxidizing pyrite in the walls. During the remediation, full profiles (up to 5–10 m) of old dumps were created, offering a unique opportunity for the systematic sampling of the products of mine-waste alterations. One of these accessible “natural laboratories”, recording 40 years of environmental mineral formation, is the Bányabérc waste dump. Its volume reached 26,000 m3, and its bulk pH was around 3.7. We carried out XRD, SEM–EDX and Mössbauer spectroscopic (room temperature, liquid nitrogen) analysis of the minerals present in the altering waste-dump material. Minerals found are pyrite, gypsum, jarosite, hydroniumjarosite, plumbojarosite, anglesite, quartz, the feldspars, goethite, hematite, pickeringite, alunogen, epsomite, hexahydrite, a smectite-group phase, galena, sphalerite, and trace calcite. Rhomboclase and copiapite were identified by XRD in only one <2 μm sample. The water-soluble sulfates are not pure end-member phases: pickeringite and epsomite contain Zn (Zn:Mg atomic ratio from 1:5 to 1:4.5 for pickeringite, and between 1:5 and 1:2 for epsomite). Moreover, pickeringite contains Mn (Mn:Mg 1:9.5–1:9), and alunogen and epsomite contain Fe (alunogen: Fe:Al 1:15 to 1:8, epsomite: Fe:Mg 1:20). The jarosite-group minerals form euhedral crystals in the 0.1–3 μm range. Goethite is superparamagnetic and only identified by Mössbauer spectroscopy at the temperature of liquid nitrogen. The mineral assemblage shows that even after 40–50 years, the chemical evolution of these waste materials is still in progress.

Abstract

Une activité minière intense visant l’exploitation de gisements Zn–Pb–Cu s’est déroulée sur une période d’une quarantaine d’années dans la région de Gyöngyösoroszi–Mátraszentimre, dans les montagnes Mátra, en Hongrie. La dernière mine a fermé en 1986 sans réhabilitation. En 2006, on a lancé un ambitieux projet visant la réhabilitation complète des haldes (plus de vingt sites) et la fermeture scellée des puits et des galleries abandonnés qui permettent aux eaux d’exhaure dues à l’oxydation de quantités importantes de pyrite dans les parois de s’échapper. Au cours des procédures, des profils complets d’anciennes haldes ont été créés sur une épaisseur de 5 à 10 m, ce qui a offert une occasion unique d’échantillonner systématiquement les produits de l’altération des produits miniers. Un de ces “laboratoires naturels” accessibles, à Bányabérc, enregistre quarante ans de formation de minéraux environmentaux. Son volume a atteint 26,000 m3, et le pH moyen est d’environ 3.7. Nous en avons caractérisé les assemblages par diffraction X, microscopie électronique par balayage, et spectroscopie de Mössbauer (à température ambiante et de l’azote liquide). Nous avons trouvé les minéraux suivants: pyrite, gypse, jarosite, hydroniumjarosite, plumbojarosite, anglésite, quartz, les feldspaths, goethite, hématite, pickeringite, alunogène, epsomite, hexahydrite, une phase du groupe de la smectite, galène, sphalérite, et une trace de calcite. Nous avons identifié la rhomboclase et la copiapite par diffraction X dans un seul échantillon de moins de 2 μm. Les sulfates solubles dans l’eau ne sont pas des phases pures: la pickeringite et l’epsomite contiennent du Zn (rapport atomique Zn:Mg de 1:5 à 1:4.5 dans la pickeringite, et entre 1:5 et 1:2 dans l’epsomite). De plus, la pickeringite contient du Mn (Mn:Mg entre 1:9.5 et 1:9), et l’alunogène et l’epsomite contiennent du Fe (alunogène: Fe:Al de 1:15 à 1:8, epsomite: Fe:Mg environ 1:20). Les minéraux du groupe de la jarosite se présentent en cristaux idiomorphes allant de 0.1 à 3 μm. La goethite est superparamagnétique et identifiée seulement par son spectre de Mössbauer à la température de l’azote liquide. L’assemblage de minéraux montre que même après 40–50 ans, l’évolution chimique de ces déchêts miniers continue de progresser.

(Traduit par la Rédaction)

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