Submit an Article
Become a reviewer
RU
Vol 280
Pages:
85-103
In press
Article
Geology

Mineralogical and geochemical characteristics of coals from the Mugun deposit and sediment provenance during their formation

Authors:
Danzan B. Bembeev1
Sofya I. Merenkova2
Aleksei A. Samsonov3
Ruslan R. Gabdullin4
About authors
  • 1 — Postgraduate Student Lomonosov Moscow State University ▪ Orcid
  • 2 — Ph.D. Researcher Shirshov Institute of Oceanology of RAS ▪ Orcid
  • 3 — Ph.D. Senior Researcher Lomonosov Moscow State University ▪ Orcid
  • 4 — Ph.D., Dr.Sci. Professor Lomonosov Moscow State University ▪ Orcid
Date submitted:
2025-10-06
Date accepted:
2026-04-28
Online publication date:
2026-07-24

Abstract

This study presents a comprehensive mineralogical and geochemical investigation of lignites from the Mugun deposit within the Irkutsk Coal Basin. The relevance of the research is determined by the need for the rational utilization of coal resources amid growing interest in the recovery of valuable and potentially valuable trace elements, including Ge, Ga, Sc, REE, U, and others, from coal and coal combustion products. The study aims to identify the distribution patterns of trace elements in coals and host rocks, determine their modes of occurrence, and reconstruct the provenance of the sedimentary material that formed the coal-bearing sequence. The research employed a combination of analytical methods, including X-ray fluorescence analysis, mass spectrometry, and scanning electron microscopy, together with statistical approaches such as correlation analysis and principal component analysis. It was established that trace-element enrichment in the coals resulted from clastic, biogenic, diagenetic, and epigenetic processes. The principal trace-element-bearing phases include clay minerals, particularly kaolinite, as well as sulfides, phosphates, and organic matter. Discriminant analysis of the composition of terrigenous rock interlayers, represented by siltstones and mudstones occurring between the coal seams, made it possible to reconstruct the sediment sources. These included granitoids and felsic and subalkaline volcanic rocks exposed in the foothills of the Eastern Sayan. The results provide a basis for proposing a highly plausible model of the coal-forming conditions and for predicting the distribution of trace elements in the coals and host rocks.

Область исследования:
Geology
Keywords:
Mugun deposit lignite geochemistry trace elements ash yield mineralogy principal component analysis sediment provenance
Funding:

The study was conducted within the framework of the State assignment of Lomonosov Moscow State University and was partially funded under the State assignment of Shirshov Institute of Oceanology of RAS (FMWE-2024-0020), as well as the State assignments of Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the RAS, and Schmidt Institute of Physics of the Earth of the RAS.

Go to volume 280

References

  1. Краснов О.С., Салихов В.А. Перспективы производства дефицитных цветных и редких металлов из угольных отходов в Кузбассе // Цветные металлы. 2007. № 8. С. 8-11.
  2. Арбузов С.И., Ершов В.В., Поцелуев А.А., Рихванов Л.П. Редкие элементы в углях Кузнецкого бассейна. Кемерово: Кемеровский полиграфкомбинат, 2000. 248 с.
  3. Краснов О.С., Салихов В.А. Экономическая оценка попутных полезных компонентов угольных месторождений // Записки Горного института. 2013. Т. 201. С. 196-200.
  4. Jaiswal H., Singh A.K. Coal as a non-conventional resource of rare earth elements (REEs) and trace elements: Benefits and impacts on environment and human health – A review // Results in Earth Sciences. 2025. Vol. 3. № 100064. DOI: 10.1016/j.rines.2025.100064
  5. Погребицкий Е.О. О некоторых закономерностях распределения германия в углях Донецкого бассейна // Записки Горного института. 1959. Т. 35. Вып. 2. С. 87-103.
  6. Бембеев Д.Б., Самсонов А.А. Геохимическая характеристика золошлаков из углей Мугунского месторождения (Иркутская область) // Недропользование XXI век. 2024. № 2 (103). С. 28-35.
  7. Джумаян Н.Р. Условия формирования и качественный состав бурых углей Мугунского месторождения (Иркутский угольный бассейн): Автореф. дис. … канд. геол.-минерал. наук. Ростов-на-Дону: Южный федеральный университет, 2022. 26 с.
  8. Джумаян Н.Р., Шумилова Т.Г., Светов С.А. Элементы-примеси в углях Мугунского месторождения (Иркутский угольный бассейн) // Химия твердого топлива. 2021. № 6. С. 59-66. DOI: 10.31857/S0023117721060049
  9. Угольная база России. В 6 томах. Т. III. Угольные бассейны и месторождения Восточной Сибири. Южная часть (Красноярский край, Канско-Ачинский бассейн; Республика Хакасия, Минусинский бассейн; Республика Тыва, Улугхемский бассейн и др. месторождения; Иркутская область, Иркутский бассейн и угольные месторождения Предбайкалья) / Гл. ред. В.Ф.Череповский. М.: Геоинформцентр, 2002. 488 с.
  10. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1 000 000 (третье поколение). Серия Ангаро-Енисейская. Лист N-47 – Нижнеудинск. Объяснительная записка. СПб: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2012. 652 с.
  11. Ziyi Ye, Baoqing Li, Jialiang Cao. Enrichment characteristics and genesis mechanism of critical elements (Nb-Ta-Zr-Hf-REE-Y) in coals: a case study of Late Permian coalfield in Northeastern Guizhou, China // Frontiers in Earth Science. 2024. Vol. 12. № 1520502. DOI: 10.3389/feart.2024.1520502
  12. Тимофеев П.П. Юрская угленосная формация Южной Сибири и условия ее образования. М.: Наука, 1970. 207 с.
  13. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Ценные элементы-примеси в углях. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 538 с.
  14. Dzhumayan N.R., Nastavkin A.V. Scanning Electron Microscopy of Pyrite from Brown Coal (Mugun Coal Deposit, Irkutsk Basin) // Minerals: Structure, Properties, Methods of Investigation. Springer, 2020. P. 29-34. DOI: 10.1007/978-3-030-00925-0_5
  15. McLennan S.M., Taylor S.R., McCulloch M.T., Maynard J.B. Geochemical and Nd–Sr isotopic composition of deep-sea turbidites: Crustal evolution and plate tectonic associations // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1990. Vol. 54. Iss. 7. P. 2015-2050. DOI: 10.1016/0016-7037(90)90269-Q
  16. Юдович Я.Э. Геохимия ископаемых углей. Л.: Наука, 1978. 262 с.
  17. Павлова Л.М., Шумилова Л.П., Радомская В.И. и др. Сорбция редкоземельных элементов органическим веществом из водных растворов по экспериментальным данным // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2023. Т. 512. № 2. C. 199-206. DOI: 10.31857/S2686739723600923
  18. Джумаян Н.Р., Силаев В.И., Васильев Е.А. и др. Минералого-геохимические свойства углей Мугунского месторождения (Иркутский угольный бассейн) // Вестник геонаук. 2022. № 2 (326). C. 19-36. DOI: 10.19110/geov.2022.2.3
  19. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Неорганическое вещество углей. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 424 с.
  20. Foscolos A.E., Goodarzi F., Koukouzas C.N., Hatziyannis G. Reconnaissance study of mineral matter and trace elements in Greek lignites // Chemical Geology. 1989. Vol. 76. Iss. 1-2. P. 107-130. DOI: 10.1016/0009-2541(89)90131-9
  21. van der Flier-Keller E., Goodarzi F. Geological controls on major and trace element characteristics. Cretaceous coals of Vancouver Island, Canada // Bulletin de la Société Géologique de France. 1991. Vol. 162. № 2. P. 255-265.
  22. Арбузов С.И., Левицкий В.М. Сравнительная радиогеохимическая характеристика гранитоидов Саянского и Таракского комплексов юго-западного обрамления Сибирской платформы // Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека: Материалы международной конференции, посвященной столетию со дня открытия явления радиоактивности и столетию Томского политехнического университета, 22-24 мая 1996, Томск, Россия. Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 1996. С. 86-89.
  23. Лихачев В.В. Редкометальность бокситоносной коры выветривания Среднего Тимана. Сыктывкар: Коми научный центр УрО РАН, 1993. 224 с.
  24. Seredin V.V., Finkelman R.B. Metalliferous coals: A review of the main genetic and geochemical types // International Journal of Coal Geology. 2008. Vol. 76. Iss. 4. P. 253-289. DOI: 10.1016/j.coal.2008.07.016
  25. Biswas S., Moroeng O.M., Wagner N.J. Mineralogy and geochemical controls on the distribution of REY-Ga-Se-Nb enrichment in the No. 6 Coal Seam, Soutpansberg Coalfield, South Africa // Ore Geology Reviews. 2024. Vol. 174. № 106310. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2024.106310
  26. Zhanming Guo, Beilei Sun, Chao Liu et al. Geochemistry of tonsteins and its implications for Li-Zr (Hf)-Nb (Ta) enrichments in Cisuralian coal seams, Shanxi Province, North China // International Journal of Coal Geology. 2025. Vol. 300. № 104697. DOI: 10.1016/j.coal.2025.104697
  27. Qiuchan Han, Jingjing Liu, Niande Shang et al. Mineralogy and geochemistry of the Middle Jurassic coal in the southern Ordos Basin, China: Responses of element geochemical behavior to climatic changes // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2024. Vol. 648. № 112284. DOI: 10.1016/j.palaeo.2024.112284
  28. Bo Jiu, Wenhui Huang, Nana Mu. Mineralogy and elemental geochemistry of Permo-Carboniferous Li-enriched coal in the southern Ordos Basin, China: Implications for modes of occurrence, controlling factors and sources of Li in coal // Ore Geology Reviews. 2022. Vol. 141. № 104686. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2021.104686
  29. Yang Lin, Jing Li, Xuanphu Nguyen et al. Enrichment of rubidium and cesium in upper Triassic coals from the Cam Pha coalfield, NE Vietnam: Implications on sediment source and hydrothermal influence // Ore Geology Reviews. 2025. Vol. 178. № 106484. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2025.106484
  30. Jidun Sha, Jian Chen, Bofei Zhang et al. Geochemistry of source rock–controlled Late Triassic coal: An example from the Dabaoding Coal Mine in Panzhihua, Sichuan Province, southwestern China // International Journal of Coal Geology. 2020. Vol. 221. № 103431. DOI: 10.1016/j.coal.2020.103431
  31. Niande Shang, Jingjing Liu, Qiuchan Han et al. Mineralogy and geochemistry of the Middle Jurassic coal from the Hexi Mine, Shenfu Mining Area, Ordos Basin: With an emphasis on genetic indications of siderite // International Journal of Coal Geology. 2023. Vol. 279. № 104384. DOI: 10.1016/j.coal.2023.104384
  32. Yang Wang, Manli Huang, Yanming Zhu et al. Mineralogy, geochemistry and enrichment mechanism of critical elements (Li and Zr-Nb-Hf-Ta-REY) in the coals from western Guizhou Province, China: Source and sedimentary environment // Ore Geology Reviews. 2025. Vol. 176. № 106402. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2024.106402
  33. Ильенок С.С., Арбузов С.И. Металлоносные угли Азейского месторождения Иркутского угольного бассейна // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329. № 8. С. 132-144.
  34. Ильенок С.С., Арбузов С.И. Минеральные формы редких элементов в углях и золах углей Азейского месторождения Иркутского угольного бассейна // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2016. Т. 327. № 2. С. 6-20.
  35. Адмакин Л.А., Портнов А.Г. Тонштейны Иркутского бассейна // Литология и полезные ископаемые. 1987. № 3. С. 88-98.
  36. Arbuzov S.I., Mezhibor A.M., Spears D.A. et al. Nature of tonsteins in the Azeisk deposit of the Irkutsk Coal Basin (Siberia, Russia) // International Journal of Coal Geology. 2016. Vol. 153. P. 99-111. DOI: 10.1016/j.coal.2015.12.001
  37. Арбузов С.И., Волостнов А.В., Ильенок С.С., Рыбалко В.И. Природа тонштейнов Азейского месторождения Иркутского угольного бассейна // Известия Томского политехнического университета. 2012. Т. 321. № 1. С. 89-97.
  38. Winchester J.A., Floyd P.A. Geochemical discrimination of different magma series and their differentiation products using immobile elements // Chemical Geology. 1977. Vol. 20. P. 325-343. DOI: 10.1016/0009-2541(77)90057-2
Access statistics
Abstract Views
76
Full-Text Views
22
Cited
Scopus:
0
Crossref:
0
Article Menu

Similar articles

Isomorphic capacity of combustion metamorphic melilite solid solutions
2026 Ella V. Sokol, Anna S. Polovykh, Svetlana N. Kokh, Ivan S. Karputin, Olga A. Kozmenko
Investigation of “Kolchedan amber” with IR spectroscopy
2026 Pavel I. Alekseev, Evgenii A. Vasilev
Assessment of carbon deposition rates by bottom sediments of small lakes in the south of Western Siberia
2026 Georgii I. Malov, Vera D. Strakhovenko, Ekaterina A. Ovdina, Viktor I. Malov
Lithological characteristics of lacustrine sediments in lakes Bolshoye Miassovo and Maloye Miassovo (Southern Urals, Russia)
2026 Anastasiya R. Yusupova, Nouria G. Nourgalieva
Morphological features, internal structure, and compositional signatures of native gold from the Murzinka placer group (Middle Urals): identification of lode sources and conditions of placer formation
2026 Aleksandr K. Kozin, Sergei Yu. Stepanov, Roman S. Palamarchuk, Valeriya S. Zhdanova, Natalya S. Vlasenko
A study of grouting mortars using chromium-containing catalyst sludge for well cementing in permafrost zones
2026 Vyacheslav N. Kuchin, Georgii V. Buslaev, Vladimir A. Sidorov, Olga S. Zubkova