Trace element pollution of soils by abandoned gold mine tailings, near Potchefstroom, South Africa

Abstract.

Fine-grained material eroded by wind and water from tailings dams at the abandoned Machavie Gold Mine was deposited over an area of more than 1 km². The high acidity (average pH of 3.4) of the tailings caused sulphide minerals to decompose and form trace-element-rich leachate. Comparisons of the trace element content of the tailings and underlying soils with the Dutch-B soil standards indicated a potential contamination with As, Co, Cr, Cu and Ni. The degree of contamination and mobility of trace elements was determined by extraction with ammonium nitrate as the leaching agent. Mobilities were calculated by comparing total trace element concentration with extractable trace element concentration. Average trace element mobilities were generally higher in the tailings than in the underlying sandy colluvial and clayey alluvial soils and also showed an increase where the pH values of soils and tailings were lower than 5 and 3.5 respectively.

Résumé.

Des matériaux fins, emportés par le vent et l'eau à partir de digues à stériles de la mine d'or abandonnée de Machavie, se sont déposés sur une zone de plus de 1 km². La forte acidité (pH moyen de 3,4) de ces résidus miniers entraîne la décomposition des sulfures et génère un lixiviat riche en éléments traces. Les comparaisons réalisées entre les éléments traces des résidus miniers et ceux des sols sous-jacents, utilisant la norme Dutch-B, indiquent une contamination potentielle par les éléments As, Co, Cr, Cu et Ni. Le degré de contamination et la mobilité des éléments traces ont été déterminés par extraction à partir de nitrate d'ammonium comme agent lixiviant. Les mobilités ont été calculées en comparant la concentration totale en éléments traces avec la concentration en éléments traces extractibles. Les mobilités moyennes des éléments traces étaient généralement plus fortes dans les résidus miniers que dans les colluvions sableuses ou les alluvions argileuses sous-jacentes, avec des valeurs plus élevées là où les valeurs de pH des sols et des résidus miniers étaient respectivement inférieures à 5 et 3,5.