Распределение высокозарядных элементов в речных отложениях Нила (Египет) и Зарафшона (Таджикистан) по данным инструментального нейтронно-активационного анализа
High Field Strength Elements distribution in river sediments of Nile (Egypt) and Zarafshon (Tajikistan) as investigated by Instrumental Neutron Activation Analysis

Дополнительно

Прислана: 03.02.2026; Принята: 10.04.2026; Опубликовано 27.04.2026;
Просмотры: 17; Загружено: 6

Как цитировать

О. Г. Дулиу, В. М. Бадави, Д. Абдусамадзода, Д. А. Абдушукуров, М. В. Фронтасьева, И. Зиньковская, П. С. Нехорошков, Х. Эль Самман. "High Field Strength Elements distribution in river sediments of Nile (Egypt) and Zarafshon (Tajikistan) as investigated by Instrumental Neutron Activation Analysis" Natural Sci. Rev. 3 100702 (2026)
https://doi.org/10.54546/NaturalSciRev.100702
BibTex
О. Г. Дулиу1,2,3,a, В. М. Бадави3,4, Д. Абдусамадзода3,5, Д. А. Абдушукуров5, М. В. Фронтасьева3, И. Зиньковская3,6, П. С. Нехорошков3, Х. Эль Самман7
  • 1Кафедра строения вещества, физики земли и атмосферы, астрофизики, физический факультет Бухарестского университета, Магуреле (Ильфов), Румыния
  • 2Геологический институт Румынии, Бухарест, Румыния
  • 3Объединенный институт ядерных исследований, г. Дубна, Россия
  • 4Отдел радиационной защиты и гражданской обороны, Центр ядерных исследований, Управление по атомной энергии Египта, Каир, Египет
  • 5Институт водных проблем, гидроэнергетики и экологии Национальной академии наук Таджикистан, Таджикский национальный университет, Душанбе, Таджикистан
  • 6Национальный институт физики и ядерной технологии имени Хории Хулубея, Магуреле (Ильфов), Румыния
  • 7Кафедра физики, факультет естественных наук, Университет Менуфии, Шибин Эль-кум, Египет
  • ao.duliu@fizica.unibuc.ro
DOI: 10.54546/NaturalSciRev.100702
Ключевые слова: высокозарядные элементы, речные отложения, Нил, Египет, Зарафшон, Таджикистан, инструментальный нейтронно-активационный анализ, статистический анализ данных
Категории: Науки о Земле и окружающей среде
PDF (Английский)

Аннотация

Благодаря относительно низкой подвижности в большинстве осадочных процессов высокозарядные элементы (ВЗЭ) являются одними из наиболее подходящих элементов для изучения происхождения, поскольку предоставляют информацию об исходном материале. Таким образом, распределение массовых долей двух несовместимых элементов (Co и Ni) и 13 ВЗЭ (Sc, Zr, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Tm, Yb, Hf, Th и U) в неконсолидированных отложениях, относящихся к двум различным речным системам (египетскому участку Нила и таджикскому участку Зарафшона), свидетельствует о сходствах и различиях между осадочным материалом и их корреляции с местной геохимией. Использовался инструментальный нейтронно активационный анализ (ИНАА) в эпитермальном варианте. В общей сложности вдоль рек Нил и Зарафшон было собрано 38 и 29 образцов неконсолидированных отложений. В подавляющем большинстве случаев функции распределения массовых долей не были нормальными, как показали тесты ANOVA Шапиро-Уилка, Андерсона–Дарлинга, Лиллифорса и Жарка-Бера. Более четкие двойные и тройные диаграммы позволили лучше сравнить функции распределения рассматриваемых элементов. Все они показали относительное сходство обоих типов осадочного материала с менее переработанными кислыми породами. Несмотря на это, дальнейший детальный анализ выявил систематические различия между двумя категориями отложений. Данное открытие позволяет предположить, что на отложения Нила повлиял мафический материал, который перенесся с богатых базальтом плато Эфиопии по Голубому Нилу.

Поддерживающие организации

The research was performed within the framework of the Cooperation Agreement between the Institute of Water Problems, Hydropower and Ecology of the Academy of Sciences of Tajikistan and the Sector of Neutron Activation Analysis and Applied Research of the Frank Laboratory of Neutron Physics of JINR as well as between the Academy of Scientific Research and Technology (ASRT) of Egypt and the Joint Institute for Nuclear Research in Dubna within the ASRT–JINR collaboration. O. G. Duliu recognizes his contribution within more Cooperation Protocols between the University of Bucharest and the Joint Institute for Nuclear Research. The authors are grateful to the staff of the SNAA&AR and FLNP JINR for performing the INAA of the samples. Also, we thank two anonymous reviewers for their useful remarks and advice.

Библиографические ссылки

[1] H. Rowlinson, Using Geochemical Data: Evaluation, Presentation, Interpretation, Longman Scientific and Technical Publishers, New York, 1993, p. 352, ISBN 978-0582067011.

[2] S. M. McLennan, S. R. Taylor, A. Kr¨oner, Geochemical evolution of Archean shales from South Africa I. The Swaziland and Pongola Supergroups, Precambrian Research 22 (1983) 93–124. https://doi.org/10.1016/0301-9268(83)90060-8.

[3] S. Boggs, Principles of Sedimentology and Stratigraphy, 5th edition, Pearson, Chennai, India, 2016, p. 174, ISBN 978-0321745767.

[4] S. J. Parry, Handbook of Neutron Activation Analysis, Viridian Publishing, Surrey, UK, 2003, p. 243, ISBN 978-0954489113.

[5] M. V. Frontasyeva, Neutron Activation Analysis in the life sciences, Physics of Particles and Nuclei 42 (2011) 332–378. https://doi.org/10.1134/S1063779611020043.

[6] Y. L. Wang, Y.-G. Liu, R. A. Schmitt, Rare earth element geochemistry of South Atlantic deep sea sediments: Ce anomaly change at ∼ 54 My, Geochimica et Cosmochimica Acta 50 (1986) 1337–1355. https://doi.org/10.1016/0016-7037(86)90310-8.

[7] N. Aota, Y. Miyamoto, S. Kosanda et al., Neutron Activation Analysis of nine GSJ sedimentary rock reference samples, Geostandard Newsletter 18 (1994) 185–193. https://doi.org/10.1111/j.1751-908X.1994.tb00516.x.

[8] M. J. Marqu´es, A. Salvador, A. E. Morales-Rubio et al., Trace element determination in sediments: A comparative study between Neutron Activation Analysis (NAA) and Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS), Microchemical Journal 65 (2000) 177–187. https://doi.org/10.1016/S0026-265X(00)00051-5.

[9] Y. Yao, C. Xiao, P. Wang et al. Instrumental Neutron Activation Analysis of Chang’E-5 lunar regolith samples, Journal of American Chemical Society 144 (2022) 5478–5484. https://doi.org/10.1021/jacs.1c13604.

[10] W. M. Arafa, W. M. Badawy, N. M. Fahmi, Geochemistry of sediments and surface soils from the Nile Delta and lower Nile Valley studied by Epithermal Neutron Activation Analysis, Journal of African Earth Sciences 107 (2015) 57—64. http://dx.doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2015.04.004.

[11] W. M. Badawy, M. Mitwalli, A. Y. Dmitriev et al., Neutron Activation Analysis for geochemical characterization of rocks from gold mines in Egypt, Applied Sciences 13 (2023) 4564. https://doi.org/10.3390/app13074564.

[12] C. Bueno, C. J. Sanders, D. I. T. Favaro et al., Accumulation patterns of rare earths and other elements in coastal lake sediments under different land uses, Journal of South American Earth Sciences 161 (2025) 105576. https://doi.org/10.1016/j.jsames.2025.105576.

[13] W. M. Badawy, E. H. Ghanim, O. G. Duliu et al., Major and trace element distribution in soil and sediments from the Egyptian central Nile Valley, Journal of African Earth Sciences 131 (2017) 53–61. https://doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2017.03.029, WOS:000403515600005.

[14] W. M. Badawy, O. G. Duliu, H. El Samman et al., A review of major and trace elements in Nile River and Western Red Sea sediments: An approach of geochemistry, pollution, and associated hazards, Applied Radiation and Isotopes 170 (2021) 109595. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2021.109595, WOS:000637950400017.

[15] D. A. Abdushukurov, D. Abdusamadzoda, O. G. Duliu et al., On the geochemistry of major and trace elements distribution in sediments and soils of Zarafshon River Valley, Western Tajikistan, Applied Sciences 12 (2022) 2763. https://doi.org/10.3390/app12062763.

[16] R. O. Collins, The Nile, Yale University Press, Yale, CT, US, 2002, ISBN 978-0300097641.

[17] A. M. Prokhorov, Zarafshon (River in Central Asia), in: Great Soviet Encyclopedia, Vol. 30, Moscow, Russia, 1968–1978 (in Russian).

[18] K. Verner, J. S´ıma, L. Megerssa et al., A Synopsis of the Regional Geology and Hydrogeology of Ethiopia, Czech Geological Survey, Prague, 2025, ISBN 978-8076731134.

[19] M. G. Leonov, A. K. Rybin, V. Y. Batalev et al., Tectonic structure and evolution of the Hissar– Alay Mountain Domain and the Pamirs, Geotectonics 51 (2017) 566–583. https://doi.org/10.1134/S001685211706005X.

[20] R. L. Rudnic, S. Gao, Composition of the Continental Crust, in: H. D. Holland, K. K. Turekian (Eds.), Treatise on Geochemistry, Vol. 3, Elsevier-Pergamon, Oxford-London, 2003, pp. 1–64, ISBN 978-0080548074.

[21] L. P. Gromet, R. F. Dymek, L. A. Haskin et al., The ‘North American Shale Composite’: Its compilation, major and trace element characteristics, Geochimica et Cosmochimica Acta 48 (1984) 2469–2482. https://doi.org/10.1016/0016-7037(84)90298-9.

[22] J. Viers, B. Dupr´e, J. Gaillardet, Chemical composition of suspended sediments in World Rivers: New insights from a new database, Science of the Total Environment 407 (2009) 853–868. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2008.09.053.

[23] A. Gale, C. A. Dalton, C. H. Langmuir et al., The mean composition of ocean ridge basalts, Geochemistry, Geophysics, Geosystems 14 (2013) 489—518. https://doi.org/10.1029/2012GC004334.

[24] L. C. Tugulan, O. G. Duliu, A.-V. Bojar et al., On the geochemistry of the Late Quaternary loess deposits of Dobrogea (Romania), Quaternary International 399 (2016) 100–110. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.06.062.

[25] https://www.fritsch-international.com/sample-preparation/milling/planetary-mills/details/product/pulverisette-6-classic-line/.

[26] D. Grozdov, V. Galustov, I. Zinicovscaia, Modernization on the REGATA facility (IBR-2 reactor) designed for Instrumental Neutron Activation Analysis, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 334 (2025) 2435—2442. https://doi.org/10.1007/s10967-025-10014-4.

[27] I. Zinicovscaia, O. G. Duliu, O. A. Culicov et al., Major and trace elements distribution in Moldavian soils, Romanian Reports in Physics 70 (2018) 701. https://rrp.nipne.ro/2018/AN70701.pdf

[28] C. Reimann, P. Filzmoser, Normal and lognormal data distribution in geochemistry: Death of a myth. Consequences for the statistical treatment of geochemical and environmental data, Environmental Geology 39 (2000) 1001—1014. https://doi.org/10.1007/s002549900081.

[29] Ø. Hammer, D. A. T. Herper, P. D. Ryan, PAST: Paleontological Statistics software package for education and data analysis, Palaeontologia Electronica 4 (2001) 1–9. http://palaeo-electronica.org/2001_1/past/issue1_01.htm.

[30] I. Farrance, R. Frenkel, Uncertainty of measurement: A review of the rules for calculating uncertainty components through functional relationships, The Clinical Biochemist Review 33 (2012) 49–75, PMID: 22896744, PMCID: PMC3387884.

[31] J. C. Norman, L. A. Haskin, The geochemistry of Sc: A comparison to the rare earths and Fe, Geochimica and Cosmochimica Acta 32 (1968) 93–108. https://doi.org/10.1016/0016-7037(68)90089-6.

[32] M. R. Bhatia, K. A. W. Crook, Trace element characteristics of greywackes and tectonic setting discrimination of sedimentary basins, Contribution to Mineralogy and Petrology 92 (1986) 181–193. https://doi.org/10.1007/BF00375292.

[33] P. A. Floyd, B. E. Leveridge, Tectonic environment of the Devonian Gramscatho basin, south Cornwall: Framework mode and geochemical evidence from turbiditic sandstones, Journal of the Geological Society 144 (1987) 531–542. https://doi.org/10.1144/gsjgs.144.4.0531.

[34] G. Újvari, A. Varga, Z. Balogh-Brunstad, Origin, weathering, and geochemical composition of loess in southwestern Hungary, Quaternary Research 69 (2008) 421–437. https://doi.org/10.1016/j.yqres.2008.02.001.

[35] S. Marshak, Essentials of Geology, 6th edition, W. W. Norton & Company, NY, USA, 2019, ISBN 978-0393667523.

[36] S. R. Taylor, S. M. McLennan, The Continental Crust: Its Composition and Evolution: An Examination of the Geochemical Record Preserved in Sedimentary Rocks, Blackwell Scientific Publications, 1991, ISBN 978-0632011483.

[37] R. L. Cullers, Implications of elemental concentrations for provenance, redox conditions, and metamorphic studies of shales and limestones near Pueblo, CO, USA, Chemical Geology 191 (2002) 305—327. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(02)00133-X.

[38] S. M. McLennan, S. Hemming, C. K. McDaniel et al., Geochemical Approaches to Sedimentation, Provenance, and Tectonics, in: M. J. Johnsson, A. Basu (Eds.), Processes Controlling the Composition of Clastic Sediments, Geological Society of America Special Papers, Vol. 284, 1993, pp. 21–40. https://doi.org/10.1130/SPE284-p21.

[39] W. A. Deer, R. A. Howie, J. Zussmann, Rock-Forming Minerals: Orthosilicates, Vol. 1A, Geological Society of London, 1982, pp. 418–442, ISBN 978-0-582-46526-8.

[40] Y. I. Lee, Geochemistry of shales of the Upper Cretaceous Hayang Group, SE Korea: Implications for provenance and source weathering at an active continental margin, Sedimentary Geology 215 (2009) 1–12. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2008.12.004.

[41] R. Nagarajan, J. S. Armstrong-Altrin, F. L. Kessler et al., Provenance and tectonic setting of Miocene siliciclastic sediments, Sibuti Formation, northwestern Borneo, Arab Journal of Geosciences 8 (2015) 8549—8565. https://doi.org/10.1007/s12517-015-1833-4.

[42] P. Henderson (Ed.), Rare Earth Elements Geochemistry, in: Developments in Geochemistry, Vol. 2, Elsevier, 2013, ISBN 978-1483289779.