litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/2500-302X-2026-26-1-229-240JJMYWClitosphere-2460Research ArticleСтатьиArticlesСолевое выветривание строительных материалов мавзолея Хусейн-бека (Чишминский район, Республика Башкортостан)Salt weathering of cement material of the Hussein-Bek Mausoleum (Chishminsky district, Republic of Bashkortostan)ПотаповС. С.PotapovS. S.

456317, Челябинская обл., г. Миасс

Sergey S. Potapov

Miass 456317

s.potapov-60@yandex.ruЧервяцоваО. Я.ChervyatsovaO. Ya.

453585, Республика Башкортостан, Бурзянский район, г. Иргызлы, ул. Заповедная, 14

Olga Ya. Chervyatsova

14 Zapovednaya st., Irgyzly, Burzyan District, Bashkortostan Republic 453585

kittary@yandex.ruКузьминаЛ. Ю.KuzminaL. Y.

450054, Республика Башкортостан, г. Уфа, пр-т Октября, 69

Lyudmila Y. Kuzmina

69 Oktyabr av., Ufa 450054

lky_kapova2020@mail.ruСадыковС. А.SadykovS. A.

456317, Челябинская обл., г. Миасс

Sergey A. Sadykov

Miass 456317

Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН, Институт минералогииРоссияSouth Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology, UB RAS, Institute of MineralogyRussian FederationГосударственный природный биосферный заповедник “Шульган-Таш”РоссияShulgan-Tash State Natural Biosphere ReserveRussian FederationУфимский федеральный исследовательский центр РАН, Уфимский Институт биологииРоссияUfa Federal Research Center of RAS, Ufa Institute of BiologyRussian Federation202621022026261229240Copyright © Потапов С.С., Червяцова О.Я., Кузьмина Л.Ю., Садыков С.А., 20262026Потапов С.С., Червяцова О.Я., Кузьмина Л.Ю., Садыков С.А.Potapov S.S., Chervyatsova O.Y., Kuzmina L.Y., Sadykov S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.lithosphere.ru/jour/article/view/2460Объект исследования

Объект исследования. Продукты солевого выветривания на цементе строительных блоков известняка мавзолея Хусейн-бека, расположенного в Чишминском районе Республики Башкортостан.

Материалы и методы

Материалы и методы. Методами рентгенофазового, электронно-микроскопического, энерго-дисперсионного и масс-спектрометрического анализов изучен состав минералов из выцветов.

Результаты

Результаты. Установлено, что продукты солевого выветривания представлены следующими минералами: гипсом CaSO4 × 2H2O, хамберстонитом K3Na7Mg2(SO4)6(NO3)2 × 6H2O, дарапскитом Na3(SO4)(NO3) × H2O, сингенитом K2Ca(SO4)2 × H2O, эпсомитом MgSO4 × 7H2O, кизеритом MgSO4 × H2O, глауберитом Na2Ca(SO4)2, доломитом CaMg(CO3)2 и целестином SrSO4. Изотопный состав серы δ34S минералов из высолов варьирует в пределах +7.28 … +11.38‰ V-CDT. Пробы с хамберстонитом и дарапскитом характеризуются облегченным составом серы, что, по-видимому, связано с биотическим воздействием гуано птиц.

Выводы

Выводы. Основным механизмом деструкции строительного камня, выявленным в мавзолее Хусейн-бека, является солевая коррозия цемента за счет кристаллизации аутигенных минералов. Солевая коррозия мавзолея Хусейн-бека предположительно имеет орнитогенную природу за счет жизнедеятельности птиц, преимущественно полевых воробьев (Passer montanus).

Research subject

Research subject. Products of salt weathering on limestone building blocks of the Hussein-Bek Mausoleum, located in the Chishminsky District of the Republic of Bashkortostan.

Materials and methods

Materials and methods. The composition of salt weathering minerals was studied using X-ray phase, electron microscopic, energy-dispersive, and mass spectrometric analysis methods.

Results

Results. In the efflorescences, the following main minerals were found: gypsum CaSO4 × 2H2O, hamberstonite K3Na7Mg2(SO4)6(NO3)2 × 6H2O, darapskite Na3(SO4)(NO3) × H2O, syngenite K2Ca(SO4)2 × H2O, epsomite MgSO4 × 7H2O, kieserite MgSO4 × H2O, glauberite Na2Ca(SO4)2, dolomite CaMg(CO3)2, and celestine SrSO4. The sulfur isotope composition (δ34S) of the efflorescence minerals ranged from +7.28 to +11.38 ‰ V-CDT. Samples with hamberstonite and darapskite were characterized by light isotope enrichment, which is apparently associated with the biotic impact of bird guano.

Conclusions

Conclusions. The main mechanism leading to destruction of the building stone of the HusseinBek Mausoleum was established to be salt weathering of the cement caused by the crystallization of authigenic minerals. The salt weathering of the Mausoleum is ornithogenic in nature, caused by the activity of birds, primarily field sparrows (Passer montanus).

солевое выветриваниесульфатынитратыминеральный составизотопия серыстроительный каменьмавзолей Хусейн-бекаРеспублика Башкортостанsalt weatheringsulfatesnitratesmineral compositionsulfur isotopebuilding stoneHussein-Bek mausoleumRepublic of BashkortostanИсследование выполнено по теме “Природные системы в условиях горно-промышленного техногенеза и климатических колебаний: минералого-геохимические и палеоэкологические исследования” в рамках государственного задания Института минералогии Южно-Уральского ФНЦ минералогии и геоэкологии УрО РАН (номер государственного учета научно-исследовательской работы 124021200055-0)The study was carried out within the framework of the topic “Natural systems under conditions of mining and industrial technogenesis and climatic fluctuations: mineralogical, geochemical and paleoecological studies” funded by the state assignment of the Institute of Mineralogy of the South Ural Federal Scientific Center of Mineralogy and Geoecology of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (State registration No. 124021200055-0)ReferencesАгроклиматические ресурсы Башкирской АССР. (1976) Л.: Гидрометиоиздат, 235 с.Agroclimatic resources of the Bashkir ASSR (1976) Leningrad, Gidrometioizdat Publ., 235 p.Гарустович Г.Н., Нечвалода А.И. (2020) Средневековые каменные мавзолеи Башкортостана (история, археология, биоантропология). Уфа: Китап, 400 с.Alves C., Figueiredo C.A.M., Sanjurjo-Sánchez J., Hernández A.C. (2021) Salt Weathering of Natural Stone: A Review of Comparative Laboratory Studies. Heritage, 4(3), 1554-1565. https://doi.org/10.3390/heritage4030086Князев Ю.Г., Князева О.Ю., Сначев В.И., Жданов А.В. (2013) Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1 000 000 (3-е поколение). Сер. Уральская. Л. N-40 – Уфа. Объясн. зап. СПб.: ВСЕГЕИ, 512 с.Benavente D., De Jongh M., Cañaveras J.C. (2021) Weathering Processes and Mechanisms Caused by Capillary Waters and Pigeon Droppings on Porous Limestones. Minerals, 11(1), 18. https://doi.org/10.3390/min11010018Лыков В.М., Туликов А.М. (1976) Практикум по земледелию с основами почвоведенья. М.: Колос, 192 с.Claypool G.E., Holser W.T., Kaplan I.R., Sakai H., Sak I. (1980) The age curves of sulfur and oxygen isotopes in marine sulfate and their mutual interpretation. Chem. Geol., 28, 199-260. https://doi.org/10.1016/0009-2541(80)90047-9Потапов С.С., Ершов В.В. (1993) Вторичное минералообразование в стеновых покрытиях. Урал. минер. сб. № 1. Екатеринбург: Наука, 120-123.Doehne E. (2002) Salt weathering: a selective review. London Geol. Soc., spec. publ., 205(1), 51-64.Потапов С.С., Червяцова О.Я., Паршина Н.В. (2019) Минеральные новообразования при деструкции зданий и сооружений во влажном морском субтропическом климате Республики Абхазия. Минералогия техногенеза, (20), 51-61.Garustovich G.N., Nechvaloda A.I. (2020) Medieval stone mausoleums of Bashkortostan (history, archeology, bioanthropology). Ufa, Kitap Publ., 400 p.Alves C., Figueiredo C.A.M., Sanjurjo-Sánchez J. Hernández A.C. (2021) Salt Weathering of Natural Stone: A Review of Comparative Laboratory Studies. Heritage, 4(3), 1554-1565. https://doi.org/10.3390/heritage4030086Giesemann A., Jager H.J., Norman A.L., Krouse H.P., Brand W.A. (1994) Online sulfur-isotope determination using an elemental analyzer coupled to a mass-spectrometer. Analyt. Chem., 66(18), 2816-2819. https://doi.org/10.1021/ac00090a005Benavente D., De Jongh M., Cañaveras J.C. (2021) Weathering Processes and Mechanisms Caused by Capillary Waters and Pigeon Droppings on Porous Limestones. Minerals, 11(1), 18. https://doi.org/10.3390/min11010018Goudie A.S., Viles H.A. (1997) Salt Weathering. Chichester, UK, Wiley, 241 p.Claypool G.E., Holser W.T., Kaplan I.R., Sakai H., Sak I. (1980) The age curves of sulfur and oxygen isotopes in marine sulfate and their mutual interpretation. Chem. Geol., 28, 199-260. https://doi.org/10.1016/0009-2541(80)90047-9Grassineau N.V., Mattey D., Lowry D. (2001) Sulfur isotope analysis of sulfide and sulfate minerals by continuous flow-isotope ratio mass spectrometry. Analyt. Chem., 73(2), 220-225. https://doi.org/10.1021/ac000550fDoehne E. (2002) Salt weathering: a selective review. London Geol. Soc., spec. publ., 205(1), 51-64.Hermes A.L., Dawson T.E., Hinckley E.L.S. (2022) Sulfur isotopes reveal agricultural changes to the modern sulfur cycle. Environ. Res. Lett., 17(5), 054032. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac6683Giesemann A., Jager H.J., Norman A.L., Krouse H.P., Brand W.A. (1994) Online sulfur-isotope determination using an elemental analyzer coupled to a mass-spectrometer. Analyt. Chem., 66(18), 2816-2819. https://doi.org/10.1021/ac00090a005Huang C.P., Lavenburg G. (2011) Impacts of bird droppings and deicing salts on highway structures: monitoring, diagnosis, prevention. Delaware Center for Transportation; University of Delaware DCT. Report 221, 22 p.Goudie A.S., Viles H.A. (1997) Salt Weathering. Chichester, UK: Wiley, 241 p.Illustrated Glossary on Stone Deterioration Patterns (2008). Monuments and Sites XV. (Ed. by V. Vergès-Belmin). Paris, ICOMOS, 86 p.Grassineau N.V., Mattey D., Lowry D. (2001) Sulfur isotope analysis of sulfide and sulfate minerals by continuous flow-isotope ratio mass spectrometry. Analyt. Chem., 73(2), 220-225. https://doi.org/10.1021/ac000550fKnyazev Yu.G., Knyazeva O.Yu., Snachev V.I., Zhdanov A.V. (2013) State geological map of the Russian Federation. Scale 1:1.000.000 (third generation). Ural Series. Sheet N-40 – Ufa. Explanatory note. Saint Petersburg, VSEGEI Publ., 512.Hermes A.L., Dawson T.E., Hinckley E.L.S. (2022) Sulfur isotopes reveal agricultural changes to the modern sulfur cycle. Environ. Res. Lett., 17(5), 054032. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac6683Kurtz A.C., Kump L.R., Arthur M.A., Zachos J.C., Paytan A. (2003) Early Cenozoic decoupling of the global carbon and sulfur cycles. Paleoceanography, 18(4). https://doi.org/10.1029/2003PA000908Huang C.P., Lavenburg G. (2011) Impacts of bird droppings and deicing salts on highway structures: monitoring, diagnosis, prevention. Delaware Center for Transportation; University of Delaware DCT. Report 221, 22 p.Lindström N., Heitmann N., Linnow K., Steiger M. (2015) Crystallization behavior of NaNO3 – Na2SO4 salt mixtures in sandstone and comparison to single salt behavior. App. Geochem., 63, 116-132. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2015.07.007Illustrated Glossary on Stone Deterioration Patterns (2008). Monuments and Sites XV. (Ed. by V. Vergès-Belmin). Paris: ICOMOS, 86 p.Mayer B. (1998) Potential and limitations of using sulphur isotope abundance ratios as an indicator for natural and anthropogenic induced environmental change. Isotope techniques in the study of environmental change. Proceedings of 830 International conference IAEA, 423-435.Kurtz A.C., Kump L.R., Arthur M.A., Zachos J.C., Paytan A. (2003) Early Cenozoic decoupling of the global carbon and sulfur cycles. Paleoceanography, 18(4). https://doi.org/10.1029/2003PA000908Novoselov A., Konstantinov A., Konstantinova E., Simakova Y., Lim A., Kurasova A., Loiko S., Pokrovsky O.S. (2023) Semiarid lakes of southwestern Siberia as sentinels of on-going climate change: hydrochemistry, the carbon cycle, and modern carbonate mineral formation. Atmosphere, 14(11), 1624. https://doi.org/10.3390/atmos14111624Lindström N., Heitmann N., Linnow K., Steiger M. (2015) Crystallization behavior of NaNO3 – Na2SO4 salt mixtures in sandstone and comparison to single salt behavior. App. Geochem., 63, 116-132. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2015.07.007Potapov S.S., Chervyatsova O.Ya., Parshina N.V. (2019) Mineral neoformations during destruction of buildings and structures in the humid marine subtropical climate of the Republic of Abkhazia. Mineralogiya tekhnogeneza, (20), 51-61. (In Russ.)Mayer B. (1998) Potential and limitations of using sulphur isotope abundance ratios as an indicator for natural and anthropogenic induced environmental change. Isotope techniques in the study of environmental change. Proceedings of 830 International conference IAEA, 423-435.Potapov S.S., Ershov V.V. (1993) Secondary mineral formation in wall coverings. Ural. miner. sb. no. 1. Ekaterinburg, Nauka Publ., 120-123.Novoselov A., Konstantinov A., Konstantinova E., Simakova Y., Lim A., Kurasova A., Loiko S., Pokrovsky O.S. (2023) Semiarid lakes of southwestern Siberia as sentinels of on-going climate change: hydrochemistry, the carbon cycle, and modern carbonate mineral formation. Atmosphere, 14(11), 1624. https://doi.org/10.3390/atmos14111624Richards M.P., Fuller B.T., Sponheimer M., Robinson T., Ayliffe L. (2003) Sulphur isotopes in palaeodietary studies: a review and results from a controlled feeding experiment. Int. J. Osteoarchaeol., 13(1‐2), 37-45.Richards M.P., Fuller B.T., Sponheimer M., Robinson T., Ayliffe L. (2003) Sulphur isotopes in palaeodietary studies: a review and results from a controlled feeding experiment. Int. J. Osteoarchaeol., 13(1‐2), 37-45.Spennemann D.H.R., Watson M.J. (2017) Dietary habits of urban pigeons (Columba livia) and implications of excreta pH – a review. Europ. J. Ecol., 3(1), 27-41. https://doi.org/10.1515/eje-2017-0004Spennemann D.H.R., Watson M.J. (2017) Dietary habits of urban pigeons (Columba livia) and implications of excreta pH – a review. Europ. J. Ecol., 3(1), 27-41. https://doi.org/10.1515/eje-2017-0004Spennemann D.H.R., Watson M.J. (2017) Dietary habits of urban pigeons (Columba livia) and implications of excreta pH – a review. Europ. J. Ecol., 3(1), 27-41. https://doi.org/10.1515/eje-2017-0004

The authors declare that there are no conflicts of interest present.