Геохімія мікроелементів у породах терикону копальні Межирічанська Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну
Досліджено геохімію порід терикону копальні Межирічанська Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну. Породи представлені аргілітами (78 %), алевролітами (14 %), пісковиками (6 %) та вугіллям (2 %). Вугілля копальні – гумусового типу, збіднене мікроелементами, окрім Молібдену, Плюмбуму та Іте...
Gespeichert in:
| Datum: | 2010 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геології і геохімії горючих копалин НАН України
2010
|
| Schriftenreihe: | Геологія і геохімія горючих копалин |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/59515 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Геохімія мікроелементів у породах терикону копальні Межирічанська Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну / І. Книш, В. Карабин // Геологія і геохімія горючих копалин. — 2010. — № 3-4 (152-153). — С. 85-101. — Бібліогр.: 33 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-59515 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-595152014-04-09T03:02:25Z Геохімія мікроелементів у породах терикону копальні Межирічанська Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну Книш, І. Карабин, В. Геохімія Досліджено геохімію порід терикону копальні Межирічанська Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну. Породи представлені аргілітами (78 %), алевролітами (14 %), пісковиками (6 %) та вугіллям (2 %). Вугілля копальні – гумусового типу, збіднене мікроелементами, окрім Молібдену, Плюмбуму та Ітербію. Породи терикону концентрують Молібден та Плюмбум, вміст яких вищий, порівняно з кларком для осадових пелітових порід (глини, аргіліти). З’ясовано парагенетичні асоціації хімічних елементів та інші показники щодо порід терикону. Обґрунтовано високу ймовірність у понадфонових кількостях надходження Плюмбуму і Молібдену в суміжні з териконом породи зони аерації та води р. Рати. Запропоновано відповідні запобіжні заходи для зменшення екологічних ризиків. Studied is geochemistry of rocks of waste pile of Mezhirichanska mine of the LvivVolyn coal basin. Rocks are presented by argillites (78 %), aleurolites (14 %), sandstones (6 %) and coal (2 %). Ash level of mixture of rocks of waste pile hesitates from 41 to 98 % and on the average is 70 %. Middle content of sulphur is 2.5 %. Coal of Mezhirichanska mine is of humus type and it is impoverished by microelements, except molybdenum, plumbum and ytterbium. The rocks of waste pile comparatively with clarke of pelite siltages (clays, argillite) have higher content of molybdenum and plumbum by 71 but 39 % areas of waste pile accordingly. In separate areas content of Y, Mn, Yb, V, Co, Sc, P, Be, Cu exceeds clarke in siltages 5 times. Explored separately burnt out and unburnt rocks assert that burnt out rocks comparatively with unburnt have higher ash level (1.6 times) and concentration of chemical elements 1.4–2.6 times. Clearly, that main reason of concentration of metals in burnt out rocks is an increase of their ash level as a result of burnt down of coal. As a result of factor analysis, we found out the associations of heavy metals in mixture of rocks of waste pile. The paragenic associations of chemical elements and other indices of rocks of waste pile are found out: 1. P, Sr, Mn, Ni, Ba, V, Cu, Zr, Sn, Cr, Zn, Ge, Co, Ash level of rocks; 2. siderite, pyrite, chalcopyrite, argillite; 3. burnt rocks, aleurolite, sandstone; 4. unburnt rock, argillite; 5. coal, Mo, unburnt rocks, pyrite, chalcopyrite. As it was found out by authors, in the rocks of waste pile of Mezhirichanska mine, as a result of factor analysis, that Mo is concentrated within the limits of areas with the promoted content of coal and pyrite in mixture of rocks. Unlike Mo and partly Pb content all other elements explored by us are correlated with ash level of rocks. Area of waste pile, within the limits of which all chemical elements are explored by us, does not exceed safe levels, is 23 %. Subsequent researches in these areas of waste pile must find out content of soluble forms of molybdenum and plumbum. It is also necessary to learn distribution of these chemical elements in a vertical cut. The results of such researches will enable us to make decision in relation to the use of rocks of south-western part of waste pile of Mezhirichanska mine. Grounded is high probability of receipt of plumbum and molybdenum in contiguous with the waste pile of rock of area of aeration and water of the river of Rata in background amounts. The proper measures of reduction of ecological risks are offered. For prevention of credible receipt of these metals in contiguous with the waste pile of rock of area of aeration and in water of the river of Rata it is necessary to enclose a waste pile with a ditch and to fill it with sorbent. Grounded is necessity of subsequent research of waste pile. 2010 Article Геохімія мікроелементів у породах терикону копальні Межирічанська Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну / І. Книш, В. Карабин // Геологія і геохімія горючих копалин. — 2010. — № 3-4 (152-153). — С. 85-101. — Бібліогр.: 33 назв. — укр. 0869-0774 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/59515 553.9:550.4(477.8) uk Геологія і геохімія горючих копалин Інститут геології і геохімії горючих копалин НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Геохімія Геохімія |
| spellingShingle |
Геохімія Геохімія Книш, І. Карабин, В. Геохімія мікроелементів у породах терикону копальні Межирічанська Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну Геологія і геохімія горючих копалин |
| description |
Досліджено геохімію порід терикону копальні Межирічанська Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну. Породи представлені аргілітами (78 %), алевролітами (14 %), пісковиками (6 %) та вугіллям (2 %). Вугілля копальні – гумусового
типу, збіднене мікроелементами, окрім Молібдену, Плюмбуму та Ітербію.
Породи терикону концентрують Молібден та Плюмбум, вміст яких вищий, порівняно з кларком для осадових пелітових порід (глини, аргіліти).
З’ясовано парагенетичні асоціації хімічних елементів та інші показники щодо
порід терикону. Обґрунтовано високу ймовірність у понадфонових кількостях надходження Плюмбуму і Молібдену в суміжні з териконом породи зони аерації та води р. Рати. Запропоновано відповідні запобіжні заходи для зменшення екологічних
ризиків. |
| format |
Article |
| author |
Книш, І. Карабин, В. |
| author_facet |
Книш, І. Карабин, В. |
| author_sort |
Книш, І. |
| title |
Геохімія мікроелементів у породах терикону копальні Межирічанська Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну |
| title_short |
Геохімія мікроелементів у породах терикону копальні Межирічанська Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну |
| title_full |
Геохімія мікроелементів у породах терикону копальні Межирічанська Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну |
| title_fullStr |
Геохімія мікроелементів у породах терикону копальні Межирічанська Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну |
| title_full_unstemmed |
Геохімія мікроелементів у породах терикону копальні Межирічанська Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну |
| title_sort |
геохімія мікроелементів у породах терикону копальні межирічанська львівсько-волинського кам’яновугільного басейну |
| publisher |
Інститут геології і геохімії горючих копалин НАН України |
| publishDate |
2010 |
| topic_facet |
Геохімія |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/59515 |
| citation_txt |
Геохімія мікроелементів у породах терикону копальні Межирічанська Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну / І. Книш, В. Карабин // Геологія і геохімія горючих копалин. — 2010. — № 3-4 (152-153). — С. 85-101. — Бібліогр.: 33 назв. — укр. |
| series |
Геологія і геохімія горючих копалин |
| work_keys_str_mv |
AT kniší geohímíâmíkroelementívuporodahterikonukopalʹnímežiríčansʹkalʹvívsʹkovolinsʹkogokamânovugílʹnogobasejnu AT karabinv geohímíâmíkroelementívuporodahterikonukopalʹnímežiríčansʹkalʹvívsʹkovolinsʹkogokamânovugílʹnogobasejnu |
| first_indexed |
2025-07-05T10:43:03Z |
| last_indexed |
2025-07-05T10:43:03Z |
| _version_ |
1836803355368751104 |
| fulltext |
85
© Іван Книш, Василь Карабин, 2010
ISSN 0869-0774. Геологія і геохімія горючих копалин. 2010. № 3–4 (152–153)
Геохімія
УДК 553.9:550.4(477.8)
Іван Книш1, Василь Карабин2
ГеохІмІя мІКроелементІВ
у породах териКону КопальнІ межирІчансьКа
льВІВсьКо-ВолинсьКоГо Кам’яноВуГІльноГо басейну
1Львівський національний університет ім. Івана Франка,
olando@ukr.net
2Львівське відділення
Українського державного геологорозвідувального інституту,
karabynlviv@yahoo.com
Досліджено геохімію порід терикону копальні Межирічанська Львівсько-Во-
линського кам’яновугільного басейну. Породи представлені аргілітами (78 %), алев-
ролітами (14 %), пісковиками (6 %) та вугіллям (2 %). Вугілля копальні – гумусового
типу, збіднене мікроелементами, окрім Молібдену, Плюмбуму та Ітербію.
Породи терикону концентрують Молібден та Плюмбум, вміст яких вищий, по-
рівняно з кларком для осадових пелітових порід (глини, аргіліти).
З’ясовано парагенетичні асоціації хімічних елементів та інші показники щодо
порід терикону. Обґрунтовано високу ймовірність у понадфонових кількостях над-
ходження Плюмбуму і Молібдену в суміжні з териконом породи зони аерації та во-
ди р. Рати. Запропоновано відповідні запобіжні заходи для зменшення екологічних
ризиків.
Ключові слова: терикон, вугілля, мікроелементи, парагенетична асоціація.
Розробка вугільних родовищ пов’язана з вийманням на поверхню вели-
ких об’ємів порід, води та газу. Під час видобування тонни вугілля шахтним
способом на поверхню надходить приблизно 100 м3 породи, 3 м3 шахтної во-
ди, 13 м3 метану, 8 м3 діоксиду вуглецю (Александров, 1979). Речовини, які
виймають з надр у процесі вуглевидобування, часто є токсичними. Це призво-
дить до формування у верхніх горизонтах літосфери специфічних техноген-
них геохімічних систем, зокрема терикон–ґрунт–підземна вода або шахтна
вода–поверхнева вода–ґрунт.
Відомо, що відходи вуглевидобування часто містять небезпечні для дов-
кілля концентрації хімічних елементів, зокрема важких металів (Василев,
Василева, 2005). Розташування таких потенційних джерел забруднення в ба-
сейні транснаціональної р. Західний Буг та р. Рата – її лівої притоки, води
яких використовують для господарсько-побутових потреб, підвищує акту-
альність еколого-геологічних досліджень.
86
мета роботи – дослідити геохімію мікроелементів у породах терикону
копальні Межирічанська.
Головні завдання:
вивчити склад і морфометричні характеристики терикону; –
встановити літологічний та хімічний склад порід; –
з’ясувати парагенетичні асоціації мікроелементів у породах; –
оцінити ризик забруднення мікроелементами прилеглих територій, –
зокрема води р. Рата, та запропонувати заходи щодо зменшення цього ризику;
оцінити можливість використання порід терикону в будівельній та ін- –
ших галузях промисловості.
методика досліджень. Упродовж 2004–2007 рр. спільно з працівника-
ми Великомостівської геологорозвідувальної партії дочірнього підприємст-
ва “Західукргеологія” проведені еколого-геологічні дослідження терикону
копальні Межирічанська. Опробування виконано рівномірною мережею
100 x 100 м. Відібрано 60 зразків суміші порід терикону. Досліджено літоло-
гічний і мінеральний склад порід та вміст у них хімічних елементів. Літоло-
гічний опис порід, окрім стандартного опису, передбачав встановлення про-
центного вмісту в суміші порід аргілітів, алевролітів, пісковиків, вугілля.
Методом візуальної мікроскопії виявлено низку мінералів, однак у підсумкову
таблицю, сформовану для математичної обробки, подано вміст лише тих, які
найчастіше траплялися – піриту, халькопіриту та сидериту. З’ясовано ступінь
перегорілості (у %), звітрілості порід (у балах) та товщину насипного шару
(у метрах). Встановлено зольність кожного зразка породи. Вміст P, Sr, Mn,
Nі, Ba, Pb, V, Cu, Zr, Sn, Ga, Cr, Mo, Ti, Y, Yb, Zn, Ge, Co у суміші порід
(аргіліти, алевроліти, зрідка пісковики) терикону встановлено спектраль-
ним аналізом у лабораторії Львівської геологорозвідувальної експедиції
ДП “Західукргеологія”. Усі досліджені показники відібраних проб згрупо-
вані та опрацьовані математичними методами.
результати досліджень. Шахта Межирічанська працює з 1959 р. При-
близно половина запасів вугілля вичерпана. Її виробнича потужність ста-
новить 0,65 млн т вугілля в рік. Видобуток вугілля супроводжується на-
громадженням на поверхні значної кількості вуглевмісних порід, які скла-
дують у терикон, розташований на відстані 100 м на захід від шахти на
алювіальних відкладах р. Рати на позначці 195 м. Атмосферні опади з те-
рикону потрапляють безпосередньо в річку.
Терикон є штучним нагромадженням порід ізометрично-витягнутої фор-
ми в плані і призматичної – у вертикальному перерізі. Площа основи тери-
кону копальні Межирічанська становить 272 000 м2, висота сягає 12–28 м.
Кут відкосу порід – 25–37°. У териконі нагромаджено 4,3 млн м3 породи.
Щорічно його поповнюють свіжою породою об’ємом 40 тис. м3. Терикон
складається із двох взаємопов’язаних частин – західної і східної. Він не-
однорідний за будовою. Окремі фрагменти складені породами, різними за
складом, звітрілістю та ступенем перегорілості. На поверхні терикону пере-
важають негорілі породи. На схилах він частково рекультивований шляхом
насипання шару піску та суглинків товщиною 0,5–0,7 м, який заріс травою.
Породи представлені аргілітами (78 %), алевролітами (14 %), пісковиками
(6 %) та вугіллям (2 %).
87
Хімічний склад порід. Результати хімічного аналізу порід терикону наве-
дено в табл. 1.
Порода SiO2 Al2O3 TiO2 FeO* CaO
Пісковик
Аргіліт
Алевроліт
Горіла
Звітріла
Свіжа
75–83,2
48,7–58,3
49,8–70,5
59,9
38,1
38,4
5,7–9,8
9,6–22,7
16,2–23,2
22,7
16,3
17,1
0,2–0,6
0,4–1,0
0,8–1,1
1,0
0,7
0,7
2,7–4,1
8,8–9,8
1,2–1,5
8,0
10,6
11,9
0,1–0,4
0,7–3,4
0,7–1,2
0,8
0,8
0,8
Т а б л и ц я 1. результати хімічного аналізу порід терикону копальні межи-
річанська
*Fe2O3 + FeO.
**Втрата під час прокалювання.
Порода MgO K2O + Na2O H2O** SO3 P2O5
Пісковик
Аргіліт
Алевроліт
Горіла
Звітріла
Свіжа
0,4–1,2
1,2–2,0
0,8–1,2
1,4
1,9
1,4
0,95–1,5
1,2–3,1
1,5–3,8
2,6
2,2
2,3
1,8–3,9
1,9–4,6
0,5–1,5
2,4
27,7
25,8
0,1–0,25
0,2–6,5
0–0,3
0,93
0,53
0,35
0–0,1
0,2–2,1
0,1–0,4
0,1
0,6
0,2
Продовження табл. 1
Середній вміст сірки в породах терикону становить 2,5 %. Вміст вугле-
цю у вугіллі копальні коливається від 78,0 до 85,8 %, вміст сірки – від 0,9 до
8,3 %.
Важливим технологічним та екологічним показником якості вугілля є
його зольність. Зольність вугілля копальні Межирічанська коливається від
4,2 до 33,9 %. Це відносно високий показник, який є негативним у природо-
охоронному аспекті. У золі вугілля переважає SiO2 – 37,7 %. У значних кіль-
костях містяться Fe2O3 – 18,5 % та Al2O3 – 17,5 %. Оксид титану, що є еко-
логічно небезпечним, міститься в золі вугілля в кількості 0,76 %.
Встановлено, що від 55 до 73 % сірки вугілля міститься в піриті. Однак
присутня вона і в сульфатних та органічних сполуках. Вміст сульфатної сір-
ки коливається від 0,01 до 0,18 %. Її найбільший середній вміст встановлено
у вугільному пласті n7
в (0,06 %). Вміст сірки в органічних сполуках – від 0,28
до 3,98 %. Її найбільший середній вміст – у пластах n8
в (1,43) та n9 (1,22 %).
Розподіл мікроелементів у вугіллі. Спеціалісти ДП “Західукргеологія”
встановили геохімічний концентраційний ряд важких металів у золі вугілля
бужанської світи Львівсько-Волинського басейну (ЛВБ) (перевищення мак-
симальних над середніми вмістами для вугільної формації): Mo68–Ag50–
V47–Cu29–Ba28–Co18–Be17–Sr17–Ga9,5–Ni8,5–Yb7,9–P7–Pb7–Zn6,8–
Y5,9–U5,7–Ge5,7–Sc5,0–Mn5,0–Tі3,5–Cr3,0–As2,9.
Вугілля копальні Межирічанська концентрує Mo, Pb і Yb, порівняно з
кларком у земній корі, та Mo і Pb, порівняно з кларком для осадових пеліто-
вих порід (аргіліти, глини) (табл. 2).
88
Хімічний
елемент
Вміст, г/т
Вугілля
копальні
Межирі-
чанська
Середнє у
вугіллі
Львівсько-
Волинського
басейну
(Лелик, 1990)
Зола
кам’яного
вугілля світу
(Геохимия...,
1990)
Межі
вмісту у
вугіллі
світу
(Radenovic,
2006)
Кларк у
земній
корі
(Taylor,
1964)
Кларк в
осадових
породах
(глини,
аргіліти)
(Виноградов,
1962).
Ba
Be
Co
Cr
Cu
Ga
Mn
Mo
Ni
P
Pb
Sc
Sn
Sr
Ti
V
Y
Yb
Zn
Zr
152,4
1,6
14,7
42,0
29,1
9,7
546,2
4,1
28,1
448,4
32,3
6,5
0,8
76,7
2021,8
88,2
28,4
2,4
39,7
51,1
399
3,3
62
16
64
6,7
164
4,2
18
597
9,5
11
0,8
248
939
37
24
2,9
24
50
930
21
34
86
80
51
460
25
90
–
170
20
7,5
460
4600
180
47
7
150
250
20–1000
0,1–15
0,5–30
0,5–60
0,5–50
1–20
5–300
0,1–10
0,5–50
10–3000
2–80
1–10
0,2–4
15–500
10–2000
2–100
–
–
5–300
5–200
425
2,8
25
100
55
15
950
1,5
75
1050
12,5
22
2
375
5700
135
33
0,3
70
165
800
3
18
100
57
30
670
2
95
770
20
10
10
450
4500
130
30
3
80
200
Т а б л и ц я 2. Вміст металів у вугіллі копальні межирічанська порівняно з
іншими об’єктами
Поширення металів у породах терикону. Встановлення геохімічної спе-
ціалізації відходів вуглевидобування є надзвичайно важливим завданням,
оскільки дає змогу оцінити терикон копальні як промислову або агрохіміч-
ну цінність, розробити заходи щодо запобігання можливому забрудненню
довкілля, оптимізувати експлуатаційні та рекультиваційні роботи.
Породи терикону копальні Межирічанська загалом збіднені мікроеле-
ментами порівняно з кларком. Водночас деякі виявлені елементи мають ви-
щі значення концентрації, зокрема Yb (коефіцієнт концентрації (Kc) – 7,3),
Mo (Kc 3,7), Pb (Kc 2,0). Близькі до кларку вмісти V та Y (Kc 0,9). Вміст
хімічних елементів у різновидах та суміші порід наведено в табл. 3.
Однак оскільки в териконі домінують пелітові породи, доцільніше по-
рівнювати їхній мікроелементний склад з середнім значенням для глин і
аргілітів (Виноградов, 1962). Порівняно з цим кларком породи терикону
збіднені всіма досліджуваними мікроелементами, крім Pb та Мо (рис. 1).
Вміст Pb та Мо на 39 та 71 % площі терикону відповідно перевищує кларк
для пелітових порід.
На окремих ділянках вміст Y, Mn, Yb, V, Co, Sc, P, Be, Cu перевищує
кларк в осадових породах уп’ятеро. Зокрема, вміст Со та Mn на 36 % площі
89
Хімічний
елемент
Породи терикону
(середні значення) Аргіліт Алевроліт Пісковик
Вугленосні
породи ЛВБ
(Лелик, 1990)
Ba
Be
Bi
Co
Cr
Cu
Ga
Mn
Mo
Ni
P
Pb
Sc
Sn
Sr
Ti
V
Y
Tb
Zn
Zr
W
161,3
1,65
–
15,6
44,4
30,8
10,3
577,4
4,1
29,8
474,2
34,1
6,8
0,9
81,1
2138
93,3
30,1
2,5
42
53,9
–
389
4,3
3,3
34,1
121,5
82,8
21,8
2076
6,1
50,6
850
25
24,7
9,4
55,9
7422
218
58,7
4,6
51,8
79,4
–
225,1
2,7
7
24,4
67
23,2
20,2
1100
1,5
31,4
208,6
9,2
12,1
2,5
44,9
4158
141,4
23
1,8
38,6
19,5
–
321,8
1,4
–
17,5
126,7
9,5
12,7
1350
0
44,4
360,7
4,9
0
10
95
9500
95
25,7
2,3
47,5
164,4
2
351
7,2
0,9
14
108
27
15,5
620
2,2
30
563
21
25
2,8
177
3777
85
17
1,9
93
165
1,8
Т а б л и ц я 3. Вміст хімічних елементів у породах терикону копальні межирі-
чанська (за результатами спектрального аналізу), г/т
Рис. 1. Діаграма розподілу коефіцієнтів концентрації середніх значень вмісту важких
металів у породах терикону копальні Межирічанська відносно кларку
(Виноградов, 1962) у глинах та аргілітах
90
терикону перевищує відповідні кларки (20 проб із 56), Y та Yb – 30, V і Cu –
22 (13 проб), Sc – 20 (11 проб), Be – 18 (10 проб), P – 12 % (7 проб). Тому
важливо встановити закономірності поширення мікроелементів у породах
терикону, відтворити механізми їхньої концентрації та збіднення (винесен-
ня). Для цього ми застосували факторний аналіз.
Парагенетичні асоціації хімічних елементів. За результатами факторно-
го аналізу ми з’ясували асоціації важких металів у суміші порід терикону.
Встановлено, що підвищені концентрації майже всіх хімічних елементів,
окрім Mo, на значній території пов’язані із зольністю порід терикону. Тобто,
ці елементи переважно містяться в неорганічних складових порід. На це вка-
зує фактор F1, який становить 38 % (рис. 2, а). Породи високої зольності та
збагачені важкими металами формують усю, окрім схилу, поверхню західної
частини терикону. Середня зольність порід на цій ділянці – 73 %. Середній
вміст мікроелементів у породах такий (г/т): Ba – 239,1; Be – 2,58; P – 684,8;
Mn – 868,7; Pb – 55,7; Sn – 1,7; Cr – 72,3; Ga – 14,02; Ni – 44,3; Mo – 5,17;
V – 158,4; Ti – 3456,2; Cu – 50,3; Yb – 3,3; Y – 49,5; Zn – 57,4; Sc – 10,6; Zr –
85,2; Co – 24,6; Sr – 118,9. Породи схилів західного терикону характеризу-
ються зольністю 62,7 % та невисоким вмістом досліджених мікроелемен-
тів (г/т): Bа – 68,9; Ве – 0,56; P – 220,5; Mn – 235,1; Pb – 3,6; Sn – 0,04; Cv –
12,7; Ga – 5,6; Ni – 12,5; Mo – 3,16; V – 20,4; Ti – 638,6; Cu – 8,7; Yb – 1,53;
Y– 8,1; Zn – 22,6; Sc – 2,4; Zr – 18,3; Co – 5,2; Sr – 36,0.
Отже, вміст мікроелементів у породах цих ділянок терикону істотно різ-
ниться. Зокрема, для Sn умовний коефіцієнт концентрації між цими части-
нами терикону сягає 44,6, для V – 7,8, а для Pb, Cr, Ti, Cu, Y є більшим, ніж 5.
Розподіл навантажень фактора F2, що становить 17 %, свідчить про те,
що сидерит і пірит передусім містяться в аргілітах, та про те, що перегорілі
породи представлені найчастіше алевролітами і пісковиками, а негорілі –
аргілітами (див. рис. 2, а). На вміст мікроелементів впливає низка чинників:
ступінь перегорілості породи, наявність піриту, халькопіриту, сидериту та
літологічний склад порід. Перегорілі породи переважно розташовані в за-
хідній частині терикону, натомість негорілі формують східну та окремі схи-
ли в західній частині.
Ділянки від’ємних значень факторних міток (factor scores) на 98 % скла-
дені негорілими породами. За літологічним складом істотно переважають
аргіліти. Кількість піриту, халькопіриту і сидериту тут у 1,5 раза більша, ніж
у середньому в териконі копальні Межирічанська. Вміст Cu в 1,6 раза, Sn, Y,
V в 1,5; Mn, Be і Ni в 1,3 раза перевищує середній вміст цих металів у поро-
дах поверхні терикону.
Порівняно з кларком, для глин і аргілітів у виявлених нами частинах те-
рикону концентрація Mo вища удвічі, Pb – в 1,8; Y – 1,4 раза. Близькі до клар-
ку концентрації мають Ti і V. У ділянках позитивних значень факторних мі-
ток фактора F2 коефіцієнт концентрації Mo відносно кларку – 2,7; Pb – 2,0;
Y і Mn – 0,5; V – 0,4.
Оскільки на концентрування цих мікроелементів за результатами фак-
торного аналізу впливає одразу кілька чинників, а саме ступінь перегорілос-
ті породи, літологічний склад та наявність піриту, халькопіриту та сидериту,
важливо ранжувати їх шляхом детального вивчення кожного.
91
Рис. 2. Розподіл факторних навантажень у межах факторів F1–F2 (a), F3–F4 (б)
(вміст P, Sr, Mn, Nі, Ba, Pb, V, Cu, Zr, Sn,Ga, Cr, Mo, Ti, Y, Yb, Zn, Ge, Co – у г/т; вміст аргілітів,
алевролітів, пісковиків, вугілля, піриту, сидериту, негорілих та перегорілих порід, насип і
зольність – у %; вивітрілість порід – у балах (невивітріла – 1, сильно вивітріла – 4)).
Дослідивши окремо перегорілі і негорілі породи, стверджуємо, що пере-
горілі породи порівняно з негорілими мають вищі зольність (в 1,6 раза) та
концентрацію Cr – у 2,6; Sc – 2,5; Ga – 2,3; Ba – 2,2; Sn, Zr – 2,1; V – 1,9; Sr –
1,8; Be, Ti – 1,7; Zn, Co – 1,6; P, Cu – 1,4 раза. Водночас у перегорілих по-
родах встановлено збіднення Mo – у 0,1; Pb – 0,5; Y – 0,6; Mn – 0,7 раза. На
вміст Ni (Кс 1,1) та Yb (Кс 0,8) ступінь перегорілості породи майже не впли-
ває. Зрозуміло, що головною причиною концентрування металів у перего-
рілих породах є підвищення їхньої зольності через вигорання вугілля. Ко-
92
ректніше буде зіставити вміст металів у золі перегорілих та негорілих по-
рід. У цьому випадку ми отримали такий ряд зміни концентрації металів
у золі порід через їхнє горіння: Cr (1,8) > Sc (1,7) > Ga (1,6) > Ва, Sn (1,5) >
Zr (1,4) > V (1,3) > Be, Ti, Sr (1,2) > Zn, Co (1,1) > Cu, P (1,0) > Ni (0,8) >
Mn, Yb (0,5) > Y (0,4) > Pb (0,3) > Mo (0,04).
Фактор 3, який становить 8 %, виокремлює асоціацію вугілля–молібден–
негорілі породи–пірит (рис. 2, б). Молібден концентрується в межах него-
рілих ділянок терикону, збагачених вугіллям та піритом. У випадку складних
асоціацій треба виокремити первинні та вторинні взаємозв’язки. На нашу
думку, первинним є зв’язок між кількістю вугілля та вмістом Мо у суміші
порід терикону. Щодо вмісту Мо у породах та кількості піриту, то кореляцій-
ний зв’язок між ними відсутній. Із 14 зразків, які не містять вугілля, лише у
двох є пірит у кількості 1 %. Середній вміст Мо у них – 1,795, що удвічі
нижче за середній вміст у породах терикону в цілому. Тому доходимо ви-
сновку, що зв’язок Мо з піритом є вторинним і пов’язаний зі ступенем пе-
регорілості породи. Адже в перегорілих породах майже відсутні вугілля та
пірит. Саме відсутність вугілля, а не піриту, спричинює зниження вмісту Мо
в породах. Вміст Мо в перегорілих на 50 % породах становить 1,84 г/т, пе-
регорілих на 75 % – 1,70 г/т, що не шкодить довкіллю.
У негативній частині фактора 4, що становить 5 %, виокремлюється асо-
ціація Сu, Y, V, Ni, Ba, Be, (Sn), (звітрілі породи); у позитивній частині – Mo,
Sc, (Ga) (див. рис. 2, б). Це може свідчити, що на ділянках інтенсивно звітрі-
лих порід концентруються Cu, Yb, V, Ni, Ba, Be, (Sn) та вимиваються Mo, Sc,
Ga. Кофіцієнт концентрації хімічних елементів у межах ділянок звітрілих
порід, порівняно з їхнім середнім вмістом у породах терикону, такий: Cu –
2,6; Y – 1,9; Be, V – 1,8; Ba, Ni – 1,7; Sn – 1,5; Cr – 1,4; Zr – 1,3; Ga, Sc – 0,7;
Mo – 0,5. З порід, які зазнали вивітрювання, інтенсивно вимиваються Mo та
менш інтенсивно Ga і Sc. Цей процес, очевидно, призводить до нагромаджен-
ня Mo у нижчих горизонтах терикону та створює загрозу його надходження
в довкілля, зокрема в р. Рата.
Фактор 5, який становить 4 %, вказує на вимивання Mo зі схилів терико-
ну, що підтверджує високу рухливість цього елементa.
результати досліджень. Мікроелементний склад вугілля. Відомо, що
вугілля та породи, що його містять, вибірково можуть концентрувати окре-
мі хімічні елементи. Зокрема, вміст Германію у вугіллі родовища Боршод
(Угорщина) сягає 650 г/т, в окремих вугільних пластах Кансько-Ачинського
вугільного басейну (Росія) вміст Скандію – 15 г/т, Ітрію – 20 г/т, Ітербію –
2 г/т (Пашков, 2001). Вугільні пласти інших родовищ, навпаки, бувають
збіднені мікроелементами.
Я. Юдович (1978) вважає, що важливим фактором нагромадження мікро-
елементів у твердих горючих копалинах є їхня концентрація в термальних та
інших водах, які надходили в давні торфовища чи вугільний поклад. Оскіль-
ки в різних геологічних та географічних умовах води збагачені різними
мікроелементами, то в різних вугільних провінціях у вугіллі концентрували-
ся різні групи мікроелементів. Зокрема, у Кавказькій провінції ряд кон-
центрування мікроелементів у вугіллі має вигляд: Pb–Zn–Cu–Co–Mo–Ag,
у Забайкальській: W–Sn–Mo–Ag; Приморській: Sn–W–Pb–Ag; Уральській:
93
Cr–Ni–Co–Cu–Au; Середньоазіатській: Pb–Zn–W–Sn–Mo–Au–Ag; Балтійсь-
кій: Cu–Ni–Nd–Sc–Zr; Українській (автор, очевидно, мав на увазі Донецьку
провінцію): Ni–Co.
Вугілля Львівсько-Волинського басейну збіднене мікроелементами,
окрім Ge, Mo і Сu (Юдович і ін., 1985). У всіх вивчених вугільних пластах
ЛВБ чітко простежено головну асоціацію хімічних елементів Сo–Mo–Cr–
Ni–(Pb, Ga, Be – частково) (Барна, 1989).
Мікроелементний склад порід вугільних териконів. Вміст мікроелемен-
тів у породах покрівлі та підошви вугільних пластів часто істотно різниться
від кларку в цих породах. Оскільки терикон формують породи покрівлі, пі-
дошви вугільних пластів, вугілля і породи, не пов’язані з вугільними плас-
тами (вийняті в процесі прокладання допоміжних виробок), то породи те-
рикону мають певну геохімічну спеціалізацію, відмінну і від вугілля, і від
осадових порід. Тому ми розглядаємо породи терикону копальні як складну
геохімічну систему, сформовану внаслідок накладання низки природних та
техногенних чинників.
За результатами досліджень, у породах терикону копальні Межирічан-
ська концентруються Mo і Pb – відповідно 42,3 і 457,8 г/т, середня концен-
трація – 4,15 і 32,27 г/т (рис. 3, 4). За таких концентрацій ці хімічні елемен-
ти можуть завдавати шкоди довкіллю.
Молібден. Вміст Мо (г/т) у земній корі – 3; глинистих породах – 1,1; рі-
ках – 0,5; ґрунтах – 2; живих організмах – 7. Рослини поглинають його з
ґрунту у вигляді водорозчинних сполук. Головна функція Мо – участь у
засвоєнні рослинами азоту. У процесі ферментативного відновлення нітра-
тів Мо сприяє синтезу з них амінокислот і білків, а також використанню
рослинами Фосфору і Кальцію. Брак або надлишок Мо у ґрунтах зумовлює
захворювання рослин (Лукашев, 1964). У водних розчинах він дуже елек-
тронегативний – 1088 кДж/моль та переважно утворює аніони з О2
2- і S+6
(Крайнов, Швец, 1992). Його гранично допустима концентрація у воді –
0,25 мл/дм3 (Беспамятнов, Кротов, 1985), ґрунтах – 2 г/т. Середній вміст у
ґрунтах південної частини Львівсько-Волинського басейну – 1,5 г/т.
Плюмбум. Вміст Pb (г/т) у земній корі – 16, ґрунтах – 10, ґрунтах Русь-
кої рівнини – 12, живих організмах – 1, рослинах – від 0,01 до 3 (Виногра-
дов, 1957; Лукашев, 1964). Середній вміст у ґрунтах південної частини ЛВБ
– 22 г/т. Він краще вимивається в ґрунт з органічної речовини, аніж з мі-
неральної (Виноградов, 1957). У водних розчинах Pb може знаходитися у
формі вільного катіона Pb2+, але більше схильний утворювати комплексні
сполуки та катіони з I, Br, Cl, H (Крайнов, Швец, 1992). Гранично допусти-
ма концентрація Pb у воді – 0,03 мл/дм3, ґрунтах – 20 г/т (Беспамятнов, Кро-
тов, 1985). У породах териконів південно-східної частини Донецького ба-
сейну його вміст коливається від 20 до 500 г/т, за середнього значення 104 г/т
(Петрова, 2002).
У разі внесення в ґрунт Рb у кількості 25 г/т не виявлено збільшення йо-
го вмісту у вирощених продуктах, а за дози 50 г/т – рослини можуть бути
небезпечними для людей (Григорьева, 1980).
Автори, за результатами факторного аналізу порід терикону копальні
Межирічанська, з’ясували, що Мо концентрується в межах ділянок з підви-
94
Рис. 3. Розподіл вмісту Молібдену і вугілля на площі терикону
Рис. 4. Розподіл вмісту Плюмбуму і перегорілих порід на площі терикону
95
щеним вмістом у суміші порід вугілля та піриту. На відміну від Мо і частко-
во Pb, вміст усіх інших досліджених елементів корелює із зольністю порід.
Спорідненість Мо та кількох інших хімічних елементів з органічною
речовиною вугілля встановлена раніше низкою авторів (Минчев, Ескенази,
1972; Кортенски, 1998; Юдович, 1989; Василев, Василева, 2005). Однак Мо-
лібден у вугіллі пов’язують як з органічною, так і неорганічною речовиною
(Beaton et al., 1991), натомість деякі дослідники чітко пов’язують його з не-
органічною речовиною вугілля (Trace..., 1977; Harvey, Ruch, 1986; Radeno-
vic, 2006).
М. Я. Шпирт (1986) пов’язує Мо як з органічною речовиною, так і з мі-
неральною. Він може міститися в самостійних мінералах та у вигляді ізо-
морфних домішок піриту. Мінерали Мо (молібденіт, йорджизит, ільземаніт)
знайдені у вугіллі Ангренського родовища.
У процесі збагачення вугілля Молібден переважно концентрується у
фракції середньої густини в рівних кількостях в органічній та неорганічній
речовині. Це явище А. З. Юровський (Юровский, 1984) пояснює присутніс-
тю у вугіллі двох типів сполук Молібдену (комплексів з органічною речови-
ною і сульфідів), а М. Я. Шпирт висуває гіпотезу про концентрування Мо-
лібдену виключно в сульфідних сполуках, частинки яких можуть асоціюва-
ти з вуглистою речовиною різної густини.
Для вугілля Львівсько-Волинського басейну Т. В. Барна (1989) встанови-
ла ряд концентрування хімічних елементів органічною речовиною вугілля
(у дужках – межі відносної кількості елемента, пов’язаного з органікою, %):
Bi (100–95) – Be, Nd (95–91) – Co, Ge (90–86) – Y, Sn (85–81) – Cu (80–76) –
Ni (75–71) – La, Ag (70–66) – Mo, Ti (65–61) – Yb, Sc (60–56) – Zr, Zn, Cr, Pb,
Ga, Li (50–51) – P (45–41) – As, Hg (40–36) – F (30–26). Тобто, Мо на 61–65 %
пов’язаний з органічною речовиною вугілля.
За результатами наших досліджень, головним чинником поширення Мо
у породах терикону є вміст вугілля (див. рис. 3).
Поширення Pb у породах терикону чітко відображає три різновікові час-
тини терикону. Плюмбум сконцентрований у східній, західній частинах та
західному схилі терикону (див. рис. 4). Щільний кореляційний зв’язок вмісту
Pb встановлено лише з вмістом Zn (R = 0,62). Із літологічними чи морфо-
метричними параметрами терикону вміст Pb не корелює. Ознака вмісту Pb
не входить в жодну з достовірних парагенетичних асоціацій, виділених фак-
торним аналізом. Очевидно, елемент пов’язаний з певними вугільними го-
ризонтами або площами, які відпрацьовували в один період часу і складували
в західній та північній частинах терикону. На цих ділянках середній вміст
Плюмбуму – 48 г/т, що більш ніж удвічі перевищує гранично допустиму
концентрацію та середній вміст у ґрунтах району і є небезпечним для дов-
кілля. Найвищий вміст Pb – 457 г/т зафіксовано на західному схилі терикону,
що може бути пов’язане з насипними породами. Найбільша південно-захід-
на частина терикону містить Pb у кількості від 0 до 29 г/т, за середнього
вмісту 3 г/т. Зважаючи на це, південно-західну частину терикону можна ви-
користовувати в дорожньому та іншому господарстві.
Прогнозування форм знаходження Молібдену та Плюмбуму в породах
терикону шахти Межирічанська. Цікаво з’ясувати, у яких сполуках можуть
96
мігрувати Мо і Pb та встановити їхню здатність концентруватися в біологіч-
них об’єктах.
У природних умовах Мо існує в сірчаних сполуках та солях молібдено-
вої кислоти. У геохімічних реакціях у зоні гіпергенезу він бере участь як
літофільний елемент.
Зважаючи на значну кількість піриту, а відтак рухомих сполук сірки, які
утворюються внаслідок руйнування піриту, зокрема тіосульфату (S2O3
2-) та
тетратіонату (S4O6
2-), можна припустити перебіг хімічних реакцій між цими
сполуками та Мо і Pb, які є в надлишку в породах терикону. Можливо, реак-
ція окиснення тіосульфату цих металів призводить до зменшення міграцій-
ної здатності Pb і Мо унаслідок їхнього осадження:
S8+4O2+8OH- → 4S2O3
2- + 4H2O, (1)
[Pb(S2O3)2]
2- + 4O2+4OH- → PbSO4 + 3SO4
2- + H2O , (2)
[Mo(S2O3)2]
2- + 4O2+4OH- → MoSO4 + 3SO4
2- + H2O. (3)
У ґрунтах Поліського заповідника форми мікроелементів (Cu, Zn, Cd,
Pb, Co, Mo) становлять (%): обмінні – 2–8, абсорбовані на гідроксидах –
8–14, органічні – 24–36. У чорноземах, дерново-лучних, торфово-болотних
ґрунтах збільшується частка форм, пов’язаних з гумусовими кислотами: Мо,
Сu, Cd, Pb – 48–54 %, Zn, Co – 34–48 %. Вміст розчинних форм Pb у ґрунтах
Поліського заповідника – 0,2–0,4 г/т. Рухомість металів зростає в такій послі-
довності: Сd < Be < Mo < Cr < Ni < Co < Pb < Cu < Zn, незалежно від типу
ґрунту. Тобто, Молібден є малорухомим (Важкі..., 2004).
У межах Донецького кам’яновугільного басейну встановлено частку
рухомих форм Мо та Pb у ґрунтах фонових ділянок та породах териконів,
ґрунтах гірничо-промислової зони. На незабруднених ділянках частка рухо-
мих форм Молібдену 0,8–1,8 %, Плюмбуму – 1,2–1,8 %. Різко збільшується
кількість рухомих форм у породах терикону (Мо – 36–45 %, Рb – 42–48 %),
ґрунтах гірничо-промислової зони (Мо – 20–32 %, Рb – 38–45 %), ґрунтах
селітебної зони поблизу копалень (Мо – 20–42 %, Рb – 30–32 %).
Молібден концентрується в картоплі, вирощеній у зоні впливу родови-
ща вугілля, у 10–18 разів, порівняно з вмістом Мо у картоплі, вирощеній
на незабруднених ділянках Донбасу, у моркві – у 7,2–8,7 раза, цибулі –
2,4–4,2; буряку – 6,7–26; волоссі дітей – 9,4–10,2; крові дорослих людей –
5,2–10 разів. Плюмбум концентрується в картоплі в 14,2–21,2 раза, моркві –
7,2–14,2; цибулі – 2,2–5,2; буряку – 10,3–17,3; волоссі дітей – 15,7–27,2; кро-
ві дорослих людей – 21,2–21,7 (Оцінка..., 2003).
Г. А. Кроїк (2004), досліджуючи міграцію хімічних елементів з вугіль-
них териконів Донбасу, встановила коефіцієнт швидкості розчинення Pb із
сульфатних сполук у кількості 8 · 10-7 М/м2 добу. Плюмбум розчиняється
швидше, ніж Cd, Cr, Ni, Cu, та повільніше, ніж Co, Mn, Fe, Zn.
Рекомендації та природоохоронні заходи. Зважаючи на гранично допус-
тиму концентрацію Мо у ґрунтах (2 г/т), 27 % порід у межах поверхні тери-
кону, беручи до уваги загальний вміст у них Мо, є безпечними для довкілля
і можуть бути першочерговим об’єктом для детальніших досліджень з ме-
тою обґрунтування можливості використання цих порід для потреб дорож-
ньої, будівельної та інших галузей промисловості. Однак на цій, безпечній
з огляду на вміст Молібдену, площі у двох точках спостереження вміст
97
Плюмбуму перевищує гранично допустиму концентрацію. В одній з них
небезпечним виявився вміст Y та Yb. Загальна площа терикону, на якій усі
досліджені нами хімічні елементи не перевищують безпечних рівнів, cтано-
вить 23 %. Подальші дослідження на цих ділянках мають з’ясувати вміст
розчинних форм Mo і Pb. Також необхідно вивчити розподіл цих хімічних
елементів у вертикальному перерізі.
Щодо північної і східної частин та західного схилу терикону тут теж
слід детально вивчити поширення рухомих форм Mo і Pb. Автори вважають
імовірним надходження Mo і Pb у суміжні з териконом породи зони аерації
та воду р. Рата в понадфонових кількостях. Це припущення обґрунтоване
низкою фактів. По-перше, вміст Mo і Pb на окремих ділянках терикону в по-
над 20 разів перевищує кларк для осадових порід та гранично допустимі
концентрації для ґрунтів. По-друге, на ділянках терикону частка рухомих
форм Плюмбуму і Молібдену може досягати 45–48 % від загального вмісту.
По-третє, терикон розташований на високопроникних алювіальних відкла-
дах р. Рата за 500 м до її русла. Для запобігання ймовірному надходженню
цих металів у суміжні з териконом породи зони аерації та воду р. Рата треба
відгородити терикон канавою та заповнити її сорбентом.
Механізм поширення забруднення від терикону до ріки дуже складний.
Забруднювачі, що надходять в іонній і колоїдній формах (сульфати, алюмі-
ній, залізо, важкі метали) шляхом осадження, сорбції, можуть переходити в
тверду фазу і мігрувати механічно. Продукти, що потрапляють у ріку у твер-
дій фазі через стирання, десорбцію, хімічне перетворення, частково перехо-
дять у рідку, мігрують, знову осідають і переносяться механічно. Ці процеси
можуть повторюватися багаторазово і сприяти збільшенню зони забруднен-
ня вниз за течією ріки. Зменшення забруднення ґрунтів, поверхневої і під-
земної води потребує впровадження низки природоохоронних заходів.
Базуючись на теорії геохімічних бар’єрів, розробленій А. І. Перельма-
ном (1972) і розвинутій В. А. Алексєєнко (Алексеенко 2000), Є. М. Ємельяно-
вим (Емельянов, 1998), Н. С. Касімовим (Перельман, Касимов, 2000) та ін.,
можна сформулювати принцип стратегічного підходу до захисту навколиш-
нього середовища від забруднення. Для цього найбільш оптимальними є ме-
тоди, що ґрунтуються на прискоренні природної трансформації забрудню-
вальних речовин у безпечні форми або їхній цілеспрямованій концентрації
на окремих обмежених площею ділянках літосфери, тобто створення штуч-
них геохімічних бар’єрів (лужних, сульфатних, кисневих, адсорбційних, біо-
геохімічних).
Для створення бар’єрів залежно від складу забруднювачів треба застосо-
вувати природні утворення (ґрунти, гірські породи і т. д.) або інші речовини,
наприклад, виробничі відходи. Досвід роботи за останні роки свідчить про
можливість використання бар’єрів за різних ситуацій.
До прикладу, у Кизеловському басейні (Росія) складування відходів вуг-
левидобування призводить до інтенсивного забруднення навколишнього се-
редовища (Максимович, Блинов, 2000). Для нормалізації складу поверхневої,
ґрунтової води та якості ґрунтів у районах териконів як реагент для зниження
інтенсивності забруднення запропоновано використовувати сполуки барію,
а також подрібнені карбонатні породи, які треба укладати в траншеї в зоні
98
стоку з териконів. Натурні дослідження засвідчили, що в результаті застосу-
вання цього методу на дослідній ділянці водневий показник підземної води
підвищився з 1,8 до 6,4 і мав майже однакові значення протягом року спо-
стережень. Значно знизилася мінералізація води – із 24 до 3 г/дм3, а також
вміст головних забруднювальних компонентів.
Ще одним дієвим природоохоронним заходом є рекультивація схилів і
поверхні терикону. З метою відновлення територій у Західному Донбасі про-
водили рекультивацію з підсипкою шахтної породи і покриттям її захисним
шаром ґрунту. Для зниження забруднення важкими металами ґрунтів та сіль-
ськогосподарських рослин на Павлоградському дослідному стаціонарі пло-
щею 140 м2 запропоновано використання лесоподібного суглинку. Пере-
криття порід терикону екранувальним шаром такого суглинку удвічі знижує
міграцію Cu, Zn, Pb, Cd, Co. Унаслідок цього вміст у люцерні цинку, заліза,
міді знижується у 2 рази, кобальту, нікелю, свинцю і кадмію – 1,2–1,3 раза.
Отже, тришарова модель рекультивації дає змогу виростити екологічно
чисту сільськогосподарську продукцію (Кроїк, 2004).
Для запобігання забрудненню ґрунтів і поверхневої води в зоні впливу
териконів пропонуємо: скорочення загальної кількості твердих відходів шля-
хом застосування мало- і безвідходної технології; гідрогеологічно правиль-
ний вибір місць розташування териконів на земній поверхні з урахуванням
фільтраційних властивостей порід зони аерації і рельєфу місцевості; засто-
сування інженерно-технічних заходів для організованого збору і відведення
поверхневого стоку з терикону, перехоплення і локалізації потоку забрудне-
ної води; використання порід териконів як будівельних матеріалів і за не-
обхідності введення в них домішок, що знижують рухливість забруднюваль-
них компонентів.
Висновки. Породи терикону копальні Межирічанська представлені ар-
гілітами (78 %), алевролітами (14 %), пісковиками (6 %) та вугіллям (2 %).
Зольність суміші порід терикону коливається від 41 до 98 % і в середньому
становить 70 %. Середній вміст сірки – 2,5 %.
Вугілля копальні – гумусового типу, збіднене мікроелементами, окрім
Молібдену, Плюмбуму та Ітербію.
Породи терикону, порівняно з кларком осадових пелітових порід (глини,
аргіліти), мають вищий вміст Молібдену та Плюмбуму на 71 та 39 % площі
терикону відповідно.
З’ясовано парагенетичні асоціації хімічних елементів та інших показ-
ників порід терикону:
P, Sr, Mn, Nі, Ba, V, Cu, Zr, Sn, Cr, Zn, Ge, Co, зольність порід; –
сидерит, пірит, халькопірит, аргіліт; –
перегорілі породи, алевроліт, пісковик; –
негорілі породи, аргіліт; –
вугілля, Молібден, негорілі породи, пірит, халькопірит. –
Площа терикону, у межах якої всі досліджені нами хімічні елементи не
перевищують безпечного рівня, становить 23 %. Наступні дослідження на
цих ділянках терикону мають з’ясувати вміст розчинних форм Молібдену і
Плюмбуму. Також треба вивчити поширення цих хімічних елементів у вер-
тикальному перерізі. Результати таких досліджень дадуть змогу прийняти
99
рішення щодо використання порід південно-західної частини терикону ко-
пальні Межирічанська.
Надходження Плюмбуму і Молібдену в суміжні з териконом породи зо-
ни аерації та воду р. Рата в понадфонових кількостях є ймовірним. Оскільки
з’ясовано високий вміст Плюмбуму на поверхні терикону, можливим є
збільшення частки рухомих форм цих елементів до 45–48 % та розташуван-
ня терикону на високопроникних алювіальних відкладах р. Рата за 500 м до
її русла. Для запобігання ймовірного надходження цих металів у суміжні з
териконом породи зони аерації та воду р. Рата треба відокремити терикон
канавою і заповнити її сорбентом.
Александров А. А. Охрана окружающей среды при подземной добыче угля. –
М. : ЦНИЭИуголь, 1979. – 48 с.
Алексеенко В. А. Экологическая геохимия. – М. : Логос, 2000. – 627 с.
Барна Т. В. Ассоциации сопутствующих элементов и их связь с органической и
минеральной составляющими углей Львовско-Волынского бассейна // Проблемы гео-
логии и геохимии горючих ископаемых запада УССР : тез. докл. конф. (2–6 окт.
1989 г.). – Львов, 1989. – Т. 1. – С. 8–19.
Беспамятнов Г. П., Кротов Ю. А. Предельно допустимые концентрации хими-
ческих веществ в окружающей среде : справ. – Л. : Химия, 1985. – 528 с.
Важкі метали у ґрунтах Поліського заповідника / Е. Я. Жовинський, А. І. Сам-
чук, В. Й. Манічев, Г. В. Петріченко // Мінерал. журн. – 2004. – Вип. 26. – № 2. –
С. 47–53.
Василев С., Василева Х. Минералогия и геохимия териконов и продукты техно-
генного горения и пиролиза // Сб. науч. ст. Центр. лаб. по минералогии и кристалло-
графии. – София, 2005. – C. 33–40.
Виноградов А. П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в поч-
вах. – М. : Изд. АН СССР, 1957. – 257 с.
Виноградов А. П. Среднее содержание химических элементов в главных типах
изверженных горных пород земной коры // Геохимия. – 1962. – № 7. – C. 555–571.
Геохимия окружающей среды / Ю. Я. Сает, Б. А. Ревич, Е. П. Янин и др. – М. :
Недра, 1990. – 335 с.
Григорьева Т. И. Переход свинца из почвы в растения как один из критериев
гигиенического нормирования // Тр. ІІ Всесоюз. совещ. по исследованиям мигра-
ции загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. – Обнинск, 1980. –
С. 203–207.
Емельянов Е. М. Барьерные зоны в океане. – Калининград : Янтарный сказ,
1998. – 416 с.
Кортенски Й. Елементи-примеси в пепелта от въглища от Софийския плио-
ценски басейн // Сп. Бълг. геол. д-во. – 1998. – Т. 47. – С. 165–172.
Крайнов C. Р., Швец В. М. Гидрогеохимия. – М. : Недра, 1992. – 464 с.
Кроїк Г. А. Фізико-хімічні процеси в природно-техногенних системах як основа
оцінки захисних властивостей геологічного середовища : автореф. дис. ... д-ра геол.
наук. – К., 2004. – 38 с.
Лелик Б. И. Геологические особенности распространения редких и рассеяных
элементов в угленосных отложениях Львовско-Волынского бассейна : автореф.
дис. ... канд. геол.-минерал. наук. – Львов, 1990. – 28 с.
Лукашев К. И. Геохимическое поведение элементов в гипергенном цикле ми-
грации. – Минск : Наука и техника, 1964. – 461 с.
Максимович Н. Г., Блинов С. М. Использование геохимических барьеров для
защиты подземных и поверхностных вод от загрязнения // Сергеевские чтения :
100
матер. годич. сес. науч. совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геоло-
гии и гидрогеологии. – М. : ГЕОС, 2000. – Вып. 2. – С. 224–231.
Минчев Д., Ескенази Г. Елементи-примеси във въглищните басейни на Бълга-
рия. Елементи-примеси във въглищата от басейна Марица Изток // Год. СУ, ГГФ. –
1972. – Т. 64. – № 1. – С. 263–291.
Оцінка ступеню екологічного ризику територій гірничо-промислових агломера-
цій за забрудненням важкими металами / Е. Я. Жовинський, І. В. Кураєва, А. І. Рад-
ченко, В. Ж. Білик // Пошукова та екологічна геохімія. – 2003. – № 2/3. – С. 95–101.
Пашков Г. Л. Золы природных углей – нетрадиционный сырьевой источник
редких элементов // Сорос. образоват. журн. – 2001. – Т. 7. – № 11. – С. 67–72.
Петрова Л. О. Вплив на навколишнє середовище відходів вуглевидобування і
вуглепереробки // Геол. журн. – 2002. – № 2. – С. 81–87.
Перельман А. И. Геохимия элементов в зоне гипергенеза. – М. : Недра, 1972. –
288 с.
Перельман А. И., Касимов Н. С. Геохимия ландшафта. – М. : Астрея, 2000. –
768 с.
Шпирт М. Я. Безотходная технология. Утилизация отходов добычи и перера-
ботки твердых горючих ископаемых / под. ред. Б. Н. Ласкорина. – М. : Недра, 1986.
– 255 с.
Юдович Я. Э. Геохимия ископаемых углей. – Л. : Наука, 1978. – 262 с.
Юдович Я. Э. Грамм дороже тонны : Редкие элементы в углях. – М. : Наука,
1989. – 160 с.
Юдович Я. Э., Кетрис М. П., Мерц А. В. Элементы-примеси в ископаемых уг-
лях. – Л. : Наука, 1985. – 233 с.
Юровский А. З. Минеральные компоненты твердых горючих ископаемых. – М. :
Экономика, 1984. – 214 с.
Beaton A., Goodarzi F., Potter J. The petrography, mineralogy and geochemistry of
a Paleocene lignite from Southern Saskatchewan, Canada // Int. J. Coal Geol. – 1991. – 17.
– P. 117–148.
Trace elements in coal-оccurrence and distribution / H. J. Gluskoter, R. R. Ruch,
W. G. Miller et al. – Illinois, 1977. – 154 p.
Harvey R. D., Ruch R. R. Mineral matter in Illinois and other U. S. coals // Mineral
matter and ash in coal / ed. K. S. Vorres. – Washington, 1986. – P. 10–40.
Radenovic A. Inorganic Constituents in Coal // Kem. Ind. – 2006. – 55 (2). – P. 65–71.
Taylor S. R. Trace elements abundances and the chondritic Earth model // Geochemica
et Cosmochimica Acta. – 1964. – Vol. 28. – P. 1989–1998.
Стаття надійшла
27.04.10
101
Ivan Knysh, Vasyl Karabyn
GeochemIstry of mIcroelements In the rocKs
of waste pIle of mezhIrIchansKa mIne
of the lVIV-Volyn coal basIn
Studied is geochemistry of rocks of waste pile of Mezhirichanska mine of the Lviv-
Volyn coal basin. Rocks are presented by argillites (78 %), aleurolites (14 %), sandstones
(6 %) and coal (2 %). Ash level of mixture of rocks of waste pile hesitates from 41 to 98
% and on the average is 70 %. Middle content of sulphur is 2.5 %.
Coal of Mezhirichanska mine is of humus type and it is impoverished by microele-
ments, except molybdenum, plumbum and ytterbium.
The rocks of waste pile comparatively with clarke of pelite siltages (clays, argillite)
have higher content of molybdenum and plumbum by 71 but 39 % areas of waste pile ac-
cordingly. In separate areas content of Y, Mn, Yb, V, Co, Sc, P, Be, Cu exceeds clarke in
siltages 5 times.
Explored separately burnt out and unburnt rocks assert that burnt out rocks compara-
tively with unburnt have higher ash level (1.6 times) and concentration of chemical ele-
ments 1.4–2.6 times. Clearly, that main reason of concentration of metals in burnt out
rocks is an increase of their ash level as a result of burnt down of coal.
As a result of factor analysis, we found out the associations of heavy metals in mix-
ture of rocks of waste pile. The paragenic associations of chemical elements and other
indices of rocks of waste pile are found out: 1. P, Sr, Mn, Ni, Ba, V, Cu, Zr, Sn, Cr, Zn, Ge,
Co, Ash level of rocks; 2. siderite, pyrite, chalcopyrite, argillite; 3. burnt rocks, aleurolite,
sandstone; 4. unburnt rock, argillite; 5. coal, Mo, unburnt rocks, pyrite, chalcopyrite.
As it was found out by authors, in the rocks of waste pile of Mezhirichanska mine, as
a result of factor analysis, that Mo is concentrated within the limits of areas with the pro-
moted content of coal and pyrite in mixture of rocks. Unlike Mo and partly Pb content all
other elements explored by us are correlated with ash level of rocks.
Area of waste pile, within the limits of which all chemical elements are explored by
us, does not exceed safe levels, is 23 %. Subsequent researches in these areas of waste pile
must find out content of soluble forms of molybdenum and plumbum. It is also necessary
to learn distribution of these chemical elements in a vertical cut. The results of such re-
searches will enable us to make decision in relation to the use of rocks of south-western
part of waste pile of Mezhirichanska mine.
Grounded is high probability of receipt of plumbum and molybdenum in contiguous
with the waste pile of rock of area of aeration and water of the river of Rata in background
amounts. The proper measures of reduction of ecological risks are offered. For prevention
of credible receipt of these metals in contiguous with the waste pile of rock of area of
aeration and in water of the river of Rata it is necessary to enclose a waste pile with a ditch
and to fill it with sorbent. Grounded is necessity of subsequent research of waste pile.
|