CC BY
39
Экология
М.В. Белщька
Вiддiлення морсько! геологи i осадового рудоутворення НАН Украни, Кривий Pir
ТЕХНОГЕНН1 ЧИННИКИ ТРАНСФОРМАЦП ПРИРОДНОГО СТАНУ Р1ЧКИ 1НГУЛЕЦЬ
На прикладi рiчки 1нгулець вивчено вплив природних i техногенних факторiв на формування сучасних алювiальних вiдкладiв. Псефiтовi вiдмiни осаду збагачет щебенем розкривних nорiд залiзорудних кар'eрiв, псамiтовi — вiдходами збага-чення та металургшног переробки залгзнихруд. Комплекте надходження рудних мiнералiв з кори вивтрювання порiд i руд залiзисто-кременистоi формаци та промислових тдприемств сприяе формуванню природно-техногенних розситв важких мiнералiв. Наявтсть в алюви мтеральних парагенезиав i асоцшцш про-мислового походження е тдикатором суттевих змт екологи рiчковоi мережi i довктля в цыому.
Ключовi слова: рiчка 1нгулець, алювш, гематит, магнетит, гетит, збагачення корисних копалин, залiзорудний концентрат.
Вступ
Потужним фактором сучасного лгтогенезу стало надходження в ба-сейни седиментацп продукпв даяльноста прничозбагачувальних комбшапв (ГЗК), металургшних та шших тдприемств [3, 6, 7]. Максимального антропогенного впливу зазнають малi та середш рiчки, на водозбiрнiй площi яких розташоваш потужш прничо-ви-добувнi та переробнi комбшати. Дослiдження алювiю р. 1нгулець на далянщ 11 максимального забруднення промисловими вщходами мае визначити масштабнiсть перебудови осаду та характер взаемодл природних i техногенних факторiв його формування.
Об'ект дослiдження
1нгулець бере початок iз джерел у балцi поблизу с. Топило Зна-м'янського району Кровоградсько! областi, на висот 180 м над рiвнем моря, та протжае територiею Юровоградсько!, Дншропет-ровсько!, Херсонсько! та Микола1всько1 областей. Впадае в р. Днш-ро з правого берега на 46 км вище вщ Днiпровсько-Бузького лиману, на висот 1,6 м над рiвнем моря. Ржа мае розгалужену гiдрографiчну мережу. К водозбiрна площа становить 14 460 км2 [12].
© М.В. БЕЛЩЬКА, 2015
Алювiальнi вщклади 1нгульця представлен широким спектром осада: вщ ва-лунiв на перекатах в райош с. Iскрiвка до глинисто-карбонатного мулу в гирлових длянках, поблизу с. Садове [8].
На водозбiрнiй площi рiчки поширенi рiзноманiтнi утворення Украшського кристалiчного щита, якi в межах Причорноморсько! низовини змiнюються оса-довим комплексом порщ кайнозою. За даними шлiхового опробування алювiй р. 1нгулець мае чiтку егiрин-iльменiт-гематит-магнетитову спецiалiзацiю, успад-ковану вiд заизистих порiд криворiзькоl серп [1, 4].
Надходження до рiчкового осаду природних лiто- i кристалокластiв нинi до-повнилося мшеральними частками промислового походження. Особливо великого антропогенного впливу рiчка зазнала в зош дiяльностi прничо-мета-лургшних пiдприемств Криворiзького басейну. Тому в останш кiлька десяткiв рокiв мшералопя донних вiдкладiв, а також поверхневих морфоструктур, дже-рел мшерально! речовини, суттево змiнилася [5, 6, 9]. Докоршно iншими стали джерела живлення i характер твердого стоку зливових вод на водозбiрнiй площi. Природна система «кора вивiтрювання—рiчка» доповнена, а мюцями повнiстю замiщена потужними системами транспортування техногенно змiнених i техно-генних мшераив: «вщвал—рiчка», «хвостосховище—рiчка», «шламосховище— рiчка», «промисловий пил—рiчка», «мiсто—рiчка» та iншими. Вони докорiнно змшили стан довкiлля взагалi i склад донних рiчкових вiдкладiв зокрема. В окре-мих дiлянках рiчища вщбулося збагачення алювш природними i техногенними мшералами заиза, а !х концентращя досягла кондицп для заизистих кварцит!в Криворiзького басейну [2, 11].
За результатами, наведеними в робот! [6], найбшьш збагачеш магнiтними мшералами дшянки рiчища у пiвденнiй частинi Криворiзького залiзорудного басейну, вiд балки Грушувата, де розташованi хвостосховища Новокриворiзького i Пiвденного ГЗК, до с. 1нгулець (рис. 1). Вони i послужили об'ектом дослiджень
100,00
59,55
19,43
10,00
1,00
0,10
0,01
2,10 1
б. Грушувата С- Тнгулець с. Рохмашвка
0,09 0,09
с. 1скр1вка
с. Лозуватка
0,12
TT
0,28
0,14
с. Садове
с. Заградгвка м. Снцуршка
с. Давида Брщ 0,02
Кшбур ська кос
0,04
Точки вщбору проб
Рис. 1. Вмют магапно! фракци у донних вщкладах р. 1нгулець, вщ с. 1скр1вка на niBH04i до гирла [6]
Рис. 2. Гирло балки Грушувата (а) та pi4Ka 1нгулець (б) на дшянщ опробування
для дано!" публжаци". На вказаному вщр1зку внаслщок вщсипки берепв р1чки ще-бенем розкривних порщ родовища зал1зистих кварцитав, ширина русла штучно зменшилась, а швидисть течи' зросла (рис. 2). Тому твердий сток балки Грушувата переноситься на кшька кшометр1в униз за теч1ею, за меж прничого вщводу пщприемства. Проби для дослщжень донних осад1в 1з найвищим вмютом мше-рал1в зал1за вщбраш у б. Грушувата та в р. 1нгулець нижче гирла балки.
Методи
Матер1ал проб роздшили на лабораторних ситах, дослщили методами оптично'1' та растрово!" електронно!" мжроскопи' (РЕМ), рентгеноспектраль-ного мжрозондового анал1зу (РМА). Технолопчш випробування р1чкового осаду на збагачуванють виконали методами комплексно!" гравггацшно1", магштно!" та високоград1ентно1" магштно!' сепараци' у повпряному потощ за методикою i на обладнанш НАН Украши [10].
Результати
Гранулометричний склад донного осаду р. 1нгулець i б. Грушувата наведено в таблищ. З таблицi видно, що в матерiалах проб спостертаються три максимуми: >10,00 мм; 0,25—0,10 мм; <0,063 мм. Перший з них вщповщае розмiру шматочкiв щебеню, другий — природнiй компонентi осаду, третш спiвпадаe з технологiчно обумовленою гранулометрieю хвостiв збагачення маг-нетитових кварципв (<0,07 мм).
Гранулометричний склад донного осаду р. 1нгулець i б. Грушувата, %
Клас крупносп, мм
Проба >10,0 10,0— 5,0 5,0—3,0 3,0—2,0 2,0—1,0 1,0— 0,45 0,45— 0,35 0,35— 0,25 0,25— 0,1 0,1— 0,063 <0,063
1 19,03 9,16 3,67 2,85 7,37 2,37 6,46 1,62 12,57 1,26 33,64
2 — 0,53 0,53 0,43 0,62 0,63 0,49 1,55 23,87 19,47 51,88
3 15,38 1,97 1,35 1,3 3,36 2,83 11,75 5,29 39,59 7,75 9,43
4 — 0,3 0,3 0,33 0,76 0,94 0,85 0,84 24,93 10,76 59,95
Примiтка: 1 — тальвег б. Грушувата на вщсташ 50 м до гирла; 2 — гирло б. Грушувата; 3 — берег р. 1нгулець, 200 м нижче вщ гирла балки; 4 — тальвег р. 1нгулець, 200 м нижче вщ гирла балки.
Рис. 3. Шаруват верстви рудно'1 грауваки — чор-ного nicKy у пляжних вщкладах р. 1нгулець, з великим вмютом часток магнетитових кварцитiв у склад вщходав збагачення ГЗК
Element Weight, % Atomic, % Compd, % Formula
Si К 44.50 32.31 95.20 Si02
Fe К 3.36 1.23 4.80 Fe203
О 52.14 66.46
Totais 100.00
Element Weight, % Atomic, % Compd, % Formula
Si К 2.98 3.27 6.38 Si02
Fe К 65.48 36.08 93.62 Fe203
О 31.54 60.65
Totais 100.00
Рис. 4. Уламковi зерна залiзистих кварцитiв у складi алювiю р. 1нгулець. Магнетит (свило-шре) утворюе дрiбнi iдiоморфнi кристали у кварцовш масi (темно-сiре) (а) i лiнзоподiбнi розгалуженi скупчення ксеноморфних зерен (б). РЕМ, РМА
У бшьшосп гранулометричних класiв домiнують лггокласти: уламки зашзис-тих та силжатних кварцитiв i сланцiв залiзисто-кременистоï формаци Кри-ворiжжя. Пiщанi осади даного складу мiсцями утворюють грубошаруватi темно-сiрi поклади рудних граувак i3 пщвищеним вмiстом мiнералiв залiза, в першу чергу магнетиту, гематиту, гетиту (рис. 3). Шаруватють зумовлена варiацieю грануло-метрп' та мiнерального складу лггокласпв. Головною компонентою il е уламки дрiбнозернистих метаморфiчних г1рських порщ i руд: магнетитових i гематитових кварцитiв, сланцiв, силiкатних кварцитiв. Трапляються також шлаков! та шламов! часточки металургiйного походження з металевим зашзом i його оксидами, шматоч-ки вогнетривiв та 1нших дрiбнозернистих техногенних мiнеральних агрегатiв [3].
Element Weight, % Atomic, % Compd, % Formula
Si К О Totals 46.74 53.26 100.00 33.33 66.67 100.00 Si02
7 keV
Рис. 5. Фрагмент кварцевого прошарку з^зистого кварциту. Пилоподiбнi включения у кварцi представлеш iдiоморфиими мiкрокристалами магнетиту. РЕМ, РМА
10 12 14 keV
Рис. 6. Зерно терригеииого магнетиту в магштнш фракци аллювию р. 1нгулець. РЕМ, РМА
Уламки залiзистих кварципв кутастi або частково обкатанi. Складен рiвномiрнозернистим або порфiробластовим кварцем, магнетитом, гематитом. Ппщоморфш кристали оксидiв заиза розмiщенi по перифери кварцевих зерен (рис. 4) або утворюють пилоподiбнi розсiянi вкраплення у фрагментах кварцевих прошарыв залiзистого кварциту (рис. 5).
Мономшеральш кристалокласти домiнують у найбшьш тонкозернистих (алевритових i глинисто-алевритових) прошарках осаду. Оксиди залiза в них представлеш магнетитом, гематитом, гетитом (рис. 6—8). Рашше було визначено також вюстит i металеве залiзо у складi часток металургiйного шлаку [3].
В алювп 1нгульця постiйно мютяться гетит, лепiдокрокiт, гiдрогематит i гщрогетит. 1х уламковi зерна мiстять релжти магнетиту, мартиту та iнших мшерашв кори вивiтрювання порiд i руд Кривбасу. Аутигенш (рiчковi) стяжiння
Рис. 7. Гематит у виглядк а — лускуватого кристалокласту залiзноl слюдки з штриховкою i шарами наростання на гранях шнакоща; б — iзометричного уламкового зерна, утвореного в результата руйнування пластинчатого кристалу залiзноl слюдки. Алювш р. 1нгулець в райош б. Грушувата. РЕМ, РМА
Рис. 8. Гщроксиди залiза в донних осадах: а — луски дрiбнозернистих агрегатiв з релiктами магнетиту, утвореш на поверхнi первинних мiнералiв залiза; б — натiчнi агрегати аутиген-них гидроксидав залiза, алюмМю та iнших елементiв (лiмонiт). Магштна фракцiя алювiю р. 1нгулець: а — бшя м. Снiгурiвка, бшокуляр, зб1льшення 15; б — м. Кривий Рп, РЕМ, РМА
Element Weight, % Atomic, %
OK 51.44 73.35
Mg К 0.62 0.58
А1К 6.60 5.58
SiK 8.90 7.23
Fe К 32.44 13.25
Totais 100.00
Рис. 9. Прит (а) та глаукофан (б) з алювю р. 1нгулець: а — бшокуляр (зб. 130), б — петрографiчний м1кроскоп, 1мерс1я, нiколi паралельнi (зб. 320). За даними роботи [7]
Element Weight, % Atomic, % Compd, % Formula
CK 20.66 28.52 75.69 C02
А1К 0.24 0.15 0.45 MO,
Ca К 16.65 6.89 23.29 CaO
Fe К 0.39 0.12 0.56 Fe203
О 62.06 64.33
Totais 100.00
Рис. 10. Мушлi сучасних фораммфер з техно-генно забрудненого алювт р. 1нгулець. РЕМ, РМА
гщроксвддв залiза збагаченi також глиноземом, кремнеземом та шшими сполуками рiчкового осаду (рис. 8).
На вщмшу вщ кори вивiтрювання порiд Криворiзькоl серп, оксиди заиза у складi алювш в дослiдженiй дiлянцi 1нгульця не мають ознак розчинення i замщення гiдроксидами та гiдросилiкатами залiза. За даними роботи [6], з ними асощюють також незмшеш сульфiди i навiть лужнi алюмосилiкати (рис. 9).
Присутнють у рiчковому осадi сульфщв, лужних силiкатiв та iнших досить нестшких мiнералiв не може бути зумовленою перенесенням 1х з кори вивпрю-вання порiд залiзисто-кременистоl формащ!. Вони е додатковим свiдченням постшного надходження до рiчки поточних вiдходiв збагачення ГЗК.
Дослiдженi дiлянки 1нгульця майже не мiстять органiчних залишыв. Вияв-лено лише незначну присутнють кальцитових (арагонiтових?) мушель сучасних форамшфер (рис. 10).
Виконаними ранiше дослщженнями встановлено, що використання комплексного гравггацшно-магштного збагачення донних вiдкладiв 1нгульця забез-печуе виробництво залiзорудного концентрату [10, 11]. Дрiбнозернистi вiдмiни
осаду мютять оксиди залiза, звшьнеш вщ зросткiв з нерудними мшералами, i мо-жуть збагачуватися без подрiбнення. Лускуватi кристали залiзноi слюдки в ди-намiчних умовах водного потоку розтрюкуються по трщинках уздовж комбiнацiйноl штриховки на пшакощальних гранях. Це призводить до утворен-ня схожих на магнетит iзометричних уламкiв i пiдвищуe ефективнiсть гравгта-щйно! сепараци осаду. Псамiто-псефiтовi вщмши алювiю пiдлягають подрiбненню до класу менше 50 мкм з подальшим збагаченням комплексними магштно-гра-вiтацiйними методами.
Обговорення та висновки
Сучаснi донш осади рiчковоi мережi формуються з мiнералiв природного та промислового походження. Потж рудних мiнералiв iз кори вивпрювання пiдсилився надходженнями ix iз хвосто- i шламосховищ, шлако-вих вiдвалiв тощо. У результатi гравгтацшно! диференщаци вмiст важких мше-ралiв в окремих дiлянкаx рiчища пщвищився до рiвня, що дозволяе виробниц-тво вiдповiдниx концентратiв.
Внаслiдок промислового виробництва та урбашзаци водозбiрноi площi вiдбулися докорiннi змiни рiчковоi мережь Змiнився природний рельеф долини i швидкiсть течи, зменшилося рiзноманiття бюценозу, за мiнеральним складом алювiй став вщповщним вiдxодам видобутку, збагачення та переробки руд.
Виконаш дослiдження свщчать про полiгенне (природно-техногенне) фор-мування пщвищених концентрацiй важких мiнералiв та можливють комплексного використання сучасних рiчковиx вiдкладiв, одночасно з полшшенням стану довкiлля.
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Випна М.В., 1ванченко В.В. Геоxiмiчна спецiалiзацiя донних вiдкладiв рш центральноi та пiвденноi Украши // Актуальные проблемы поисковой и экологической геохимии : Сб. докл. Международ. науч. конф. (Киев, 1—2 июля 2014). — К. :, 2014. — С. 6—7.
2. Випна М.В., 1ванченко В.В. Лгтолопя i можливосп використання алювш рiчок Украши // Сталий розвиток промисловост у суспшьстга : Мiжнарод. наук.-техн. конф. (Кривий Рк, 22—25 жовтня 2014 р.). — Кривий Иг, 2014. — С. 77.
3.1ванченко В.В., Журавель Н.Р., Бобко А.О. Мшеральний та петрографiчний склад донних осадив р. 1нгулець як iндикатор забруднення еколопчного середовища // Проблеми еко-логй' та екологiчноi освгги: Матерiали VII М1жнарод. наук.-практ. конф. — Кривий Рк : Украша, 2008. — С. 49—52.
4. Лазаренко Е.К., Гершойг Ю.Г., Бучинская Н.И. и др. Минералогия Криворожского бассейна. — К. : Наук. думка, 1977. — 542 с.
5. Малахов И.Н.Новая геологическая сила. Серия: Геологическая среда антропогенной экосистемы. — Кривой Рог : Украина, 2009. —312 с.
6. Малахов 1.М., АльохЫа Т.М., Бобко А.О., 1ванченко В.В. Фактори формування складу сучасних донних осадiв р. 1нгулець // Геол. журн. — 2010. — № 3. — С. 69—74.
7. Малахов 1.М., Альохта Т.М. 1ванченко В.В. та т. Методолопчш питання вивчення трансформацИ геолопчного середовища у прничо-видобувних репонах. — Кривий Рк : Октант-принт, 2011. — 172 с.
8. Нотаров В.Д. Гидрогеологическое районирование Криворожского бассейна // Труды НИГРИ. Вып. 4. — М. : ГосНТИ, 1960. — 84 с.
9. Хыьчевський В.К., Кравчинський Р.Л., Чунарьов О.В. Гiдроxiмiчний режим та яысть води 1нгульця в умовах техногенезу. — К. : Шка-центр, 2012. — 180 с.
10. Чугунов Ю.Д., Иванченко В.В. Эффективная технология обогащения природных и техногенных руд // Актуальные проблемы современной науки в 21 веке : Материалы 1-й Международ. науч.-практ. конф. (Москва, 31 марта 2013 г.). — М., 2013. — С. 38—40.
11. Belitska M.V. Litology and technological features of sediment river Ingulets, polluted with wastes of industry in Krivey Rig basin (Ukraine). Proceedings of XVI Balkan mineral processing congress (Belgrade, Serbia, June 17—19, 2015). — II. — Belgrade, 2015. — P. 875—877.
12. https://uk.wikipedia.org/wiki/ 1нгулець_^чка).
Стаття надшшла 17.10.2015
М.В. Белицкая
ТЕХНОГЕНННЫЕ ФАКТОРЫ ТРАНСФОРМАЦИИ ЕСТЕСТВЕННОГО СОСТОЯНИЯ РЕКИ ИНГУЛЕЦ
На примере реки Ингулец изучено влияние природных и техногенных факторов на формирование современных аллювиальных отложений. Установлено, что псефитовые разности осадка обогащены щебнем вскрышных пород железорудных карьеров, псаммитовые — отходами обогащения и металлургического передела железных руд. Комплексное поступление рудных минералов из коры выветривания пород и руд железисто-кремнистой формации и промышленных предприятий обусловливает формирование природно-техногенных россыпей тяжелых минералов. Присутствие в аллювии минеральных парагенезисов и ассоциаций промышленного происхождения служит индикатором существенных изменений экологии речной сети и окружающей среды в целом.
Ключевые слова: река Ингулец, аллювий, гематит, магнетит, гетит, обогащение полезных ископаемых, железорудный концентрат.
M.V.Belitska
TECHNOGEN FACTORS OF TRANSFORMATION
OF THE NATURAL CONDITION OF THE INGULETS RIVER
On the example of the river Ingulets studied the influence of natural and anthropogenic factors on the formation of modern alluvial deposits. Coarse sediment enriched by gravel of overburden of quarries, fine-grained sediment — by waste products of the separation and metallurgical processing of iron ore. Integration of ore minerals from the weathering crust of rocks and ores of ferruginous-siliceous sediments and industrial enterprises results in the formation of natural and man-made heavy minerals placer deposits. Presence in the alluvium of mineral parageneses and associations of industrial origin is an indication of significant changes in the ecology of the river network and the environment in general.
Key words: river Ingulets, alluvium, hematite, magnetite, goethite, mineral processing, iron ore concentrate.
