Германій є сировиною багатоцільового використання в промисловос- ті зі значними перспективами щодо розширення напрямів застосування. За даними Геологічної служби США, ціни на діоксид германію та сам ме- тал зросли протягом останніх років на 35–50% за рахунок більшого ви- користання в електроніці та сонячній енергетиці. Вітчизняна мінерально-сировинна база характеризується знач ними запасами супутнього германію та перспективами їхнього освоєння під час комплексної розробки вугільних родовищ. За даними ДНВП «Геоін- форм» [4], запаси германію в Україні підраховані на 217 шахтних полях та ділянках і оцінюються як великі з вмістом металу від 0,3–1,3 г/т (в антра- цитах) до 3,8–9,2 г/т (в низькометаморфізованому вугіллі), при цьо- му вважається, що промислове значення має лише коксівне вугілля з середнім вмістом металу 4,5 г/т (рис. 1). Основним джерелом можли- вого отримання металу є вугілля, запаси та масштаби видобутку яко- го вважаються практично необмеженими. Визначення технологічних можливостей та економічної ефективності вилучення Ge під час роз- робки вугільних родовищ є необхідним для оцінки шляхів підвищення рентабельності їх комплексного відпрацювання.

Аналіз останніх досліджень та публікацій Вивченням германію у вугіллі Донбасу та оцінкою можливостей його супутнього вилучення детально почали займатись у 1950–60-х роках. В опублікованих роботах Погребицького Є.О., Ломашова І.П., Лосєва Б.І. [2, 5] висвітлено головні закономірності розподілу герма- нію у вугіллі, його органічній та неорганічній частині, описані форми знаходження германію у вугіллі та геологічні умови його розподілу у вугільних родовищах. У цей же період трестами «Луганськгеологія», «Артемгеологія», «Дніпрогеологія» проведені роботи щодо обґрунту- вання доцільності промислового виробництва германію з енергетич- ного вугілля Донбасу, результати яких викладені в фондових матеріа- лах. У 1970–1980-х роках вивчення супутніх корисних копалин та ком- понентів вугільних родовищ було продовжено роботами Клера В.Р. та Саприкіна Ф.Я. [1, 3, 6], в яких викладені методичні рекомендації щодо проведення промислової оцінки вугільних родовищ на рідкісні елемен- ти та особливостей підрахунку запасів.

Виокремлення невирішених раніше частин проблеми та формулювання цілей статті У більшості опублікованих досліджень висвітлюються геолого- геохімічні особливості, генезис, закономірності розподілу германію в вугленосних товщах та шахтних водах Донбасу, охарактеризовані також методи пошуків, розвідки та оцінки запасів супутнього металу. Германій у вугіллі характеризується нерівномірністю розподілу, причому окремі пласти і ділянки шахтних полів та родовища в ціло- му можуть значною мірою відрізнятись за середнім вмістом елементу.

Основними цілями даного дослідження є: – визначення закономірностей розподілу гер- манію у вугільних пластах Лисичанського геолого- промислового району з метою виявлення найпер- спективніших ділянок для супутнього вилучення ме- талу; – встановлення залежності концентрацій герма- нію від якісних характеристик вугільних пластів за до- помогою статистичного аналізу; – визначення просторових закономірностей роз- поділу Ge та встановлення кореляційних залежнос- тей його концентрацій з іншими характеристиками вугільних пластів за допомогою карт ізоліній, ізопахіт та ін. графічних побудов.

Дані дослідження також необхідні для подальшої геолого-економічної оцінки запасів германію та ко- ригування параметрів підрахунку запасів відповідно до встановлених закономірностей. Виклад основного матеріалу В межах Донбасу встановлено наступні залежнос- ті германієносності вугілля [1, 3]: – Серед різних стадій метаморфізму найбагат- шим на германій, як правило, є найменш метаморфі- зоване вугілля. – Вміст Ge залежить від потужності пластів і зрос- тає в тонких пластах та зонах виклинювання, причо- му максимальні концентрації фіксуються в припокрі- вельних частинах. – Дуже нерівномірно поширений германій у ре- човині вугілля. Більшість дослідників вважає, що він пов’язаний з органічною частиною вугілля.

Для геолого-промислових районів Донбасу роз- повсюдження концентрацій германію узгоджується зі зміною ступеня метаморфізму вугілля, при цьому головними зако- номірностями зміни метаморфізму вугілля, які впливають на характер поширення рідкісних елементів є наступні [3]: 1. Ступінь метаморфізму збіль- шується від стратиграфічно більш ви- соких горизонтів до більш низьких. 2. Збільшення ступеня метамор- фізму в кожному пласті по площі від- бувається поступово, паралельно збільшенню потужності вугленосної товщі з заходу на схід та від перифе- рійної частини басейну до його цен- тральної частини. 3. Ступінь метаморфізму в кон- кретному пласті (при однакових по- тужностях відкладів) збільшується по мірі їх занурення в сучасному структурному плані, тобто зі збільшенням сучасної глибини залягання по вертикалі. Для досліджених шахтних полів Донбасу макси- мальні зафіксовані концентрації металу пов’язані з пластами низькометаморфізованого вугілля марок Д, ДГ, Г.

Середній вміст германію у вугіллі шахтних по- лів Донбасу становить 3 г/т, при цьому підвище- ні вмісти металу фіксуються в більшості західних і південно-західних геолого-промислових районів. Для Донецько-Макіївського, Петропавлівського, Красноармійського і Луганського вуглепромислових районів концентрація металу в середньому становить 4,7 г/т, максимальна – 63,4 г/т [7]. Зокрема, для шах- тних полів Петропавлівського району вміст германію коливається в ме жах 8,6–9,1 г/т, Красноармійського району – 8,6–9,8 г/т, Донецько-Макіївського району – 7,0–7,3 г/т [7]. Такі значення значно нижчі від зафік- сованих концентрацій металу у вугільних пластах k8 н, k8 в, l2, l5, l6 в межах Лисичанського району. За даними [3], фоновим вмістом германію вважається значення 1,5 г/т, а локально високим – 50–3000 г/т. У досліджу- ваних пластах Лисичанського району вміст Ge значно перевищує фонові значення, і в багатьох випадках наближається до локально високих концентрацій або перевищує їх нижню межу. Особ ливо це стосується вугільних пластів С2 6 – l2, l5, l6. Лисичанський геолого-промисловий район роз- ташований у північно-західній частині Донбасу, в межах Луганської області. Вугленосні відклади ра- йону мають простягання з північного заходу на пів- денний схід довжиною 37 км та шириною близько 8 км. У геологічній будові беруть участь відклади кам’яновугільної системи світи С2 3–С3

Окремо досліджувались залежності між кон- центраціями Ge і типами покрівлі та підошви ву- гільного пласта, які найчастіше представлені гли- нистими сланцями, піщаними сланцями, піско- виками та вапняками. Були визначені рангові ко- ефіцієнти кореляції, які зафіксували лише дуже слабкий кореляційний зв’язок між концентраці- ями Ge та типом покрівлі вугільних пластів k8 і l2 1. З метою визначення достовірних залежностей між показниками були побудовані графіки розподілу вмісту металу по типах покрівлі та підошви вугільно- го пласта (рис. 2). Для опрацьованих даних по плас- тах k8 н, k8 в, де було встановлено слабку залежність між даними характеристиками, зафіксовано, що мак- симальні абсолютні та середні значення вмісту мета- лу (більше 40 г/т) спостерігаються у випадках, коли покрівля пласта представлена глинистими сланцями. У межах самих вугільних пластів також підтверджу- ється залежність вмісту Ge від типів вугілля за віднов- ністю: у випадках, коли пласт складений різними ти- пами вугілля за відновністю, максимальні концентра- ції германію приурочені до тієї частини пласта, яка складена менш відновним вугіллям. Окремо для вивчення просторових залежностей між головними якісними і кількісними характеристи- ками вугільних пластів і концентрацій германію були побудовані карти ізоліній та ізопахіт для згаданих пластів у межах району (рис. 3–6). Розподіл германію за простяганням чітко узгоджується зі зміною ступеня метаморфізму вугілля, і фіксується зростання вмісту металу зі сходу на захід та в північному напрямі, тоб- то зі зменшенням ступеня метаморфізму. Найбільш збагаченими металом виявляються найменш потужні пласти, а особливо їхні припокрівельні частини. У межах Лисичанського геолого-промислового райо- ну досить чітко простежуються загальні закономірності розподілу германію, пов’язані зі ступенем метаморфіз- му вугілля, потужністю пластів та глибиною їх залягання. Таблиця 1. Значимі коефіцієнти парної кореляції вмісту германію та якісних характеристик по пласту k8 Показники

В даному випадку головними критеріями і показниками впливу метаморфізму вугілля на вміст супутнього гер- манію були: вихід летких речовин, глибина залягання і опробування пластів і їхні якісні просторові зміни з захо- ду на схід та від периферійної частини басейну до його центральної частини. За результатами досліджень роз- поділ германію у вугільних пластах характеризується оберненою залежністю від зміни ступеня метаморфізму вугілля, що узгоджується з загальними положеннями теорії метаморфізму ву- гілля, а також пояснюється хімічними властивостями даного металу і темпе- ратурним режимом його накопичення. Для досліджуваного району харак- терне поширення малометаморфі- зованого вугілля марки Д та групи Г6, що спричиняє неможливість визна- чення більш чіткої залежності кон- центрацій германію від марочного складу вугілля.

Висновки

За результатами проведено- го кореляційного аналізу і графіч- них побудов встановлені наступні залежності германієносності ву- гільних пластів у межах Лисичанського геолого- промислового району: – Вміст Ge залежить від потужності пластів і зростає в тонких пластах та зонах виклинювання, при цьому максимальні абсолютні значення кон- центрацій металу приурочені до малопотужних ді- лянок вугільних пластів у північно-західній частині району.

Розподіл германію за про- стяганням чітко узгоджується зі зміною ступеня ме- таморфізму вугілля. Зростання вмісту металу фіксу- ється зі сходу на захід та в північному напрямі, тоб- то зі зменшенням ступеня метаморфізму. Найбільш збагаченими металом виявляються найменш потужні пласти, а особливо їх припокрівельні частини. Визна- чені закономірності розподілу германію в межах Ли- сичанського району доцільно і необхідно враховува- ти при підрахунку запасів супутнього металу в вугіллі та проведенні комплексної геолого-економічної оцін- ки вугільних родовищ району.

Список использованной литературы

1. Клер В.Р. Изучение сопутствующих полезных ископаемых при разведке угольных месторождений. – М.: Недра, 1979. – 272 с.
2. Ломашов И.П., Лосев Б.И. Германий в ископаемых углях.– М.: Изд-во Академии наук, 1962. – 165 с.
3. Металлогения и геохимия угленосных и сланцесодержащих толщ СССР. Закономерности концентрации элементов и методы их изучения / В.Р. Клер, В.Ф. Ненахова, Ф.Я. Сапрыкин и др. – М.: Наука, 1988. – 256 с.
4. Погребицкий Е.О. О некоторых закономерностях распределения германия в углях Донецкого бассейна. – М.: Недра, 1960. –362 с.
5. Сапрыкин Ф.Я., Богданов В.В. Методическое руководство по изучению и оценке месторождений угля на германий и другие редкие элементы. – М.: Недра, 1967. – 312 с.
6. Заборин М.С., Хромов А.Н. Проницаемость геодинамических зон угленосной толщи в связи с ликвидацией шахт / М.С. Заборин, А.Н. Хромов. Сб. трудов международной конференции «Форум горняков». – Днепропетровск. – 2010. – С. 246-253