Determination of parameters of non-uniform fractured rock massif in computing experiment

The purpose of work is creation of the computing model that based on qualifiers of described elements of geomechanical system that having the nonlinear physical nature. The procedure of computing experiment conducting that based on application of net numerical methods with determination of admissible precision limit is developed for various description schemes of mechanical condition of the environment. The iterative computing experiment under control of the system of the external estimated indicators that defining structure and a format of the description of computing area of finite element method during rock massif modeling is conducted. The area of admissible values of parameters of the elements description of geomechanical system during solution of multiple parameter problem of optimization for implicitly set entry conditions is determined. Application limits in computing models of the following groups of characteristics of description elements of computing model are defined: macro -, mini- and mixed. The three-level system of the description of mechanical characteristics of geotechnical system that managing of multiple parameter network of qualifiers of the elements description of computing area is received. Parameters of calculations of contact tasks in difficult structured geomechanical models are qualitatively improved that is provided by increasing in accuracy of the description of geotechnical system elements. Accounting of nonlinear characteristics allows performing optimization of schemes of bolting systems for various mine conditions that based on a computing experiment. The presented studies were carried out on example of conditions of the «Almaznaya” mine, southern conveyor drift, coal seam l1, depth 550m. As a result, preservation of operational characteristics of extraction mine workings of Western Donbas that were drived in complicated mining-and-geological conditions is reached by the choice of optimum parameters of bolting systems that allowing to minimize production expenses. Results that based on the executed computing experiments using the considered procedure allowed to keep operational characteristics of extraction workings with economy of materials and labor costs at the level of 9 – 17%.

Paleocryogenic processes in the Volyn` Upland

On the basis of the study of 13 Quaternary loess-soil sections in the Volyn’ Upland, cryogenic horizons of different ranges have been recorded and positioned within the Quaternaty stratigrpahical framework of Ukraine. A short-period cyclicity in development of cryogenic processes has been revealed. Time units of formation of cryostuctures − ‘cryostages’ – have been ranged into four categories in correspondence with landscape-climate conditions of their formation and their relations with the units of paleogeogrpahic framework of Ukraine. The differences in cryostructures and cryodeformations for each category of cryostages are shown. A variety of cryostructures and their sizes became larger from the beginning to the end of the Pleistocene that reflects an increase in the climate harshness. Six cryogenic stages were revealed for Early Pleistocene: mr2, sl, lb1b1-b2, lb2, lb3b1-b2, tl. At these times, small ice wedges, ground wedges, solifluction and different types of postcryogenic textures were formed. The cryogenic processes during the Middle Pleistocene developed more intensely. Six Middle Pleistocene cryostages were established: zv2, zv3b1-b2, or, pt2, pt3b-c, dn. The complex of cryostructures of the majority of these stages include large ice wedges, different types of ground wedges, diverse solifluction forms, and tundra spots-medallions. The largest cryogenic structures and deformations are revealed for the cold time spans during the Late Pleistocene: ice wedges (reach up to 5 m in depth), tundra spots-medallions, sand wedges, solifluction and congelifluction forms, different types of ground wedges and postcryogenic textures. Sixteen Last Pleistocene cryostages are revealed: kd1a-b, kd1b1-b2, kd2, kd3b1-b2, ts, pl1a-b, pl1b1-b2, pl1b-c, pl2, pl3b1-b2, ud, vt1b1-b2, vt2, bg, pc1, pc3. The specific features and sizes of cryostructures and cryodeformation of each cold stage, substage and phase have been used as a base for reconstruction of their geocryological conditions.

Різночасові топографічні карти Криворіжжя як інформаційний ресурс для ретроспективних досліджень

Розглянуто результати дослідження середньо- та великомасштабних топографічних карт Криворіжжя різних років видання, що являють собою зрізи природного та антропогенного стану території. На основі комплексу історикогеографічних, картографічних і математично-статистичних методів просторового аналізу здійснено оцінювання різночасових картографічних матеріалів з огляду на їх точність, достовірність і співставлення, що дало можливість визначити карти для використання під час ретроспективного дослідження і виконання широкого кола прикладних завдань. Для ретроспективного аналізу Криворіжжя рекомендовано користуватися такими картами: Генеральні плани Херсонського і Верхньодніпровського повітів (кінець XVIII ст.); Спеціальна карта Європейської Росії Стрельбицького (середина XIX ст.); Трьохверстова військово-топографічна карта Російської імперії (кінець XIX ст.); Карта Управління військових топографів РСЧА (початок ХХ ст.); Топокарта армії США (середина ХХ ст.); Карта Генерального штабу Збройних Сил СРСР (кінець ХХ ст.). Інші топографічні документи можна використовувати як уточнювальні з певним корегуванням у часі, просторовому стані та з урахуванням спотворення довжин.

Морфологічні різновиди гематиту та їх перерозподіл по продуктах збагачення відсіву дробильно-сортувальних фабрик шахт Криворізького басейну

Наведено результати вивчення петрографічного та мінерального складу відсіву дробильно-сортувальних фабрик шахт Криворізького басейну. Головні петрографічні компоненти відсіву – рядові і збагачені гематитові кварцити, багаті гематитові руди; другорядні – малорудні та безрудні кварцити, різного складу сланці, граніти, амфіболіти, жильний кварц. За даними мінералогічних досліджень, відсів має практично бімінеральний (гематит + кварц) склад. Детально досліджено особливості головного рудотвірного мінералу відсіву – гематиту. Виявлено характер перерозподілу його різних морфологічних відмін по різних продуктах рудопідготовки та збагачення. Показано, що емульсійний гематит нерудних прошарків гематитових кварцитів і дисперсний гематит «краскових» руд і малорудних гематитових кварцитів потрапляють, головним чином, до відходів збагачення. Спекулярит і мартит практично повністю потрапляють до концентрату. Наголошується на необхідності врахування одержаних результатів для мінералогічного обґрунтування оптимальної технології повторного збагачення відсіву з метою одержання високоякісного залізорудного концентрату.

Famenian palynostratigraphy of the Volyn–Podillya margin of the East–Europian platform

Famenian carbonate-terrigenous deposits with thickness іn 300-580 m are widely distributed within the Volyn-Podillia margin of the East-European platform. It is the facies-varying complex of rocks, the stratification of which is very difficult because there are no faunal remains in the sediments (with the exception of the lower part). Therefore, during the study of this stratum, the palynological method and the palynostratigraphic division are very important. The main purposes of this study are to identify palynozones, distinguish their generalized description and to create a local scale of the palynological zonation - the vertical succesion of biozones. The material for research consists of more than 450 samples, selected from 31 boreholes. The main method is the facial-palynological analysis, or the method of palynoorictocenosis. This is the first study to perform the standardized description of the biostratigraphic units determined by the palynological data for the Famennian of the Volyn-Podillia margin of the East-European platform. In general, five palynozones are allocated in the Famennian. All palynozones are comprehensively documented thanks to numerous palynological data, characterized by a zonal spore assemblage, in the structure of which there are following categories of taxa: based on the vertical range characteristics - key, characteristic, transit ones; on the content - subdominant, accessory. According to spreading peculiarities of key and characteristic species the following types of bio-units are identified: the Range-Zone (two units) and the Concurent-Range Zone (three ones). General the Famenian deposits of the Volyn-Podillia margin of the East-European platform were palynologically subdivided into lebedianensis–magnificus (the oldest zone), varicornata, cassis–lupinovitchi, versabilis –hamulus, lepidophyta (the youngest unit) miospore zones. Palynozones with a thickness from 17 to 231 m are laterally widespreaded, recorded from a number of boreholes within Volyn-Podillya. They have a set of palynological features that allow easy recognition of deposits. Palynozones detail the sequence bedding, complement the paleontological characteristic and form the local palynological zonal scheme of the Famenian of the Volyn-Podillia margin of the East-European platform.

Миш’як, берилій, фтор і ртуть у вугіллі пласта с8в шахти «Дніпровська» ПавлоградськоПетропавлівського геолого-промислового району

Мета роботи - встановлення закономірностей в розподілі токсичних елементів у вугіллі пласта с8в поля шахти «Дніпровська» Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району Західного Донбасу. Дослідження в цьому напрямку проводяться з метою зниження ступеня негативних наслідків і додаткового забруднення навколишнього середовища. В результаті виконаних досліджень установлено варіації вмісту і середні концентрації токсичних елементів у вугіллі пласта с8в, побудовано карти ізоконцентрат токсичних елементів і карти регіональної складової їх вмісту по площі шахтного поля. Розраховано лінійні рівняння регресії між концентраціями токсичних елементів і основними технологічними параметрами вугілля. Аналізуючи результати статистичної обробки геохімічної інформації і геолого-структурної характеристики пласта с8в поля шахти «Дніпровська» можна зробити висновок, що берилій - єдиний елемент, переважно пов'язаний з органічною складовою вугілля. Геохімічна асоціація ртуті і миш'яку зумовлена їх генетичним зв'язком із сульфідною мінералізацією тріщинуватих зон тектонічної природи. Основне наукове значення результатів виконаних досліджень полягає у встановленні генетичних причин, які чинять істотний вплив на особливості розподілу токсичних елементів у вугіллі пласта с8в.

New results of the lithological and paleontological study of the Middle Eocene biogenic siliceous rocks of the central part of the Ukrainian Shield

The present paper contains new results of complex studies on the geological structure, lithology, and fauna of the Middle Eocene siliceous rocks of the Ukrainian Shield Ingul megablock located in the vicinity of the villages of Tsybulevo, Verblyuzhka and Pervozvanovka of Kirovograd Oblast and Voronovka village of Mykolayiv Oblast. Based on new findings and analysis of malacofauna, the Middle Eocene age of the gaize-like sandstones of Verblyuzhka village was confirmed. For the first time, numerous remains of rock-forming organisms such as sponges (lithistid Demospongiae), coralline (Corallinaceae) and green algae (Dasycladales, Halimedaceae) have been found in the siliceous deposits of this region. In addition, biogenic buildups formed by organisms with carbonate (coralline and green algae, large foraminifera) and silicate (lithistid sponges) skeletons were found for the first time in the siliceous rocks of the Pervozvanovka deposit. The observed biogenic lepispheres in the studied rocks suggests that the latter have been formed with active participation of silica-producing bacterial communities. Based on the first finds of zeolites, as well as montmorillonite traces, it is forecast that "disguised" pyroclastic material is present in the gaize-like sandstones of Voronovka village. Analysis of the lithological features and the mineral and faunal composition of the studied rocks allow us to draw a conclusion about the multi-stage genesis of the Middle Eocene siliceous deposits in the central part of the Ukrainian Shield and the influence of Paleogene volcanism on their formation. It appears that volcanic activity and denudation of volcanic products caused a massive flow of SiO2 into the waters of the Middle Eocene paleobasin. This contributed to the widespread development of siliceous-skeleton organisms (in particular, silica-producing bacterial communities) that actively participated in the formation of siliceous rocks.

Систематизація та характеристика геотуристичних об’єктів регіонального ландшафтного парку «Знесіння» (м. Львів)

Регіональний ландшафтний парк «Знесіння» розміщений майже в центрі Львова, - надзвичайно цікаве місце як у геотуристичному аспекті, так і для геологічних досліджень. Парк має унікальну геологічну і геоморфологічну позицію. Він розташований на збігу двох геоморфологічних областей - Подільської, представленої Лисогірською височиною Львівського Опілля, та Волино-Малополіської у складі Пасмового Побужжя Малого Полісся. В тектонічному відношенні цим одиницям відповідають тектонічні блоки: Львівський (Лисогірська височина) (ймовірно, Західноєвропейської платформи) і Буський (Пасмове Побужжя) Східноєвропейської платформи, які відділені один від одного різким і крутим уступом. Парк «Знесіння» - це єдиний парк м. Львів, у якому є численні геологічні об’єкти – відслонення відкладів різних геологічних періодів, джерела, техногенні форми рельєфу, доступні для спостережень. Розроблено класифікацію геологічних об’єктів парку. Вони поділені на дві групи (політипна, монотипна), чотири типи (стратиграфічний – до нього віднесено п’ять об’єктів, палеонтологічний – один, гідрогеологічніий – три, гірничо-промисловий – три). Наведено їх узагальнену стандартизовану характеристику за такими ознаками: категорія, геоморфологічне і географічне положення, стратиграфічна, літологічна, палеонтологічна характеристика, науково-пізнавальне, освітнє і геоатракційне значення тощо; і розроблено паспорти. Описані геологічні об’єкти - важлива ланка для відновлення історії Землі. Вони мають наукову, пізнавальну, культурно-естетичну цінність, розміщені недалеко від центру Львова, легкодоступні, важливі для навчального процесу і в разі їх популяризації стануть привабливими геотуристичними атракціями.

Precambrian geological history of the Dnipro Rapids

This article provides a concise description of chronological sequence of Rapids in the Dnipro within the area between the cities Dnipro and Zaporizhia, their role in the maritime transport of the Dnipro, and the relationship between humans and the river during a number of historical epochs; it presents the role of the Dnipro Rapids, also known as the Porohy of the Dnipro, as unique natural formations in the great River Dnipro, which flows through three countries and cuts through the Ukraininan Crystalline Shield. The article analyzes the sequence of measures taken by the supporters of conservation of nature along the Dnipro Rapids area, representatives of nature-conservation organizations and all people interested in Dnipro Rapids and conservation of its unique natural heritage - beginning with founding “Dniprovski Porohy” National Geological Reserve in Zaporizhia Oblast in 1974 to organizing “Dniprovi Porohy” Regional Landscape Park on the territory between Stari Kodaky village and the border of Zaporizhia Oblast. This paper highlights the diversity of geological processes which have taken place over a long and dynamic geological history, described in the stone chronicle or rocks and minerals, and which formed the Dnipro Rapids, an object of interest of many generations to come. This article emphasizes the fact that the geological component of a valuable natural phenomenon was described for the first time only in the results of particular studies by Valerian Domger, who conducted his research for the building of Katerynynska Railway upon instructions from the Geological Committee from 1881 to 1884. The pegmatite, diabase, granite, syenite with peculiarities of their mineral composition, elements of bedding, described by V Domger for the Nenasytetsky and Lohanivsky and other Rapids and islands, were not the only phenomena which have disappeared beneath the Dnipro waters forever. The small quarries, where the young geologist described the Sarmatian limestones, left no signs of their existence and not a single outcrop of the limestone survived. Therefore, the routes of V O Domger, the discoverer of the Nikopol manganese deposits, Tomakivska fauna of the Mediterranean type and Mandrykivska fauna, one of the best preserved in the world, are of great historical value. Likewise, his field studies have still not lost their scientific significance. This paper succinctly describes the geological history of the area of the Dnipro Rapids and the oldest crystalline rocks of the Aul series and non-stratified formations of the Dnipropetrovsk and other natural complexes, involved in the formation of certain rapids.

Estimation of activity the methane seepage from the Black Sea floor using MODIS images and geosciences data

The publication presents the results of a certain stage of the study: the features of methane gas seepage characteristics in the transition zone of shelf-continental slope in the region of the Dnieper Paleodelts in the northwestern part of the Black Sea are identified, taking into account the data set: information of satellite images and of geological-geophysical (acoustic) data. About 2000 of the MODIS satellite images (product MOD021KM) are acquired in stages over one year period. The image processing was carried out in the GIS environment. It was established that the volume of methane gas seepage on the investigated site is fixed on satellite images and is most pronounced during increased seismotectonic activity (activation of earthquakes in the Black Sea region) - this is due to the tectonic structure of the study area, which is in the regional plan on the edge of the Eastern European platform, and in the local area, is the Dnepr paleo-delta in the zone of decomposition, which is an additional factor for gas outlets here. On satellite images small clouds are observed in cloudy weather or absence of clouds on the background of continuous clouds. This is due to the physical properties of methane, which is (according to geochemical studies) about 99% of the released gas. Methane rising from the bottom of the sea to the surface, and then to the troposphere is much colder than the surface water and warmer than the atmosphere layer, which provokes the formation of condensate over the site with methane gas seepage, and when the weather conditions change, forming a rainy cloud with a sharp drop in temperature, the volume of methane gas of seepage up are much warmer than clouds, forming a cloudy area on a background of continuous clouds. This phenomenon is recorded in various spectral (thermal and infrared) bands in satellite images (NASA – MODIS, NOAA, etc.), methane rising to the lower layers of the atmosphere intensively absorbs thermal radiation of the Earth in the infrared spectral region at a wavelength of 7.66 µm. It enables to determine the methane gas seepage in satellite images for future studies of gas outlets from the bottom of the sea, taking into account the geological information and additional hydrological and weather data. The conducted monitoring of the satellite images showed that during the period of increased seismic activity in this region (in particular under the influence of the zone Vranch), it directly affects the tectonic situation in the northwestern part of the Black Sea and increases the emissions of methane gases from the bottom of the sea, which are then recorded on the MODIS sensor.