Группировка месторождений по сложности геологического строения для целей разведки

Особенности разведки месторождений гипса и ангидрита.

Выполнил: студент II-НТ-7

Ошкин А.С.

Проверил: Бортников М.П.

Самара 2012

Общие сведения

Г и п с – минерал, представляющий собой водный сульфат кальция CaSO₄ ∙ 2H₂O (32,5 % CaO; 46,6 % SO₃; 20,9 % Н₂), встречается в природе в виде кристаллов толстотаблитчатого, призматического и столбчатого облика, двойников типа «ласточкин хвост» и агрегатов, среди которых выделяют несколько разновидностей: крупнокристаллическую, листоватую, волокнистую и сахаровидную. Твердость гипса 1,5–2,0, плотность 2,3 г/см³, цвет белый, серый, реже желтый и розовый, спайность весьма совершенная. Гипс обладает заметной растворимостью в воде, которая увеличивается при повышении температуры до 41 °С, а затем быстро падает. При нагревании гипс теряет воду, переходя сначала в полугидрат CaSO₄ ∙ l/2 H₂O, а затем в безводный сульфат CaSO₄. Обезвоженный гипс при соприкосновении с водой образует вязкое вещество, которое быстро превращается в плотную твердую массу. На этом свойстве (схватывании) основано промышленное использование гипса как вяжущего материала.

А н г и д р и т– минерал, представляющий собой безводный сульфат кальция CaSO₄ (41,2 % CaO; 58,8 % SO₃), обычно встречается в виде сплошных мелкозернистых мраморовидных масс, реже – в виде кристаллов таблитчатого и призматического облика. Цвет белый, сероватый, реже голубой, розовый или темно-серый (за счет примесей). Твердость ангидрита 3–3,5, плотность 2,8–3,0 г/см³, спайность совершенная, в воде растворяется хуже гипса. Ангидрит обладает вяжущими свойствами.

Гипс и ангидрит, как правило, встречаются совместно среди осадочных отложений, образуя залежи практически мономинеральных пород, называемых так же, как и минералы – гипсом и ангидритом. Их обычные примеси – глинистое вещество, кварц, карбонаты, галит, битуминозное вещество и др. Известны также гипсовые образования, состоящие из смеси мельчайших кристаллов гипса с песчано- и известковисто-глинистым материалом (гажа, ганч, и др.).

Гипсоносные толщи обычно представлены чередованием залежей гипса (ангидрита) с известняками, доломитами, мергелями и глинами, которые также могут иметь промышленное значение и разрабатываться одновременно с гипсом (ангидритом). Иногда встречаются мощные однородные залежи гипса (ангидрита), в разрезе которых почти отсутствуют прослои или линзы других пород.

В связи с высокой растворимостью гипса в гипсоносных толщах часто развивается карст в виде поверхностных воронок и внутренних каналов большой протяженности.

В настоящее время в промышленности в основном используется гипс. Ангидрит в связи с химической неустойчивостью в пределах небольших глубин добывается пока в ограниченных количествах, однако намечается тенденция роста его потребления, особенно в цементной промышленности.

По генезису месторождения гипса и ангидрита разделяются на осадочные, остаточные, инфильтрационные.

Осадочные месторождения гипса и ангидрита в России и большинстве стран мира имеют наибольшее промышленное значение. По условиям образования среди них выделяются сингенетические и эпигенетические месторождения.

Сингенетические месторождения гипса и ангидрита образовались одновременно с вмещающими породами в результате химического осаждения из растворов. Залежи гипса и ангидрита в этих месторождениях имеют форму линз и пластов мощностью до 20 м и более. Слои гипса и ангидрита часто перемежаются с другими породами и образуют толщи мощностью до нескольких сотен метров.

Эпигенетические месторождения гипса возникли путем гидратации ранее образовавшегося ангидрита при низком внешнем давлении на глубинах около 100–150 м под действием нисходящих вод. Этот процесс сопровождается увеличением объема породы (на 30 % и более), что является причиной местных нарушений залегания гипсоносных толщ. На больших глубинах в условиях высокого давления вышележащих пород происходит обратный процесс – переход гипса в ангидрит. Залежи гипса эпигенетических месторождений представлены пластами и линзами, осложненными раздувами, пережимами, а также развитием внутренней тектоники (внутрипластовая складчатость, структуры течения и т. д.) и приконтактовых зон дробления и брекчирования.

К осадочному типу относятся все крупные месторождения России (Новомосковское, Заларгенское, Селеукское и др.), США, Канады, Франции, Испании.

Остаточные месторождения типа «гипсовых шляп» возникают в результате накопления гипса и ангидрита как остаточных продуктов при выщелачивании легкорастворимых минералов в соляных залежах. Роль этих месторождений в целом невелика, но известны крупные промышленные месторождения этого типа, например, Шедокское (Краснодарский край).

Инфильтрационные месторождения разделяются на два подтипа: месторождения выветривания и метасоматические.

Месторождения выветривания образуются за счет растворения гипса, рассеянного в осадочных породах, переноса его грунтовыми и поверхностными водами и последующего отложения в смеси с песчанистыми, глинистыми и известковистыми частицами в виде гажи, глино-гипса, ганча. Они имеют разнообразные формы залегания: пласты, прожилки, линзы, гнезда и отдельные вкрапления. Месторождения этого подтипа многочисленны на Северном Кавказе, в Грузии, Армении, Азербайджане, Средней Азии и Казахстане, они невелики по размерам и разрабатываются в районах с дефицитом запасов гипса.

Метасоматические месторождения образуются в результате замещения карбонатных пород гипсом при действии на них сернокислых вод. Месторождения этого подтипа распространены незначительно. Примером являются Красноводское и Борджоклинское месторождения в Туркменистане.

За рубежом добыча гипса из инфильтрационных месторождений составляет значительную часть общей добычи. Крупные месторождения этого типа известны в Иране, Канаде, Италии и других странах.

По масштабу месторождения гипса и ангидрита подразделяются на крупные (с запасами свыше 50 млн. т), средние (5–50 млн. т) и мелкие (менее 5 млн. т).

Группировка месторождений по сложности геологического строения для целей разведки

По размерам и форме залежей, изменчивости их мощности, внутреннего строения и качественных показателей месторождения гипса (ангидрита) соответствуют 1-й и 2-й группам «Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых», утвержденной приказом МПР России от 11 декабря 2006 г. № 278.

К 1-й группе относятся месторождения, представленные крупными (Новомосковское, Павловское, Скуратовское, Лазинское) и средними (Слудная гора, Беляевское) залежами, выдержанными по мощности и качеству полезного ископаемого, а также крупными (Заларинское, Горазубовское), средними и мелкими (Изборское, Каринское, Звозское) залежами с неустойчивой мощностью, относительно выдержанными по качеству полезного ископаемого.

Ко 2-й группе относятся месторождения, представленные средними и мелкими залежами, невыдержанными по мощности и качеству полезного ископаемого (Охлебинское, Тихоозерское, Передовское), а также сильно закарстованные (более 10 % объема залежи) месторождения всех типов (Соколино-Саркаевское и др.).

Месторождения гипса (ангидрита), относящиеся к 3-й группе Классификации, имеют ограниченное промышленное значение и используются в небольших масштабах для местных нужд в районах с дефицитом этого сырья. Месторождения гипса (ангидрита), относящиеся к 4-й группе, практического значения не имеют.

Принадлежность месторождения к той или иной группе устанавливается исходя из степени сложности геологического строения основных тел полезного ископаемого, заключающих не менее 70 % запасов месторождения. На крупных месторождениях при несоблюдении этого условия определение группы производится дифференцированно для отдельных участков месторождения, состоящих из сближенных тел полезного ископаемого.

Разведка месторождений гипса (ангидрита) на глубину проводится в основном скважинами колонкового бурения с использованием геофизических методов исследований – наземных и в скважинах. Горные выработки (обычно шурфы) проходятся главным образом для изучения приповерхностных частей месторождения, контроля данных бурения, определения объемной массы и отбора технологических проб. При благоприятном рельефе поверхности месторождения, небольшой глубине залегания гипсовых (ангидритовых) залежей целесообразна проходка штолен. Необходимость проходки горных выработок, их тип, объемы, назначение и соотношение со скважинами должны определяться в каждом конкретном случае, исходя из особенностей геологического строения месторождения и рельефа местности.

Методика разведки – соотношение объемов горных работ и бурения, виды горных выработок и способы бурения, геометрия и плотность разведочной сети, методы и способы опробования – должна обеспечить возможность подсчета запасов на разведанном месторождении по категориям, соответствующим группе сложности его геологического строения. Она определяется исходя из геологических особенностей продуктивных залежей с учетом возможностей горных, буровых и геофизических средств разведки и опыта разведки и разработки аналогичных месторождений.

При выборе оптимального варианта разведки следует учитывать степень пространственной изменчивости качества и текстурно-структурных особенностей полезного ископаемого, а также выход ненарушенного керна при бурении. Следует учитывать также сравнительные технико-экономические показатели и сроки выполнения работ по различным вариантам разведки.

Продуктивная толща разведуется на всю глубину или до принятого в ТЭО кондиций горизонта разработки месторождения. В последнем случае необходима проходка единичных структурных скважин до глубины его возможной разработки открытым способом или штольнями.

При сложном рельефе дневной поверхности и поверхности полезной толщи проходятся дополнительные выработки с целью установления характера распределения вскрышных пород, а также для выявления и оконтуривания крупных карстовых образований, древних размывов, изучения тектонических нарушений и т. д.

Для литологического расчленения разреза, оконтуривания площади распространения гипса (ангидрита), установления мощности и строения пород вскрыши, изучения рельефа поверхности полезной толщи, выявления крупных тектонических нарушений и карстовых полостей, а также изучения трещиноватости пород на глубине целесообразно использовать наземные геофизические методы разведки, рациональный комплекс которых устанавливается исходя из конкретных геологических особенностей месторождения.

Для повышения достоверности и информативности бурения используются геофизические исследования в скважинах, рациональный комплекс которых определяется исходя из поставленных задач, конкретных геолого-геофизических условий месторождения и возможностей современных геофизических методов. Рациональный комплекс каротажа, эффективный для литологического расчленения разреза, установления мощности и строения пород вскрыши, изучения рельефа поверхности полезной толщи, выявления тектонических нарушений и карстовых полостей, а также изучения трещиноватости пород на глубине, должен выполняться во всех скважинах, пробуренных на месторождении.

Данные каротажа при соблюдении требований, предусмотренных соответствующими инструкциями по геофизическим методам, и при наличии материалов, подтверждающих их достоверность, могут использоваться при определении подсчетных параметров. Достоверность данных каротажа должна подтверждаться сопоставлением их с результатами бурения по скважинам, характеризующим основные типы полезного ископаемого на месторождении, по интервалам с высоким выходом керна. Причины значительных расхождений между геологическими и геофизическими данными должны быть установлены и изложены в отчете с подсчетом запасов.

По скважинам колонкового бурения должен быть получен максимальный выход керна хорошей сохранности в объеме, позволяющем установить с необходимой полнотой особенности залегания тел полезного ископаемого и вмещающих пород, их мощности, внутреннее строение, распределение разновидностей гипса и ангидрита, их текстуры и структуры и обеспечить представительность материала для опробования. Практикой геологоразведочных работ установлено, что выход керна для этих целей должен быть не менее 80 %. Достоверность определения выхода керна по полезному ископаемому необходимо систематически контролировать. При низком выходе керна должны приниматься меры по его повышению (бурение укороченными рейсами, без промывки и др.), следует изучить влияние на выход керна результатов карстообразования.

В вертикальных скважинах глубиной более 100 м и во всех наклонных не более чем через каждые 20 м должны быть определены и подтверждены контрольными замерами азимутальные и зенитные углы их стволов. Результаты этих измерений необходимо учитывать при построении геологических разрезов, погоризонтных планов и расчете мощностей продуктивных интервалов. При наличии подсечений стволов скважин горными выработками результаты замеров проверяются данными маркшейдерской привязки. Для скважин необходимо обеспечить пересечение ими рудных тел под углами не менее 30^°. При разведке крутопадающих тел для получения их пересечений под большими углами следует применять наклонное бурение и искусственное искривление скважин.

При наклонном или крутом падении и большой мощности полезной толщи глубина, углы наклона и расстояния между скважинами должны обеспечить получение сплошного перекрытого разреза по разведочной линии. Если при этом полезная толща вскрывается с поверхности канавами, а на глубине – скважинами или горными выработками, то необходима увязка слоев и пачек, вскрытых этими разведочными выработками.

Поверхностные и подземные горные выработки (при необходимости их проходки) используются для детального изучения условий залегания, морфологии, внутреннего строения тел полезного ископаемого, их сплошности, вещественного состава, а также контроля данных бурения, геофизических исследований и для отбора технологических проб.

Горные выработки проходятся на участках детализации, а также на горизонтах месторождения, намеченных к первоочередной отработке.

Расположение разведочных выработок и расстояние между ними должны определяться с учетом геологических особенностей месторождения, условий залегания, морфологии, размеров и характера размещения тел полезного ископаемого, выдержанности их мощности, вещественного состава и качества, а также предполагаемого способа разработки.

Приведенные в табл. 3 обобщенные сведения о плотности сетей, применявшихся при разведке месторождений гипса и ангидрита в странах СНГ, могут учитываться при проектировании геологоразведочных работ, но их нельзя рассматривать как обязательные. Для каждого месторождения на основании изучения участков детализации и тщательного анализа всех имеющихся геологических, геофизических и эксплуатационных материалов по данному или аналогичным месторождениям обосновываются наиболее рациональные геометрия и плотность сети разведочных выработок.

Для подтверждения достоверности запасов отдельные участки или горизонты месторождений должны быть разведаны более детально. Эти участки следует изучать и опробовать по более плотной разведочной сети относительно принятой на остальной части месторождения. На месторождениях 1-й группы запасы на таких участках или горизонтах должны быть разведаны по категориям А и В, 2-й группы – по категории В.

Участки детализации должны отражать особенности условий залегания и форму тел, вмещающих основные запасы месторождения, а также преобладающее качество сырья. По возможности они располагаются в контуре запасов, подлежащих первоочередной отработке. В тех случаях, когда такие участки не характерны для всего месторождения по особенностям геологического строения, качеству полезного ископаемого и горно-геологическим условиям, должны быть детально изучены также участки, удовлетворяющие этому требованию. Размеры и количество участков детализации на месторождениях определяются в каждом конкретном случае недропользователем.

Полученная на участках детализации информация используется для обоснования группы сложности месторождения, подтверждения соответствия принятой геометрии и плотности сети, а также выбранных технических средств разведки особенностям его геологического строения, для оценки достоверности результатов опробования и подсчетных параметров, принятых при подсчете запасов на остальной части месторождения, а также условий разработки месторождений в целом. На разрабатываемых месторождениях для этих целей используются данные эксплуатационной разведки и разработки.

Все разведочные выработки и выходы продуктивных тел на поверхность должны быть задокументированы по типовым формам. На первичную документацию выносятся результаты опробования и сверяются с геологическим описанием.

При документации выработок необходимо фиксировать литологический состав, структуры и текстуры пород гипсовой толщи, их трещиноватость и отдельность, степень выветрелости. Слоистые толщи должны быть расчленены на слои и пачки, различающиеся по литологическому составу, физико-механическим свойствам и степени трещиноватости пород и подразделены на фациально-литологические или текстурные разновидности. При документации следует отмечать изменения пород полезной толщи в зонах контакта с вмещающими породами, жилами и дайками, развитыми внутри полезной толщи, наличие окремнения, кальцитизации и доломитизации и других эпигенетических изменений, каверн, зон дезинтегрированных пород, тектонических нарушений и дробления, характер и интенсивность карстопроявления и выветривания.

Список литературы:

-www.gkz-rf.ru

Поиск по сайту: