Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Теоретические основы и практические приемы геометро-статистических исследований были разработаны В.Ф. Мягковым, они отражены в многочисленных его статьях и научной монографии «Парагенетический анализ руд» [5]. Такие исследования позволяют более объективно оценить влияние тех или иных природных факторов на формирование залежей полезных ископаемых [6]. В данной статье приводятся результаты анализа пространственных соотношений параметров и качественных показателей минерального скопления на примере гипсовой залежи Ергачинского месторождения.

Гипсовые толщи в Предуралье образовались на площади развития сульфатных отложений вдоль долин рек и оврагов, зон умеренной трещиноватости и разрывных нарушений, литологических контактов [1-4]. Эти геоморфологические и структурно-тектонические элементы земной коры способствовали проникновению поверхностных вод в ангидритовую толщу. Здесь они соединялись с подземными минерализованными водами, уменьшая их концентрацию. Происходило совместное растворение ангидритов, а затем и связывание частиц растворенного в воде вещества с молекулами воды, то есть гидратация. В долинах крупных рек (например, Камы) и там, где ангидриты более трещиноватые, процесс гидратации проходил интенсивнее и на большую глубину. Мощность гипсовой толщи в таких местах может достигать более 20 м.

Ергачинское месторождение находится в Кунгурском районе в 0,5 км к югу от ст. Ергач Свердловской ж. д. В тектоническом отношении оно расположено в пределах восточной части Русской плиты на восточном крыле Бымско-Кунгурской впадины [1,2]. Месторождение сложено гипсами и ангидритами лунежской пачки иренского горизонта кунгурского яруса. Гипсовая залежь является верхней частью разреза пачки. Залегание пород гор­изонтальное или близкое к горизонтальному. Гипсы и ангидриты месторождения включают прослои доломитов, переходные между ними разности, карстовые породы, а также редкие прослои мергелей и песчаников (рис. 1). Основной водной дреной для Ергачинского месторождения служит р. Бабка.

Гипсы продуктивной залежи имеют структуру разнозернистую. Преобладают мелкозернистая и среднезернистая структуры, размер зёрен в которых составляет 0,1-1,0 мм. Визуально структура подобных гипсов на изломе проявляется как сахаровидная.

Текстуры гипсов обусловлены характером слоистости породы и наличием прожилков. Прожилки представляют собой заполненные веществом трещины. В качестве заполнителя выступают мергель и доломит. По трещинам также наблюдаются волокнистый белый селенит и пластинчатый гипс, органический материал и гидроокислы железа. На месторождении преоблада­ют мелкосетчатые текстуры, реже наблюдаются пятнистые и сетчатые. Нередко встречаются переходные текстуры, а также кавернозные, брекчиевидные и пятнисто-слоистые.

Рис. 1. Геолого-литологический разрез южного участка по линии 1: 1 – глина песчаная, 2 – песчаники глинистые, 3 – гипсы, 4 – ангидриты, 5 – глина и щебень коренных пород, 6 – мергели

Продуктивная залежь сложена гипсами четырёх цветовых разновидностей – белыми, светло-серыми, серыми и тёмно-серыми. Строгой приуроченности цвета по вертикали и в плане залежи нет.

Качество гипса Ергачинского месторождения удовлетворяет требованиям ГОСТ 4013-82 «Камень гипсовый и гипсоангидритовый для производства вяжущих материалов. Технические условия». Содержание минерала гипса в продуктивной залежи по пробам изменяется от 71,65 до 95,95 %. Средневзвешенное содержание гипса в продуктивной залежи – 87,21 %, что соответствует III сорту. Коэффициент вариации содержания гипса равен 3,4 % и характеризует распределение как очень равномерное.

Мощность гипсовой залежи изменяется от 5,6 до 25,4 м, средняя – 15,9 м. Коэффициент вариации мощности – 35,5 %, что указывает на неравномерное распределение параметра. Аномальные участки с мощностью пород более 23,1 м и с мощностью пород менее 8,3 м расположены отдельными пятнами (рис. 2).

Рис. 2. Схема распределения участков по мощности гипсовых пород на южном участке:

1 – номер скважины и мощность гипсовых пород (м); части залежи с мощностями: 2 – более 23,1 м, 3 – 23,1-15,9 м, 4 – 15.9-8,3 м, 5 – менее 8,3 м; границы категорий запасов: 6 – категории А, 7 – категории B, 8 – категории С1

Минеральный состав всей гипсовой толщи на месторождении (%): гипс – 85,31; ангидрит – 5,24; доломит – 7,03; оксид железа + оксид алюминия + нерастворимый глинистый остаток - 2,14. Минеральному составу продуктивной залежи с корректировкой на средневзвешенное содержание гипса (87,21 %) отвечает следующий химический состав (%): CaO– 32,73; MgO–1,54; SO3 – 44,34; п.п.п.–18,25; Fe2O3 – 0,30; Al2O3 – 0,47; нерастворимый остаток – 1,72.

Степень выветривания гипсов месторождения изменяется от слабо затронутых выветриванием до выветрелых и сильно выветрелых разностей. На участке преобладают затронутые выветриванием гипсы, средней крепости и довольно крепкие. В отдельных интервалах скважин описаны выветрелые породы, где керн представлен лишь гипсовой мукой, дресвой и щебнем.

Рис. 3. Схема распределения участков по содержанию гипса на южном участке:

1 – номер скважины и содержание гипса (%); части залежи с содержаниями: 2 – более 91,3 %, 3 – 91,3-87,3 %, 4 – 87,3-83,5 %, 5 –менее 83,5 %; границы категорий запасов: 6 – категории А, 7 – категории В, 8 – категории С1

Полезная толща включает некондиционные по содержанию гипса породы. Литологический состав некондиционных пород разный. Среди них мергели, доломитогипсы, гипсодоломиты, гипсоангидриты и ангидриты. Мощность прослоев некондиционных пород изменяется от 0,6 до 7,3 м, в среднем составляет 2,9 м (по количеству 7,4%). Коэффициент вариации мощностей некондиционных пород составляет 153 %.

Подземный карст фиксируется чаще всего пустотами, а также интервалами глин с дресвой и щебнем коренных карстующихся пород. Провалы бурового снаряда при бурении наблюдались по всем литологическим разностям пород. Закарстованность полезной толщи высокая –14,6 %. Распределение карстовых интервалов по скважинам крайне неравномерное – коэффициент вариации 178 %.

Гипсы полезной толщи пере­крываются карстовой брекчией, мергелями, доломитизированными известняками, глинами, глинистыми песчаниками соликамской свиты, а также песчано-глинистыми отложениями четвертичной системы. Среди перекрывающих отложений вскрыши преобладают образования карстовой брекчии. В пределах продуктивной залежи мощность вскрыши изменяется от 4,3 до 29,9 м, средняя равна 18,8 м. Линейный коэффициент вскрыши равен 1,2, объёмный – 0,77 м3/т (или 1,7 м3/м3).

Подстилающими породами про­дуктивной гипсовой залежи являются преимущественно ангидриты, а также прослои и линзы гипса, гипсоангидрита, ангидритогипса, доломита, гипсодоломита, доломитогипса, мергеля той же лунежской пачки. Гипсовые прослои ниже продуктивной залежи входят в состав гипсовой толщи, но не включены в продуктивную залежь по горнотехническим причинам.

Корреляционная матрица показателей Ергачинского месторождения

На рассматриваемом месторождении после геометризации основных показателей гипсовой залежи [3] была произведена математическая их корреляция. По данным опробования разведочных скважин проанализированы пространственные соотношения следующих показателей: мощностей гипсовой толщи, средних содержаний гипса по скважине, мощностей вскрыши, мощностей карстовых интервалов, мощностей некондиционных пород, отметок рельефа земной поверхности, отметок кровли гипса и отметок кровли ангидрита. Вычислены парные линейные коэффициенты корреляции (таблица).

Довольно тесные положительные корреляционные связи между парами показателей: отметка земного рельефа – отметка кровли гипса (r = +0,65), отметка кровли гипса – отметка кровли ангидрита (r = +0,55) и отметка земного рельефа – отметка кровли ангидрита (r = +0,42), свидетельствуют о том, что: 1) на месторождении зеркало подземных вод в процессе гидратации ангидрита было всегда субпараллельным земному рельефу; 2) обе поверхности гипсовой толщи, кровля и подошва (кровля ангидрита), залегают в основном конкордантно; 3) локальные несоответствия этих поверхностей обусловлены различной трещиноватостью перекрывающих пород и самой гипсовой толщи. Следовательно, несмотря на существенные колебания отметок кровли гипса и кровли ангидрита гипсовая залежь в целом имеет пластообразную форму. Контуры гипсовой толщи в разрезе грубо параллельны земной поверхности месторождения.

Слабые отрицательные связи между другими показателями: мощность вскрыши – отметка кровли гипса (r = -0,53), мощность вскрыши – отметка кровли ангидрита (r =

-0,42), служат подтверждением высказанным выше суждениям. Очевидной является тесная отрицательная связь двух показателей: мощность некондиционных пород в гипсовой толще – среднее содержание гипса (r = -0,41).

Наличие отрицательной же связи между мощностью вскрыши и мощностью гипсовой толщи (r = -0,50) позволяет предположить, что большая мощность перекрывающих гипсовую толщу пород соликамской свиты и четвертичных отложений явилась отрицательным фактором при формировании гипсовой залежи. В условиях повышенной мощности вскрыши гидратация в ангидритовом слое протекала, вероятно, с меньшей скоростью.

Для остальных показателей залежи корреляционные связи отсутствуют. В том числе не фиксируется связь между средним содержанием гипса и мощностью гипсовой толщи (r = +0,21). Действительно, сопоставляя планы в изолиниях этих показателей (рис. 1 и 2), можно видеть пространственную дискордантность выделенных участков по качеству гипсов и по величинам мощности.

Рецензенты:

Ибламинов Р.Г., д.г.-м.н., зав. кафедрой минералогии и петрографии Пермского государственного национального исследовательского университета, г. Пермь;

Наумова О.Б., д.г.-м.н., зав. кафедрой поисков и разведки полезных ископаемых Пермского государственного национального исследовательского университета, г. Пермь.