Введение В осуществление решений перед геологической ... большая задача по обеспечению народного ...
реклама
Введение В осуществление решений перед геологической службой поставлена большая задача по обеспечению народного хозяйства мощной минеральносырьевой базой, открытием и разведкой новых месторождений. Решение этой задачи потребует увеличения фронта геолого-разведочных работ и в первую очередь колонкового бурения. В основных направлениях развития народного хозяйства предусмотрено повысить экономическую эффективность поисковых и разведочных работ и качество постановки запасов полезного ископаемого. В свете решении необходимо обеспечить опережающий рост разведочных запасов минерального сырья по сравнению с темпами развития добывающих отраслей промышленности. 1 Геологическая часть 1.1 Геологические условия залегания Месторождение находится на северном погружении Улутауского докембрийского массива. Магнитная аномалия установлена Волковской экспедицией в1956-1957 гг. при аэромагнитной съемке. В 1968 г. Амангельдинской геофизической экспедицией были уточнены форма и размеры аномалии, протягивающейся в северо-западном направлении на 12 км с интенсивностью в эпицентре до 11 130 гамм. В 1969 г. Аркалыкскойпоисковоразведочной экспедицией были проведены буровые работы и определена ее рудная природа. Предварительные разведочные работы продолжались до 1972 г. Е.К. Конысбаевым и А.Кумалаковым, в результате были уточнены площадь распространения рудных тел, общее геологическое строение месторождения, а так же осуществлено технологическое испытание руд и подсчет запасов. Детальное исследование месторождения проводилось А.Е. Бекмухаметовым, А.Т. Бекботаевым (1975). Ащитастинское месторождение приурочено к останцу ранне протерозойской толщи кремнисто-зеленосланцево-спилито-кератофировой формации карсакпайской серии, захваченному Тастинским гранитоидным батолитом. Интрузия так же прорывает широко развитые в районе кемброордовикские метаморфические толщи, на основании чего возраст определяется как силурийский. С северо-востока интрузивный массив и рудовмещающая толща с резким угловым несогласием полого перекрытый девоно-карбоновыми отложениями песчаников,конгломератов, гравелитов, известняков, слагающих Каракудукскую синклиналь на юге и Виттинскую мульду на севере. Амплитуда надвига не менее 400 м. Останец Ащитастинского месторождения сильно вытянут в северозападном направлении на 8,5 км при резко меняющейся ширине от 4 км на юге до 100 м на севере (рис.1). Сложен он сильно дислоцированными кристаллическими сланцами, карбонатными породами с горизонтами железистых кварцитов,которые имеют юго-западное падение под углом 60-850. Вдоль напластования породы пронизаны апофизами гранитоидных интрузии и местами подвержены магматическому замещению. В разрезе метаморфической толщи месторождения выделяются 3 горизонта или пачки (снизу вверх): 1. Хлорит-плагиоклазовое и хлорит–кварц-плагиоклазовые сланцы с прослоями слюдисто-кварцевых и амфибол-плагиоклазовых сланцев, мощность более 200м. 2. Слюдисто-кварцевые сланцы с прослоями амфибол-плагиоклазовых, биотит- плагиоклазовых, хлорид- плагиоклазовых сланцев, карбонатных пород и железистых кварцитов, мощностью 200 – 240 м. 3. Магнетит-амфибол- плагиоклазовые, плагиоклаз-амфиболовые сланцы с прослоями кварц –амфибол- плагиоклазовых сланцев , мощностью более 1000 м. Аналогичность разреза месторождения по стратиграфическому строению, петрографическому составу и степени регионального метаморфизма опорного разреза Карсакпайскогосинклинория позволила отнести всю рудовмещающую толщу к сауктальской свите раннепротерозойского возраста, выделяемой в Северном Улутау как продолжение карсакпайской серии (Филатова, 1962). В метаморфической толще для большинства ее пород установлен первичный состав. Исходными продуктами для слюдисто-кремнистых сланцев были терригенно-осадочные образования, по составу и структуре соответствующие псаммитами кварцевого и кварц-полевошпатового состава. Плагиоклаз-амфиболовые сланцы представляют собой порфиритоиды, первичная природа которых отвечает базальтовым лавам и меньшей степени их туфам. Широко развитые в рудном поле интрузивные породы Тастинского массива по петрографическому химическому составу, текстурно-структурным особенностям соответствуют формации гранитоидных батолитов «пестрого» состава (по классификации Ю.А. Кузнецова,1964).Основную часть пород плутона составляют лейкократовые граниты гранодиориты и только в эндоконтакте с порфиритоидами постепенно сменяются средними, основными и ультраосновными разностями пород. Возрастгабброидов из краевой фации массива по биотиду составляет 460 и 457 млн лет,гранодиоритов и гранитов внутренней части массива – 443 и 426 млн. лет, что может свидетельствовать о формировании массива в период от верхнего ордовика до верхнего силура (по Казахстанской шкале, 1963 г), и вместе с тем эти цифры отвечают возрасту всего интрузивного комплекса по геологическим признакам. С внедрением гранитного плутона связаны широко проявленные процессы контактового метаморфизма, чему способствовали явления диффузионного магматического замещения в условиях структурной совмещенности внедрения магмы в крутозалегающие пласты кристаллических сланцев и резкая контрастность состава вмещающих порфиритоидов и гранитной интрузии. Вокруг останца между гранодиоритами массива и кристаллическими сланцами наблюдаются постепенные переходы через множество разностей, которые четко выражены как в химикоминералогическом составе, так и в их структуре и текстуре. От внутренней части интрузива к вмещающим породам установлен следующий ряд гибридных пород: меланократовые гранодиориты-сиенодиориты–монцониты–диориты– габбро-горнблендиты. Рисунок 1.1 - Схематическая геологическая карта Ащитастинского месторождения (составлена А.Е. Бжекмухаметовым и А.Т. Бекботаевым с использованием материалов Тургайской ГРЭ). Мезозой – кайнозойские отложения: 1-глины, пески, супеси. Верхний девон-фаменский ярус;2-аркозовые песчаники, 3-известковистые песчаники, 4известняки, 5-красноцветные аркозовые песчаники с прослоями конгломератов, гравелитов и алевролитов. Декомбрийские метаморфические образования: 6магнетит-плагиоклаз-амфиболовые, магнетит-амфибол- плагиоклазовые, кварцмагнетит-плагиоклаз-амфиболовые сланцы, 7кварц-хлорид-амфиболплагиоклазовые, кварц-биотит-амфибол-плагиоклазовые сланцы, 8- магнетиткварц-мусковит-амфиболовые сланцы, 9- мраморизованные известняки, 10хлорид-кварц-плагиоклазовые сланцы, 11-мусковит-биотит-плагиоклазовые сланцы, 12- железистые кварциты (на карте), 13- руды магнетитовые, 14- руды гематит-магнетитовые (на разрезах), 15- руды гематитовые (а – гематитовые руды мощностью менее 1,5 м), 16- кварц-биотит-плагиоклазовые, мусковиткварц-плагиоклазовые, биотит-серицит-кварцевые сланцы, 17- кварц-магнетитамфибол-биотитовые сланцы, 18- амфибол-плагиоклазовые сланцы, 19- кварцхлорит-плагиоклазовые сланцы, 20 – роговики. Магматические породы ащитастинского массива, 21 – биотит-роговообманковые порфировидные граниты и плагиограниты, 22 – биотит-роговообманковые и роговообманковыегранодиориты, 23 – диориты, кварцевыедиориты, 24-габбро- диориты, сиенодиориты, 25-роговообманковые габбро, монцониты, 26-габбронориты, 27-горнблендиты, 28-дайки среднего и основного состава, 29-дайки кислого состава; 30- геологические контуры; 31-границы фациальных разновидностей пород массива; 32-тектонические нарушения: установленные (а) и предполагаемые (б), 33-скважины разведочные (90) и картировочные (3025). Контактовый метаморфизмобусловлен одноэтапным процессом магматического диффузионного замещения с образованием пород «пестрого» состава (Коржинский,1952; Жариков, 1960; Кузнецов,1964) и термальной перекристаллизации в экзоконтакте массива. Процесс магматического замещения кристаллических сланцев, порфиритоидов, мраморов и джеспилитов связан явлениями контактовой гранитизации и габброидизации при поступлении из магматической камеры трансмагматических флюидов гранитной магмы и встречной диффузией компонентов вмещающих толщ (Жарико,1966, с 33-35). Образование гранитоидов ряда гранодиоритсиенодиорит происходит с привзносом во внешнюю зону массива H2O, K2O, SiO2и Al2O3колицествокоторых, за исключением воды убывает с удалением от магматической камеры батолита и выносом FeO, Fe2O3, MgO, CaO, частичноNa2O, TiO2иP2O5. Потоки флюидов, насыщенные основаниями, по пути дальнейшего просачивания слабо реагировали с равновесными ортосланцами и порфиритоидами. Последние подвергались лишь перекристаллизации через стадию анатексиса с образованием диоритов и габбро(insity). При благоприятных геолого - структурных условиях изохимический процесс габброидизации сменяется зоной развития базификаци, в которой образуется ряд меланократовыхгабброидов-горнблендитов и штокверковых руд апатит-амфибол магнетитового типа. В них фиксируется большое количество Fe, MgO, CaO, TiO2и P2O5, вынесенных из зоны гранитизации и резко падает количество SiO2, Al2O3 щелочей. В экзоконтактовую зону массива просачиваются отработанные трансмагматические флюиды, представляющие собой слабощелочные гидротермальные растворы, которые подвергли контактовому метаморфизму вмещающие породы и джеспилиты до роговообманково-роговиковой фации. По вмещающим породам образуются контактовые роговики, мраморы с актинолитовой минерализацией и скарноиды, по гематиту железистыхкварцитов развивается магнетит, из джеспилитов частично выноситсякремний и вместе с магнетитом развиваются актинолит и хлорит: Метаморфизм в рудах постепенно затухает по мере удаления от интрузий с падением активности остывающих растворов, чем объясняется смена минеральных фаций руд от амфибол- магнетитов до типичных джеспилитов. В постмагматическую стадию по амфиболам развивается хлоритовая минерализация и не метаморфизованные руды накладываются сульфиды. Таким образом, контактовый метаморфизм стратиформных руд происходит на контакте с гранитоидными интрузиями «пестрого» состава в две стадии: магматического диффузионного замещения прерывисто- не прерывного процесса гранитизации- базификации во внешней зоне маслива и сопряженного с ним метаморфизма вмещающих пород и джеспилитов и постмагматического преобразования метаморфитов с наложением сульфидов. Тастинский плутон в пределах рудного поля сопровождается серией жильных образований. Среди них по составу выделяется средние и кислые дайки. Последние представлены гранодиорит- порфирами, аплитами, пегматоидными жилками, которые генетически тесно связаны гранодиоритовой интрузией и большей части является ее апофизами. Они имеют преимущественно северо- западное простирание и юго- восточное падение. Дайки среднего состава на месторождении развиты больше, чем кислого. Они слагают маломощные тела северо-западного направления с юго-западным падением, реже наблюдаются дайки северо-восточного простирания. В их формировании участвуют диоритпорфириты, сульдениты, малахиты, одиниты и спессартиты. Они представляют собой более молодые образования, чем дайки кислого состава. Скарноиды месторождении отличаются полиминеральностью. В их составах находят гранит, пироксен, эпидот, амфибол, биотит, кальцит, кварц, и магнетит с постоянными реликтами кремнистого- известковистых пород, сланцев и железистых кварцитов. Обычно в них преобладают один-два минерала, по которым определяются породы. В Ащитастинском месторождении преобладают скарноиди гранатового и актинолитового состава. Они чаще всего развиваются вдоль известковистых и известкого- силикатных прослойков, накладывая на сланцы и железистые кварциты пятнисто- или вкрапленополосчатую текстуру. В скарноидах иконтактовометаморфизованных рудах отмечаются также мономинеральные прожилки и жилы скарнов чаще всего гранатового состава. Роговики распространены во внешней зоне габброидов гранитоидного массива и пространственно совмещаются с контактово- метаморфизованными рудами и скарноидами. Образованы они путем изохимической перекристаллизации амфибол- плгиоклазовых сланцев, профиритоидов и слаборудных железистых кварцитов. Это черные, темно- зеленные плотные породы массивной текстуры и скрытокристаллической структуры, состоящие из амфибола (до 70%), плагиоклаза, кварца и магнетита. В участках, ороговикования железистых кварцитов преобладает кварц и магнетит, меньше амфибола, присутствует биотит. Мраморы развиты в рудном поле в виде пластов и прослойков в сланцах. По ним образуются скарноиды, особенно на контакте с рудами. В породе среди плотно сросшихся полигональных и изометричных зерен кальцита отмечаются вкрапления актинолита, хлорита, циозита, эпидота, магнетита. Последний иногда образует значительные концентрации (до 10%). Железные руды на месторождении слагают два пластообразных тела, которые согласно залегают с вмещающими метаморфическими породами.Они стратиграфически приурочены к среднему горизонту, залегают в его верхней и нижней частях и прослеживаются на 8500-9000 м в северо- западном направлении. Мощность рудных тел изменяется от нескольких до 40 м, падение их юго- западное под углом 40-85◦. По пространию они расчленены интрузией на три части, которые составляют на месторождении северо- западную, центральную и юговосточную рудные залежи. Руды, подоюно вмещающим породам, интенсивно подвержены контактовому метаморфизму. Северо-западная залежь состоит из двух поэтажно расположенных рудных тел, параллельно протягивающихся на 2500-2800 м, мощностью до 50 м. Рудные тела залегают круто под углом 70-77◦, с глубиной они несколько выполаживаются. По падению мощность рудных тел постепенно уменьшается и на глубине 600 м полностью выклинивается. На севере и востоке рудные тела срезаны взбросом, а к югу разобщены гранодиоритовой инрузией и пронизанной ее апофизами. Центральная залежь по размерам рудных тел наименьше, но характеризуется довольно богатыми рудами. На востоке она срезана взбросам и к западу полностью переработана интрузией, а в современном разрезе сохранился лишь один ее пласт. По геолого- геофизическим данным она притягивается всего на 1500 м, мощность ее до 40 м, падение крутое(70-80◦) юго- западная. Рудные тела развиты до глубины 200-250 м, видимо, ниже они полностью переработаны интрузией. Юго-восточная залежь представлено двумя пластами протяженностью около 2000 м с крутым (70-80◦) падением в верхней части разреза и пологим(30-40◦)на глубине. Между собой они разобщены прослоями кристаллических сланцев и мраморов. Мощность рудных тел сильно изменчива, что вызвана широким развитием пликативной дизъюнктивной тектоники. В отличиеот северных, залежей в рудной толще распространены двуслюдяные сланцы. Рудные тела так же лучше сохранились, что объясняется дискордантным характером контакта интрузии. С глубиной рудные тела выклиниваются и часто ассимилируются или трансформируются гранодиоритовой интрузии. По единичным скважинам что рудные тела на этом участке месторождения развиты до глубины 400 м. Наибольший интерес представляет контактовый метаморфизм железистых кварцитов, которые даже на Ащитастинском месторождении в ксенолите интрузивного массива не претерпели полного метаморфизма. Только в зонах не посредственного контакта с вмещающей интрузией руды в различной степени подвергнуты метаморфизму; в центре ксенолита они в основном сохранились в виде джеспилитов. На контакте интрузии с вмещающей толщей в рудах гранатапатит – амфибол- хлорит– кварц– гематит- магнетитового типа выделяются следующие минеральные фации: апатит –амфибол- магнитетовая, хлорит– гематит- магнетитовая, кварц– гематит- магнетитовая, сменяющиеся в удалении от контактов типичными джеспилитами кварц- магнетитгематитового состава. В этом же направлении роговики переходят в кристаллические сланцы, постепенно исчезают эпигенетические минералы, в рудах падает содержания фосфора, серы и халькофильных элементов массивные и прожилково – вкрапленные рудные тела с признаками эпигенеза становятся строго стартифицированными джеспилитами. Выделенные минеральные фации имеют между собой постепенные переходы. Наиболее полный ряд метаморфических водных фации проявляются в телах, согласно залегающей в интрузии. Рисунок 1.2 - Геологический разрез Ащитастинского месторождения по разведоточному профилю 33. (по А.Е. Бекмухаметову, А.Т. Бекботаеву). Условные обозначения те же, что на рис.-1.1 Кварц- гематитовая фация руд, джеспилитовая, составляет примерно третью часть запасов Ащетастинского месторождения (в остальных объектах не менее 90%). Пространственно они тяготеют к участкам, не подверженным контактовому метаморфизму или составляют внешнюю сферу магнетитовых руд зоны контакта с интрузией. Гематитовые руды залегают согласно вмещающими сланцами. Они тонко – мелкозернистые; главными составляющими являются гематит и кварц, в не большом количестве присутствуют магнетит, хлорит, биотит, мусковит. Для руд характерно слоисто –сланцевая текстура. Мощность отдельных прослойков колеблется от долей до нескольких сантиметров. Структура лепидобластовая, редко порфиробластовая. Кварц- гематит- магнетитовая фация руд на месторождении пользуется наибольшим распространением Она занимает промежуточные положение между гематитовыми и магнетитовыми рудами. Текстура их сланцеватая, но с увеличением содержания магнетита она постепенно затушевывается. Кварц– хлорит– гематит- магнетитовая фация руд на месторождении сравнительно мало распространена и составляет около 20% общего объема руд. Но руды этой фации представляют наибольшую практическую ценность как легко обогатимые и более богатые, чем джеспилиты. В целом они сохраняют общую морфологию пластов, но участками уменьшаются в мощности, исчезают отдельные маломощные прослои. Магнетитовые залежи развиты в контакте с интрузией и сопровождаются ороговикованными сланцами и скарноидами. Количество кварца в таких рудах незначительное, а гематит сохраняется в виде реликтов. Внешне это проявляются в исчезновении в первичной сланцеватости, и руды приобретают более и менее массивную текстуру. Изометричные зерна кварца, магнетита и чешуйки хлорита слагают равномерно зернистую массу. В этих рудах больше примесей аппетита, граната, амфибола и сульфидов. Апатит– амфибол- магнетитовая фация руд развита весьма ограниченно среди габбро, горнбледитов и ороговикованных ортосланцев в виде вкрапленности, гнезд, полос и прожилков. Кроме магнетита амфибола и апатита часты выделения сульфидов. В целом выделяемые на месторождении фации руд характеризуются простым минеральным составом и в них кроме главных минералов обнаружены биотит, мусковит, плагиоклаз, гранат, кальцит, пирит, халькопирит. В единичных знаках отмечены пироксен, эпидот, циозит, сфен, турмалин, корунд, рутил, сидерит, ильменит, брукит, дистен, цеолиты. Химический состав железных руд определялся многочисленными анализами, выполненными в Аркалыкской ГРЭ. Общее содержания железа в кварц–гематит- магнетитовых рудах 32-40% (среднее 35%); в кварц- хлорит- гематит- магнетитовых рудах большая -30 -40%(среде 39%), апатит- амфибол- магнетитовых -30 56%(среднее 45%). Количество фосфора и серы увеличивается от гематитовых род к магнетитовым, а кремния, наоборот, уменьшается. Спектрально в рудах обнаруживаются Ni, Co, Pb, Zn, Cu, Rb, Mo, Sn, Ga, Cr, содержание которых обычно не превышает тысячных долей процента. Таким образом, Ащитастинское месторождение является контактово- метаморфизованным, регенерация руд в нем произошла в процесса внедрения Тастинского массива верхнеордовикского гранодиорит – гранитового комплекса на северном продолжении Карсакпайской зоны железистых кварцитов и имеет большое практическое значение. С этой позиции северная часть Улутауского докембрийского массива и район Ишимской Луки, где широко развиты сиоуро – девонские гранитные интрузии, вполне перспективны для выявления промышленных гематит – магнетитовых месторождений. 2 Технико – технологическая часть 2.1 Выбор способа бурения Данным проектом предусматривается разведка гранат-аппатит - амфиболкварц-гематит-магнетитового типа Ащитастинского месторождения. Буровые работы будут вестись с полным отбором керна, причем по пустой породе не менее 60%, а по рудной зоне не менее 70%. Как известно основными факторами при выборе способа бурения являются геологические условия бурения (физико – механические свойства пород, наличие в разрезе зон геологических осложнений, степени интенсивности водопритоков), глубина, диаметр, профиль, географические условия размещения объекта разведки. На данном месторождении предусматривается бурение 4-х вертикальных скважин. Самая глубокая из них № 117, глубина которой составляет 606,5м. На данную скважину составлен геологический разрез (таблица 2.1.). Таблица 2.1 - Геологический разрез скважины № 117 Глубина Мощность Категория Краткая характеристика пород скважины, м пород, м пород Глины пески супеси Аркозовые песчаники с прослоями конгломератов, гравелитов и алевролитов Известковистые песчаники Известняки Магнетит-кварц-мусковит - амфиболовые сланцы Биотит роговообманковые и роговообманковые гранодиориты Диориты, кварцевые диориты Габбро - диориты, сиенодиориты Рудная залежь колчеданно полиметаллическая руда Роговообманковые габбро монцониты 0-10 10 II 10-27 17 V 27-50 50-75 23 25 VII VIII 75-112 37 VII 112-255 143 IX 255-420 420-501 165 81 X VIII 501-583 82 X 583-606,5 22,5 IX Из таблицы 2.1. видно, что геологическое строение составлено в основном породами высокой категории. С учетом категорий пород, глубины и наименьшего требуемого диаметра сважины выбираем вращательный колонковый способ бурения. 2.2 Выбор конструкции скважины Под конструкцией скважины понимается обустройство ее в земной коре. Указываются диаметры бурения различных интервалов, конечный диаметр, интервалы крепления, диаметры обсадных труб, начальный диаметр и т.п.
