Министерство образования и науки
Санкт-Петербургский государственный горный университет
Кафедра геологии и разведки месторождений полезных ископаемых
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине: Промышленные типы рудных месторождений полезных ископаемых
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Тема: Генетический и геолого-промышленный тип Верхнекамского месторождения (Быгельско-Троицкий участок)
Автор: ст. гр. РФ-07 Мищенко И.А.
Руководитель проекта доцент Кирьякова И.Г.
Санкт-Петербург 2011 год
Аннотация
В данной курсовой работе рассмотрены вопросы генетического и геолого-промышленного типа Верхнекамского месторождения.
Листов– 28, рисунков – 6, таблиц – 6.
Содержание
1. Географо-экономический очерк района
2. Геологическая характеристика месторождения
2.1 Стратиграфия и литология соленосных и надсолевых отложений
2.2 Структурно-тектонические особенности Быгельско-Троицкого участка
2.3 Строение и литологический состав продуктивной толщи
2.4 Элементы-примеси солей
3. Геолого-экономическая оценка месторождения
3.1 Промышленные сорта руд, их запасы и состав
3.2 Способ и система разработки, потери и разубоживание руды при добыче
3.3 Технология обогащения, показатели обогатимости руд
3.4 Подсчеты запасов калийной руды
4. Генетический и геолого-промышленный тип месторождения
5. Геоэкологическая оценка состояния Верхнекамского месторождения солей
6. Проектная часть
Список используемой литературы
1. Географо -экономический очерк района
Верхнекамское месторождение калийных солей расположено в юго-восточной части Чердынского, в центральной части Соликамского и юго-восточной части Ворошиловского административных районов Пермского края.
Отложения солей простираются с севера на юг в виде пластовой залежи калийной соли. Они прослеживаются с севера к югу почти на 95 км, считая от деревни Клепиково до д. Романово. Максимальная ширина калийной залежи в центральной части достигает 30 км. Площадь её около 1700 км2 .
Шахтное поле рудника подразделения "БКПРУ-4" расположено в пределах Быгельско-Троицкого участка, в 12 км к востоку от г. Березники. Быгельско-Троицкий участок расположен в северной части южной половины месторождения.
В орографическом отношении район расположен в пределах Предуральской увалисто-холмистой равнины, испытавшей очень пологое повышение в направлении с запада на восток. По характеру рельефа, степени его расчлененности и абсолютным высотам в районе выделяется низкая аккумулятивная равнина, захватывающая долину реки Кама и широкие низменные участки долин рек Усолки и Яйвы. Для её рельефа характерны низкие широкие водоразделы с очень пологими, обычно вогнутыми склонами и такие же широкие заболоченные долины рек и ручьев. В пределах низкой равнины развиты мощные аллювиальные и озерно-аллювиальные четвертичные отложения. Абсолютные отметки: наибольшая – 200 м, наименьшая – 100 м. Относительное превышение – 100 м. Восточную часть района занимает возвышенная денудационная равнина. Рельеф ее расчленен густой сетью логов и долинами ручьев и мелких речек.
Склоны долин мелких речек и логов обычно симметричные, выпуклые. Четвертичный покров здесь характеризуется средними мощностями – минимальными на водоразделах, максимальными на склонах.
Через всю площадь с севера на юг протекает река Кама, концентрирующая весь поверхностный сток района. Река Кама судоходна в пределах района на всем протяжении. Широкое развитие имеют болота, приуроченные к понижениям рельефа и в поймах рек.
Климат района континентальный с продолжительной (5 месяцев) холодной зимой и коротким (3-4 месяца) летом. Средняя месячная температура января -160 , июля +170 . Максимальные межсезонные колебания температур от -500 до +350 . Среднегодовое количество осадков составляет 500-600 мм. Ледостав рек происходит в ноябре. Вскрываются реки во второй половине апреля. Продолжительность устойчивого снежного покрова 155-170 дней. Преобладающее направление ветров в зимнее время юго-западное, в летнее – северо-западное.
Большая часть территории покрыта смешанным, преимущественно елово-березовым лесом и разнообразной кустарниковой растительностью. На песчаной почве местами растет сосна.[1]
В геологическом отношении район Верхнекамского месторождения изучен весьма детально в ходе геолого-съемочных, гидрогеологических, инженерно-геологических и геофизических работ, геологоразведочных работ на калийно-магниевые соли, нефть, подземные воды, медь, строительные материалы, многочисленных тематических исследований по стратиграфии, литологии и тектонике, многолетней эксплуатации залежей солей, нефти и подземных вод. Современное состояние геологической и геофизической изученности ВКМКС в основном определяется результатами работ, проведенных в период с конца 70-х по начало 90-х годов.
Геолого-съемочные работы с составлением кондиционных геологических карт проводились на территории ВКМКС в 1977-1980 г.г. и в 1988-1992 г.г.
В 1980 г. геолого-съемочной партией Пермской КГРЭ завершено геологическое доизучение Соликамской впадины масштаба 1:200000.
В 1992 ПГГСП «Геокарта» выполнено геологическое доизучение в масштабе 1:50000, локализованное в основном на территории детально разведанных участков ВКМКС. В результате проведенных работ, включавших маршрутные наблюдения, изучение разрезов по естественным и искусственным обнажениям и в горных выработках, бурение картировочных скважин, геофизические работы (электроразведка ВЭЗ, магниторазведка), гидрогеологические исследования, литогеохимические методы, анализ дистанционных материалов, лабораторные исследования, составлен комплект обязательных и дополнительных карт отчетного масштаба. При этом существенно уточнены представления о стратиграфии кайнозойских и палеозойских отложений, структурно-тектонических особенностях ВКМКС, геоморфологии и неотектонике района.
Большая часть территории Быгельско-Троицкого участка входит в контур геологической съемки масштаба 1:50000. Менее изученной в этом отношении остается северо-восточная часть участка, где геологическая изученность соответствует масштабу 1:200000.
Детальная разведка месторождения проводилась в пределах калийной залежи по сети скважин 1х1 км.
На площади данного района выполнены большие объемы геофизических исследований методами аэромагнитной съемки, электроразведки и сейсморазведки.
За период с 1954 по 1962 года вся площадь была заснята аэромагнитной съемкой масштаба 1:1 000 000, 1:200 000.[2]
2. Геологическая характеристика месторождения
2.1 Стратиграфия и литология соленосных и надсолевых отложений
Соленосные отложения Соликамской впадины приурочены к иренскому горизонту кунгурского яруса нижней перми. Надсолевые терригенно-карбонатные породы относятся к уфимскому ярусу верхнего отдела пермской системы; на рассматриваемой территории они перекрыты только кайнозойскими отложениями.
Пермская система
Нижний отдел
Кунгурский ярус
Филлиповский горизонт
Карнауховская свита (P1 kr)
Филипповский горизонт в осевой части Соликамской впадины представлен ангидритами в переслаивании с известняками и глинами (карнауховская свита). Средняя мощность около 100 м.
Иренский горизонт
Березниковская свита (P1 brz)
В пределах ВКМКС иренскому горизонту кунгурского яруса соответствует соленосная березниковская свита общей мощностью от 150 до 800 м, включающая калийную залежь Верхнекамского месторождения. Она подразделяется на 4 подсвиты.
Нижняя подсвита (P1 brz1 ) или глинисто-ангидритовая толща (ГАТ) сложена мергелями, аргиллитами, доломитами, известняками, ангидритами, каменной солью, алевролитами и песчаниками. По всему разрезу отмечаются линзы и пласты каменной соли мощностью до 26 м. Мощность ГАТ достигает 380 м.
Следующие три подсвиты общей мощностью 380-750 м образуют соленосную формацию, сложенную в основном каменной солью с пластами сильвинитов и карналлитов в верхней части разреза. Присутствуют также прослои соленосных глин (галопелитов).
Каменная соль почти полностью слагает вторую и четвертую подсвиты березниковской свиты, а в разрезе третьей подсвиты присутствует в виде прослоев между пластами калийно-магниевых солей. Каменная соль на 90-99% сложена галитом нескольких структурно-генетических разновидностей (перистый темно-серый, перистый светло-серый, зернистый, шпатовый), распределенных послойно или в различных сочетаниях в пределах слоев. В качестве примесей постоянно присутствуют глинистые минералы и ангидрит, реже отмечаются доломит, кальцит, сильвин, гидроокислы железа и другие минералы. Цвет каменной соли обычно серый различных оттенков до белого, иногда желтовато-розовый и бурый.
Наиболее чистыми разновидностями являются шпатовый и зернистый галит, встречающиеся в прослоях мощностью 5-7 см. Содержание NaCl в них обычно превышает 99%.
Сильвиниты сложены в основном сильвином и галитом. Галит, как правило, преобладает. Они присутствуют по всему разрезу продуктивной толщи и представлены несколькими генетическими разновидностями, различающимися окраской, морфологией зерен, химическим составом, характером и количеством микровключений. Основными разновидностями являются красные и пестрые сильвиниты.
Красные сильвиниты имеют слоистую текстуру, выраженную чередованием слойков галита (1-7 см), сильвина (1-10 см) и галопелитов. Сильвин представлен зернами сургучно-красного, темно-красного и розового цвета, изометричными или вытянутыми, размером 0,5-1,5 мм. Галитовые прослои светло-серого и желтовато-серого цвета, иногда с вкрапленностью зерен синего цвета. Красные сильвиниты развиты в нижней части продуктивной толщи (сильвинитовая пачка).
Пестрые сильвиниты сложены зернами-блоками молочно-белого сильвина (1-20 мм), красным микрозернистым сильвином, бесцветным, розовато-серым и синим галитом, содержат незначительное количество глинистого материала и ангидрита. Отмечаются слоистые и массивные разновидности. Пестрые сильвиниты развиты исключительно в верхней части продуктивной толщи (сильвинит-карналлитовая пачка).
Карналлиты (карналлитовые породы) состоят в основном из карналлита и галита. Они залегают в верхней части соленосной формации, где находятся в переслаивании с каменной солью и латеральных соотношениях с пестрыми сильвинитами. В небольших количествах в карналлитах присутствуют сильвин и несоляные минералы (ангидрит, карбонаты, глинистые минералы). Слоистость породы выражена относительно слабо. Цвет карналлитов преимущественно красный различных оттенков, до оранжевого и желтовато-бурого. Структура карналлитов разнозернистая с размерами зерен 1-20 мм.
Галопелиты присутствуют во всех подразделениях соленосной формации в виде тонких прослоев, реже слоев мощностью до первых метров. Они представляют собой пелитоморфную породу серого цвета, сложенную силикатами (хлорит, глинистые минералы, калиевый полевой шпат), карбонатами (кальцит, доломит, магнезит), ангидритом и галитом в переменных соотношениях. В виде примесей присутствуют также органическое вещество (1,5-2%), сульфиды железа, терригенные зерна кварца. Гранулометрический состав галопелитов характеризуется преобладанием фракций мельче 0,01 мм. Все разновидности содержат поровые рассолы с хлоридами магния, кальция, калия и натрия.
Соленосные отложения продуктивной толщи имеют ритмичное строение. Ритмично-слоистая текстура пород обусловлена проявлением годового цикла осадконакопления, в котором выделяются пять прослоев (снизу вверх): глинисто-ангидритовый; прослой крупно-среднезернистого перистого галита; сильвинитовый; прослой тонко- и мелкозернистого галита; один ряд кристаллов галита.
Вторая подсвита (P1 brz2 ) или подстилающая каменная соль (ПдКС) имеет мощность от 50 до 515 м (во внутренних частях Соликамской впадины). В пределах Быгельско-Троицкого участка она вскрыта всеми разведочными скважинами на глубинах от 224,3 м до 408,15 м. Средняя глубина залегания кровли ПдКС - 324,6 м.
Подстилающая каменная соль подразделяется на три пачки - нижнюю, среднюю и верхнюю.
Нижняя пачка (мергельно-соляная, или переходная) мощностью 50-75 м представлена чередующимися слоями каменной соли и галопелитов. Количество несоляных слоев колеблется от 1 до 5, их общая мощность составляет от 0,5 до 43 м.
Средняя (мощная соляная) пачка ПдКС мощностью до 360 м сложена относительно однородной каменной солью с маломощными (от 0,05 до 0,5 м) прослоями галопелитов. В кровле пачки выделяется слой галопелитов средней мощностью около 2 м, который служит надежным стратиграфическим репером («маркирующая глина» - МГ). В пределах участка мощность МГ меняется от 0,5 до 3,7 м.
Верхняя пачка (собственно подстилающая соль), завершающая разрез ПдКС, сложена почти исключительно каменной солью с четкой выдержанной слоистостью. Средняя мощность пачки составляет 25,7 м. Средние содержания компонентов составляют (%): KCl – 0,20; NaCl – 95,21; MgCl2 – 0,18; CaSO4 – 2,57; Н.О. – 1,54. Отдельные интервалы разреза пачки удовлетворяют требованиям ГОСТ к пищевой поваренной соли.
Третья подсвита березниковской свиты (P1 brz3 ) или продуктивная толща объединяет интервалы разреза, содержащие залежи сильвинитовых и карналлитовых руд.
Сильвинитовая пачка («зона» СлЗ), занимающая нижнюю часть продуктивной толщи, представлена четырьмя основными пластами сильвинитов (КрIII, КрII, КрI, А), разделенными прослоями каменной соли. Мощность пачки меняется в пределах 5-21 м, составляя в среднем 15,9 м, что несколько ниже среднего значения по ВКМКС (19,1 м).
Основными типами пород СлЗ являются каменная соль и красные сильвиниты, количественные соотношения и характер переслаивания которых определяют строение разреза пачки. Сильвиниты имеют красную окраску различных оттенков, иногда содержат зерна прозрачного и молочно-белого сильвина.
В целом по пачке главными минералами являются галит (74%) и сильвин (22%), второстепенными – ангидрит (2,1%) и минералы нерастворимого остатка (1,5%).
Сильвинит-карналлитовая пачка («зона» СКЗ) сложена 9 пластами калийно-магниевых солей, индексированных снизу вверх буквами от Б до К. Они разделены прослоями каменной соли, местами содержащими тонкие слойки и вкрапленность хлоридов калия и магния. Мощность пачки меняется в пределах 25,9-74,6 м, составляя в среднем около 44,7 м, что несколько ниже среднего значения по ВКМКС (55 м).
В целом по пачке основными минералами являются галит (68%), карналлит (13%) и сильвин (14%), второстепенными – ангидрит (2%) и минералы нерастворимого остатка (3%).
Общей тенденцией является постепенное увеличение доли карналлита и снижение доли сильвина. Латеральное замещение карналлитовой породы пестрым сильвинитом происходит постепенно, в направлении от нижней части к кровле.
Верхняя подсвита березниковской свиты (P1 brz4 ) или покровная каменная соль (ПКС) присутствует на преобладающей площади Верхнекамского месторождения. Непосредственно в пределах Быгельско-Троицкого участка ПКС отсутствует только в разрезе скважины 1026 вследствие тектонического нарушения.
Нормальная мощность покровной каменной соли изменяется в пределах 15-25 м. В пределах Быгельско-Троицкого участка по пересечениям скважин она составляет в среднем 18,3 м, меняясь в пределах 9,4-27,0 м. Отмечается закономерное снижение мощности ПКС на северо-востоке и юго-востоке участка. Химический состав отложений ПКС весьма близок к составу ПдКС. Средние содержания компонентов составляют (%): KCl – 0,10; NaCl – 94,2; MgCl2 – 0,24; CaSO4 – 2488; Н.О. – 1;94. От межпластовой каменной соли ПКС отличается более высоким содержанием галита и пониженным содержанием нерастворимого остатка.
Верхний отдел
Уфимский ярус
Соликамский горизонт (Р2 slk)
Нижняя часть соликамского горизонта состоит из соляно-мергельной толщи. Нижняя часть соляно-мергельной толщи, от подошвы до первого от поверхности прослоя каменной соли входит в состав водозащитной толщи Верхнекамского месторождения, а кровля прослоя соли считается кровлей водозащитной толщи. Мощность соляно-мергельного участка, в среднем 109,6 м. Верхняя часть соликамского горизонта - терригенно-карбонатная. Сложена известняками, доломитами, песчаниками. Мощность в среднем по участку 109,6 м.
Шешминский горизонт (Р2 šš)
Отложениями шешминского горизонта заканчивается разрез пермских отложений в соликамской впадине. Мощность горизонта подвержена сильным колебаниям. На поднятиях пестроцветы отсутствуют, а в прогибах достигают значительной мощности около 110,8 м.
Все эти отложения покрыты чехлом рыхлых осадков четвертичного возраста, мощность которых составляет в основном 1-15 м. По происхождению они относятся к озерным, ледниковым, флювиогляциальным, аллювиально-делювиальным разностям. Их мощность может достигать от 65 до 80 м.
Кайнозойская эратема.
В пределах ВКМКС известны континентальные отложения палеогена и неогена, залегающие в локальных впадинах различного происхождения. На западе участка выявлены отложения неогена, связанные с переуглубленным руслом реки Камы.
Четвертичные отложения развиты почти на всей территории и представлены глинами, суглинками, супесями, песками и галечниками различных генетических типов (аллювиальные, элювиально-делювиальные, озерно-болотные, флювиогляциальные, эоловые). Мощность отложений составляет 0,2-30,1 м, в среднем 9.5 м. На западе участка в долине р. Камы она увеличивается до 15-20 м, но максимальных значений (25-30 м) достигает в отдельных изолированных впадинах (скважины 492, 499, 503).
2.2 Структурно-тектонические особенности Быгельско-Троицкого участка
В структурном отношении Быгельско-Троицкий участок ВКМКС приурочен к северной части южного блока Соликамской впадины. В широтном направлении он распространяется от восточного борта Камского прогиба до западного склона Еловского поднятия.
С юга участок непосредственно примыкает к Дуринской депрессионной зоне.
Для данного района, как и Соликамской впадины в целом, характерна вертикальная структурная зональность, обусловленная спецификой складчатых деформаций различных комплексов пород.
Структурный план надсолевого комплекса в пределах Быгельско-Троицкого участка характеризуется сочетанием пологих поднятий и прогибов нескольких порядков. В структурном отношении существенно различаются северная и южная половины участка. Выделяемая на ряде структурно-тектонических схем ВКМКС Северо-Быгельская синклиналь на данном стратиграфическом уровне фактически вырождается в моноклиналь, осложненную отдельными локальными поднятиями и впадинами. В южной части участка выделяются две крупные структуры – Березниковское поднятие и Дурыманская синклиналь, продолжающиеся на юг в пределы смежных участков ВКМКС. Обе эти структуры осложнены сериями брахиформных поднятий и прогибов второго порядка с разноориентированными осями. Примерно по середине участка в широтном направлении прослеживается ось слабо выраженной антиклинали, соединяющей Березниковское и Еловское поднятия. Ее восточный сегмент выделяется под названием Легчимо-Изверского поднятия или Легчимского выступа.
Тектоническая структура соленосного комплекса пород характеризуется сочетанием структурных элементов, общих с надсолевым комплексом (внешние структурные формы) и специфических складчатых структур (внутрисоляная складчатость). Наблюдения в горных выработках показывают, что в промышленных пластах развиты дисгармоничные внутрипластовые и внутрислоевые складки, осевые поверхности которых почти всегда наклонены на запад; имеются также флексуры и опрокинутые складки. О широком распространении внутрисоляной складчатости свидетельствуют также данные по керну разведочных скважин. В пересечениях продуктивной толщи наклон соляных слоев обычно меняется в пределах 0-45º, местами достигая 70-85º. В то же время, угол наклона слоев в керне пород надсолевого комплекса редко превышает 1-2º.
В целом уровень тектонической нарушенности продуктивной толщи значительно выше по сравнению с надсолевым комплексом пород.
Мелкие складчатые структуры существенно влияют на горно-геологические условия отработки промышленных пластов. Внутрипластовая складчатость приводит к изменению первичных мощностей слоев, слагающих промышленные пласты, и тем самым влияет на изменчивость их состава. Межпластовая складчатость сопровождается увеличением вертикальной мощности пластов (и соответственно, высоты камер), особенно на подвернутых западных крыльях антиклиналей. Вместе с тем, отмечается положительное влияние мелкой складчатости на устойчивость кровли выработок.
Развитие складчатых структур всех порядков не приводит, как правило, к образованию разрывных нарушений и трещин. Несмотря на значительный объем наблюдений в горных выработках, до недавнего времени было известно лишь несколько мест разрыва сплошности соляных пород.[2]
2.3 Строение и литологический состав продуктивной толщи
Общая схема литостратиграфического расчленения продуктивной толщи ВКМКС, приведенная на рисунке 1, в полной мере применима к Быгельско-Троицкому участку. Она полностью описывает характер чередования интервалов каменной соли и калийно-магниевых солей, определяющий условия оконтуривания пластов в разрезе продуктивной толщи.
Рис. 1. Схема литостратиграфического расчленения продуктивной толщи ВКМКС. 1 - каменная соль; 2 - карналлитовая порода; 3 - пестрый сильвинит; 4 - красный сильвинит; 5 - полосчатый сильвинит
Ритмичный характер изменения химического состава соленосных отложений по разрезу демонстрирует таблица 1, в которой приведены средние показатели по наземным скважинам, пробуренным в пределах Быгельско-Троицкого участка.
Таблица 1.
Средние значения мощности и
29-04-2015, 00:44