Работая в Иране, я вплотную занимался вопросами финансово-экономической оценки месторождений полезных ископаемых, преподавал этот предмет в Международном Университете им. Имама Хомейни (г. Казвин). В 2004 г. вышло 2-е издание моего учебника на эту тему «Горная экономика» (Fazlavi A. Mining Economy. Sayeh Gostar Publication. 2004, 276 p.). Естественно, попав в аспирантуру в МГУ им. М. В. Ломоносова, я попросил своих будущих руководителей, чтобы тема моей диссертационной работы была бы как-то связана с проблемами финансово-экономической оценки проектов разработки месторождений, влияния на эту оценку экологических факторов, оптимального выбора бортовых содержаний и т. п. В. И. Старостин мне доступно объяснил, что кафедра, куда я поступаю, называется «кафедрой геологии и геохимии полезных ископаемых». Поэтому, в первую очередь, я и буду заниматься геологией и геохимией независимо от того, какое месторождение мне достанется. Вопросами экологии, подсчета запасов и финансовых расчетов на кафедре также занимаются, но это проблемы второго плана. Не изучив, как следует, геологию и геохимию невозможно правильно подсчитать запасы и рассчитать финансы.
Поэтому в предлагаемой читателю диссертационной работе я постарался, чтобы вопросам геологии, геохимии, экологии и подсчета запасов было уделено одинаковое внимание.
Выбор объекта — прерогатива научного руководителя. Мне досталось Егорьевское месторождение фосфоритов. Месторождение долинами современных и неогеновых рек разбито на массу участков, из которых 20 — промышленные. Для детального изучения был выбран один участок — Вострянский. Он расположен примерно в центре района. Он один из самых мелких по размерам (2,5 км на 3,7 км), но зато он разведывался три раза (отчеты 1956,.
1969, 1976 гг.). Он служил местным геологам чем-то вроде полигона, где отрабатывались некоторые технологические новинки бурения и опробования. В результате на участке было пройдено 300 с лишним скважин и шурфов, что представлялось важным для проверки отдельных геостатистических предположений.
Изучение разных геологических явлений требует наблюдений над геологическими объектами различного масштаба. Детали строения продуктивной толщи исследовались в пределах одного (преимущественно Вострянского) участка. Для изучения геохимических особенностей распределения микроэлементов в мезо-кайнозойском разрезе привлекались данные по Центральной части месторождения. Исследование распределения радионуклидов потребовало привлечения результатов анализов по всему месторождению. То же самое касается сведений о содержаниях редкоземельных элементов — единичные данные по отдельным участкам пришлось объединить в одну выборку. Трехмерное моделирование рудных тел проводилось непосредственно на Вострянском участке.
Как оказалось позже, и сам Вострянский участок, и все Егорьевское месторождение разведаны с большим отступлением от существующих, современных стандартов. Дело в том, что опробование фосфоритов проводилось по старинке способом, который сейчас ничего, кроме удивления вызвать не может. Его главный недостаток заключается в том, что химически опробуется только каждая десятая скважина. Из-за этого образуется явный диссонанс между количеством замеров мощности фосфоритных слоев и количеством опробованных скважин. В таких условиях использование некоторых геостатистических процедур выглядит несколько формально. Но, так как кандидатская диссертация является квалификационным научным произведением, я счел возможным продемонстрировать свое владение геостатистикой в урезанном (в некоторой степени) виде.
В качестве основных методов исследования использовались трехмерная горная геометрия, маркшейдерия и геодезия, воплощенные в комплексы программ трехмерного моделирования месторождений полезных ископаемых. В качестве основного программного комплекса использовалась интегрированная система MicroMine. Но привлекались также DataMine, SurPack, Surfer. В качестве подсобных программ широко использовались Statistica, Excel и др.
Работа состоит из «Введения», 4-х частей и «Заключения». 1-я часть «Геология» включает 3 главы. И-я часть «Геохимия» состоит из 6 глав. III-я часть «Экология» объединяет 5 глав. Последняя IV-я часть «Экономическая геология» состоит из 4 главы. Нумерация глав — не сплошная, а отдельная по каждой главе. Например, «Глава 11.4» обозначает: Часть II, Глава 4. Нумерация таблиц и рисунков сплошная в каждой главе отдельно. Например, «рис. II.3.12» обозначает: Часть II, Глава 3, рисунок 12.
Объем работы — 238 страниц, из которых текст занимает 129 страницы (сюда входит список литературы из 64 наименований). Остальное — 47 таблиц и 103 рисунков.
Часть I.
Геологическое строение Вострянского участка Егорьевского месторождения Глава 1.1.Геология района § 1.1.1 Общие сведения о районе Егорьевского месторождения.
Егорьевское месторождение расположено в хорошо обжитом, развитом в промышленном отношении районе Европейской части России, в 80 км к юго-востоку от г. Москвы, на территории Воскресенского, Егорьевского, Коломенского и Орехово-зуевского административных районов Московской области (рис 1.1.1).
Общая площадь месторождения около 500 км², из них около 350 км² приходится на фосфоритовые залежи.
Северной границей месторождения является древняя погребенная долина, проходящая через населенные пункты Цаплино, Егорьевск, Василево. Западной — реки Москва и Нерская. Южной — р. Ока. Восточной — р. Цна.
Речная и овражная сеть разделяет месторождение на ряд обособленных фосфоритоносных площадей (участков).
Егорьевское месторождение объединяет 20 участков, каждый из которых по своим размерам мог бы соответствовать обычному месторождению (рис. 1.1.2). В настоящее время Егорьевское месторождение не эксплуатируется.
Район является промышленно-сельскохозяйственным. Основная масса промышленных предприятий сосредоточена в городах Воскресенске, Егорьевске и их окрестностях. Город Егорьевск является крупным промышленным центром, в котором развита текстильная, металлообрабатывающая, обувная и пищевая промышленности. Недалеко от города расположены крупные торфоразработки. В г. Воскресенске расположен крупный химический.
Условные обозначения: 1 — Егорьевское месторождение- 2 — Шабановская площадь- 3 -Винограда вская площадь- 4 — Боярки некая площадь- 5 — Ильинская площадь- 6 -Броннцкая площадь (Западный участ к) — 7 — Броннцкая площадь (Восточный участок) — 8 -Лукошкннская пощадь- 9 — Северен месторождение (Северная площадь) — 10-Нефедьевская площадь- 11 = Северское месторождение (Южная площадь).
Рис. 1.1, ]. Подмосковный фосфоритовый бассейн ъ.
Рис. 1.1.2. Участки Егорьевского фосфоритого месторождения.
Участки Егорьевского месторождения.
Название.
Новосел ко веки й.
2 Лидинский.
3 ОсташевскиЛ.
Кладьковский.
Шукликскнй Игнатьевскнй.
7 1! елоховский.
8 Лопат" некий.
9 Воскресенский.
10 Таракапоаский.
11 Вострянекий.
12 ЁлкннскнЯ.
13 I [овочеркаскиИ.
14 Юсреэовскнй.
15 Леао-ТараканоаекиЙ.
1 6Восточны Л.
17 Ссмлславский.
18 Мезенский.
19 Дар и ще некий.
20 Раменковский.
21 Иарфентьевский комбинат, Подмосковный горно-химический комбинат, крупные цементные и шиферный заводы. Кроме того, имеется целый ряд небольших предприятий местной, легкой и пищевой промышленности.
Сельское хозяйство имеет в основном мясомолочное направление. Основными культурами являются: рожь, кукуруза, картофель, гречиха, лен.
Обеспеченность района путями сообщения удовлетворительная. Внутри района связь осуществляется по грунтовым дорогам. Во время весенних и осенних дождей из-за крупных заболоченных массивов, часть из них выбывает из строя. С севера на юг вдоль западной границы месторождения проходит Московская железная дорога (Рязанское направление) у которой от ст. Воскресенек отходят линии на Каширу, Егорьевск и Куровскую. Кроме того, имеются железнодорожные ветки местного значения, соединяющие рудники с карьерами и с комбинатом. С юго-запада на северо-восток территорию месторождения пересекает шоссейная дорога Коломна-Егорьевск. Вдоль северо-восточной ее границы проходит шоссе Москва-Спас-Клепики. Вдоль южной и юго-восточной границы проходит шоссе от Коломны до Шарапово, от которого отходят ответвления на Егорьевск и Луховицы. В северо-западной части месторождения проходит шоссейная дорога, соединяющая Раменское-Воскресенск-Коломну.
Территорию месторождения пересекают несколько линий высоковольтных электропередач и газопроводы Саратов-Москва и Азия-Центр.
Электроэнергией район снабжается от Шатурской ГЭС и полностью электрифицирован.
Источником промышленных вод служит р. Москва. Для питьевого водоснабжения используются воды каменноугольных отложений, эксплуатируемые целым рядом водозаборных скважин.
Месторождение расположено на водоразделе левых притоков р. Оки, р. Москвы и р. Цны с юга. Этот водораздел вытянут с юго-запада на северо-восток и представляет собой пологоволнистую равнину, сильно расчлененную, с хорошо развитой гидрографической сетью. Переход от водоразделов к речным долинам постепенный, через пологие растянутые склоны. В целом прослеживается общий наклон местности с северо-запада на юго-восток.
Водоразделы — пологие, слегка всхолмленные, покрыты хвойным, лиственным или смешанным лесом, к местным понижениям рельефа на водоразделах нередко приурочены заболоченности (верховые болота).
Абсолютные высоты поверхности водораздельных пространств обычно не превышают 140 м. Наиболее высокий водораздел расположен между р. Медведкой и р. Нетынкой с абсолютными высотами более 150 л/.
Егорьевское месторождение пересечено большим количеством рек и оврагов. Реки и их притоки, частично размывая продуктивную толщу месторождения, рассекают его на отдельные площади. Причем, верховья рек и оврагов, представляющие собой слабо выраженные в рельефе плоские сильно заболоченные ложбины, продуктивную толщу не размывают. Западная часть месторождения пересечена в широтном направлении левыми притоками р. Москвы: р. Нерской, р. Гуслицей, р. Медведкой, р. Семиславкой, р. Мезенкой, р. Велегушкой, восточная — левыми притоками р. Оки, пересекающими месторождение с севера на юг.
Реки нередко являются естественными границами отдельных участков Егорьевского месторождения. Реки относятся к типу равнинных с питанием их, в основном за счет талых и ливневых вод, а зимой и в засушливое время за счет подземных вод. Самые высокие уровни в реках и самый большой расход их отмечается в период весеннего половодьясамые низкие уровни — в летнюю межень. Замерзают реки в конце ноября, промерзая на 20−50 см, а на реке Москведо 1,0 л*. Самые большие реки района — Ока и Москва.
§ 1.1.2 Стратиграфия.
Район Егорьевского фосфоритового месторождения в тектоническом отношении расположен в пределах южного крыла Московской синеклизы и сложен породами каменноугольного, юрского, мелового, третичного и четвертичного периодов. Мощность кайнозойских и мезозойских отложений колеблется от 15 до 70 м, составляя в среднем 25−30 м. По долинам рек их мощность снижается до 15 м.
Каменноугольные отложения являются наиболее древними. Они представлены органогенными известняками с редкими прослоями доломитов и мергелей среднего карбона (С2). Мощность его достигает 18−20 м. Выше залегает глинисто-карбонатная толща гжельского яруса верхнего карбона. Толща верхнего карбона (Cj) представлена несколькими слоями: кревякинскими, хомовническими, дорогомиловскими и яузскими. Слои образуют пестрое переслаивание светлых карбонатных пород, представленных известняками и доломитами, и пестро окрашенных в светло-зеленые, розовые и темно-вишневые тона мергелей. Общая мощность отложений верхнего карбона составляет около 50 м.
Юрская система (J). Юрские отложения пользуются широким распространением. Они залегают на сильно эродированной поверхности верхнего карбона и представлены континентальными и морскими осадками батского, келловейского, оксфордского и титонского (волжского) ярусов.
Батский ярус (Jjbt) пользуется незначительным распространением. Отложения его отмечаются на Дарищенском участке, где они, обычно, выполняют ложбины в кровле карбона. Отложения представлены континентальными и прибрежно-морскими осадками. Они сложены, в основном, кварцевыми, разнозернистыми песками темно-серого цвета, с прослоями, не известковистых глин черного и темно-серого цвета.
Темные тона в окраске глин обусловлены большим содержанием обугленного растительного детрита. Мощность батских отложений составляет 7−10 м.
Келловейекий ярус (J^) залегает на карбоне и представляет собой трансгрессивную серию осадков. Он делится на три подъяруса.
Нижний келловейекий подъярус (Jiki) сложен в основном кварцевыми песчаниками темно-серого цвета с зеленоватым оттенком и глинами не известковистыми, нередко с примесью песчаного материала. Мощность подъяруса достигает 8−10 м.
Средний келловейекий подъярус (J^h) развит значительно шире нижнекелловейского подъяруса. Его отложения с размывом залегают на батских и нижнекелловейскйх отложениях, а нередко и на карбоне. Подъярус сложен, в основном, тонкослоистыми глинами плотными, известковистыми, обогащенными железистыми оолитами. Глины окрашены в темнои светло-серые цвета. В глинах отмечаются редкие конкреции фосфоритов. Мощность подъяруса равна 6−8 м.
Верхний келловейекий подъярус (J^k^) по сравнению с другими подъярусами келловея развит наиболее широко. Он залегает на каменноугольных отложениях или с размывом на различных подъярусах средней юры. Толща верхнекелловейского подъяруса представлена тонкослоистыми глинами с большим содержанием известковистого детрита. Окрашены глины в серый и темпо-серый цвет. Нередко в них отмечаются конкреции фосфоритов и марказита. Мощность подъяруса 9−10 м.
Оксфордский ярус (Jj) пользуется широким распространением на площади Егорьевского фосфоритового месторождения. Отложения оксфордского яруса с размывом залегают на породах келловейского яруса и подразделяются на нижний и верхний подъярусы.
Общая мощность оксфордских отложений колеблется от 8,5- 1бм.
Нижний оксфордский подъярус (J3O1) представлен толщей глин известковистых, мало слюдистых, с небольшим содержанием железистых оолитов. Глины изобилуют детритом аммонитов, встречаются раковины гастропод и пелеципод. В глинах отмечаются мелкие конкреции марказита и фосфоритов. Мощность этих глин составляет от 0,5 до 13,0 м.
Верхний оксфордский подъярус (J302) — выделен условно. По сравнению с нижним оксфордским подъярусом отложения верхнего оксфорда имеют меньшее развитие в связи с тем, что они подверглись большому послеоксфордскому размыву. Отложения верхнего оксфордского подъяруса залегают несогласно на нижнеоксфордских отложениях. В его строении принимают участие известковистые глины нередко с примесью песчаного материала. В их окраске преобладают черные, реже темно-серые тона. Глины содержат небольшое количество аммонитового детрита, конкреции фосфоритов и марказита. Мощность подъяруса колеблется в пределах 5.
Титонский ярус (Jj//) в районе представлен средним и верхним подъярусами. Титонские (волжские) отложения имеют большое распространение. Лишь в пределах древних и современных долин они частично или полностью размыты. Волжские отложения с большим размывом залегают на глинах оксфорда. Полностью отсутствуют кимериджские и нижнетитонские отложения. Но в базальных слоях среднего титона встречаются окатанные и отшлифованные фосфоритные желваки с фауной кимериджа. С отложениями верхнего и нижнего титонского подъярусов связана основная часть фосфоритоносности Егорьевского месторождения.
Стратиграфическая схема титонских отложений по руководящей фауне аммонитов подразделена на фаунистические зоны. Но их подробное описание не входит в наши задачи.
13 м.
Средний титонский подъярус {Jstti) включает в себя отложения, которые принято называть «нижним фосфоритным слоем», мощностью 0,10−0,6 м и кварцево-глауконитовые пески, мощность которых может варьировать от 0,6 до 3,0 м (оба эти горизонта будут описаны далее в разделе о фосфоритной серии Востряпского участка).
Верхний титонский подъярус (Jjttj) начинается кварцево-глауконитовыми песками мощностью до 2,0 м и заканчиваются теми породами, которые называются «верхним фосфоритным слоем» мощностью от 0,4 до 1,4 м.
Кварцево-глауконитовые пески среднего и верхнего титонских подъярусов литологически друг от друга неотличимы без тщательных палеонтологических исследований. Поэтому они объединяются в единый кварцево-глауконитовый горизонт, который индексируется как средне-верхнетитонские отложения (Jj^-j).
Кварцево-глауконитовые пески нижней зоны постепенно переходят в кварцево-глауконитовый песчаник верхней зоны с большим содержанием фосфатизированных раковин ауцелл, образующих ракушечник. Ракушечник затем переходит в фосфоритовую плиту, переполненную фосфатизированной фауной.
Меловая система (К)• Отложения меловой системы пользуются значительным развитием. Она представлена, фосфоритовым рязанским горизонтом берриасса, вышележащими породами валанжинского и нерасчлененных готерив-барремских ярусов. Отложения меловой системы с размывом ложатся на нижнеи верхнетитонский ярусы.
Берриасский ярус (К/b) в районе представлен, так называемым рязанским горизонтом. Он сложен песчано-глинистой породой буровато-серого цвета с большим содержанием желваков фосфоритов с железисто-оолитовыми зернами. Нередко желваки сцементированы в плиту железисто-фосфатным цементом. Мощность его составляет 0,10,40 м. Часто горизонт переходит в слой глин буровато-серого цвета с неравномерным содержанием в нем железистых оолитовых и редких фосфоритовых желваков. Общая мощность рязанского горизонта колеблется от 0,3 до 0,6 м.
Валанжинский ярус (Kiv) представлен кварцевыми, слабо слюдистыми, хорошо отсортированными мелкозернистыми песками. Окрашены пески в светло-серые, желтые, реже темно-серые цвета. Пески слабо глинистые. Мощность песков валанжинского яруса колеблется от 0,6 до 1 1,0 м.
Готеривский и барремский ярусы (K/g-b) имеют небольшое развитие. Они залегают на валанжинских песках со следами размыва. Отложения этих ярусов не расчленены. По литологическому составу готерив-барремские отложения подразделяются на две пачки:
Нижняя пачка состоит, в основном, из глин с небольшими линзами песков. Мощность нижней пачки колеблется от 0,4 до 14,5 м.
Верхняя пачка сложена песками мелкозернистыми, хорошо отсортированными, иногда с прослоями глин. Мощность песков верхней пачки колеблется в пределах от 1−2 до 8−12 м.
Неогеновая система (JV). Возраст неогеновых отложений по данным спорово-пыльцевого анализа определен как верхнеплиоценовый (акчагыльский ярус?).
Отложения неогена в районе заполняют древние эрозионные долины. Они представлены кварцевыми песками светло-серого, желто-серого и ярко-желтого цвета. Пески обычно разнозернистые с включением гравия, мелкой гальки кварца и кремня. В толще песков встречаются прослои алевритов и глин. Глины окрашены в темно-бурые и темно-коричневые тона. Мощность песков неогена колеблется от 8,5 до 13,0 м.
Четвертичная система (Q). Отложения четвертичного возраста распространены повсеместно и достигают больших мощностей. Они залегают с размывом на.
К /? нижележащих коренных отложениях и подразделяются на: отложения времени наступления ледникаднепровскую морену и пески отступления ледника.
Отложения времени наступления днепровского ледника (fgliQudn) представлены мелкои разнозернистыми песками кварцевого состава. Окрашены они в серые, темно-серые и бурые тони. Пески нередко глинистые, переходящие в супеси. Мощность их колеблется от 0,2 до 19,0 м.
Днепровская морена (glQjjdn) состоит, из валунных суглинков и песчаных глин, окрашенных в темно-серые, чаще в коричневато-бурые и красновато-бурые тона с включением гравия, гальки, обломков и валунов, размеры которых достигают 0,5 м, а иногда и больше. В толще встречаются маломощные прослои виутриморенных песков. Мощность днепровской морены колеблется от 0,0 до 16 м.
Пески времени отступления днепровского ледника (fglQiydn) представлены желтыми и бурыми мелкозернистыми песками, нередко с коричневатым оттенком. Мощность песков изменяется от 0,4- до 16,0 м.
Район Егорьевского месторождения фосфоритов находится в пределах южного крыла Московской синеклизы, в зоне её сочленения с северо-западной частью Рязано-Саратовского прогиба.
По отношению к структурам, установленным на поверхности кристаллического фундамента, рассматриваемая территория располагается в пределах Подольске-Егорьевского выступа (западный склон Токмовского свода) и прилегающей части Подмосковного грабена, ограничивающего выступ с северас юга он ограничен Коломенским грабеном.
В пределах выступа кровля кристаллического фундамента имеет отметки — 1250−1500м абсолютной высоты — относительное превышение над прилегающими грабенами 18 001 300 м. В покрывающем осадочном чехле, сложенном девонскими, каменноугольными и.
§ 1.1.3 Тектоника мезозойскими отложениями, наблюдается пологое моноклинальное залегание пород с падением слоев на север-северо-восток.
По материалам геологических съемок и проведенного на отдельных участках этой территории структурно-картировочного бурения, установлено, что моноклинальное залегание девонских и каменноугольных слоев на южном крыле Московской синеклизы осложняется рядом структурныхуступов и зон локальных поднятий, вытянутых параллельно друг другу по простиранию пород в северо-западном направлении. В пределах таких зон падение слоев против среднего 1−2 м/км увеличивается до 20−25 м и более метров на I км. Наиболее четко эти локальные структуры прослеживаются по горизонтам среднеи верхнекаменноугольных отложений.
Основные локальные структуры в районе Егорьевского месторождения распространены: в северной части — Цюрупокое поднятие и сопряженный с ним с юго-запада Марьинский прогиб, в центральной части — Губинское, Осташевско-Березовское и Егорьевское поднятия и примыкающие к последним с юго-юго-запада Виноградовский, Нетыно-Семиславский и Захаровский прогибы, в южной части Песковско-Катунинское поднятие и Северско-Черкизовский прогиб .
Структуры обычно имеют простирание, соответствующее региональному простиранию пород СЗ-ЮВ. Для антиклинальных складок характерны более кругые юго-западные крылья и пологие, растянутые северо-восточные. Иногда складки в своде или на крыльях осложнены структурами более высокого порядка.
В северо-восточной части района, между Цюрупским и Егорьевским поднятиями, а также юго-восточнее Осташевеко-Березовского и Егорьевского поднятий, наблюдаются тектонические нарушения поперечные по отношению к региональному простиранию пород и основным структурам.
V /В.
Тектоническое строение района находит отражение в характере поверхности рельефа каменноугольных отложений.
Тектонические поднятия обычно соответствуют водораздельным участкам поверхности карбона, а многие доюрские эрозионные ложбины связаны с прогнутыми тектоническими участками. Так, доюрские долины развиты в пределах Нетынекого, Марьинского, Семиславского, Черкизовского прогибов, хотя тальвеги долин не обязательно совпадают с наиболее погруженной частью прогиба. Например, в Семиславском и Черкизовском прогибах, долины, имея общее направление, соответствующее очертаниям прогиба, смещены относительно его оси в юго-западном направлении. Долины на северовосточных крыльях Егорьевского и Песковского поднятий ориентированы по направлению падения пород. Иногда соотношения между элементами залегания пород и направлением долин более сложные, но в общем все выявленные в пределах рассматриваемого района доюрские долины так или иначе связаны с его тектоникой.
Вообще-то, характер продуктивной толщи не проявляет явной зависимости от тектонического строения района. Фосфоритоносные отложения приурочены как к прогибам, так и к поднятиям. Правда, в последнем случае они более распространены на крыльях структур и реже отмечаются в сводовых частях поднятий, где они в большей степени подвергались размыву.
§ 1.1.4 Гидрогеология В пределах Егорьевского месторождения фосфоритов известно два основных водоносных горизонта: каменноугольный и надъюрский. Нижний горизонт связан с водами среднего карбона. Он отличается значительной водообильностью (до 110 м 3/час) и обладает напором порядка 112−120 м. Этот водоносный горизонт широко используется для водоснабжения.
У19.
Водоносный горизонт, связанный с отложениями верхнего карбона, имеет меньшее промышленное значение. Дебит горизонта колеблется от 8 до 50 м3/час, напор около 10 м.
Вышезалегающие водоносные горизонты, связанные с бат-келловейскими песками, имеют весьма ограниченное эксплуатационное значение.
Верхний водоносный горизонт, который условно принято называть надъюрским, состоит из сообщающихся вод четвертичных, неогеновых, валанжинских, верхнеи среднетитонских отложений.
Берриас-верхнетитопский фосфоритный слой и редкие прослои и линзы глип и суглинков, встречающиеся в вышележащих отложениях, обуславливают локальное деление на 2−3 водоносных горизонта, обладающих местами небольшим напором.
Нижним водоупором надъюрского водоносного горизонта служит мощная толща оксфордских глин. Верхнего водоупора этот горизонт не имеег, вследствие чего является безнапорным, со свободным зеркалом воды, повторяющим в основном рельеф дневной поверхности.
Мощность надъюрского водоносного горизонта колеблется в широких пределах, достигая на водораздельных участках 25 м. Водообильность горизонта в значительной степени зависит от климатических факторов. Совмещенный график изменения уровня воды с количеством выпавших атмосферных осадков, температурой и влажностью воздуха свидетельствует о прямой зависимости между количеством выпавших осадков и изменением поверхности зеркала грунтовых вод.
Коэффициент фильтрации водоносных песков надюрского горизонта колеблется от 1,7 до 13,57 м/сутки, преимущественно в пределах 3−7 м/сутки,(среднее — 6,24 м/сутки). Удельный дебит в зависимости от мощности водоносного горизонта, колеблется от 3,62 до 18,83 м3/су тки.
Воды надъюрского горизонта слабо минерализованные (сухой остаток 54−350 мг/литр), гидрокарбонатно-кальциевого типа, что делает их агрессивными по отношению к бетону. Величина общей жесткости колеблется от I до 6°, устранимой жесткости от I до 4,5°. Воды дают нейтральную реакцию (рН = 6,6−7,2).
Верховодка в пределах месторождения встречается спорадически. Водоупором ее являются глины и суглинки днепровской морены. Довольно часто верховодка создает заболоченность.
В целом, весь разрез отложений, покрывающих полезную толщу, обводнен, что существенно осложняет разработку фосфоритов. На большей части площади месторождения продуктивные горизонты залегают выше уровня речек, что позволяет осуществлять осушение карьеров естественным дренажом. В восточной и юго-восточной части месторождения фосфоритные слои залегают ниже базиса эрозии и работы по осушению карьеров значительно усложняются.
Вострянский участок расположен в пределах Воскресенского района Московской области, у западной границы Егорьевского месторождения. Северная граница участка проходит по долине р. Медведка, южная — по долине р. Семиславка, западная — по склону долины р. Москва и восточная — по оврагам, отделяющим Вострянский участок от Елкипского.
Вострянский участок расположен на водоразделе рек Медведка и Семиславка. Р. Медведка впадает в р. Москва. У деревни Шилово р. Медведка имеет долину шириной 400 500 м. В этом месте долина представлена широкой пойменной террасой, местами покрытой заливными лугами или сильно заболоченной. В р. Медведку впадают ручьи и овраги. Крутые склоны оврагов залесены, задернованы и покрыты оползнями. Абсолютные отметки уреза.
Выводы.
Попутно при разработке фосфоритов уничтожаются вышележащие месторождения песков и глин. Одних только стекольных и формовочных песков может быть уничтожено более полумиллиарда тонн.
Нарушение и последующее восстановление ландшафта, а также попутное уничтожение ресурсов других минеральных месторождений требуют больших финансовых и материальных затрат. Это существенно снижает рентабельность добычи и переработки фосфоритов Егорьевского месторождения.
Часть IV Экономическая геология.
Глава IV. 1. Подсчет запасов.
Вострянский участок разведывался 3 раза с интервалом примерно в 10 лет с 1956 г. по 1976 г. Общие кондиции для всего Егорьевского месторождения появились незадолго до подведения общего баланса запасов по всем участкам в 1969 году. Два первых подсчета запасов проводились до момента принятия новых кондиций. Поэтому, вряд ли, есть смысл сравнивать результаты нашей оценки запасов с результатами старых подсчетов, произведенных еще по старым кондициям. По новым кондициям учитываются только те запасы, которые попадают в контур, ограниченный мощностью 0,3 м верхнего фосфоритного слоя. Запасы нижнего фосслоя, не попадающие в этот контур, вообще не учитываются. В кондициях есть еще одна «новинка» — запасы, попадающие в области с мощностью вскрыши более 25 м, также не учитываются. Правда, Вострянского участка это не касается, так как здесь мощность вскрышных пород нигде не превышает 10 м.
Сравнение можно сделать только с результатами подсчета запасов 1976 г. (Зайцев, Лисенков), который был произведен уже по новым кондициям. С учетом требования того, чтобы мощности верхнего фосслоя были больше 30 см, рудная залежь разбилась на 4 отдельных геологических тела. Естественным образом для подсчета запасов был выбранметод геологических блоков.-По новым-кондициям проведенная в-1976 г. разведка участка-квалифицировалась, как предварительная разведка. Результаты проведенных ранее разведок намеренно не учитывались, на основании того, что проводились буровыми скважинами малого диаметра, которые давали, как выяснилось специальными исследованиями, искаженные данные о мощностях горизонтов фосфоритовой серии.
§ IV.1.1. Подсчет запасов 1976 г.
В зависимости от плотпости и конфигурации разведочной сети запасы фосфоритов в геологических блоках квалифицировались по категориям Ci и С2. Суммарно по обеим категориям были подсчитаны следующие запасы: руды — 3 734 тыс. т., концентрата (или фосмуки) — 1 344 тыс. т., Р2О5 — 523 тыс. т. при среднем содержании Р2О5 — 13,9%.
Во Введении и в Главе 1.1 уже обращалось внимание на странности проведения опробования на всем Егорьевском месторождении и на Востря иском участке, в частности. Речь идет о том, что опробование на Р2О5 проводилось только в каждой десятой скважине, а в остальных лишь замерялась мощность горизонтов. В результате на Вострянском участке отбор проб на анализ Р2О5 был произведен только из 11 скважин. При такой «густоте» разведочной сети никакой речи о построении вариограмм по содержаниям полезного компонента идти не могло. А, значит, нельзя было подобрать соответствующую модельную функцию, и, как следствие, нельзя получить кригипговые оценки содержаний в блоках.
В этих условиях, вообще говоря, следовало бы отказаться от геостатистического подхода к подсчету запасов, и оценивать запасы традиционными методами (геологических блоков, разрезов, ближайших районов и др.). Но в этом мы не видели большого смысла, так как давно доказано, что эти разные способы дают запасы, отличающиеся друг от друга в пределах ±5%. Соответствующие руководства по геостатистике (User Guide. MicroMine) рекомендуют в случае, когда нельзя построить «хороших» вариограмм, но остается настоятельная необходимость в оценке запасов в микроблоках, использовать другие способы гридинга (интерполяции). В частности, рекомендуется использовать способ обратных расстояний.
Мы решили использовать этот второй путь. В результате у нас используется некий гибрид геостатистики (мощности рудных тел в блоках оцениваются с помощью кригинговой процедуры) и обычных (не статистических в основе) процедур интерполяции (содержания в.
§ IV.1.2. Результаты геостатистического подсчета запасов. блоке оцениваются методом обратных расстояний). Получается, что мы используем геостатистику в некотором роде формальным образом. Но мы идем на это «с открытыми глазами». Кандидатская диссертация — это квалификационное произведение. В нем автор должен показать, что он, с одной стороны, владеет данным инструментом научного исследования, а, с другой стороны, осведомлен о существующих «подводных камнях», об ограничениях в применении этого метода.
Еще раз напомним, что все это связано с особенностями разведки месторождения, а не с нашим желанием нарочито сделать «неправильно, но красиво».
Пользуясь оценками запасов в каждом из 14 000 микроблоков, на которые разбиты рудные тела Вострянского участка, мы получаем возможность очень быстро (почти моментально) произвести переподсчет запасов с новыми бортовыми и средними содержаниями. Всего было просчитано несколько десятков вариантов запасов с разными бортовыми и средними содержаниями. В дальнейших главах Части IV диссертационной работы, показано, что каждый вариант доводился до логического конца — до финансово-экономической оценки проекта. В этом и заключается одно из преимуществ геостатистических подходов к подсчету запасов — минимум ручной работы и максимальная быстрота получения результатов.
Из дальнейшего будет ясно, что оптимальными (в смысле получаемой прибыли) будут бортовые содержания Р2О5 — 11%. Им будут соответствовать средние содержания Р2О5- 14%. При этом, запасы фосфоритов будут равны 3527 тыс. т. Из этого количества руды будет получено 1300 тыс. т. концентрата (фосфоритной муки).
Если сравнить цифры запасов всего Вострянского участка, полученные традиционным методом геологических блоков, с запасами, рассчитанными по геостатистическим методам, то обнаружится, что они отличаются друг от друга весьма незначительно на 4,7% (в меньшую сторону). Заранее скажем, что иначе и быть не должно — запасы всего месторождения (или его большого участка), подсчитанные разными методами должны быть близки друг другу. А вот, когда речь пойдет о запасах в блоках, размер которых примерно равен дневной производительности карьера, то окажется, что прежние методы вариационной статистики для решения этой задачи совсем непригодны.
Тогда как геостатистика не только оценивает запасы руды в блоке, но и предоставляет геологу массу дополнительной информации, получение которой прежними, традиционными методами вовсе исключено. Для рудных тел Вострянского участка был выбран следующий размер блока: по оси X (на восток) 50 мпо оси Y (на север) 80 мпо оси Z (абсолютная высотная отметка) 2 м. Для каждого горизонта фосфоритной серии, и для каждой залежи (их получилочь по 3 для каждого фосфоритного слоя) создавалась своя блочная модель. Всего на Вострянском участке фигурирует немногим меньше 14 000 блоков. В конечной, выходной, результирующей таблице для каждого блока записывается следующая информация: 3 координаты центральной точки блока («центроида», как ее называют) — 3 значения, характеризующих протяженность блока в данном направлении от центроида (±25 м- ±40 м- ±1 м) — среднее содержание Р2О5 в блокеколичество точек, попавших в скользящее окно сглаживания, при вычислении среднего содержаниястандартное отклонение среднего содержания Р2О5- коэффициент пересечения блока с каркасной моделью рудного теласредняя мощность рудного тела в блокеколичество точек, попавших в скользящее окно сглаживания, при вычислении средней мощностидисперсия кригинга мощностистандартная ошибка дисперсии кригинга.
Сюда же в одну строку таблицы могла быть записана и другая информация: выход концентрата класса +0,5 ммсреднее содержание Р2О5 в концентратесреднее содержание Р2О5 в хвостах класса 0,5 ммнерастворимый остатоксодержания оксидов (Fe203, AI2O3, СО2, СаО, MgO) — среднее значение объемной массы в блоке и т. д., и т. п. Нужно добавить, что каждая из этих величин должна сопровождаться сведениями о количестве точек, по которым.
Заключение
.
Егорьевское месторождение фосфоритов и Вострянский участок, в частности, являются не самыми удачными объектами, на примере которых можно убедительно продемонстрировать основные идеи диссертационной работы.
Во-первых, слишком малое количество проб отбирается из фосфоритов. Применение геостатистических методов анализа изменчивости автоматически становится формальной процедурой. Вариограммы можно построить только для мощностей фосфоритовых горизонтов.
Во-вторых, фосфориты являются монокомпонентным видом сырья. В них анализируется только один компонент Р2О5. Теория выбора оптимальных бортовых содержаний в этих условиях хорошо отработана. Решение задачи выбора оптимальных бортовых содержаний в случае присутствия в рудах нескольких полезных компонентов много сложней и интересней (Fazlavi А., 2004). Но имеющиеся идеи невозможно проверить на однокомпонентных рудах Егорьевского месторождения. С сожалением оставим решение этой задачи на будущее.
Человечество умнеет. Решение экологических проблем требует все больших и больших затрат. Они становятся определяющими факторами, влияющими на рентабельность работы горнорудных предприятий. Решение многовариантных задач с меняющимися величинами бортовых значений любых параметров рудных тел (содержаний полезных компонентов, мощностей рудных тел, процентов извлечения в концентрат й т.п.) помогают нащупать оптимальные варианты этих параметров.
Решение таких многовариантных задач без таких программных комплексов, как MicroMine (DataMine, SurPack и др.) представляет утомительную, трудновыполнимую процедуру. Я очень рад, что кафедра полезных ископаемых имеет лицензионные варианты всех трех упомянутых пакетов программ. Это позволило мне прослушать полноценные курсы по работе во всех трех интегрированных программах, а владение практическими навыками ЗБ-моделирования и вариографии в системе MicroMine мне удалось довести до весьма приличного уровня. Без этих программ я уже не представляю себе работу геолога или горняка по геолого-экономической оценке месторождений, по проектированию горнодобывающих предприятий.
В заключение, я выражаю благодарность своим научным руководителям заведующему кафедрой геологии и геохимии полезных ископаемых, профессору В. И. Старостину и ведущему научному сотруднику той же кафедры Н. Н. Шатагину за неоценимую помощь в работе над диссертацией. Я также выражаю признательность доцентам кафедры А. Л. Дергачеву и А. А. Бурмистрову за многочисленные консультации по финансово-экономической и экономико-геологической оценке горнорудных проектов. Диссертационная работа, вряд ли, пришла бы к благополучному концу, если бы не постоянные заботы администратора локальной информационной сети и системного программиста Е. Н. Балычева. За что ему большое спасибо.
