Типы месторождений полезных ископаемых

2.

ТЗ№2

Таблица 1Объем воды, имеющейся на Земле

Единство природных вод Земли

Состав и строение подземной гидросферы

Строение подземной гидросферы

Недра планеты земля, равно как и других планет имеют сферическое строение. Подразделение Земли на геосферы было впервые предложено Э. Зюссом, в дальнейшем оно развито в работах В.И. Вернадского. Выделены основные геосферы – атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера. Мы будем рассматривать гидросферу.

Гидросфера – это водная оболочка Земли. На нашей планете Земля молекулы воды присутствуют в атмосфере и литосфере. Биосфера состоит более чем на 75% из воды. Ф.П. Саваренский выделял наземную и подземную гидросферы. Подземная гидросфера охватывает часть водной оболочки, которая находится ниже поверхности Земли. Она является объектом изучения гидрогеологии. Мы уже кратко знакомились с этим на первой лекции.

Воды земного шара едины. Воды всех геосфер имеют тесную взаимосвязь и их баланс находится в равновесии. Воды в любом виде тесно связаны будь то вода, заключенная в горных ледниках, ледовом покрове северных и южных морей, ледниковых щитах Антарктиды и Гренландии, вода морей и океанов, речная вода, почвенный раствор, минеральные источники, фумаролы и гейзеры представляют собой единое природное явление, тесно связанное между собой.

Всего на Земле содержится около 1 400 млн. км³ воды. Подавляющий объем воды гидросферы Земли относится к морям и океанам. Имеются разные оценки объема воды, заключенной в ледниках, озерах реках и атмосфере. Они приведены в таблице 1.

Вид воды	Объем
Тыс. км3	%
Океан	1 338 000	96.52
Лёд и снег	24 021.1	Менее 2
Подземная вода	23 400*	Менее 2
Русла рек	2.12	0.00015
Озера	176.4	0.013
Болота	10.3	0.0007
Атмосферная вода	1.9	0. 0009
В живых организмах	1.1	0.00007
Всего (округленно)	1 385 600	100.0

*Без учета подземных вод Антарктиды, оцениваемых приблизительно в 2 000 тыс. км³.

Гидрогеологическое изучение месторождений твердых полезных ископаемых Научно-производственная группа "Тектоника"

Гидрогеологические работы на участках месторождений твердых полезных ископаемых всегда направлены на решение целого круга задач:

- изучение гидрогеологических условий отработки месторождения, влияния подземных вод на устойчивость бортов горных выработок и качество руды;

- выполнение прогнозных расчетов величины водопритоков в горные выработки;

- получение исходных данных для проектирования систем водоотлива, осушения месторождения, проведения дренажных мероприятий и водопонижения;

- выполнение поисковых работ в целях хозяйственно-питьевого и производственно-технического водоснабжения добывающего предприятия.

В качестве примера таких работ рассмотрим комплекс гидрогеологических исследований, выполненных специалистами Научно-производственной группы «Тектоника» на участке Амазарканского золоторудного месторождения (Могочинский район Читинской области) в 2011 г.

Амазарканское золоторудное месторождение локализовано в интенсивно измененных кристаллических породах докембрия, с включениями интрузий палеозойского и мезозойского возраста и приурочено к узлу сочленения разнонаправленных и разновозрастных тектонических структур. В настоящее время месторождение разрабатывается открытым способом. Извлечение золота производится с применением технологии кучного выщелачивания.

Бассейн р. Амазаркан характеризуется развитием толщ многолетнемерзлых пород сплошного распространения с прерывистыми сквозными и несквозными таликами. Мощность толщи многолетнемерзлых пород составляет от 100 до 200 м [1].

В районе месторождения встречаются экзогенные и экзогенно-эндогенные талики. Естественные экзогенные (надмерзлотные подрусловые) талики наблюдаются в долине р. Амазаркан с высотными отметками 780–790 м. Мощность их незначительна и не превышает 15 м. Ниже глубины 10–15 м в долинах рек и ручьев вскрыта толща многолетнемерзлых пород на всю глубину изучения.

Экзогенно–эндогенные талики распространены на склонах речных доли преимущественно южной экспозиции, а также на повышенных участках рельефа. Поверхностные границы таликов картируются на абсолютных отметках выше 915–920 м. Граница распространения зоны подмерзлотных и межмерзлотных вод, приуроченных к таликам экзогенно-эндогенного типа, проходит ниже по склону на абсолютных отметках 860–870 м. Поисковые скважины вскрывают здесь напорные воды, при этом дебиты самоизлива достигают 1,0–2,0 л/с (рисунок 1). На площадях развития таликов существует гидравлическая связь между надмерзлотными водами сезонно-талого слоя и подмерзлотными водами трещинного криогенно–таликового водоносного комплекса.

Рисунок 1. Скважина с самоизливом 1,2 л/с. Восточный фланг Широтной залежи Амазарканского золоторудного месторождения

Межмерзлотные и подмерзлотные воды, встреченные в пределах Амазарканского золоторудного месторождения, пресные с минерализацией 0,4 г/л, по химическому составу сульфатно–гидрокарбонатные магниево–кальциевые.

При выполнении гидрогеологических исследований в Забайкалье специалисты НПГ «Тектоника» использовали накопленный опыт работ на участках распространения скальных пород в пределах Уральского региона. Опыт изучения фильтрационной структуры скальных массивов был ранее обобщен в рамках научного направления «гидрогеомеханика скальных массивов» [5].

Как показывает практика, наиболее эффективным методом решения гидрогеологических задач на площадях залегания скальных пород является целенаправленный поиск, выделение и изучение линейных проницаемых зон тектонических нарушений [3]. Зоны тектонических разломов нередко обладают фильтрационными свойствами, на порядок превосходящими среднюю проницаемость породного массива, формируют гидродинамическую структуру рудных полей и предопределяют гидрогеологические условия месторождений [2, 5].

Гидрогеологические исследования в пределах площадей распространения скальных горных пород должны опираться на методы геомеханического анализа. Основная идея геомеханического анализа заключается в том, что фильтрационная структура трещинных водоносных комплексов в пределах массивов прочных скальных пород формируется под воздействием современных тектонических сил. Силовое воздействие на массивы горных пород обусловлено естественным напряженно–деформированным состоянием земной коры. Породные массивы постоянно находятся в состоянии предельного равновесия, когда избыточные напряжения снимаются в результате деформаций. Результатом деформаций является формирование массовой трещиноватости и тектонических разломов [2, 4, 5].

Тектонические разломы и трещины являются подвижными структурами. Взаимное расположение систем трещин, простирание тектонических разломов и кинематика смещения вдоль тектонических швов контролируются современным полем напряжений. Взаимное расположение тектонических структур зависит от ориентировки трех векторов главных нормальных напряжений [2, 4, 5].

Распределение азимутов простирания тектонических разломов подчиняется определенным закономерностям, что дает широкие возможности для их анализа. Изучение закономерностей ориентировки тектонических разломов позволяет прогнозировать расположение наиболее проницаемых водоносных зон и способствует выбору перспективных водоносных участков.

Одним из методов геомеханического анализа является построение роз–диаграмм ориентировки тектонических разломов и линейных элементов рельефа. Суть метода состоит в измерении азимутов простирания и относительных длин тектонических разломов, обозначенных на геологических и гидрогеологических картах, и нанесении их на розу–диаграмму. На диаграмме откладываются отрезки с азимутами простирания, соответствующими простиранию разломов. Если в некоторый угловой диапазон (например, от 265 до 270⁰) попадает несколько отрезков, их длины складываются. В результате, на диаграмме образуются пики, которые показывают, разломы с какими азимутами простирания имеют наибольшую суммарную длину или, иными словами, разломы какой ориентировки имеют преимущественное развитие на данной территории.

Построение роз–диаграмм может выполняться не только на основании геологических данных, но и путем геоморфологического анализа участка местности с выделением выраженных линейных элементов рельефа: линейных участков русел рек, ручьев, логов и понижений, цепочек озер и пр.

Как правило, построение роз-диаграмм позволяет выявить типовую картину распределения тектонических нарушений в массиве. На рисунке 2 показана типовая структура пространственного расположения тектонических разломов в скальных массивах Уральского региона [2]. На представленной розе-диаграмме показаны характерные пики, соответствующие группам разломов с определенной кинематикой смещения.

(1) Рудообразующие процессы тесно связаны с породообразующими процессами (Обручев, 1928), и рудные месторождения возникают благодаря дифференциации вещества как результат его постоянного кругооборота в осадочном, магматическом и метаморфическом циклах формирования пород и геологических структур (Смирнов, 1969).

(2) Классификация должна быть как можно более простой, удобной и понятной для потребителя.

(3) Классификация должна быть такой, чтобы в будущем в нее могли быть добавлены новые типы месторождений (Cox, Singer, 1986). Приводимая ниже типизация базируется на сводной генетической классификации рудных месторождений, разработанной В.И. Смирновым (1969), с учетом ряда положений и подходов, использованных в систематиках О.Р.Экстранда (Extrand, 1984), Д.П.Кокса и Д.А.Сингера (Cox, Singer, 1986). Используя кратко охарактеризованные выше основные принципы и подходы в приводимой ниже классификации месторождений Востока России, месторождения сгруппированы в пять иерархических уровней организации металлогенических таксонов, в соответствии со следующими главными особенностями классифицируемых объектов: (а) условия формирования вмещающих и генетически связанных с месторожде-ниями пород, (б) генетические особенности месторождений и (в) минеральный или элементный состав руд:

Группа месторождений

Класс месторождений

Семейство месторождений

Вид месторождений

Модельный тип месторождений

В качестве основной классификационной единицы принят модельный тип (модель) месторождения, в определенной мере отвечающий более общепринятому в отечественной геологической литературе понятию «рудная формация».

Модели месторождений сгруппированы в четыре больших группы в соответствии с главными геологическими процессами, с которыми связаны месторождения: (1) магматическими; (2) осадочными; (3) метаморфическими; и (4) поверхностными. Выделена также группа экзотических рудоформирующих процессов

Месторождения, связанные с магматическими процессами

Месторождения, связанные с осадочными процессами

Метаморфогенные месторождения

Метаморфогенно-магматогенные месторождения

Месторождения неясного генезиса