CC BY
71
ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2013 Геология Вып. 1(18)
ГЕОЛОГИЯ, ПОИСКИ И РАЗВЕДКА ТВЁРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, МИНЕРАГЕНИЯ
УДК 553.635.1
Особенности строения гипсовой залежи южного участка Ергачинского месторождения
Н.А.Даровских а, А.С.Сунцев b
a Управление по недропользованию по Пермскому краю, 614016, Пермь, ул. Камчатовская, 5. E-mail: perm@rosnedra.com b Пермский государственный национальный исследовательский университет, 614990, Пермь, ул.Букирева,15. E-mail: poisk@psu.ru
(Статья поступила в редакцию 14 декабря 2012 г.)
Изучено распределение параметров и качественных показателей гипсовой залежи на южном участке Ергачинского месторождения. Закономерности внутреннего строения залежи на участке обусловлены преимущественно литолого-фациальны-ми и структурно-тектоническими особенностями данной территории. Факторы образования продуктивной толщи на локальном объекте сопоставлены с критериями прогнозной оценки сульфатных отложений Пермского Предуралья.
Ключевые слова: гипсовая залежь, распределение параметров и показателей, критерии гипсоносности, Пермский край.
Гипсы Предуралья образовались в результате воздействия подземных вод на ангидриты и представляют собой своеобразную кору выветривания ангидритов, а месторождения гипса относятся к классу остаточных [4, 5]. Процесс преобразования ангидрита в гипс - гидратация - идёт через жидкую фазу. При положительном балансе объёма твёрдой фазы гипс не может полностью отложиться в пространстве, освободившемся при растворении ангидрита. Значительная доля последнего в растворённом состоянии выносится мигрирующими подземными водами.
Изучение геологии месторождений поделочного гипса Пермского края позволило сформулировать прогнозные критерии выявления залежей гипса в сульфатных отложениях Предуралья. Наиболее значимы стратиграфические, геоморфологические, гидрогеологические и структурно-тектонические критерии. Они отражают закономерности размещения гипсовых
залежей на региональном геологическом уровне изучения [6]. Критерии детально рассмотрены во многих публикациях [1-5] и геологических отчетах. В данной же статье факторы гипсоносности пород анализируются на локальных уровнях строения вещества, на примере южного участка Ер-гачинского месторождения.
Ергачинское месторождение находится в Кунгурском районе в 0,5 км к югу от ст. Ергач Свердловской ж. д. Месторождение состоит из двух участков - северного и южного. Северный участок в настоящее время разрабатывается карьером, на южном участке материалы геологоразведочных работ в 2011 г. прошли государственную экспертизу в комиссии ЭКЗ ОПИ Министерства природных ресурсов Пермского края.
Ергачинское месторождение расположено в пределах восточной части Русской плиты на восточном крыле Бымско-Кунгурской впадины [5]. Месторождение сложено гипсами и ангидритами лунежской пачки иренского горизонта кунгурского яруса. Гипсовая залежь является верхней частью разреза пачки. За-
© Даровских Н.А., Сунцев А.С., 2013
бб
лежь гипса имеет пластообразную форму, 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). При средней отметке рельефа 180 м оно изучено до горизонта 110 м. Основной водной дреной для Ергачинского месторождения служит р. Бабка. Южный участок размером 740-540x300 м (площадью 19,2 га) в восточной половине рассечён диагонально логом.
Распределение параметров и показателей гипсовой залежи южного участка изучено по данным опробования разведочных скважин. Были построены несколько планов (моделей) участка в изолиниях. Модели построены по принципу «стабильности» - путем выделения частей залежи, в которых значения признака выдержаны, т.е. находятся в рассчитанном интервале. Подобные модели играют положительную роль при блокировке место-
рождений, при выделении сортовых интервалов, они могут быть описаны математически. В нашем случае градация интервалов производилась от среднего значения по среднеквадратическому отклонению. Выделены следующие качественные блоки залежи: с высокими и низкими величинами признака (выше и ниже среднего до 0,8 стандартного отклонения) и соответственно с весьма высокими и очень низкими значениями.
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). В целом же площадь южного участка довольно выдержана по мощности полезной толщи. Повышенные значения мощности характерны в основном для центральной части участка, она заметно уменьшается в восточном и южном направлениях.
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
Рис. 2. Схема распределения мощностей 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 В, 8 - категории С1
Г ипсы продуктивной залежи имеют разнозернистую структуру, которая изменяется от тонко- до крупнозернистой. Преобладают мелкозернистая и среднезернистая структуры, размер зёрен в которых составляет 0,1-1,0 мм. Визуально структура подобных гипсов на изломе определяется как сахаровидная.
Текстуры гипсов обусловлены характером слоистости породы и наличием прожилков. Прожилки представляют собой заполненные веществом трещины. В качестве заполнителя выступают мергель темно-серый, черный, голубовато- и зеленовато-серый, коричневато-серый и доломит серый, светло-серый. В трещинах 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.
Продуктивная залежь сложена гипсами четырёх цветовых разновидностей -
белыми (19 %), светло-серыми (42 %), серыми (31 %) и тёмно-серыми (7 %). Строгой приуроченности цвета по вертикали и в плане залежи нет. Установленная ранее закономерность [2], когда верхняя часть гипсовой залежи сложена светлыми разностями гипса, не фиксируется. Тем не менее определенные тенденции просматриваются: 1) на участке в целом преобладают светло-серые мелкосетчатые гипсы,
2) в центральном блоке находятся наиболее чистые - белые и светло-серые гипсы (73 %). Так как количество интервалов керна белых и светло-серых гипсов значительное (61 %), то по участку ожидается средний сорт не ниже третьего. Можно отметить также: 1) возрастание количества светлых гипсов около западного борта секущего участок лога, на участках с увеличенной мощностью гипсовой залежи и уменьшенной мощностью вскрышных отложений, 2) приуроченность серых гипсов к флангам залежи.
Качество гипса Ергачинского месторождения и его южного участка удовлетворяет требованиям ГОСТ 4013-82 «Камень
гипсовый и гипсоангидритовый для производства вяжущих материалов. Технические условия». Содержание минерала гипса в продуктивной залежи по пробам на участке 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.
Сортовой состав гипсовой толщи следующий (%): I сорт - 1,6; II - 30,1; III -49,1; IV - 7,9; некондиция - 11,3. Минеральный состав всей гипсовой толщи на южном участке (%): 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 (%): СаО- 32,73; MgO-1,54; SOз - 44,34; п.п.п.-18,25; Fe2Oз -
0,30; АЬ03 - 0,47; нерастворимый остаток
- 1,72.
Участки гипса со значениями, которые стабильно выше среднего (87,2 - 91,3 %) и
несколько меньше среднего (83,5- 87,2 %), занимают основную часть залежи (рис. 3). Наблюдается «окно» со сравнительно низким содержанием гипса около скважины 207. Пятнистый характер распределения указывает на невозможность про-
странственного выделения крупных частей залежи с определенными сортами гипса. Количество какого-либо сорта гипса можно определить только статистически.
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. Степень трещиноватости гипсов определялась по состоянию керна: в виде столбиков, плиток или щебня с дресвой. Условно принимается, что сильно трещиноватые породы характеризуются керном в
Рис. 3. Схема распределения содержания 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
виде плиток, щебня и дресвы, трещиноватые породы - столбиков длиной 4-20 см, слабо трещиноватые - столбиков длиной более 20 см. Соотношения форм керна скважин оказались следующими: столбики длиной 5-10 см - 63 %, 10-20 см - 13 %, 20-30 см - 3 %; плитки толщиной 1-4 см, щебень и дресва - 21 %. Следовательно, гипсы месторождения являются преимущественно трещиноватыми породами, в меньшей степени - сильно трещиноватыми. Наименее трещиноватыми являются гипсы в центральном блоке, а наиболее трещиноватыми - в восточном.
Полезная толща включает некондиционные по содержанию гипса породы. Они наблюдаются в основном в скважинах западной части Южно-Ергачинского участка, захватывая полностью западный блок и частично центральный. Литологический состав некондиционных пород разный. Среди них мергели, доломито-гипсы, гипсодоломиты, гипсоангидриты и ангидриты; мергели преобладают. 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 кар-стующихся пород. Провалы бурового снаряда при бурении наблюдались по всем литологическим разностям пород. Суммарная мощность провальных интервалов по скважине изменялась от 0,1 до 15,5 м, а количество пустот мощностью больше 0,5 м достигало 4 случаев. По полезной толще мощность отдельных провалов варьировала от 0,2 до 8,1 м. Закарстованность полезной толщи высокая -14,6 %, при исключении карстовых интервалов мощностью менее 0,5 м она равна 13,0 %. Распределение карстовых интервалов по скважинам крайне неравномерное - коэффициент вариации 178 %. Мелкие, но ча-
стые провалы наблюдались и во вскрышных отложениях. Закарстованность гипсов южного участка по сравнению с северным выше, но она близка к среднему показателю (13,9 %) по всем другим месторождениям края.
Гипсы полезной толщи перекрываются карстовой брекчией, мергелями, доломи-тизированными 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, ан-гидритогипса, доломита, гипсодоломита, доломитогипса, мергеля той же лунеж-ской пачки. Гипсовые прослои ниже продуктивной залежи входят в состав гипсовой толщи, но не включены в продуктивную залежь по горно-техническим причинам.
Южный и северный участки месторождения характеризуются сложным геологическим строением, по сложности геологического строения оно отнесено ко 2-й группе. В сравнении с другими месторождениями Кунгурского района Ерга-чинское имеет значительно большую мощность полезной толщи и вскрыши, содержит большее количество некондиционных и карстовых пород. Все породы очень трещиноватые. По цветовой гамме гипсовая залежь состоит в основном из окрашенных разностей гипса, в меньшем количестве встречаются белые и светло-серые разновидности.
Анализ особенностей строения Ерга-чинского месторождения и его южного
H.A.Дарoвcкux. A.C.Cyнцєв
участка показывает, что некоторые из установленных ранее [1-5] прогнозных критериев гипсоносности (более общего геологического уровня изучения) проявляют себя и на локальных объектах. Увеличение мощности полезной толщи на южном участке не противоречит стратиграфическому и литологическому критериям, согласно которым лунежская пачка наиболее перспективна для выявления месторождений. Однако ожидаемое увеличение мощности гипсовой залежи вдоль ложка не проявилось вследствие наложения карста с восточной стороны. Цвет же гипсов, количество некондиционных и карстовых пород, степень трещиноватости
Библиографический список
1. Даровских Н.А. Стратиграфические предпосылки при поисках месторождений поделочного гипса в Пермской области // Моделирование геологических систем и процессов: тез. докл. регион. науч. конф. / Перм. гос. ун-т. Пермь, 1996. С. 89-90.
2. Даровских Н.А. Геоморфологические
предпосылки при поисках месторождений поделочного гипса // Г еология и полезные ископаемые Западного Урала: матер.
регион. конф. / Перм. гос. ун-т. Пермь, 1997. С. 92-93.
не согласуются с прогнозными критериями. Однако этому имеется объяснение: высокая степень закарстованности и трещиноватости пород на южном участке обусловлены положением объекта в зоне высокой мегатрещиноватости [4]. Повышенное количество некондиционных пород объясняется литологическим фактором - положением участка в узкой полосе лунежской пачки, вблизи контакта с карбонатной тюйской пачкой иренского горизонта.
Таким образом, можно констатировать, что поисковые критерии и признаки на локальных уровнях строения вещества не всегда корректны в силу воздействия дополнительных факторов, обусловленных природными особенностями конкретной территории.
3. Даровских Н.А. Гидрогеологические условия нахождения месторождений поделочного гипса в Пермской области // Горное эхо. 1998. № 3. С. 10-11. (Вестник Горного ин-та УрО РАН).
4. Даровских Н.А. Геология и прогнозирование месторождений поделочного гипса на примере Пермской области: автореф. дис. ... канд. геол.-мин. наук. Пермь, 1999.19 с.
5. Даровских Н.А., Кудряшов А.И. Геология и поиски месторождений поделочного гипса / ГИ УрО РАН. Пермь,2001. 161 с.
6. Мягков В. Ф. Геохимический метод параге-нетического анализа руд. М.: Недра, 1984. 126 с.
Structure Peculiarities of Gypsum Deposit in the Southern Section of the Yergach Field
N.A. Darovskih a, A.S. Suntsev b
a Management of Natural Resources for Perm Region, 614016, Perm, Kamchatovskaya st., 5. E-mail: perm@rosnedra.com b Perm State National Researching University, 614990, Perm, Bukirev st.,15. Email: poisk@psu.ru
The distribution of parameters and qualitative indicators of gypsum deposit in the Southern section of the Yergach field is studied. The regularities of internal structure of deposit are mainly determined by the lithologic-facial and structural-tectonic features of the area. The factors of productive strata formation at the local object are compared with the criteria of the evaluation of sulphate deposits of Perm Preurals.
Key words: gypsum deposit, distribution of parameters and indicators, criteria of gypsum deposits, the Perm region.
Рецензент - кандидат геолого-минералогических наук Г.В. Лебедев
