Комплекс ГИС при поисках медно-никелевых месторождений

Министерство образования и науки РФ

ФГАОУ ВПО "Северо-Восточный федеральный университет им. М. К. Аммосова"

Геологоразведочный факультет

Кафедра геофизических  методов и ПРМПИ

 

 

 

 

 

 Курсовая работа по дисциплине: « Геофизические исследования скважин»

на тему: "Комплекс ГИС при поисках медно-никелевых месторождений"

 

 

 

 

                                                                                       

 

 

 

 

  Выполнил: ст. гр. ГФ-09

                                                                                         Лазарев Н.М.

                                                                                         Проверил:  доцент Соловьев Е.Э.                                                                                

                                                                                        

                                                                                      

                                                                                          

                                                                                                 

 

 

 

 

                                                  Якутск-2014 г.                                                                                                           

 

Глава 1. Анализ месторождения меди и никеля.

Медно-никелевые  сульфидные месторождения связаны с двумя основными геотектоническими обстановками: областями тектономагматической активизации и зеленокаменными поясами докембрия. Основными рудными минералами являются: пирротин, пентландит и халькопирит.

В областях тектономагматической активизации месторождения встречаются  в трех тектонических позициях: 1) в зонах глубинных докембрийских  расколов                            2) в континентальных докембрийских рифтовых зонах (Дулутский тип), 3) в мезозойских континентальных рифтовых зонах (Норильско-Талнахский тип). Два последних типа связаны с габбро-долеритовыми интрузиями, ассоциирующими с платформенными платобазальтами.

Тип Садбери представлен уникальным рудным объектом. О происхождении которого уже более 50 лет ведутся жаркие споры. Доминируют две гипотезы. Согласно одной месторождение приурочено к докембрийской кальдере, расположенной на глубинном расколе, по другой – рудоносная магма внедрилась также в древний раскол, но образованный экзотическим способом – упавшим огромным метеоритом. В любом случае на Канадском щите среди метаморфизованных вулканогенно-осадочных пород гуронской серии на площади 60×20 км располагается лополито-образный никеленосный габбро-норитовый плутон. Он отличается от других рудоносных массивов отсутствием циклических образований и минеральной расслоенности и высоким содержанием кварца.

Дулутский тип характерен для интрузивных комплексов, ассоциирующих с протерозойскими платобазальтами и приуроченными ко внутриконтинентальным рифтовым структурам. На типичном Дулутском месторождении комплексные интрузивы залегают в платобазальтах оз. Верхнего. Оруденение наиболее тесно связано с норитами, в меньшей степени с троктолитами и редко с дунитами и перидотитами. Судя по изотопным данным серы сульфидов (s³⁴S = 18‰) более 75% ее было получено путем контаминации осадочных пород. Предполагают, что магма, обогащенная оливином и сульфидами, образовала сульфидоносную зону в дунитах. В результате последовавшей дифференциации возникли циклические триады: перидотит-троктолит-анортозит. Сульфидные залежи накапливались в основании перидотитовых членов.

Норильско-Талнахский тип связан с мезозойскими траппами. Уникальный Норильско-Талнахский рудно-магматический центр расположен на северо-западе Сибирской платформы и тесно связан с минерализованными триасовыми гипабиссальными силлами. Интрузии контролировались крупным разломом, имеют зональное строение и сложены в основании пикритами и пикритовыми долеритами, а в кровле фельзитовыми разностями. В лежачем боку силлов выделяются горизонты сплошных руд, с которыми ассоциирует наиболее богатая медно-никель-платиновая минерализация.

В кровле интрузивов развиты  вкрапленные руды, а в подошве  во вмещающих породах - прожилково-вкрапленные. Согласно существующей генетической модели базальтовые магмы, пересекая осадочный  чехол, ассимилировали серу и СаО из эвапоритов. Сера из сульфатной восстанавливалась до сульфидной. Сульфиды в форме капелек собирали, рассеянные в расплаве никель, медь и элементы платиновой группы. Этому процессу способствовал содержащийся в расплаве углерод, захваченный магмой из карбоновых угленосных горизонтов.

В докембрийских зеленокаменных поясах развито два рудномагматических типа месторождений – толеитовый и коматиитовый.

Толеитовый тип локализуется в раннепротерозойских вулканогенно-осадочных мобильных прогибах. К наиболее известным месторождениям этого типа относятся Печенга на Кольском полуострове и Линк-Лейк в Канаде. Печенгский рудный район приурочен к мощной многофазовой вулканогенной серии. После проявления четвертой заключительной фазы основного вулканизма протекали процессы складкообразования и происходило внедрение базитов и гипербазитов в осадочные горизонты, разделяющие третью и четвертую вулканические толщи. Возникшие силлы имеют три слоя: базальный перидотит-пироксенит-габбро. Сульфидные залежи связаны с перидотитами и серпентинитами и развиты преимущественно в синклинальных прогибах. Помимо магматических встречаются тектонически ремобилизованные прожилково-вкрапленные руды. В рудном районе известно три типа рудных тел: 1) сплошные в подошве интрузий в перидотитах, сменяющиеся в направлении кровли вкрапленными, 2) брекчиевые в тектонических зонах, 3) прожилки во вмещающих тектонических сланцах. Первые два типа обогащены никелем Сu/ (Cu+Ni)=0,28, а третий им обеднен Cu/(Cu+ Ni)=0,51.

Коматиитовый тип связан с архейскими зеленокаменными поясами. По глубинам формирования и фациальному составу рудовмещающих магматических пород выделяют три группы месторождений: вулканогенные, субвулканические и плутоногенные.

Для вулканогенных месторождений  характерны невысокие общие запасы руд (около 5 млн т), но повышенные концентрации никеля (1,5–3,5%). Предполагают, что ликвация магмы на сульфидный и силикатный расплавы произошла еще в мантии. В дальнейшем оба расплава в форме механической смеси совместно перемещались вплоть до излияния лав и кристаллизации руд в понижениях подошвы потоков.

Субвулканическая группа широко распространена в зелено-каменных протерозойских поясах в районе Манитоба (Канада), в никеленосных провинциях Западной Австралии и Южной Африки. Повсеместно руды располагаются в основании линз перидотитов. До 80% запасов, а они составляют 40–50 млн т, приходится на рудные штокверки. Содержание никеля колеблется в пределах 1,5–2,5%.

Плутоногенная группа так же как и субвулканическая характерна для протерозойских поясов. Наиболее известно месторождение Сикс-Майл в Западной Австралии. В этой группе оруденение имеет вкрапленный характер и обычно концентрируется в дунитовом ядре ультраосновных массивов, имеющих перидотитовую оболочку. Запасы руд составляют сотни миллионов тонн при низком (0,6%) содержании никеля.

Анализ рудной минерализации  ликвационных медно-никелевых месторождений показал, что оруденение в основных породах более обогащено медью, а в ультраосновных – никелем. В вертикальном разрезе рудных залежей наблюдается увеличение к подошве содержания Сu, Pt, Pd, Аu и понижение Со, Ir и Os .

Существует пять гипотез  генезиса данных месторождений: 1) ликвационное расслоение магмы на глубине и затем послойные инъекции; 2) ликвация или кристаллизационная дифференциация магмы на глубине и последующее одноактное внедрение таких гетерогенных расплавов; 3) ликвация или дифференциация магмы на месте становления массивов; 4) постмагматическое метасоматическое происхождение полосчатых рудоносных массивов; 5) магматическое замещение слоистых эффузивно-осадочных толщ. Наиболее распространенными являются первые три гипотезы, остальные, вероятно, могут проявляться в особых геологических ситуациях.

В заключительную стадию эволюции расплавная сульфидная система переходит  в гидротермальное окончание  с образованием вторичных фаз  – миллерита, пирита, халькопирита, пирротина, борнита, халькозина, ковеллина. Таким образом, на Норильском месторождении возникли уникальные миллеритовые руды.

 

Талнахское и Октябрьское месторождения.

 

Талнахское и Октябрьское месторождения медно-никелевых руд в административном отношении относятся к Таймырскому национальному округу Красноярского края. Ближайшими населенными пунктами являются города Талнах, Норильск и поселок Оганер, с которыми рудник “Комсомольский” соединен железной и шоссейной дорогами. Связь с остальной территорией страны осуществляется по реке Енисей и Северному морскому пути, а также воздушными сообщениями.

Октябрьское месторождение  приурочено к южной окраине Хараелахского плато, в пределах месторождения выделяется горная часть с отметками выше равнины до 500м и равнинная. Речная сеть представлена реками Талнах, Хараелах, Тамулах и Листвянка, которые в зимнее время промерзают. Из озер следует отметить Хараелах, Сапог, Лесное и др.

Климат субарктический, континентальный.

Среднегодовая температура  –8,3… -8,6°С, значительную часть года дуют сильные ветры с повышением до 25-40 м/сек. Для района характерна многолетняя мерзлота. Максимальная мощность мерзлых пород 300-500м, среднегодовая температура пород достигает –7… -9°С, на пологих склонах мощность мерзлых пород снижается и составляет 75-100м при температуре –1… -3°С.

Руды Талнахского и октябрьского месторождений комплексные, из них извлекают: медь, никель, кобальт/, металлы платиновой группы; золото, серебро, а также селен, теллур, рутений и серу.

 

Глава 2. Геологическое строение Талнахского и Октябрьского месторождений.

Талнахское рудное поле, в пределах которого расположены Талнахское и Октябрьское месторождения, приурочено к северо-западному окончанию Сибирской платформы. Все медно-никелевые месторождения Талнахского рудного поля пространственно и генетически связаны с полнодифференцированными интрузивами базит-ультрабазитового состава. В тектоническом плане район месторождения приурочен к краевой юго-западной части Хараелахской трапповой мульды на месте ее пересечения зоной Норильско-Хараелахского разлома. Месторождения генетически и пространственно связаны со сложным по форме крупным дифференцированным интрузивом основного состава.

Талнахский рудоносный интрузив в поле рудника разделен на северо-западную и северо-восточную ветви субмеридиональным Норильско-Хараелахским разломом. К северо-западной ветви приурочено Талнахское месторождение, к северо-восточной ветви – Октябрьское месторождение.

2.1. Изверженные горные породы района месторождения

Промышленный интерес  представляет Талнахская интрузия Талнахского рудного поля. Октябрьское месторождение приурочено к северо-западной ветви названного массива. Массив имеет общее субмеридиональное погружение под углом 5-15°. Центральная часть массива прогнута, а боковые части приподняты. В продольном сечении форма массива пластообразная. Длина интрузии до 10 км, ширина – 1-1,5 км, мощность до 200-250 м. Горизонтом локализации интрузива являются ангидрито-мергелитовые породы нижнего и среднего девона.

Талнахский интрузив в поперечном сечении имеет корытообразную форму. Интрузив представляет собой расслоение магматических тел с закономерным чередованием горизонтов (сверху вниз): эруптивные  брекчии и контаминанты, диориты, габ-бро-безоливиновые и оливинсодержащие габбро-долериты; существенно оливиновые породы – пикритовые, такситовые и контактовые габбро-долериты. Горизонты оливиновых пород характеризуются наличием промышленного вкрапленного оруденения. В придонной части интрузива располагаются тела в плане сплошных сульфидных руд. Контуры тел в плане повторяют контуры интрузивов и имеют пластообразную форму в разрезе.

К основным породообразующим минерала, слагающим интрузивный  массив, относятся оливин, авгит, плагиоклазы; к второстепенной группе минералов  относятся хромлипинелиды, магнетит, биотит, амфиболы; к вторичным – пренит, хлорит, кальцит и др.

2.2. Тектоника месторождения.

Главным структурным элементом  Талнахского рудного поля является зона Норильско-Хараелахского разлома. Зона разлом представляет собой грабено-породную структуру, проявившуюся серией сбросо-сдвиговых дислокаций.

Крупнейшим тектоническим  нарушением Октябрьского месторождения  является Горный сброс. Горный сброс  имеет субмеридиональное простирание плоскости сбрасывателя на восток под углами 70-85°, амплитуда смещения восточных блоков достигает от 40-80 до 90-100 м. Зона смещения крыльев колеблется в пределах         от 1-3 до 30 м. таким образом, зона развития оруденения характеризуется ступенчато-блоковым строением.

В плане наблюдается мозаично-блоковая структура. Ширина блоков по падению  колеблется от 8 м до 150-200м. Протяженность  блоков по простиранию 200-250м.

Следует отметить широкое  развитие трещин. Трещины крупные, открытые, с шероховатыми стенками, выполненные  кальцитом, апофиллитом, сульфидами, реже – примазками хлорита, серпектинита. Наблюдается неравномерное развитие трещин, которые сгущаются в зонах сбросо-сдвигов.

 

 

 

 

Глава.3. Анализ физических свойств.

Медно-никелевые сульфидные руды имеют повышенную плотность (до 4,5 г/см3), но формы локализации оруденения (жилы относительно малой мощности) неблагоприятны для применения гравиразведки. Сплошные и густовкрапленные руды обладают низким удельным электрическим сопротивлением (доли ом-метра) и высокой поляризуемостью. В целом удельное сопротивление медно-ннкелевых руд зависит от содержания хорошо проводящих минералов. Магнитная восприимчивость этих руд может достигать (1000—10 000) 10^-6.Гидросиликатные руды никеля практически не отличаются по физическим свойствам от вмещающих пород.