2. Тектоника

Формирование Коашвинского апатит-нефелинового месторождения охватывает длительный период, в течение которого имели место различные по характеру, масштабу и времени тектонические проявления, наложившие свой отпечаток на современную структуру рудной зоны. По отношению ко времени образования рудной зоны все тектонические движения и возникшие в их результате структурные нарушения подразделяются на дорудные, внутрирудные и послерудные.

Ниже, в указанной последовательности рассматриваются те проявления тектоники, которые определили условия локализации, форму и внутреннее строение рудных горизонтов.

К проявлениям дорудной тектоники относится заложение конических расколов, определивших местопложение и форму первоначального единого рудного тела.

Породу ийолит-уртитового комплекса ( в т.ч. и апатит-нефелиновые руды) представляют собой магматические образования, возникшие в результате интрузивной магматической эволюции. Комплекс ийолит-уртитов сформировался в результате 3х последовательных этапов внедрения (субфаз). К среднему из которых приурочено становление всех хибинских ( в т.ч. и Коашвинского) апатит-нефелиновых месторождений. Взаимное расположение конических интрузий дорудного, рудного и пострудного этапов выражаются в том, что каждая более молодаяинтрузия располагается с внутренней стороны предыдущей.

Конические интрузии возникают в результате резкого повышения активности в магматическом резервуаре. Избыточное внутреннее давление вызывает появление конических расколов, в которые устремляется магма. Конический раскол, контролирующий размещение апатитового оруденения, был заложен в висячем боку консолидированной интрузии трахитоидных ийолит-уртитов дорудной субфазы. Этот раскол, по-видимому, имел сложную форму, о чем свидетельствует наличие крупных плитоообразных отторженцев дорудных ийолитов в рудной зоне.

Данный раскол имел северо-восточное (60°-70°) простирание и пологое (30°-35°) падение на северо-запад. Т.е. к центру массива. Ширина его составляла приблизительно 120-150 м.

Внутрирудные тектонические проявления фиксируются широким развитием первичных текстур течения в апатит-нефелиновых рудах. Полосчатость обусловлена план-параллельным расположением линзочек ийолитового состава, чередованием прослоев, в разной степени обогащенных апатитом и нефелином, или плоскостной ориентировкой прерывистых «пятен» нефелина , эгирин-авгита и титанита, в соответствии с чем различаются линозвидно-полосчатые, полосчатые и пятнисто-полосчатые апатит-нефелиновые руды.

Раннемагматическая тектоника проявилась также в развитии мелких пликативных форм, образованных слоями течения.

Время проявления пликативных дислокаций предшествовало внедрению в рудное тело уртитов, поскольку это рудное тело наблюдалось в пределах отдельных ксенолитов апатит-нефелиновых руд, сцементированных массивными уртитами.

Со складчатыми структурами ранне-магматического периода предположительно связываются с малоамплитудными тектоническими нарушениями сбросового характера, наблюдаемыми в стенках штольни. Они простираются параллельно рудному телу, но падают в противоположную сторону (на юго-восток) под крутыми углами (60°-70°). Смещения по ним не превышают диаметра и , как правило, быстро затухают, не затрагивая соседних прослоев.

Заключительные стадии внутрирудной тектоники играют чрезвычайно важную роль в механизме формирования Коашвинского апатит-нефелинового месторождения, поскольку с ними связано заложение системы конических расколов, расчленивших первоначально единое рудное тело на несколько пластообразующих рудных горизонтов.

Особенность развития тектоно- магматического процесса, сопровождающего образование конических интрузий, заключается в периодическом обновлении ранних и возникновении дополнительных расколов, по которым поступали следующие порции расплава.

На Коашвинском апатит-нефелиновом месторождении эти повторные расколы, выполненные массивными уртитами, проявляются как среди подстилающих трахитоидных ийолит-уртитов, так и в ненарушенном рудном теле. Мастштабы этих разрывных нарушений различны.

С внедрением, по системе взаимнопараллельных конических расколов, поздних порций уртитовой магмы связано образование протяженных зон брекчий апатит-нефелиновых руд, обрамляющих со стороны кровли и подошвы рудные горизонты, и определяющих их зональность.

Послерудные тектонические процессы не оказали существенного влияния на внутреннюю структуру месторождения и почти не отражаются на фоне и условиях залегания рудных горизонтов.

К проявлениям тектоники послерудного времени относится формирование конической интрузии, покрывающей ийолит-уртиты третьей субфазы, и внедрение даек мончикитов и диабазов. Внедрение мончикитовых и диабазовых даек завершают тектоническое развитие Коашвинского месторождения.

Тектонические нарушения фиксируются зонами рудных брекчий, имеющих вид сложных вилообразных тел, секущих как рудные тела, так и разделяющих их уртитов. Смещения вдоль тектонических нарушений, сравнительно невелики, вследствие чего, современное пространственное положение рудных тел (горизонтов) в целом близко к их первоначальному залеганию.

4. Геоморфология

Массив имеет овальную в плане форму, длина с Севера на Юг – 40 км, с Запада на Восток 50 км. Преобладают горные тундры. Характерной отличительной особенностью внешнего облика Хибин является плоская структура вершин и глубокие U – образные врезы речных долин. Платообразность связана с тем, что Хибины образовались в ходе сложного, многофазного поднятия единого блока земной коры, а U – образность долин обусловлена их ледниковым происхождением. В настоящее время оледенение в Хибинах отсутствует. Общее поднятие горного массива продолжается и в наше время со скоростью около 1-2 см в год.

Среди наиболее характерных форм рельефа Хибин можно выделить ледниковые цирки и кары – чашеобразные углубления на склонах гор, образованные древними горными ледниками, ледниковые отроговые долины характерной U-образной формы (долина Кукисвувум, Петрелиуса, Гакмана) и тектонические долины и ущелья, образовавшиеся по глубинным разломам, имеющие V-образную или C-образную форму. (ущ. Рамзая, ущ. Скальное, ущ. Аку-Аку) и плато.

В настоящее время основную рельефообразующую роль в Хибинах выполняют : физическое и химическое выветривание горных пород, обвальные и осыпные процессы, медленные массовые смещения грунта – солифлюкция, вынос материала водами рек и ручьев, сели, лавины, водоснежные потоки.

Рис.3.1. Хибинский массив 2014 г.

4. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА

Район опорного полигона расположен в пределах Балтийского бассейна трещинных вод и имеет довольно сложные гидрогеологические условия, которые обусловлены условиями циркуляции, питания и разгрузки подземных вод. Хибинский массив ограни­чен с запада и востока глубокими впадинами, занятыми озерами Имандра и Умбозеро.

Основными факторами, определяющими гидрогеологические условия района, яв­ляются: преобладание осадков в 5-10 раз над испарением; хорошая обнаженность интру­зивных массивов и интенсивная их трещиноватость; значительная расчлененность релье­фа, обуславливающая близость областей питания и разгрузки подземных вод.

Речные долины оказывают дренирующее воздействие на массивы и способствуют образованию зоны аэрации, мощностью от нескольких метров до 400-500 м на водоразде­лах. Эта зона характеризуется сезонным обводнением пород. Ниже, в зоне постоянного водонасыщения развиты два взаимосвязанных между собой водоносных комплекса: ком­плекс четвертичных отложений и комплекс кристаллических пород.

Особенностью гидрогеологических условий района является наличие микроартезианских бассейнов подземных вод, приуроченных к рыхлым отложениям межгорных или предгорных долин и конусам выноса, где формирование запасов происходит за счет атмо­сферных осадков. В пределах полигона расположены следующие выявленные месторож­дения подземных вод, приуроченные к речным долинам:

• «Вудъяврское», в бассейне р. Б. Белой, эксплуатируемое тремя водозаборами и являющееся единственным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения г. Кировска и промышленных объектов ОАО «Апатит»;

• «Коашвинское», в бассейне р. Вуоннемийок, используемое для водоснабжения пос. Коашва и Восточного рудника;

• «Малая Белая», в долине р. Малой Белой, разведанное для водоснабжения г. Апа­титы;

• «Гортоп» в долине р. Айкуайвенйок, выявленное как перспективное для дополнительного водоснабжения г. Апатиты;

• участок Аммональный, в долине р. Теплая, перспективный для поисков подзем­ных вод улучшенного качества для питьевых нужд.

Долины рек Гольцовка, Кунийок, Тулийок имеют аналогичные гидрогеологические условия с изученными долинами Большой и Малой Белой и являются перспективными на наличие месторождений подземных вод. Отработка шести апатитовых месторождений производится в пределах водосборных площадей артезианских бассейнов и приводит к нарушению исходной гидрохимической и гидродинамической обстановки в бассейнах рек Б. Белая (включая Саамская, Юкспорйок), Вуоннсмийок, Черная и Жемчужная.

По условиям циркуляции воды в кристаллических породах подразделяются на трещинные воды верхней зоны трещиноватости кристаллических пород и трещинно-жильные воды, связанные с глубокими тектоническими разломами кристаллического фундамента, а в отложениях четвертичного возраста - на поровые и норовопластовые.

Питание водоносных горизонтов и комплексов происходит, в основном, за счет атмосферных осадков. Значительное количество атмосферных осадков при малом их ис­парении создает благоприятные условия для питания подземных вод.

Разгрузка их осуществляется в виде источников, инфильтрацией в речную сеть, озера, болота.

Глубина залегания уровня подземных вод в пределах 0-10 м, реже до 20 м и ниже, и зависит от рельефа, условий дренажа и других факторов.

А. Водоносный комплекс четвертичных отложений

Сезонно обводненный водопроницаемый техногенный горизонт (tQ_IV) в районе ра­бот распространен вблизи действующих карьеров, водовмещающие породы представле­ны массивами отвальных пород, высотой до 100 и более метров, сложенных глыбами, дресвой, щебнем и песком.

Водоносный горизонт техногенных отложений (tQ_IV) расположен вблизи обогати­тельных фабрик АНОФ-2 и АНОФ-3, водовмещающие породы представлены отложени­ями хвостохранилищ, сложенных намывами мелко-, тонкозернистых песков с редкими включениями гальки. Мощность отложений достигает 40 - 50 м. Горизонт служит источ­ником питания для залегающего ниже грунтового водоносного горизонта. Фильтрацион­ные свойства отложений изменяются в широких пределах н характеризуются коэффици­ентами фильтрации от 0,4 до 19,3 м/сут. Глубина залегания уровня от 7,0 - 31,0 м на абсо­лютных отметках 127,0-166,0 м.

Водоносный современный торфяно-болотный горизонт (bQ_IV) в районе работ раз­вит в понижениях рельефа в пределах приозерных низменностей. Водовмещающими по­родами служит торф плохой и средней степени разложения. Водоносный торфяно­болотный горизонт гидравлически связан с водами подстилающих водно-ледниковых или ледниковых отложений. Питается водоносный горизонт, в основном, за счет атмосферных осадков, частично за счет подземных вод подстилающих отложений. Весной и осенью торфяники насыщены водой, летом - частично пересыхают.

Слабоводоносный, локально-водоносный осташковский ледниковый горизонт (gQ_IIIos) широко развит на всей площади района работ. Залегает первым от поверхности и под сдренированным верхнечетвертично-современным ледниковым горизонтом в межго­рных долинах, на водоносном осташковском водно-ледниковом горизонте, либо на поро­дах кристаллического фундамента. Водовмещающие породы представлены плохо отсор­тированными песками, супесями с гравием, щебнем и валунами до 50% в верховьях до­лин, преимущественно валунно-дресвянно-щебнистые отложения с песчаным пылеватым или песчаным разнозернистым заполнителем. Фильтрационные свойства горизонта до­вольно низкие, удельные дебиты скважин составляют 0,044 - 1,5 л/с/м, коэффициенты фильтрации 0,01 — 1,9 м/сут. Мощность горизонта изменяется от 3,05 м до 11,5 - 13 м. Во­доносный горизонт гидравлически связан с водами подстилающих и перекрывающих го­ризонтов. Основным источником питания водоносного горизонта являются атмосферные осадки, либо подземные воды перекрывающих горизонтов. Положение уровня зависит от особенностей рельефа и климатических факторов и колеблется в пределах 0,5 -10 м. По химическому составу воды гидрокарбонатные, натриевые или хлоридногидрокарбонатные натриевые, с минерализацией до 0,05 г/л.

Водоносный осташковский водно-ледниковый горизонт (f, lgQ_IIIos) приурочен к осташковским озерно-ледниковым и флювиогляциальным отложениям, распространен на ограниченной площади в понижениях рельефа по долинам рек. Залегает первым от по­верхности, либо под слабоводоносным осташковским ледниковым горизонтом. Водовме­щающие породы представлены валунно-гравийно-галечными отложениями с песчаным мелко-, крупнозернистым заполнителем с прослоями слоистых песков разной зернисто­сти, реже супеси.

Фильтрационные свойства отложений изменяются в широких пределах и характе­ризуются коэффициентами фильтрации от 0,27 до 60,5 м/сут. Глубина залегания уровня подземных вод зависит от особенностей условий дренирования и питания и устанавлива­ется в пределах 0 - 10 м ниже поверхности земли, на отдельных участках выше поверхно­сти. Водоносный горизонт подвержен техногенному воздействию деятельности комбина­тов ОАО «Апатит». Высокое залегание уровня подземных вод, преимущественно песча­ный состав водовмещающих пород делают водоносный горизонт практически незащи­щенным от техногенного воздействия.

На Коашвинском месторождении и в Саамской долине, за счет дренирующего действия карьеров, отмечается снижение уровня подземных вод горизонта вблизи карье­ров до глубины 25 м, а в районе хвостохранилища АНОФ-2 наблюдается подъем уровней подземных вод до 0,5-1,0 м выше поверхности земли, что происходит в связи с дополнительным питанием горизонта, связанным с поступлением инфильтрационных и сточных вод отстойников.

Водоносный горизонт гидравлически связан с поверхностными водотоками и под­стилающими горизонтами. По химическому составу воды гидрокарбонатные, реже суль­фатно-гидрокарбонатные. Минерализация этих вод в долине оз. Малый Вудъявр, испыты­вающего минимальную техногенную нагрузку, составляет 40 - 70 мг/л. Мощность гори­зонта составляет 7 - 15 м, иногда достигает 35 - 40 м (в долине реки Вуоннемийок).

В Саамской н Юкспорской долинах, где происходит интенсивное загрязнение под­земных вод за счет сброса рудничных вод Кировского и Расвумчоррского рудников, наблюдается рост их общей минерализации до 200 - 450 мг/л, рост содержания нитратов до 20 - 38 мг/л. Особенно значительные изменения произошли в химическом составе вод горизонта вблизи хвостохранилища АНОФ-2, где химический состав подземных вод при­близился к химическому составу вод отстойника. Подземные воды загрязнены фтором, кадмием, марганцем (до 10 и более ПДК), минерализация их достигает 900 мг/л, в анион­ном составе вод преобладают сульфаты. Вблизи хвостохранилища АНОФ-3 также наблю­дается загрязнение водоносного горизонта фтором, марганцем, кадмием и аммонийионом, увеличение общей минерализации до 250 мг/л. Наиболее подвержены загрязнению участки водоносного горизонта ниже по потоку от очагов загрязнения. Для АНОФ-2 — гу­ба Белая и оз. Имандра, для АНОФ-3 - реки Черная, Жемчужная.

Водоупорный, локально-слабоводоносный ленинградский озерный горизонт (lQ_IIIln) залегает выдержанным слоем в средних частях долин рек Юкспорйок, Саамская, Малая Белая и Вуоннемийок, плащеобразно перекрывая подпорожский водно-ледниковый горизонт. Отложения представлены плотными слоистыми суглинками, супесями и глина­ми. Мощность горизонта увеличивается от бортов долин к центру и составляет 4 - 20 м. Горизонт относительно водоупорный, локальная водоносность возможна на участках раз­вития песчаных прослоев и линз.

Водоносный подпорожский водно-ледниковый горизонт (f, IgQ_IIIpd) распространен на ограниченной площади в пределах межгорных долин рек Юкспорйок, Саамской, Б. Бе­лой, М. Белой, Вуоннемийок, Кунийок. Подпорожский водно-ледниковый горизонт в цен­тральных частях межгорных долин залегает под толщей водоупорных ленинградских гли­нисто-суглинистых отложений, где он приобретает напор; в краевых частях - под водо­носным водно-ледниковым осташковским горизонтом в устье долины р. М. Белой, в при­брежной части оз. Имандра и в северо-западном борту Коашвинского карьера - первым от поверхности и является безнапорным.

Водовмещающие породы представлены, в основном, разнозсрнистымн песками с гравием, галькой, валунами, включениями суглинистого и глинистого материала. Питание напорного водоносного горизонта осуществляется за счет атмосферных осадков, а также за счет вод кристаллических пород, поступающих с бортов и дна долин. Глубина залега­ния уровней в период межени составляет 5-20 м. В долине р. Вуоннемнйок водоносный горизонт интенсивно дренируется Коашвинским карьером, вследствие чего вблизи карье­ра произошло снижение уровня водоносного горизонта до 25 - 50 м. Напор над кровлей водоносного горизонта составляет 15-45. Фильтрационные свойства водоносного гори­зонта изменяются в широких пределах, достигая максимальных значений в центральных частях долин, где удельные дебиты скважин составляют 4,76-15,4 л/с/м, уменьшаясь в краевых частях долин до удельных дебитов 0,002-0,8 л/с/м. Химический состав подзем­ных вод довольно пестрый, гидрокарбонатный натриевый с минерализацией 30-90 мг/л. В долинах рек Вуоннемнйок, Юкспорйок, Саамской за счет сбросов рудничных вод про­изошло увеличение общей минерализации подземных вод до 180-260 мг/л, нитратов до 20-38 мг/л (ПДК - 45мг/л).

Б. Подземные воды дочетвертичных образований

Водоупорный, локально слабоводоносный палеоген-неогеновый комплекс (R-N). Палеоген-неогеновая кора выветривания дочетвертичных пород занимает, как правило, переуглубленные участки и впадины в долинах рек. Отложения палеоген-неогенового комплекса имеют ограниченное распространение. Представлены трещиноватыми кон­гломератами, рыхлым супесчано-дресвянистым или песчано-дресвянисто-щебнистым ма­териалом, глинами, плотными суглинками. Водовмещающими породами, как правило, являются трещиноватые конгломераты или песчано-дресвянисто-щебнистые отложения. Отложения коры выветривания отнесены к слабо водоносным, а представленные глиной или плотным суглинком — к водоупорным. Мощность коры выветривания изменяется от 0,3 до 8 м, реже достигает первых десятков метров. Горизонт залегает на дочетвертичных отложениях, с которыми гидравлически связан.

Слабоводоносный, локально водоносный протерозой-палеозойский кристалличе­ский комплекс (Pz-PR) распространен повсеместно и на значительной части территории площади обрамления долин залегает первым от поверхности, в межгорных долинах под палеоген-неогеновым, либо подпорожским водно-ледниковым горизонтом, в предгорных долинах под осташковским водно-ледниковым горизонтом.

Подземные воды связаны с дочетвертичными образованиями, приурочены к тре­щинам в магматических и метаморфических породах палеозой-протерозойского возраста. По характеру циркуляции воды относятся к трещинным. По структурным особенностям Хибинскою массива на отдельных участках приобретают черты пластово-трещинных. Водообильность кристаллических пород колеблется в широких пределах и определяется, прежде всего, интенсивностью проявления тектоники. Значения удельных дебитов скважин колеблется от 0,001 л/с/м до 3,4 л/с/м, коэффициенты фильтрации от 0,004 до 16.8 м/сутки.

Питание водоносного комплекса происходит и счет инфильтрации атмосферных осадков, талых вод. Хорошая обнаженность интрузивного массива и интенсивная трещи­новатость, большое количество атмосферных осадков (более 1000 мм в год) значительная мощность трещиноватых пород создают благоприятные условия для накопления подзем­ных вод в Хибинском гидрогеологическом районе.

Воды кристаллических пород гидравлически взаимосвязаны с перекрывающими горизонтами и играют важную роль в питании водоносных горизонтов. В вертикальном разрезе массива могут быть выделены следующие гидродинамические зоны: верхняя, средняя, нижняя. Верхняя зона, зона аэрации и нисходящего движения инфильтрационных вод. Зона связана с сильно трещиноватыми породами коры выветривания и участками открытых тектонических трещин. Водовмещающими породами являются звдиалитоные и порфировидные луявриты и верхняя часть пород лопаритового комплекса. Мощность сильно трещиноватой зоны составляет около 100 м. Средняя зона, зона насыщения, харак­теризующаяся преимущественно горизонтальной циркуляцией подземных вод, связана с менее трещиноватыми породами, в которые по зонам дробления и разрывным нарушени­ям вклиниваются зоны сильно трещиноватых пород. Мощность зоны насыщения нс пре­вышает 200 м. Интенсивная трещиноватость охватывает, чаще всего, приконтактовые ча­сти различных пород. По химическому составу воды гидрокарбонатио-натриевые, ультрапресные, общая минерализация 26-40 мг/л, реакция pH в пределах 8-9, содержание фтора до 1 мг/л. Нижняя зона, зона преимущественного распространения монолитных по­род с распространением трещинно-жильных напорных вод. Воды этой зоны изучены сла­бо, водообильность и водопроницаемость здесь колеблется в незначительных пределах. По химическому составу воды также гидрокарбонатно-натриевые, общая минерализация достигает 70-100 мг/л, характерна повышенная щелочность рН>9.

Основным процессом, формирующим химический состав подземных вод Хибин­ского массива, является выщелачивание из пород растворимых соединений, главным об­разом полевых шпатов, глинозема, кремнезема, солей хлора и фтора. Все подземные воды исследуемой территории близки по химическому составу и являются, в основном, гидрокарбонатно-натриевыми. Подземные воды по особенностям химического состава слабоагресивные по отношению к бетонным и металлическим конструкциям, что важно для проведения работ на рудниках.

Водоносный комплекс наиболее подвержен техногенному воздействию от систем осушения месторождений, разрабатываемых ниже уровня подземных вод: Апатитовый цирк, Юкспорское, Кукисвумчоррское, Коашвинское, Расвумчоррское, Ньюркпахкское. В результате работы рудничных водоотливов произошло снижение уровня подземных вод комплекса до горизонта отработки на всех отрабатываемых месторождениях.