книги из ГПНТБ / Киевленко, Е. Я. Геология и оценка месторождений исландского шпата

установлено удовлетворительное качество сырья, а масштабы и тип минерализации позволяют предполагать достаточное количе­ ство запасов оптического кальцита. В ходе разведки окончательно оконтуриваются продуктивные тела и, главное, производится их представительное валовое опробование с помощью крупных экс­ плуатационно-разведочных горных выработок — траншей и карье­ ров. Валовое опробование дает возможность определить среднее содержание в продуктивной породе и сортность оптического каль­ цита, а также выяснить горнотехнические условия и экономическую эффективность эксплуатации месторождения.

Разведочный (эксплуатационно-разведочный) этап разделяется на три стадии: 1) предварительной разведки и 2) пробной эксплуа­ тации и доразведки и 3) эксплуатационной разведки. В первую стадию протяженные кальцитоносные тела I группы опробываются по возможно правильной сети горными выработками примерно равного объема (по 100—150 м3 каждая), что позволяет опреде­ лить форму и мощность рудных тел, оконтурить участки с промыш­ ленной кальцитоносностью и подсчитать запасы оптического каль­ цита по категории С2. Во вторую стадию по данным начавшихся пробных эксплуатационных работ заверяются и уточняются сред­ ние содержания оптического кальцита и показатели его качества (сортности). Одновременно проводится изучение флангов место­ рождения с целью расширения его промышленных перспектив и при благоприятных горнотехнических условиях — разведка глубо­ ких горизонтов с помощью подземных горных выработок. В резуль­ тате эксплуатационно-разведочных работ обеспечивается промыш­ ленная оценка месторождения с подсчетом запасов оптического кальцита по категориям Q и С2. На месторождениях II и III групп, в связи с небольшими размерами кальцитоносных тел, обе стадии разведки обычно совмещены.

Добычные работы на крупных месторождениях сопровождаются эксплуатационной разведкой, которая призвана уточнить ранее подсчитанные запасы, а также обнаружить места скоплений оптического кальцита. Полученные данные используются для оперативного пересчета запасов по сравнительно небольшим блокам, предназначенным для отработки в ближайший пе­ риод.

Объективная геолого-экономическая оценка месторождений за­ труднена малой достоверностью данных о сортности оптического кальцита, чем в основном определяется товарная ценность разве­ данных запасов. Специальные экономические расчеты целесооб­ разно проводить после поисково-разведочных работ для обоснова­ ния перехода к трудоемким разведочно-эксплуатационным работам, а на уникальных и крупных месторождениях — после завершения их разведки с целью уточнения кондиций и обоснования ка­ питальных затрат на строительство промышленного горнодобы­ вающего предприятия. В первом случае возможны технико-эконо­ мические расчеты по укрупненным показателям, основанным на

142

аналогии изучаемого объекта с уже известными однотипными ме­ сторождениями, а во втором составляется обычный технико-эконо­ мический доклад.

Г л а в а 9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАПАСОВ ОПТИЧЕСКОГО КАЛЬЦИТА В НЕДРАХ

Подсчет запасов оптического кальцита является логическим за­ вершением геологоразведочных работ. Для этого прежде всего необходимо оконтурить блоки подсчета и вычислить среднее содер­ жание полезного компонента в продуктивной породе.

Под оконтуриванием понимается определение границ продук­ тивной части залежи с промышленным содержанием полезного ис­ копаемого. Месторожденйя оптического кальцита характеризуются ярко выраженной гнездовой минерализацией, при которой скопле­ ния кристаллов разделены более или менее значительными проме­ жутками пустых пород. В этом случае особенно важно геологи­ чески обосновать контуры блоков, принимая во внимание геолого­ структурные критерии размещения кальцитоносных полостей.

Продуктивные блоки крупных кальцитоносных тел I группы оконтуриваются по данным опробования с учетом особенностей строения этих тел, влияющих на кальцитоносность. Так, на место­ рождениях в мандельштейнах, залегающих под шаровыми лава?ли, необходимо учитывать рельеф поверхности покрова, выбирая по данным буровых работ участки с развитием куполовидных форм, крутых прогибов кровли и т. и. В самих шаровых лавах сущест­ венное значение имеет благоприятная внутренняя текстура по­ крова, а в зонах дробления вулканических и карбонатных пород должны выделяться места крупноглыбового -дробления, в которых возможно образование крупных и устойчивых полостей. Внутрен­ ний контур запасов проводится по крайним положительным про­ бам, показавшим наличие кондиционного сырья независимо от его количества. В связи с неравномерным распределением оптического кальцита и относительно небольшим числом представительных проб бортовое содержание не используется.

Аналогично оконтуриваются и сложные жильные зоны, состоя­ щие из ряда сближенных кальцитовых жил, рентабельная отра­ ботка которых возможна путем сплошной выемки. Такие зоны рас­ сматриваются как единое целое, и в блоки запасов включаются кальцитовые жилы вместе с разделяющими их участками пустых пород.

На месторождениях II и III групп контуры блоков, как пра­ вило, совпадают с геологическими границами минерализованного тела. Опорными точками служат горные выработки, буровые сква­ жины и естественные обнажения, по которым установлено выкли­ нивание тела. Точнее всего контур запасов может быть построен по разведочно-эксплуатационным выработкам, вскрывающим

143

значительную часть площади тела, что позволяет исключить из блока явно непродуктивные, слабо минерализованные участки. При нечетких геологических границах кальцитоносных тел, напри­ мер в случае гнездово-штокверковой минерализации зон дробления, контуры блока проводятся по крайним выработкам, встретившим исландский шпат или установившим надежные косвенные признаки кальцитоносности.

При отсутствии горных выработок, прослеживающих месторож­ дение на глубину, контур блоков подсчета запасов отстраивается по методу экстраполяции. Экстраполяция контуров без опоры хотя бы на единичные горные выработки или буровые скважины сильно снижает достоверность подсчета. Однако таким путем можно опре­ делять запасы мелких кальцитоносных тел, разведка которых на глубину нецелесообразна. Экстраполяция осуществляется по геоло­ гическим данным с учетом принятой системы отработки (построе­ ние эксплуатационных блоков). Для жильных и линзообразных тел, разведанных с поверхности, чаще всего применяется подвеска полотна на глубину, равную одной четверти прослеженной длины жилы по простиранию.

Наиболее ответственной и сложной частью подсчета запасов яв­ ляется определение среднего содержания оптического кальцита

впродуктивной породе, так как именно с этим показателем чаще всего бывают связаны систематические ошибки подсчетов запасов. Следует подчеркнуть, что надежность определения среднего содер­ жания зависит от методически правильного опробования место­ рождения, в первую очередь от равномерного размещения разве­ дочных горных выработок и их достаточно большого объема для получения представительных валовых проб. Отбор частной пред­ ставительной пробы объемом не менее 100—150 м3 продуктивной горной массы, как правило, обеспечивается проходкой одного раз­ ведочного карьера-вреза или траншеи. В крупных разведочно-экс­ плуатационных карьерах за частную пробу принимается секция приблизительно того же объема.

Сам способ расчета среднего содержания оптического кальцита

впродуктивной породе предельно прост: количество добытого при опробовании кондиционного сырья делится на суммарный объем извлеченной продуктивной горной массы, что равнозначно взве­ шиванию на -объемы частных проб. Основная сложность заключи-,

Практически при разведочно-эксплуатационных работах редко удается избежать селективности опробования, так как горные вы­ работки преимущественно развиваются в обогащенных местах кальцитоносного тела. Поэтому в случаях выборочной выемки кальцитоносных гнезд в расчеты среднего содержания необходимо включать и объемы сохранившихся между ними целиков.

Выдающимися, или «ураганными», называют такие пробы, ко­ торые по сравнению с другими показали очень высокое содержа­

144

ние полезного ископаемого. Принято считать, что на месторожде­ ниях оптического кальцита выдающаяся проба превышает макси­ мальную из числа рядовых проб в 10 раз и более, что в общем соответствует пределу, намеченному В. И. Смирновым (1954) для месторождений с крайне неравномерным распределением полез­ ного компонента. При выделении «ураганных» проб кроме указан­ ного формального признака следует принимать во внимание геоло­ гические причины их появления. Они должны учитываться на месторождениях I группы в случае появления уникальных полос­ тей, не характерных для данного кальцитоносного тела. При тен­ денции к концентрации гнезд в погребные зоны — «рудные стол­ бы», а также при малом числе проб (например, на кальцитоносных телах II группы, вскрытых одним-двумя карьерами) выделять «ураганные» пробы не следует. Существуют различные способы замены выдающейся пробы. Проще всего заменить ее максималь­ ной из числа рядовых проб, что позволит избежать завышения среднего содержания в подсчетном блоке.

Подсчет запасов месторождений оптического кальцита I группы обычно производится широко известными методами геологических и эксплуатационных блоков. Запасы сравнительно небольших каль­ цитоносных тел II и III групп, разведанных единичными горными выработками, можно оценить своеобразными геолого-статистиче­ скими методами, которые слабо освещены в геологической лите­ ратуре. Они подразделяются на две группы: комбинированных ме­ тодов и полной геологической аналогии (Киевленко, 1964).

Комбинированные методы основаны на вычислении статистиче­ ским способом только одного параметра — среднего содержания оптического кальцита. Остальные исходные величины подсчета за­ пасов — средняя мощность, длина и высота блока определяются обычным путем по конкретным разведочным данным. Такой метод удобен для подсчета запасов жильных или линзовидных тел раз­ ного размера, находящихся в одном жильном поле и характери­ зующихся многополостной минерализацией. Кальцитоносные тела должны быть оконтурены с поверхности канавами и шурфами. Среднее содержание оптического кальцита в отработанной части месторождения (слое опробования) распространяется на его ниж­ ние горизонты, оконтуренные буровыми скважинами и разведоч­ ными горными выработками. Необходимым условием успешного применения этого метода является аналогия геологического строе­ ния и кальцитоносности блока подсчета с отработанной частью минерализованного тела. В случае изменения геологической ситуа­ ции (вертикальная зональность минерализации, снижение ее ин­ тенсивности и т. п.) необходимо вводить в расчеты поправочный коэффициент, которым, например, может служить показатель на­ сыщенности жильным кальцитом подсчетного блока по сравнению со слоем опробования.

Подсчеты запасов методами полной геологической аналогии ос­ нована на сравнении минерализованных тел с другими полностью

отработанными телами. Эти методы используются для оценки не­ больших, обычно однополостных кальцитоносных тел при отсутст­ вии прямой корреляции между объемом тела и запасами оптиче­ ского кальцита. Другие способы подсчета в таком случае невоз­ можны.

Существует несколько вариантов метода аналогий, применяю­ щихся в зависимости от степени геологической изученности место­ рождения и разработанности оценочных критериев кальцитоносности. Наиболее простой, хотя и самый неточный способ состоит в определении среднего запаса минерализованного тела по резуль­ татам отработки ряда тел. Эта величина относится ко всем мине­ рализованным телам аналогичного геологического строения, кото­ рые были выявлены поисково-разведочными работами в том же кальцитоносном поле. Указанный способ применим только для про­ гнозной оценки запасов месторождения. Его точность можно повы­ сить путем выделения в кальцитоносном поле перспективных мине­ рализованных тел по наличию прямых и косвенных признаков полезного ископаемого. Вычисленная средняя продуктивность рас­ пространяется только на перспективные тела, благодаря чему значительно повышается достоверность общих запасов месторож­ дения.

Дальнейшее повышение точности подсчетов возможно при усло­ вии разделения перспективных минерализованных тел на группы с различной продуктивностью. Каждая группа характеризуется своими геологическими признаками и вероятным запасом оптиче­ ского кальцита, который определяется по статистическим данным разведочных и добычных работ. Задача разведки в этом случае сводится к выявлению комплекса оценочных признаков, позволяю­ щих отнести разведуемый объект к той или иной группе. Такими признаками могут быть размеры, форма кальцитоносных тел и ус­ ловия их залегания, текстура жильного кальцита, сопутствующие оптическому кальциту минеральные ассоциации и т. п. Очень важно выделить особо благоприятный фактор, от которого в ос­ новном зависит степень перспективности минерализованного тела.

Обычно достаточно выделить три группы: наиболее перспектив­ ные тела с максимальными запасами оптического кальцита, мине­ рализованные тела средней или неясной перспективности и мало продуктивные тела. Не следует стремиться к выделению большого числа групп, так как это затруднит оценку разведанных объектов ввиду неизбежного сходства признаков у смежных групп и мало повлияет на общую всегда невысокую точность определения запа­ сов. Очевидно, этот вариант геолого-статистического метода при­ меним только на крупных кальцитоносных полях с большим чис­ лом продуктивных тел, когда можно получить достоверные статистические данные о среднем выходе оптического кальцита по

146

тела, а затем, исходя из его объема, среднее содержание оптиче­ ского кальцита, что необходимо для проверки промышленного зна­ чения подсчитанных запасов.

Запасы оптического кальцита, подсчитанные любым из геолого­ статистических методов, подтверждаются только для совокупности многих кальцитоносных тел или для сравнительно крупных бло­ ков, так как в этих случаях взаимно компенсируются несистемати­ ческие ошибки разных знаков по отдельным телам или частям блока. Более того, сам метод практически исключает возможность полного совпадения реальных запасов отдельно взятого кальцито­ носного тела со средней продуктивностью, определенной по стати­ стическим данным. Это обстоятельство должно учитываться при планировании добычных работ. Основные ошибки подсчета запасов происходят из-за неверной интерпретации критериев кальцитоносности, а также в результате выборочной отработки наиболее пер­ спективных тел, что завышает среднюю продуктивность.

По рекомендации ГКЗ СССР запасы подсчитываются в исланд­ ском шпате-сырце с указанием процента выхода кондиционного материала. Под шпатом-сырцом понимаются все кристаллы ис­ ландского шпата и их обломки (кроме явно дефектных, полностью непригодных), направляемые на обогащение и первичную перера­ ботку. Подсчитанные запасы в связи со сложным строением каль­ цитоносных тел и неравномерным распределением полезного иско­ паемого классифицируются по категориям Ci и С2.

Исходя из накопленного опыта к категории Ci рекомендуется относить запасы месторождений I группы и, как исключение, II группы при сравнительно выдержанной кальцитоносности, кото­ рые опробованы горными выработками не менее чем на двух раз­ ведочных горизонтах (сечениях). Запасы месторождений в шаро­ вых лавах и подстилающих их манделыптейнах могут быть опро­ бованы на одном горизонте и экстраполированы на глубину. В этом случае наличие шаровых лав и благоприятных структур контакта между шаровой лавой и подстилающим покровом необходимо подтвердить буровыми скважинами. Должны быть изучены горно­ технические и гидрогеологические условия разработки месторож­ дения, а среднее содержание оптического кальцита и его качество (сортность) подтверждены пробной добычей.

К категории С2 относятся все запасы, подсчитанные геолого­ статистическим методом или опробованные только на одном раз­ ведочном горизонте и не подтвержденные разведочно-эксплуатаци­ онными выработками.

10*

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного исследования выявлены главные закономерности формирования и размещения месторождений ис­ ландского шпата, которые необходимо учитывать при поисковых и разведочных работах.

Месторождения исландского шпата тесно связаны с вулканиче­ скими базальтоидными формациями стабилизированных областей континентальной земной коры, испытавших тектоно-магматическую активизацию. Они имеют поствулканическое гидротермальное про­ исхождение и локализуются как непосредственно в вулканитах, так и в толщах карбонатных пород, подстилающих эффузивы. В соответствии с геотектонической обстановкой различаются про­ винции исландского шпата древних платформ с проявлением траппового магматизма, областей завершенной складчатости с прояв­ лением позднего (посторогенного) андезито-базальтового вулка­ низма и областей автономной тектоно-магматической активизацией с проявлением трахибазальтового вулканизма.

Структуры вулканических кальцитоносных районов обуслов­ лены сочетанием глубинных разломов, выводивших к поверхности базальтовую магму, с впадинами грабен-синклинального типа, а также с котловинами и мульдами более высокого порядка, за­ полненными расслоенными лавовыми покровами. Месторождения исландского шпата в эффузивах контролируются неровными по­ верхностями контактов шаровых лав с массивными лавами «пехойхой», контракционными трещинами радиальной и сводовой от­ дельности лавовых куполов, первичными газовыми пустотами, полостями вытекания лавы, трещинами проседания и тому подоб­ ными интраэффузивными структурами, сочетающимися с более поздними разрывными нарушениями. Различаются два геолого­ структурных типа месторождений: связанные с шаровыми лавами и позднего дробления лавовых покровов.

Структуры кальцитоносных полей в туфах определяются осо­ бенностями строения надочаговых вулканических зон: наличием полно или частично развитых кальдер проседания и куполо-гор- стов. Месторождения исландского шпата контролируются интравулканическими структурами кальдерных разрывов и блоковых перемещений в пределах жерловых и прижерловых зон. Скопле­

148

ния исландского шпата локализованы в подновленных протоинтрузивных трещинах сводовой и радиальной отдельности в апикаль­ ных частях субвулканических тел долеритов или в зонах дробле­ ния трапповых даек и туфов прожерловых фаций. Различаются субвулканические месторождения, характерные для кальдер, и зоны дробления туфов на крыльях куполов и куполо-горстов.

Размещение телетермальных месторождений исландского шпата в карбонатных породах определяется глыбовыми дислокациями сбросо-взбросового, сбросо-сдвигового или надвигового типа. Круп­ ные разрывные нарушения кальцитоносных полей оперяются зо­ нами дробления, рассланцевания и трещиноватости, вмещающими кальцитовые тела. Скопления исландского шпата связаны с тектоногенны.ми полостями кальцитовых жил и зон дробления, а также с минерализованными пустотами древнего карста и поло­ стями опережающего гидротермального растворения в зонах рас­ сланцевания карбонатных пород. Различаются два геолого-струк­ турных типа месторождений: зон дробления и трещиноватости из­ вестняков и карстовых полостей.

Вещественный состав вулканических месторождений исланд­

мономинерально кальцитовый. Исходя из последовательности об­ разования минеральных парагенезисов поствулканический гидро­ термальный процесс разделяется на три главных стадии: скарновую (гранат-магнетитовую), карбонатную (сульфидно- и кремни­ сто-карбонатную) и цеолит-кальцитовую. Исландский шпат кри­ сталлизовался из концентрированных бикарбонатно-хлоридных натриево-кальциевых растворов при температурах в среднем от 150 до 50° С и давлениях, не превышавших нескольких десятков атмосфер. На фоне эволюционного снижения температуры и давле­ ния отмечались флуктуации термодинамических параметров мине­ ралообразующей среды в результате повторного раскрытия или возникновения новых трещин.

Гидротермальные растворы имели смешанное ювенильно-вадоз- ное происхождение и по мере продвижения к дневной поверхности изменяли состав и концентрацию растворенных компонентов. Глав­ ные стадии минералообразования соответствуют трем основным термодинамическим фациям: субвулканической зоне существова­ ния перегретых растворов, имевших многокомпонентный сернисто- хлоридно-углекислый состав, зоне выкипания этих растворов и приповерхностной зоне циркуляции охлажденных тепловодных рас­ творов простого бикарбонатно-хлоридного натриево-кальциевого состава. Цеолит-кальцитовая минерализация осуществлялась под воздействием охлажденных растворов. Порядок выделения цеоли­ тов и кальцита регулировался процессами взаимообмена натрием и кальцием между раствором и боковой породой. Исландский шпат кристаллизовался в свободных полостях в условиях открытой системы при избытке иона кальция и сравнительном дефиците

149