Комплекс геофизических исследований скважин (ГИС) при поисках медно-никелевых месторождений

курсовая работа

Введение

Месторождения медно-никелевых руд представляют весьма разнообразный и сложный геолого-геофизический объект. Они характеризуются разнообразным составом руд, существенной зависимостью их физических свойств от происхождения и концентрации, резко различными формами и условиями залегания рудных тел, наличием аномалиеобразующих тел другой природы, неоднородностью вмещающих пород и целым рядом прочих существенных факторов. Во многих районах наблюдается резко меняющаяся мощность наносов и пересеченный рельеф. В сложной геофизической обстановке получить удовлетворительное решение поисковой задачи каким-либо одним методом, как правило, оказывается невозможным. Задача рационального комплексирования заключается в подборе методов, обладающих специфической чувствительностью к тем или иным свойствам среды, важным для решения поставленной задачи, хорошо дополняющих друг друга, обеспечивающих в итоге надежную геологическую интерпретацию комплекса геофизических съемок.

Геофизические исследования скважин (ГИС) - это отрасль разведочной геофизики, отличающаяся от других (сейсмо-, магнито-, электро-, гравиразведки, радиометрии и ядерно-геофизических методов) только по методике исследований. Основные положения теории физических полей, измеряемых в скважинах, остаются теми же, что и в полевой геофизике. Роль и значение ГИС с течением времени постоянно возрастает, т.к. в перспективе ГИС открывают путь к бескерновому познанию скважин. В настоящее время в скважинах регистрируется свыше 35 различных параметров: разнообразные физические свойства горных пород, напряженность многообразных физических полей, технические характеристики состояния самой буровой скважины. При этом стоимость ГИС составляет лишь незначительную часть от стоимости сооружения и оборудования скважины. Так, например, на нефтяных скважинах, где применяется весьма обширный комплекс ГИС, его стоимость не превышает 4% от стоимости буровых работ, обеспечивая при этом экономию до 20% средств, необходимых для оборудования скважины. В настоящее время буквально все методы полевой геофизики имеют свои аналоги в скважинном варианте и, более того, существуют методы ГИС, не имеющие аналогов среди полевых, например, метод электродных потенциалов, гамма-гамма-каротаж, инклинометрия и др. Анализ распределения средств на выполнение геофизических работ показывает, что ГИС (свыше 20% средств) уступает в этом отношении только сейсморазведке (около 50% средств) и значительно превосходит все остальные отрасли разведочной геофизики.

Целью выполнения курсовой работы является закрепление полученных теоретических знаний студентов по дисциплине: "Комплексирование методов ГИС угольных и рудных месторождений" и умения применять эти знания на практике. Курсовая работа написана на тему: "Комплекс ГИС при поисках медно-никелевых месторождениях".

Задачи подставленные в данной работе:

1. Анализ месторождения меди и никеля

2. Геологическое строение месторождений меди и никеля

3. Анализ физических свойств

4. Выбор оптимального комплекса ГИС

5. Построение физико-геологической модели

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 60Ч20 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… -8,6С, 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… -9С, на пологих склонах мощность мерзлых пород снижается и составляет 75-100м при температуре -1… -3С.

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

геофизический каротаж сульфидный скважина

Глава 2. Геологическое строение Талнахской и Октябрьской 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 Стратиграфия и магматизм месторождения

Геологический разрез района представлен кембрийско-ордовикскими карбонатными осадками, чередованием морских (известняки, доломиты) и лагунных отложений силура-девона, терригенными углекислыми образованиями перми-триаса, туфолавовой толщей триаса. Рыхлые четвертичные отложения развиты повсеместно. Оруденение пространственно и генетически связано с придонной центральной частью Хаерлахской ветви Талнахского рудоносного интрузива габбро-долеритов и представлено тремя промышленными типами. Богатые (сплошные сульфидные) руды представлены Первой Хаерлахской (основной) залежи, протянувшейся в субширотном направлении в виде плитообразного тела на 1.6 км, шириной 0.75, 0.9 км с погружением в восточном - северо-восточном направлении с глубины 1000м до 1750м. Мощность залежи в среднем равна 20м, варьируя от 1м до 44.1м.

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.

Делись добром ;)