Геология, геохимия, экология и запасы Центральной части Егорьевского месторождения фосфоритов

Фазлави Али

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геология, геохимия, экология и запасы Центральной части Егорьевского месторождения фосфоритов
ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации по теме "Геология, геохимия, экология и запасы Центральной части Егорьевского месторождения фосфоритов"

На правах рукописи

ФАЗЛАВИАЛИ

ГЕОЛОГИЯ, ГЕОХИМИЯ, ЭКОЛОГИЯ И ЗАПАСЫ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ЕГОРЬЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ФОСФОРИТОВ (оценка влияния экологических факторов на бортовое содержание)

Специальность 25.00 11 - Геология, поиски и разведка

твердых полезных ископаемых, минерагения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 2006

Работа выполнена на кафедре геологии и геохимии полезных ископаемых геологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

Доктор геолого-минералогических наук, профессор Старостин Виктор Иванович

(Геологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова)

Научный консультант:

Кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник

Шатагин Николай Николаевич

(Геологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова)

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор

Мосейкин Владимир Васильевич

(Московский государственный горный университет)

Кандидат геолого-минералогических наук, зав. лабораторией Онищенко Татьяна Леонидовна (ООО «Экология строительства»)

Ведущая организация:

Российский государственный геологоразведочный университет (РГГРУ, г. Москва)

Зашита состоится 7 апреля 2006 г. В 14 30 на заседании диссертационного совета Д 501.001.62 в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова По адресу: 119992 Москва, Ленинские горы, МГУ, главное здание, геологический факультет, ауд. 415.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Геологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (зона «А», 6 этаж)

Автореферат разослан « 3 » марта 2006 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор геолого-минералогических наук

ЛообА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Когда стали обращать больше внимания на экологические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых, выяснилось, что экологические факторы оказывают серьезное влияние на финансово-экономическую оценку месторождений. В частности, именно эти факторы во многом определяют бортовые содержания полезных компонентов в рудах.

Цель работы. Выяснить, какие экологические проблемы возникают при разработке фосфоритовых месторождений, и как они влияют на основные финансово-экономические показатели горнорудных предприятий.

Фактический материал и личный вклад автора. В основу работы положен открытый фактический материал, содержащийся в трех отчетах с подсчетом запасов фосфоритов по Егорьевскому месторождению и, в частности, по Вострянскому участку этого месторождения. А также два отчета по геохимическим исследованиям, проведенным на месторождении. В качестве исходного материала использовалась полная документация 330 буровых скважин и шурфов и журналы опробования фосфоритов и вмещающих пород. Общее число обработанных геохимических проб - 1274. Самим автором было отобрано на Новочеркасском участке месторождении и на рудном дворе обогатительной фабрики (пос. Фосфоритный) 23 пггуфных пробы фосфоритов, концентратов и вмещающих песков, которые были проанализированы в Бронницкой геохимической экспедиции методами количественного спектрального анализа на содержания высокотоксичных химических элементов. Вся эта цифровая и графическая информация была введена автором в компьютеры. Исходные данные проверены и отредактированы. Построены разнообразные двух- и трехмерные компьютерные модели Вострянского участка. Подсчитаны его запасы. Изучены основные экологические проблемы разработки фосфоритов Проведена финансово-экономическая оценка участка при разных бортовых

содержаниях.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

Основные методы исследования. Трехмерная горная геометрия, маркшейдерия и геодезия, воплощенные в комплексы программ трехмерного моделирования месторождений полезных ископаемых. В качестве основного программного комплекса использовалась интегрированная система MicroMine. Но привлекались также DataMine, SurPack, Surfer. В качестве подсобных программ широко использовались Statistica, Excel и др.

Научная новизна. Хотя работа имеет ясно выраженную практическую направленность, в ней есть следующие научные новинки:

Часть 1-я. «Геология». С помощью созданных компьютерных моделей на месторождении установлены неогеновые гравитационные складки.

Часть 2-я. «Геохимия». С окончанием процесса накопления фосфоритов почти полностью прекратилось поступление в бассейн урана. В то время как торий продолжал поступать с прежней интенсивностью. Из этого делается вывод о том, что U и Th имели разные источники (области) сноса.

В распределении редкоземельных элементов обнаружена положительная аномалия церия и неодима. То же самое наблюдается в Камско-Вятском месторождении фосфоритов. Этих аномалий нет во всех остальных фосфоритовых месторождениях Европы, верхнемеловые морские бассейны которых были связаны с Тетисом (Сожское, Полпииское, Дмитриев-Льговское, Свободское, Фокинское, Матейкинское и Унечское месторождения).

Часть 3-я. «Экология». Предложена новая методика определения токсической безопасности удобрений. При внесении удобрений в почву содержания химических элементов резко «разубоживаются», смешиваясь с тысячами тонн почвы. Предлагается способ расчета этой «разубоженной добавки». Затем используется традиционный, хорошо разработанный в экологической геохимии способ оценки загрязнения почв токсичными элементами.

Часть 4-я. «Экономическая геология». Предложен модифицированный метод расчета оптимальных значений бортовых содержаний на основе максимизации чистой дисконтированной прибыли.

Практическая значимость. Создана компьютерная модель Восгрянского участка Егорьевского фосфоритового месторождения. Геостатистическими методами оценена изменчивость всех параметров фосфоритовых залежей. Выяснено, что вредные примеси (Рс20з, ЛЬОз) находятся на уровне, позволяющем использовать егорьевские фосфориты для производства суперфосфатов. Геостатистическим методом подсчитаны геологические запасы участка.

Проанализированы основные экологические проблемы разработки фосфоритов Подтверждено, что при строгом соблюдении технологии добычи ландшафт и биоценоз территории может быть практически полностью восстановлен, но на это потребуется достаточно долгий срок (30-50 лет). Подтверждено, что подземные воды, используемые для водоснабжения населения, добычными работами не затрагиваются. Верхний (надъюрский) водоносный горизонт полностью восстанавливается через 2 года. Поверхностные воды не загрязняются. Стекольные и формовочные валанжинские пески залегают в кровле фосфоритовой серии, и, по мере разработки фосфоритов, будут выброшены в отвал и полностью утрачены. То же самое можно сказать о большей части месторождений глин. Подтверждена радиационная безопасность использования фосфоритов в качестве удобрений, так как по содержаниям радионуклидов они удовлетворяют соответствующим нормам радиационной безопасности (НРБ-99). Населению безопасно проживать на территории Егорьевского месторождения. Подтверждена радиационная безопасность работников горных предприятий. Впервые проанализированы руды на токсичные элементы. Доказано, что токсичные элементы присутствуют в фосфоритах в концентрациях, допускающих их безопасное использование в качестве удобрений. Идея расчета оптимальных бортовых содержаний путем

максимизации прибыли доведена до вычислительного алгоритма, воплощенного в программу средствами, предоставляемыми электронной таблицей Excel.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались: на 4th International Iran and Russia conference "Agriculture and Natural Resources" (September, 2004),. ShahreKord, Iran; на VII Международной конференции "Новые идеи в науках о Земле" в Московской Государственной Геологоразведочной Академии (март 2005 г.); на ХП Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов" в Московском Государственном Университете им. М.В. Ломоносова (апрель 2005 г.), во Всероссийской конференции «Неделя горняка-2006» в Московском Государственном Горном Университете (январь 2006 г.). По теме диссертационной работы опубликовано 7 работ.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, 4-х частей и заключения. 1-я часть «Геология» включает 3 главы, %-я часть «Геохимия» состоит из 6 глав. 3-я часть «Экология» объединяет 5 глав. Последняя 4-я часть «Экономическая геология» состоит из 4 глав. Объем работы - 262 страниц, из которых текст занимает 129 страницы (сюда входит список литературы из 64 наименований и перечень сокращений). Остальное - 47 таблицы и 103 рисунка.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю профессору В.И. Старостину за постоянную, внимательную опеку. Автор искренне благодарит своего научного консультанта кандидата геолого-минералогических наук H.H. Шатагина и инженера E.H. Балычева, без которых автору вряд ли удалось бы освоить такую сложную программную систему как MicroMine. Автору были очень полезны консультации доцента А.Л. Дергачева по вопросам финансово-экономической оценки горнорудных проектов и доцента A.A. Бурмистрова по проблемам эколого-экономической оценки месторождений, за что я им выражаю большую признательность.

Автор от души благодарит своих коллег Мегди Иранманеша и Абдолахи Джафара Шарифа за дружескую помощь и поддержку в работе над диссертацией.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во Введении объясняется, почему автор заинтересовался ролью экологических факторов и их «давлением» на экономику горнорудного производства, что привело его к идее о том, что нужно определять оптимальные бортовые содержания, максимизируя прибыль предприятия Рсть одна сложность в демонстрации этой идеи на практике Дело в том, что опробование фосфоритов проводилось устаревшим способом, который не отвечает современным требованиям. Главный недостаток этого способа заключается в том, что для определения химического состава фосфоритов опробуется только каждая десятая скважина. Это вносит осложнения в непосредственном использовании некоторых геостатистических процедур.

Часть I диссертационной работы посвящена геологическому строению Вострянского участка Егорьевского месторождения. В главе 1.1 дается краткий очерк геологии района. Основное внимание уделяется описанию стратиграфического разреза. В главе 1.2 описывается геологическое строение самого Вострянского участка. Подробно рассматривается отложения юрской и меловой систем Полнее всего изложены условия залегания фосфоритной серии.

Глава 1.3. Трехмерное компьютерное моделирование геологического строения Вострянского участка - основная в Части I и по смыслу, и по объему. Здесь на примере Вострянского участка объясняется как, работая в комплексе программ МюгоМте, создавать компьютерные трехмерные модели месторождений. Описываются исходные данные, методы их проверки и исправления. Рассматривается несколько методов моделирования геологических поверхностей в двумерном и трехмерном пространстве.

Показывается методы моделирование геологических разрезов, построения стрингов, а затем каркасных ЗО-моделей. Строится полная каркасная модель всего Вострянского участка в виде «сомкнутой» блок-диаграммы и в виде «разомкнутой» блок-диаграммы. Проводится вариография мощностей всех слоев фосфоритной серии участка. Рассказывается о блочных ЗБ-моделях геологических тел. Строятся блочные модели всех горизонтов фосфоритной серии, в том числе в виде сомкнутых и раздвинутых блочных блок-диаграмм. Все это совершенно необходимо для того, чтобы производить подсчет запасов геостатистическим методом. Только с помощью геостатистики можно практически моментально производить многовариантный подсчет запасов с разными бортовыми содержаниями, что и делается в части IV диссертации.

В последнем параграфе этой главы дается пример того, как с помощью компьютерной модели можно открыть новые, неизвестные геологические факты. При построении многочисленных геологических разрезов было обращено внимание на то, что при выходе фосфоритной пачки на обрывистый берег р. Медведки слои приобретают ясный наклон вниз по склону рельефа. Долина р. Медведки более чем на 10 м врезана в оксфордские глины. Загиб слоев вниз по склону («ныряние») объясняется тем, что под большим весом вышележащих пород пластичные глины выдавливаются в борта реки и уносятся водой в р. Москву. Самое интересное состоит в том, что точно такие же наклоны фосфоритных слоев обнаружились в борту древней неогеновой долины, которая на востоке разделяет Вострянский и Ёлкияский участки. В настоящее время долина заполнена осадками верхнего неогена, но в предшествовавший период, долина древней реки была углублена в оксфордские глины на 10-15 м. То есть обстановка была той же самой, что в настоящее время в крутом берегу р. Медведка. Значит, и в неогеновое время образовывались оползневые складки. Нужно отметить, что об этих наклонах слоев было известно и прежде, когда участок разведывался (1976 г.). Но наличие этих наклонов объяснялось неровностями морского дна в период накопления осадков.

Защищаемое положение (Тезис IV

Созданы компьютерные трехмерные каркасные и блочные модели Вострянского участка Егорьевского месторождения. С помощью этих моделей уточнены детали геологического строения. Впервые установлено наличие гравитационных складок. Часть из них была сформирована в неогеновый период. С помощью модели был произведен геостатистический анализ геологических и геохимических параметров фосфоритных залежей.

Часть II. Геохимия Вострянского участка.

Фосфориты и вмещающие породы были опробованы на содержания основных оксидов, микроэлементов, редких земель, радионуклидов. Результаты обработки более 1200 анализов изложены в б главах. В этой части очень широко используется статистический анализ и привычные геохимикам коэффициенты концентрации и геохимические спектры. Глава П.1. Посвящена геохимии мезо-кайнозойского стратиграфического разреза. Выявлены химические элементы, характерные для фосфоритной серии. Набор специфических элементов говорит о том, что формирование фосфоритов происходило за счет нескольких областей сноса из различных по составу пород - и ультраосновных, и среднекислых, и метаморфических. В главе П.2 изложены результаты изучения поведения основных оксидов (Р2О5, РегОз, АЬОз, СОг, СаО) по всему разрезу продуктивной толщи по очень коротким пробам (10-15 см). Проанализированы графики изменения всех оксидов по мощности толщи, рассчитаны матрицы корреляций, построены точечные графики зависимости. В результате намечены ассоциации оксидов. Например, высокой положительной корреляцией отличается тройка оксидов Р2О5 - Ре20з - СаО. В главе П.З приводятся результаты количественных спектральных анализов собственных проб, отобранных на Новочеркасском участке и на рудном дворе обогатительной фабрики (пос. Фосфоритовый) из руд, концентратов и меловых песков. Пробы специально отбирались для анализа содержаний высоко

токсичных химических элементов (As, Cd, Tl, Hg и др.) Пробы анализировались количественными спектральными методами. У прежних полуколичественных анализов не хватало чувствительности, чтобы обнаружить эти элементы. Рассчитаны коэффициенты концентрации, построены геохимические спектры. Концентрации высоко токсичных элементов в фосфоритах невелики. В главе 11.4. приведены результаты анализа закономерностей распределения содержаний основных оксидов (Р2О5, РегОз, А12Оз,СО, CaO, MgO) по площади Вострянского участка. Здесь помещена 21 карта в изолиниях распределения в пространстве семи оксидов в трех членах фосфоритной серии. Делается предположение о том, что со времени формирования нижнего фосфоритного слоя к периоду формирования верхнего фосфоритного слоя произошла резкая смена гидродинамического режима в морском бассейне. Глава II.S. В ней описывается геохимия 4-х радионуклидов (U, Ra, Th, К) всего Егорьевского месторождения. Анализируется распределение их содержаний и по разрезу, и по латерали. Рассчитываются матрицы корреляций, описательные статистики, строятся гистограммы. Интересна разница в поведении урана и тория по мощности мезо-кайнозойских отложений. Концентрации урана положительно коррелируют с содержаниями фосфора, а тория - нет. При переходе из фосфоритов верхнего слоя в валанжинские пески концентрации U падают как минимум в 5 раз, в то время как содержания Th остаются практически на том же уровне. Из этого можно сделать вывод о том, что и пути поступления, и области питания (сноса) у урана и тория были разными. В главе II.6 обобщены данные по геохимии редкоземельных элементов в месторождении. Они были заново пересчитаны (нормированы) и представлены графически по общепринятым сейчас методикам. Выяснилось, что для Егорьевского месторождения очень характерны положительные аномалии церия и неодима. Такие же аномалии есть в Вятско-Камском месторождении. Остальные платформенные месторождения Европы более позднего

возраста лишены этой особенности. Считается, что цериевые аномалии характерны для субаэральных условий формирования осадков. Защищаемое положение (Тезис 2У

Анализ содержаний макроэлементов (основных оксидов) и концентраций элементов-примесей позволяет предположить, что между формированием нижнего и верхнего фосфоритных слоев произошла резкая смена гидродинамического режима в морском бассейне. Торий и уран поступали в бассейн из разных источников - после формирования фосфоритной серии содержания урана снизились в 5 и более раз, а концентрации тория остались прежними. Для фосфоритов Егорьевского месторождения характерны положительные аномалии церия и неодима, отсутствующие в большинстве других фосфоритовых месторождений. Содержания оксидов(Ре20з, А12Оз), вредных для производства суперфосфатов, находятся в фосфоритах в допустимых пределах.

Часть III. Экологические проблемы разработки месторождений фосфоритов разнообразны, но для Егорьевского месторождения наиболее остро стоят пять проблем, рассмотрение которых сведено в 5 глав.

Глава ГОЛ. Нарушение ландшафта на Егорьевском месторождении является одной из самых серьезных экологических проблем Очень велика общая площадь всех участков - примерно 400 км2 Образно выражаясь, на площади немного меньшей площади г Москвы нужно снести леса, луга и поля, снять вскрышные породы (от 2 до 30 м), добыть фосфориты, а затем вернуть вскрышные породы на место, разровнять, рекультивировать и вновь засадить лесом. Детально разработана технология разработки фосфоритов («подвижная траншея»), которая позволяет проделать эту огромную по объему работу с минимальным ущербом для природы. Причем, доказано, что через 30-50 лет полностью восстанавливаются не только сами ландшафты, но и биоценоз. Большие площади займут также отходы обогащения фосфоритов. И хоть их размещают на малоценных,

пониженных, болотистых участках, а потом засаживают лесом, но ландшафт в этих местах изменяется коренным образом. Работы по восстановлению ландшафтов требуют больших материальных и финансовых затрат. Они заметно снижают рентабельность разработки фосфоритов.

Глава Ш.2. Попутное уничтожение других минеральных месторождений - еще одна серьезнейшая экологическая проблема. Дело в том, что стратиграфически выше фосфоритной серии залегают месторождения формовочных, стекольных и строительных песков, огнеупорных и кирпичных глин. Естественно, при добыче фосфоритов все эти полезные ископаемые, как вскрышные породы, будут сброшены в отвалы и безвозвратно утеряны. Только в уже разведанных месторождениях может исчезнуть более 0,5 млрд. т формовочных и стекольных песков. Несомненно, эти потери отрицательно скажутся на экономике горнодобывающего предприятия.

Глава Ш.З. Влияние добычи фосфоритов на подземные и поверхностные воды, как это четко доказано гидрогеологами, будет минимальным. Фосфоритная серия подстилается мощным (15-30 м) водоупором - оксфордскими глинами. Разработка фосфоритов останавливается в кровле оксфордских глин. Благодаря этому водоупору основной (мячковский) горизонт подземных вод, использующийся для водоснабжения населения, надежно предохранен от загрязнения. По опыту известно, что поверхностные воды, пройдя отстойники, становятся практически чистыми.

Глава Ш.4. Токсичные элементы в фосфоритах - это то, что, действительно, представляет опасность. Будучи внесенными вместе с фосфоритной мукой в почву, они могут попасть в растения, а далее по пищевой цепочке - в человека, создавая угрозу его здоровью. Общепринятой методики оценки безопасности использования удобрений с известными концентрациями токсичных элементов нет. В диссертационной работе используется 3 способа. Один из способов предложен впервые. Он заключается в следующем. Задается норма внесения фосфора в почву, например, 100 кг Р на 1 га.

Конкретно, в фосфоритной муке содержится 25% Р2О5 . Путем пересчетов можно выяснить, что фосмуки нужно будет внести на гектар без малого 1 тонну, чтобы чистого Р оказалось 100 кг/га. Задается глубина внесения удобрения, скажем, 0,2 м. Затем вычисляется коэффициент разубоживания (или разбавления), который равен весу внесенного удобрения, деленному на массу почвы, в которую оно запахивается. Примем, что объемная масса почвы равна 1,5 т/м3. Тогда коэффициент разубоживания будет равец 1/3000, то есть 1 т фосфоритной муки «растворится» в 3 тыс. т почвы. Тем самым содержание определенного химического элемента в почве будет равно исходному содержанию его в почве до внесения удобрения плюс 1/3000 часть от концентрации этого элемента в удобрении. Зная эти суммарные концентрации, мы можем оценить безопасность применения удобрения, используя дальше хорошо отработанную методику оценки загрязнения почвы токсичными химическими элементами. Результаты оценки безопасности применения удобрений всеми 3-мя способами показали, что использование фосфоритной муки в качестве удобрения безопасно.

Глава Ш.5. Радиационная безопасность добычи, переработки и использования егорьевских фосфоритов в качестве удобрений неоднократно констатировалась разными институтами, организациями и комиссиями. Нам оставалось проверить, соответствуют ли содержания радионуклидов новым требованиям «норм радиационной безопасности» [НРБ-99]. Содержания радионуклидов в фосфоритах и вмещающих породах безопасны как для людей, работающих на их добыче и обогащении, так и для окружающего населения. Содержания радионуклидов в фосфоритной муке отвечают новым нормам по радиационной безопасности для их концентраций в удобрениях. Защищаемое положение (Тезис 3).

Добыча и переработка егорьевских фосфоритов и использование произведенной из них фосфоритной муки в качестве удобрения - безопасны с точки зрения концентраций токсичных химических элементов и радионуклидов. При разработке фосфоритов

полностью уничтожаются ландшафты, которые восстанавливаются, но только через несколько десятков лет. Попутно при добыче фосфоритов уничтожаются месторождения формовочных и стекольных кварцевых песков, огнеупорных и кирпичных глин.

Часть IV называется «Экономическая геология». В ней проводится основная идея диссертации - зависимость финансово-экономической оценки месторождения от многих параметров. Не последнюю роль в такой оценке играет величина принятых бортовых и минимальных промышленных значений основных параметров месторождений. В современном варианте приходится делать десятки вариантов расчетов запасов полезных ископаемых, поэтому важно, чтобы такие повариантные расчеты были не только полностью автоматизированы, но и проводились новыми геостатистическими методами.

Глава ГУЛ. Подсчет запасов участка проводился в последовательности: построение вариограмм -> подгонка модельных вариограмм -> кригинг -> собственно подсчет запасов. Вариограммы строились только для мощностей, поскольку данных по содержаниям Р2О5 явно недостаточно для построения вариограммы. Содержания Р205 оценивались интерполяцией по методу обратных расстояний. По простоте интерпретации лучше всего выглядит вариограмма мощности горизонта кварц-глауконитовых песков. Неплохо интерпретируется и вариограмма мощности нижнего фосфоритного слоя. Изменчивость дисперсии мощности верхнего фосфоритного слоя с расстоянием между выработками интерпретируется хуже. Это понятно - ведь верхний фосфоритный слой размыт и эродирован значительно сильнее двух других, лежащих под ним. Для всех трех фосфоритных слоев была выбрана сферическая модельная функция. Во всех случаях отмечается эффект самородков, примерно равный половине значения порога. Глава иллюстрируется картами (для всех трех членов фоссерии): кригинговых оценок мощности, дисперсий кригинга, стандартных ошибок. Разбраковку блоков проводить не понадобилось.

По существующим кондициям запасы месторождения подсчитываются только там, где мощность верхнего фосфоритного слоя больше 30 см, а мощность вскрыши меньше 25 м. Если подсчитать запасы геостатистическим методом, точно следуя этим кондициям, то мы получим величину запасов руды 3 527 тыс. т. Эта цифра меньше ранее подсчитанных запасов (методом геологических блоков) всего на 4,6%. Так и должно быть. Общие запасы по месторождению, подсчитанные геостатистическими методами и традиционными способами российских геологов, должны быть очень близкими. Но только в геостатистическом подсчете запасов мы получаем: запасы в каждом из 14 тысяч блоков; дисперсию кригинга; количество точек, по которым оценивались параметры блока.

Глава IV.2. Зная запасы месторождения, можно произвести стандартную финансово-экономическую оценку проекта разработки месторождения. В этой главе представлена одна из конечных таблиц подобных оценок. На самом деле их было просчитано несколько десятков вариантов, отличающихся значениями многих параметров рудных тел и производственных расходов. В числе наиболее важных величин, значения которых удалось «нащупать» такими многовариантными расчетами, находится возможная цена фосфоритной муки. В СССР егорьевская фосмука стоила 8-12 рублей за тонну. С тех пор, как была прекращена добыча фосфоритов, представление о возможной стоимости фосмуки было утрачено. После произведенных расчетов стало ясно, что рентабельным производство может быть только тогда, когда цена фосфоритной муки будет находиться на уровне 40 долларов США за одну тонну. Для сравнения можно назвать сегодняшнюю цену за 1 т апатитового концентрата - 44 доллара.

Глава 1У.З посвящена теории бортовых и минимальных промышленных содержаний С одной стороны, Российские геологи разделяют понятия «бортовое содержание» и «минимальное промышленное содержание». С другой стороны, они признают, что во многих случаях смысл обоих понятий совпадает. В странах с рыночной экономикой эти два понятия вообще ие различаются. Точнее говоря, там термин

«минимальное промышленное содержание» практически не используется. Поэтому в этой главе мы ограничимся «теорией» бортового содержания.

Бортовое содержание выражается содержанием полезного компонента, а в месторождениях комплексных руд - суммой имеющих промышленное значение содержаний полезных компонентов, приведенных к содержанию условного основного компонента, имеющего максимальную извлекаемую стоимость.

Бортовое содержание, как правило, должно определяться на основе повариантных технико-экономических расчётов, позволяющих учесть всю совокупность горногеологических, технологических и экономических факторов оценки месторождения. В действительности, это - последовательный просчет нескольких вариантов оценки месторождения при различных значениях бортового содержания. При этом решающими показателями являются прирост или потеря запасов руды и конечного продукта, годовая выдача продукции, рентабельность, величина капитальных затрат на строительство горнорудного предприятия. Количество вариантов бортового содержания должно быть достаточным для однозначного технико-экономического обоснования оптимального его значения.

В этой главе автор на концептуальном уровне демонстрирует принцип оптимизации бортового содержания в зависимости от геологических, технологических и экологических факторов. Бортовое содержание (БС) является таким содержанием полезного компонента в руде, при котором обеспечивается безубыточная добыча и переработка данного сырья в промышленный продукт. Геологи России обычно используют упрощенную формулу расчета БС-

в которой фигурируют затраты (3), связанные с добычей, переработкой и транспортировкой 1 т руды, цена (Ц) за единицу полезного компонента, коэффициент извлечения полезного компонента из руды (И) и коэффициент разубоживания (Р)

Горняки часто оптимизируют БС, максимизируя NPV - чистую дисконтированную прибыль (Net Present Value):

NPV=X NCF,Q+г)" - /0 =- Cc+¿(i> - C,X1+г)" + Sv(l+г)",

i»\ /-I

CT=Fc + Cm +C,+C„ Pr=Q,x(p, + рг), Cm=Qm x cn (для С, и С» - аналогично), где iVCF = (Р-С) - чистая прибыль; /0 = Сс -начальные капитальные затраты; г - ставка дисконта; п - срок осуществления проекта; CT,Cm,C,,C,,Fc - общая стоимость, затраты на добычу, обогащение и экологию, фиксированная стоимость; S, - современная величина остаточной стоимости оборудования.

Но, на самом деле, БС определяется большим числом факторов: средним содержанием полезных компонентов, запасами руды, технологией добычи и переработки, ставкой дисконта, продолжительностью работы рудника, производительностью обогатительной фабрики, правовыми условиями, географическим положением, возникающими экологическими проблемами и многим другим. Каждый из этих факторов не является постоянной величиной, а меняется в пространстве и времени. Многие из них связаны друг с другом.

Рассматривая на качественном уровне взаимосвязь некоторых из них со средним содержанием основного полезного компонента, можно обнаружить существование 3 границ: 1 - геологической; 2 - технологической; 3 - экологической.

В горнорудном производстве существуют 3 стадии: добыча, обогащение и передел. Примем, что Qm,Qt,Qt - количество руды, концентрата и полезного компонента, a g-содержание компонента в руде. Тогда QM-kmQ{g)" (для С/ и С, - аналогично), где

Л, =-Сс„ +!Х[(Л-с,Ж?П0 + гГ +Sv„(l + rr - добыча;

Л/, =-Сс, -с,)е(гГ](1 + гГ' +Л,(1+г)-" - обогащение;

л, — Ссг +£*,[(/>, + + гГ - экология.

1-1

Зависимость между запасами руды и средним содержанием выглядит следующим образом - чем беднее руда, тем больше запасы Но на определенном интервале образуется некоторая «полочка» - среднее содержание в этом интервале меняется, а запасы остаются одними и теми же. Этот интервал называется «геологической границей», потому что ее появление обязано геологическим особенностям месторождения. При меньших содержаниях запасы заметно увеличиваются, но отработка их становится нерентабельной. Еще ярче эта граница проявляется на графике «средние содержания - чистая дисконтированная прибыль». Слева от этой границы мы будем иметь убытки. Вряд ли будет выгодна отработка очень богатых по содержаниям, но очень маленьких по запасам месторождений.

Затраты на обогащение руды увеличиваются со снижением среднего содержания Здесь, как и в предыдущем случае, появляется «технологическая граница» - при переработке больших объемов руды с бедными содержаниями затраты резко возрастают Прибыль можно получить только в том случае, когда среднее содержание превышает эту «технологическую границу».

Затраты на ликвидацию экологических последствий деятельности горнорудных предприятий также явно зависят от значения среднего содержания В частности затраты на рекультивацию и восстановление земель, занятых отвалами бедных руд и пустых пород могут быть столь велики, что возникает своеобразная «экологическая граница» в содержаниях полезных компонентов, ниже которой предприятие будет терпеть убытки

Можно было бы рассмотреть еще несколько зависимостей между факторами, определяющими значение БС. Но, по смыслу, все они похожи. Если изобразить все эти

зависимости на одном графике, то мы получим серию кривых сначала, показывающих, как прибыль, обусловленная геологическими Pvm, технологическими Pv,, экологическими Pve и другими причинами при росте содержаний сначала возрастает, пересекая при этом уровень нулевой рентабельности, а потом по мере увеличения содержаний начинает снижаться. По нашему мнению, величину БС нужно определять как минимаксное значение по всем этим кривым (рис. 1):

шах { Pv = max [ min (Pvm Pvb Pv,)]}.

Рис. 1. Минимаксная процедура поиска оптимального бортового содержания.

Глава 1У.4. В этой главе показывается как концепция определения оптимального значения бортового содержания (БС) реализуется на практике.

Строение продуктивной толщи Егорьевского месторождения наталкивает на мысль о том, как можно менять БС с тем, чтобы найти его оптимальное значение. Верхний и нижний фосфоритные слои разделены кварц-глауконитовыми песками. Этот горизонт - не абсолютно пустой по содержаниям Р2О5. Содержания оксида фосфора варьируют здесь от 4% до 9%. Если последовательно включать в рудное тело «пласты» кварц-глауконитовых песков мощностью 10 см, 20 см, 30 см и т.д., мы, тем самым, будем последовательно разубоживать руды верхнего и нижнего рудных слоев. Соответственно, будут меняться запасы руды, среднее содержание, выход концентрата и фосмуки. Каждый вариант будет просчитан по схеме финансово-экономической оценки горнорудных проектов. В Приложении к работе представлены результаты 22-х вариантов таких расчетов. В каждом варианте показаны объемные доли рудных и «нерудных» частей, соответствующие им

средние и бортовые содержания, выход концентрата (фосмуки), и другая информация. Все графики данной главы построены по результатам расчетов, представленных в таблицах.

Сначала рассмотрим, как меняются запасы руды в зависимости от БС. Ясно, что при высоком БС руда будет богатой, но ее будет мало. Со снижением БС будут расти запасы. Но существует момент, при котором БС будет снижаться, но запасы практически останутся теми же самыми. Образуется своеобразный перегиб графика (рис. 2) вблизи от 11%. Такой же отчетливый перегиб образуется на графике «средние содержания -запасы», но только на отметке 14%. Так в реальности выглядит излом на графике, названный в предыдущей главе «геологической границей».

I адоп)

Рис. 2. Зависимость запасов фосфоритов от бортового содержания Р2О5.

Если мы построим график «бортовое содержание - чистая дисконтированная прибыль», то получим дугообразную кривую с максимальным значением около 11% И левая, и правая ветви графика показывают отрицательную прибыль. И это понятно. Если обогащать очень бедную руду, то многие расходы уходят «впустую». А если руда очень богата, то это тоже не очень хорошо - руды мало, а, значит, и прибыль будет небольшой (рис. 3). Такой же горб, но только пологий, мы найдем на графике «среднее содержание -запасы концентрата», но только вблизи от среднего содержания 14%. Этот перелом графика говорит о том, что при дальнейшем повышении среднего содержания запасы

руды будут существенно меньше, а, значит, и запасы концентрата тоже будут меньше. Так мы получаем «технологическую границу».

Рис. 3. Зависимость ИРУ от бортового содержания Р2О5.

Обратите внимание, что МРУ очень маленькая. Она положительная только в области, непосредственно примыкающей к БС 11%.

Построим график «среднее содержание в руде - затраты на экологию при изготовлении 1 т концентрата». Получится вогнутая кривая (рис. 4). Чем беднее будет руда, тем больше будет добыто руды и тем больше будут затраты на рекультивацию земель. При росте содержаний от 15% до 16% будет получено почти в 2 раза меньше концентрата, а затраты на экологию останутся почти теми же. В результате резко возрастет «экологическая нагрузка» на каждую тонну концентрата.

Куполовидная кривая получается на графике «бортовое содержание - чистая дисконтированная прибыль». Здесь две кривых (рис. 5). Одна показывает КРУ без экологических затрат, а вторая - КРУ с затратами на экологию. Закрашенная область

Рис 4. Зависимость затрат на экологию, отнесенных на 1 т концентрата, отражает влияние экологии на рентабельность производства. Это - своеобразная «экологическая граница»

Рис 5. Зависимость ЫРУ от БС без учета и с учетом затрат на экологию Черная кривая показывает, как меняется при изменении БС в случае

отсутствия затрат на экологию. Красная кривая отражает КРУ с затратами на экологию.

В предыдущей «теоретической» главе говорилось, что оптимальное значение БС ищется минимаксными математическими методами по нескольким эмпирическим кривым. В реальности получается, что в минимаксных подходах в нашем случае нет необходимости Дело в том, что во всех случаях мы получили однозначные ответы на вопросы об оптимальных значениях и бортового (11%) и среднего (14%) содержания

В Приложении представлены варианты бортовых содержаний, соответствующие им запасы руд и оксида фосфора Произведенный поливариантный анализ проекта позволяет утверждать, что в Вострянском участке наибольшая чистая дисконтированная прибыль будет получена при бортовом содержании Р2О5 - 11%. При этом среднее содержание Р2О5 в руде окажется равным 14%. Эти величины являются оптимальными для данной части Егорьевского месторождения. Им соответствуют запасы руды 3 527 332 т, из которых будет получено 1 646 961 т концентрата, то есть фосфоритной муки. Защищаемое положение (Тезис 4).

Затраты на ликвидацию экологического ущерба, связанного с восстановлением ландшафтов, и попутным с добычей уничтожением месторождений формовочных и стекольных песков, огнеупорных и кирпичных глин делают добычу и переработку егорьевских фосфоритов малорентабельным предприятием при стоимости 1-ой тонны фосфоритной руды примерно 40 долларов США. Чтобы эксплуатация егорьевских фосфоритов была прибыльной, необходимо разработать новые технологические схемы добычи и переработки фосфоритов, исключающие уничтожение вышезалегающих месторождений.

Заключение. Егорьевское месторождение фосфоритов и Вострянский участок, в частности, являются достаточно удачным объектом, на примере которого можно продемонстрировать основную идею диссертационной работы. Решение эколога ческих проблем требует все больших и больших затрат. Они становятся определяющими факторами, влияющими на рентабельность работы горнорудных предприятий. Решение многовариантных задач с меняющимися величинами бортовых значений любых параметров рудных тел (содержаний полезных компонентов, мощностей рудных тел, процентов извлечения в концентрат и т.п.) помогают нащупать оптимальные варианты этих бортовых содержаний.

Фосфориты Егорьевского месторождения в данное время не разрабатываются. Приостановка их разработки вызвана именно тем обстоятельством, что его значительные запасы, находящиеся на грани экономической рентабельности, не выдержали давления экологических факторов, и, естественным образом, перешли в разряд забалансовых

Список работ, опубликованных по теме диссертации 1 Fazlavi A. Mining Economy. Sayeh Gostar Publication. 2004,276 p.

2. Shatagin N N, Iranmanesh M., Fazlavi A. An estimation of heavy metals environmental impact from phosphorites of Egorievskoe deposit (Moscow regions, Russia). Abstract of Proceedings of 4th International Iran and Russia conference "Agriculture and Natural Resources" (September 8-10,2004). ShahreKord. Iran. P. 205-206.

3. Шатагин H.H., Фазлави А. Расчет минимально-промышленного содержания для месторождений с 2-мя полезными компонентами в рудах. Материалы докладов VII Международной конференции "Новые идеи в науках о Земле", 2005, т. 2, с. 245.

4 Фазлави А Гравитационные складки в Егорьевском фосфоритовом месторождении Сборник тезисов XII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов", 2005, т. 1, с. 85

5. Шатагин H.H., Фазлави А. Неогеновые гравитационные складки в Егорьевском фосфоритовом месторождении. «Геотектоника». 2006. (в печати).

6 Шатагин H.H., Иранманеш М., Фазлави А. Экологические проблемы разработки егорьевских фосфоритов. «Геоэкология». 2006. (в печати).

7 Фазлави А. Изучение бортового содержания фосфоритов Егорьевского месторождения на основе технико-экономических и экологических расчетов (геологическая, технологическая и экологическая границы). Доклады Международной конференции «Неделя горняка - 2006». Семинар 8 Московский Государственный горный университет. 2006 С. ? (в печати).

Отпечатано в отделе оперативной печати Геологического ф-та МГУ Тираж /Р0 экз. Заказ № 16

¿006А [

- 4 4 61

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Фазлави Али

Специальность 25.00.11 - Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель доктор геолого-минералогических наук, профессор

В.И. Старостин

Научный консультант кандидат геолого-минералогических наук

Н.Н. Шатагин

Москва

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.

ЧАСТЬ I

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ВОСТРЯНСКОГО УЧАСТКА

ЕГОРЬЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Глава 1.1, Геология района.

§ 1.1 Л Общие сведения о районе Егорьевского месторождения.

§ 1.1.2 Стратиграфия.

§ 1.1.3 Тектоника.

§ 1.1.4 Гидрогеология.

Глава 1.2. Геологическое строение Вострянского участка.

§ 1.2.1. Общие сведения об участке.

§ 1.2.2. Стратиграфия.

§ 1.2.3. Условия залегания фосфоритной серии.

Глава 1.3. Трехмерное компьютерное моделирование геологического строения Вострянского участка.

§ 1.3.1. Исходные данные.

§ 1.3.2. Каркасы поверхностей.

§ 1.3.3. Каркасные модели геологических тел.

§ 1.3.4. Полная каркасная модель.

§ 1.3.5. Блочные модели.

§ 1.3.6. Вариография.

§ 1.3.7. Неогеновые гравитационные складки на Егорьевском фосфоритовом месторождении.

ЧАСТЬ II

ГЕОХИМИЯ ВОСТРЯНСКОГО УЧАСТКА ЕГОРЬЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Глава II.1. Геохимия всего мезо-кайнозойского стратиграфического разреза.

Глава II.2. Геохимия стратиграфического разреза продуктивной толщи.

Глава II.3. Геохимия элементов-примесей в рудах.

Глава II.4. Пространственные (латеральные) закономерности распределения фосфора на месторождении.

Глава II.5. Геохимия радионуклидов.

Глава II.6. Геохимия редкоземельных элементов.

ЧАСТЬ III

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ ФОСФОРИТОВ ЕГОРЬЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Глава III. 1. Нарушение ландшафтов.

Глава III.2. Попутное уничтожение других минеральных месторождений.

§ III.2.1. Месторождения песков.

§ III.2.2. Месторождения глин.

§ III.2.3. Суммарные потери запасов.

Глава III.3. Влияние на подземные и поверхностные воды.

Глава III.4. Токсичные элементы в фосфоритах.

Глава III.5. Радиационная безопасность.

ЧАСТЬ IV ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ

Глава IV. 1. Подсчет запасов Вострянского участка.

§ IV. 1.1. Подсчет запасов 1976 г.

§ IV. 1.2. Результаты геостатистического подсчета запасов.

Глава IV.2. Стандартная финансово-экономическая оценка разработки руд Вострянского участка.

§ 1V.2. 1. Исходные данные.

§ 1V.2. 2. Расчет чистых потоков реальных денег.

§ IV.2. 3. Дисконтированные потоки реальных денег.

Глава IV.3. Бортовое содержание. Минимальное промышленное содержание.

Теория.

Глава IV.4. Бортовые содержания. Практика.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геология, геохимия, экология и запасы Центральной части Егорьевского месторождения фосфоритов"

Работая в Иране, я вплотную занимался вопросами финансово-экономической оценки месторождений полезных ископаемых, преподавал этот предмет в Международном Университете им. Имама Хомейни (г. Казвин). В 2004 г. вышло 2-е издание моего учебника на эту тему «Горная экономика» (Fazlavi A. Mining Economy. Sayeh Gostar Publication. 2004, 276 p.). Естественно, попав в аспирантуру в МГУ им. М.В. Ломоносова, я попросил своих будущих руководителей, чтобы тема моей диссертационной работы была бы как-то связана с проблемами финансово-экономической оценки проектов разработки месторождений, влияния на эту оценку экологических факторов, оптимального выбора бортовых содержаний и т.п. В.И. Старостин мне доступно объяснил, что кафедра, куда я поступаю, называется «кафедрой геологии и геохимии полезных ископаемых». Поэтому, в первую очередь, я и буду заниматься геологией и геохимией независимо от того, какое месторождение мне достанется. Вопросами экологии, подсчета запасов и финансовых расчетов на кафедре также занимаются, но это проблемы второго плана. Не изучив, как следует, геологию и геохимию невозможно правильно подсчитать запасы и рассчитать финансы.

Поэтому в предлагаемой читателю диссертационной работе я постарался, чтобы вопросам геологии, геохимии, экологии и подсчета запасов было уделено одинаковое внимание.

Выбор объекта - прерогатива научного руководителя. Мне досталось Егорьевское месторождение фосфоритов. Месторождение долинами современных и неогеновых рек разбито на массу участков, из которых 20 - промышленные. Для детального изучения был выбран один участок - Вострянский. Он расположен примерно в центре района. Он один из самых мелких по размерам (2,5 км на 3,7 км), но зато он разведывался три раза (отчеты 1956,

1969, 1976 гг.). Он служил местным геологам чем-то вроде полигона, где отрабатывались некоторые технологические новинки бурения и опробования. В результате на участке было пройдено 300 с лишним скважин и шурфов, что представлялось важным для проверки отдельных геостатистических предположений.

Изучение разных геологических явлений требует наблюдений над геологическими объектами различного масштаба. Детали строения продуктивной толщи исследовались в пределах одного (преимущественно Вострянского) участка. Для изучения геохимических особенностей распределения микроэлементов в мезо-кайнозойском разрезе привлекались данные по Центральной части месторождения. Исследование распределения радионуклидов потребовало привлечения результатов анализов по всему месторождению. То же самое касается сведений о содержаниях редкоземельных элементов - единичные данные по отдельным участкам пришлось объединить в одну выборку. Трехмерное моделирование рудных тел проводилось непосредственно на Вострянском участке.

Как оказалось позже, и сам Вострянский участок, и все Егорьевское месторождение разведаны с большим отступлением от существующих, современных стандартов. Дело в том, что опробование фосфоритов проводилось по старинке способом, который сейчас ничего, кроме удивления вызвать не может. Его главный недостаток заключается в том, что химически опробуется только каждая десятая скважина. Из-за этого образуется явный диссонанс между количеством замеров мощности фосфоритных слоев и количеством опробованных скважин. В таких условиях использование некоторых геостатистических процедур выглядит несколько формально. Но, так как кандидатская диссертация является квалификационным научным произведением, я счел возможным продемонстрировать свое владение геостатистикой в урезанном (в некоторой степени) виде.

В качестве основных методов исследования использовались трехмерная горная геометрия, маркшейдерия и геодезия, воплощенные в комплексы программ трехмерного моделирования месторождений полезных ископаемых. В качестве основного программного комплекса использовалась интегрированная система MicroMine. Но привлекались также DataMine, SurPack, Surfer. В качестве подсобных программ широко использовались Statistica, Excel и др.

Работа состоит из «Введения», 4-х частей и «Заключения». 1-я часть «Геология» включает 3 главы. И-я часть «Геохимия» состоит из 6 глав. III-я часть «Экология» объединяет 5 глав. Последняя IV-я часть «Экономическая геология» состоит из 4 главы. Нумерация глав - не сплошная, а отдельная по каждой главе. Например, «Глава 11.4» обозначает: Часть II, Глава 4. Нумерация таблиц и рисунков сплошная в каждой главе отдельно. Например, «рис. II.3.12» обозначает: Часть II, Глава 3, рисунок 12.

Объем работы - 238 страниц, из которых текст занимает 129 страницы (сюда входит список литературы из 64 наименований). Остальное - 47 таблиц и 103 рисунков.

Часть I

Геологическое строение Вострянского участка Егорьевского месторождения Глава 1.1.Геология района § 1.1.1 Общие сведения о районе Егорьевского месторождения

Егорьевское месторождение расположено в хорошо обжитом, развитом в промышленном отношении районе Европейской части России, в 80 км к юго-востоку от г. Москвы, на территории Воскресенского, Егорьевского, Коломенского и Орехово-зуевского административных районов Московской области (рис 1.1.1).

Общая площадь месторождения около 500 км2, из них около 350 км2 приходится на фосфоритовые залежи.

Северной границей месторождения является древняя погребенная долина, проходящая через населенные пункты Цаплино, Егорьевск, Василево. Западной - реки Москва и Нерская. Южной - р. Ока. Восточной - р. Цна.

Речная и овражная сеть разделяет месторождение на ряд обособленных фосфоритоносных площадей (участков).

Егорьевское месторождение объединяет 20 участков, каждый из которых по своим размерам мог бы соответствовать обычному месторождению (рис. 1.1.2). В настоящее время Егорьевское месторождение не эксплуатируется.

Район является промышленно-сельскохозяйственным. Основная масса промышленных предприятий сосредоточена в городах Воскресенске, Егорьевске и их окрестностях. Город Егорьевск является крупным промышленным центром, в котором развита текстильная, металлообрабатывающая, обувная и пищевая промышленности. Недалеко от города расположены крупные торфоразработки. В г. Воскресенске расположен крупный химический

Условные обозначения: 1 - Егорьевское месторождение; 2 - Шабановская площадь; 3 -Винограда вская площадь; 4 - Боярки некая площадь; 5 - Ильинская площадь; 6 -Броннцкая площадь (Западный участ к); 7 - Броннцкая площадь (Восточный участок); 8 -Лукошкннская пощадь; 9 - Северен месторождение (Северная площадь); 10-Нефедьевская площадь; 11 = Северское месторождение (Южная площадь).

Рис.1.1, ]. Подмосковный фосфоритовый бассейн ъ

Рис.1.1.2. Участки Егорьевского фосфоритого месторождения

Участки Егорьевского месторождения

Название

Новосел ко веки й

2 Лидинский

3 ОсташевскиЛ

Кладьковский

Шукликскнй Игнатьевскнй

7 1! елоховский

8 Лопат» некий

9 Воскресенский

10 Таракапоаский

11 Вострянекий

12 ЁлкннскнЯ

13 I [овочеркаскиИ

14 Юсреэовскнй

15 Леао-ТараканоаекиЙ

1 6Восточны Л

17 Ссмлславский

18 Мезенский

19 Дар и ще некий

20 Раменковский

21 Иарфентьевский комбинат, Подмосковный горно-химический комбинат, крупные цементные и шиферный заводы. Кроме того, имеется целый ряд небольших предприятий местной, легкой и пищевой промышленности.

Сельское хозяйство имеет в основном мясомолочное направление. Основными культурами являются: рожь, кукуруза, картофель, гречиха, лен.

Обеспеченность района путями сообщения удовлетворительная. Внутри района связь осуществляется по грунтовым дорогам. Во время весенних и осенних дождей из-за крупных заболоченных массивов, часть из них выбывает из строя. С севера на юг вдоль западной границы месторождения проходит Московская железная дорога (Рязанское направление) у которой от ст. Воскресенек отходят линии на Каширу, Егорьевск и Куровскую. Кроме того, имеются железнодорожные ветки местного значения, соединяющие рудники с карьерами и с комбинатом. С юго-запада на северо-восток территорию месторождения пересекает шоссейная дорога Коломна-Егорьевск. Вдоль северо-восточной ее границы проходит шоссе Москва-Спас-Клепики. Вдоль южной и юго-восточной границы проходит шоссе от Коломны до Шарапово, от которого отходят ответвления на Егорьевск и Луховицы. В северо-западной части месторождения проходит шоссейная дорога, соединяющая Раменское-Воскресенск-Коломну.

Территорию месторождения пересекают несколько линий высоковольтных электропередач и газопроводы Саратов-Москва и Азия-Центр.

Электроэнергией район снабжается от Шатурской ГЭС и полностью электрифицирован.

Источником промышленных вод служит р. Москва. Для питьевого водоснабжения используются воды каменноугольных отложений, эксплуатируемые целым рядом водозаборных скважин.

Месторождение расположено на водоразделе левых притоков р. Оки, р. Москвы и р. Цны с юга. Этот водораздел вытянут с юго-запада на северо-восток и представляет собой пологоволнистую равнину, сильно расчлененную, с хорошо развитой гидрографической сетью. Переход от водоразделов к речным долинам постепенный, через пологие растянутые склоны. В целом прослеживается общий наклон местности с северо-запада на юго-восток.

Водоразделы - пологие, слегка всхолмленные, покрыты хвойным, лиственным или смешанным лесом, к местным понижениям рельефа на водоразделах нередко приурочены заболоченности (верховые болота).

Абсолютные высоты поверхности водораздельных пространств обычно не превышают 140 м. Наиболее высокий водораздел расположен между р. Медведкой и р. Нетынкой с абсолютными высотами более 150 л/.

Егорьевское месторождение пересечено большим количеством рек и оврагов. Реки и их притоки, частично размывая продуктивную толщу месторождения, рассекают его на отдельные площади. Причем, верховья рек и оврагов, представляющие собой слабо выраженные в рельефе плоские сильно заболоченные ложбины, продуктивную толщу не размывают. Западная часть месторождения пересечена в широтном направлении левыми притоками р. Москвы: р. Нерской, р. Гуслицей, р. Медведкой, р. Семиславкой, р. Мезенкой, р. Велегушкой, восточная - левыми притоками р.Оки, пересекающими месторождение с севера на юг.

Реки нередко являются естественными границами отдельных участков Егорьевского месторождения. Реки относятся к типу равнинных с питанием их, в основном за счет талых и ливневых вод, а зимой и в засушливое время за счет подземных вод. Самые высокие уровни в реках и самый большой расход их отмечается в период весеннего половодья; самые низкие уровни - в летнюю межень. Замерзают реки в конце ноября, промерзая на 20-50 см, а на реке Москве- до 1,0 л*. Самые большие реки района - Ока и Москва.

§ 1.1.2 Стратиграфия

Район Егорьевского фосфоритового месторождения в тектоническом отношении расположен в пределах южного крыла Московской синеклизы и сложен породами каменноугольного, юрского, мелового, третичного и четвертичного периодов. Мощность кайнозойских и мезозойских отложений колеблется от 15 до 70 м, составляя в среднем 25-30 м. По долинам рек их мощность снижается до 15 м.

Каменноугольные отложения являются наиболее древними. Они представлены органогенными известняками с редкими прослоями доломитов и мергелей среднего карбона (С2). Мощность его достигает 18-20 м. Выше залегает глинисто-карбонатная толща гжельского яруса верхнего карбона. Толща верхнего карбона ( Cj ) представлена несколькими слоями: кревякинскими, хомовническими, дорогомиловскими и яузскими. Слои образуют пестрое переслаивание светлых карбонатных пород, представленных известняками и доломитами, и пестро окрашенных в светло-зеленые, розовые и темно-вишневые тона мергелей. Общая мощность отложений верхнего карбона составляет около 50 м.

Юрская система (J). Юрские отложения пользуются широким распространением. Они залегают на сильно эродированной поверхности верхнего карбона и представлены континентальными и морскими осадками батского, келловейского, оксфордского и титонского (волжского) ярусов.

Батский ярус (Jjbt) пользуется незначительным распространением. Отложения его отмечаются на Дарищенском участке, где они, обычно, выполняют ложбины в кровле карбона. Отложения представлены континентальными и прибрежно-морскими осадками. Они сложены, в основном, кварцевыми, разнозернистыми песками темно-серого цвета, с прослоями, не известковистых глин черного и темно-серого цвета.

Темные тона в окраске глин обусловлены большим содержанием обугленного растительного детрита. Мощность батских отложений составляет 7-10 м.

Келловейекий ярус (J^) залегает на карбоне и представляет собой трансгрессивную серию осадков. Он делится на три подъяруса.

Нижний келловейекий подъярус (Jiki) сложен в основном кварцевыми песчаниками темно-серого цвета с зеленоватым оттенком и глинами не известковистыми, нередко с примесью песчаного материала. Мощность подъяруса достигает 8-10 м.

Средний келловейекий подъярус (J^h) развит значительно шире нижнекелловейского подъяруса. Его отложения с размывом залегают на батских и нижнекелловейскйх отложениях, а нередко и на карбоне. Подъярус сложен, в основном, тонкослоистыми глинами плотными, известковистыми, обогащенными железистыми оолитами. Глины окрашены в темно- и светло-серые цвета. В глинах отмечаются редкие конкреции фосфоритов. Мощность подъяруса равна 6-8 м.

Верхний келловейекий подъярус (J^k^) по сравнению с другими подъярусами келловея развит наиболее широко. Он залегает на каменноугольных отложениях или с размывом на различных подъярусах средней юры. Толща верхнекелловейского подъяруса представлена тонкослоистыми глинами с большим содержанием известковистого детрита. Окрашены глины в серый и темпо-серый цвет. Нередко в них отмечаются конкреции фосфоритов и марказита. Мощность подъяруса 9-10 м.

Оксфордский ярус (Jj ) пользуется широким распространением на площади Егорьевского фосфоритового месторождения. Отложения оксфордского яруса с размывом залегают на породах келловейского яруса и подразделяются на нижний и верхний подъярусы.

Общая мощность оксфордских отложений колеблется от 8,5- 1бм.

Нижний оксфордский подъярус (J3O1) представлен толщей глин известковистых, мало слюдистых, с небольшим содержанием железистых оолитов. Глины изобилуют детритом аммонитов, встречаются раковины гастропод и пелеципод. В глинах отмечаются мелкие конкреции марказита и фосфоритов. Мощность этих глин составляет от 0,5 до 13,0 м.

Верхний оксфордский подъярус (J302)- выделен условно. По сравнению с нижним оксфордским подъярусом отложения верхнего оксфорда имеют меньшее развитие в связи с тем, что они подверглись большому послеоксфордскому размыву. Отложения верхнего оксфордского подъяруса залегают несогласно на нижнеоксфордских отложениях. В его строении принимают участие известковистые глины нередко с примесью песчаного материала. В их окраске преобладают черные, реже темно-серые тона. Глины содержат небольшое количество аммонитового детрита, конкреции фосфоритов и марказита. Мощность подъяруса колеблется в пределах 5

Титонский ярус (Jj//) в районе представлен средним и верхним подъярусами. Титонские (волжские) отложения имеют большое распространение. Лишь в пределах древних и современных долин они частично или полностью размыты. Волжские отложения с большим размывом залегают на глинах оксфорда. Полностью отсутствуют кимериджские и нижнетитонские отложения. Но в базальных слоях среднего титона встречаются окатанные и отшлифованные фосфоритные желваки с фауной кимериджа. С отложениями верхнего и нижнего титонского подъярусов связана основная часть фосфоритоносности Егорьевского месторождения.

Стратиграфическая схема титонских отложений по руководящей фауне аммонитов подразделена на фаунистические зоны. Но их подробное описание не входит в наши задачи.

13 м.

Средний титонский подъярус {Jstti) включает в себя отложения, которые принято называть «нижним фосфоритным слоем», мощностью 0,10-0,6 м и кварцево-глауконитовые пески, мощность которых может варьировать от 0,6 до 3,0 м (оба эти горизонта будут описаны далее в разделе о фосфоритной серии Востряпского участка).

Верхний титонский подъярус (Jjttj) начинается кварцево-глауконитовыми песками мощностью до 2,0 м и заканчиваются теми породами, которые называются «верхним фосфоритным слоем» мощностью от 0,4 до 1,4 м.

Кварцево-глауконитовые пески среднего и верхнего титонских подъярусов литологически друг от друга неотличимы без тщательных палеонтологических исследований. Поэтому они объединяются в единый кварцево-глауконитовый горизонт, который индексируется как средне-верхнетитонские отложения (Jj^-j)

Кварцево-глауконитовые пески нижней зоны постепенно переходят в кварцево-глауконитовый песчаник верхней зоны с большим содержанием фосфатизированных раковин ауцелл, образующих ракушечник. Ракушечник затем переходит в фосфоритовую плиту, переполненную фосфатизированной фауной.

Меловая система (К)• Отложения меловой системы пользуются значительным развитием. Она представлена, фосфоритовым рязанским горизонтом берриасса, вышележащими породами валанжинского и нерасчлененных готерив-барремских ярусов. Отложения меловой системы с размывом ложатся на нижне- и верхнетитонский ярусы.

Берриасский ярус (К/b) в районе представлен, так называемым рязанским горизонтом. Он сложен песчано-глинистой породой буровато-серого цвета с большим содержанием желваков фосфоритов с железисто-оолитовыми зернами. Нередко желваки сцементированы в плиту железисто-фосфатным цементом. Мощность его составляет 0,10,40 м. Часто горизонт переходит в слой глин буровато-серого цвета с неравномерным содержанием в нем железистых оолитовых и редких фосфоритовых желваков. Общая мощность рязанского горизонта колеблется от 0,3 до 0,6 м.

Валанжинский ярус (Kiv) представлен кварцевыми, слабо слюдистыми, хорошо отсортированными мелкозернистыми песками. Окрашены пески в светло-серые, желтые, реже темно-серые цвета. Пески слабо глинистые. Мощность песков валанжинского яруса колеблется от 0,6 до 1 1,0 м.

Готеривский и барремский ярусы (K/g-b ) имеют небольшое развитие. Они залегают на валанжинских песках со следами размыва. Отложения этих ярусов не расчленены. По литологическому составу готерив-барремские отложения подразделяются на две пачки:

Нижняя пачка состоит, в основном, из глин с небольшими линзами песков. Мощность нижней пачки колеблется от 0,4 до 14,5 м.

Верхняя пачка сложена песками мелкозернистыми, хорошо отсортированными, иногда с прослоями глин. Мощность песков верхней пачки колеблется в пределах от 1-2 до 8-12 м.

Неогеновая система (JV). Возраст неогеновых отложений по данным спорово-пыльцевого анализа определен как верхнеплиоценовый (акчагыльский ярус?).

Отложения неогена в районе заполняют древние эрозионные долины. Они представлены кварцевыми песками светло-серого, желто-серого и ярко-желтого цвета. Пески обычно разнозернистые с включением гравия, мелкой гальки кварца и кремня. В толще песков встречаются прослои алевритов и глин. Глины окрашены в темно-бурые и темно-коричневые тона. Мощность песков неогена колеблется от 8,5 до 13,0 м.

Четвертичная система (Q) . Отложения четвертичного возраста распространены повсеместно и достигают больших мощностей. Они залегают с размывом на

К /£ нижележащих коренных отложениях и подразделяются на: отложения времени наступления ледника; днепровскую морену и пески отступления ледника.

Отложения времени наступления днепровского ледника (fgliQudn) представлены мелко- и разнозернистыми песками кварцевого состава. Окрашены они в серые, темно-серые и бурые тони. Пески нередко глинистые, переходящие в супеси. Мощность их колеблется от 0,2 до 19,0 м.

Днепровская морена (glQjjdn) состоит, из валунных суглинков и песчаных глин, окрашенных в темно-серые, чаще в коричневато-бурые и красновато-бурые тона с включением гравия, гальки, обломков и валунов, размеры которых достигают 0,5 м, а иногда и больше. В толще встречаются маломощные прослои виутриморенных песков. Мощность днепровской морены колеблется от 0,0 до 16 м.

Пески времени отступления днепровского ледника (fglQiydn) представлены желтыми и бурыми мелкозернистыми песками, нередко с коричневатым оттенком. Мощность песков изменяется от 0,4- до 16,0 м.

Район Егорьевского месторождения фосфоритов находится в пределах южного крыла Московской синеклизы, в зоне её сочленения с северо-западной частью Рязано-Саратовского прогиба.

По отношению к структурам, установленным на поверхности кристаллического фундамента, рассматриваемая территория располагается в пределах Подольске-Егорьевского выступа ( западный склон Токмовского свода) и прилегающей части Подмосковного грабена, ограничивающего выступ с севера; с юга он ограничен Коломенским грабеном.

В пределах выступа кровля кристаллического фундамента имеет отметки - 1250-1500м абсолютной высоты ; относительное превышение над прилегающими грабенами 18001300 м. В покрывающем осадочном чехле, сложенном девонскими, каменноугольными и

§ 1.1.3 Тектоника мезозойскими отложениями, наблюдается пологое моноклинальное залегание пород с падением слоев на север-северо-восток.

По материалам геологических съемок и проведенного на отдельных участках этой территории структурно-картировочного бурения, установлено, что моноклинальное залегание девонских и каменноугольных слоев на южном крыле Московской синеклизы осложняется рядом структурных -уступов и зон локальных поднятий, вытянутых параллельно друг другу по простиранию пород в северо-западном направлении. В пределах таких зон падение слоев против среднего 1-2 м/км увеличивается до 20-25 м и более метров на I км. Наиболее четко эти локальные структуры прослеживаются по горизонтам средне- и верхнекаменноугольных отложений.

Основные локальные структуры в районе Егорьевского месторождения распространены: в северной части - Цюрупокое поднятие и сопряженный с ним с юго-запада Марьинский прогиб, в центральной части - Губинское, Осташевско-Березовское и Егорьевское поднятия и примыкающие к последним с юго-юго-запада Виноградовский, Нетыно-Семиславский и Захаровский прогибы, в южной части Песковско-Катунинское поднятие и Северско-Черкизовский прогиб .

Структуры обычно имеют простирание, соответствующее региональному простиранию пород СЗ-ЮВ. Для антиклинальных складок характерны более кругые юго-западные крылья и пологие, растянутые северо-восточные. Иногда складки в своде или на крыльях осложнены структурами более высокого порядка.

В северо-восточной части района, между Цюрупским и Егорьевским поднятиями, а также юго-восточнее Осташевеко-Березовского и Егорьевского поднятий, наблюдаются тектонические нарушения поперечные по отношению к региональному простиранию пород и основным структурам.

V /В

Тектоническое строение района находит отражение в характере поверхности рельефа каменноугольных отложений.

Тектонические поднятия обычно соответствуют водораздельным участкам поверхности карбона, а многие доюрские эрозионные ложбины связаны с прогнутыми тектоническими участками. Так, доюрские долины развиты в пределах Нетынекого, Марьинского, Семиславского, Черкизовского прогибов, хотя тальвеги долин не обязательно совпадают с наиболее погруженной частью прогиба. Например, в Семиславском и Черкизовском прогибах, долины, имея общее направление, соответствующее очертаниям прогиба, смещены относительно его оси в юго-западном направлении. Долины на северовосточных крыльях Егорьевского и Песковского поднятий ориентированы по направлению падения пород. Иногда соотношения между элементами залегания пород и направлением долин более сложные, но в общем все выявленные в пределах рассматриваемого района доюрские долины так или иначе связаны с его тектоникой.

Вообще-то, характер продуктивной толщи не проявляет явной зависимости от тектонического строения района. Фосфоритоносные отложения приурочены как к прогибам, так и к поднятиям. Правда, в последнем случае они более распространены на крыльях структур и реже отмечаются в сводовых частях поднятий, где они в большей степени подвергались размыву.

§ 1.1.4 Гидрогеология В пределах Егорьевского месторождения фосфоритов известно два основных водоносных горизонта: каменноугольный и надъюрский. Нижний горизонт связан с водами среднего карбона. Он отличается значительной водообильностью (до 110 м 3/час) и обладает напором порядка 112-120 м. Этот водоносный горизонт широко используется для водоснабжения.

У19

Водоносный горизонт, связанный с отложениями верхнего карбона, имеет меньшее промышленное значение. Дебит горизонта колеблется от 8 до 50 м3/час, напор около 10 м.

Вышезалегающие водоносные горизонты, связанные с бат-келловейскими песками, имеют весьма ограниченное эксплуатационное значение.

Верхний водоносный горизонт, который условно принято называть надъюрским, состоит из сообщающихся вод четвертичных, неогеновых, валанжинских, верхне- и среднетитонских отложений.

Берриас-верхнетитопский фосфоритный слой и редкие прослои и линзы глип и суглинков, встречающиеся в вышележащих отложениях, обуславливают локальное деление на 2-3 водоносных горизонта, обладающих местами небольшим напором.

Нижним водоупором надъюрского водоносного горизонта служит мощная толща оксфордских глин. Верхнего водоупора этот горизонт не имеег, вследствие чего является безнапорным, со свободным зеркалом воды, повторяющим в основном рельеф дневной поверхности.

Мощность надъюрского водоносного горизонта колеблется в широких пределах, достигая на водораздельных участках 25 м. Водообильность горизонта в значительной степени зависит от климатических факторов. Совмещенный график изменения уровня воды с количеством выпавших атмосферных осадков, температурой и влажностью воздуха свидетельствует о прямой зависимости между количеством выпавших осадков и изменением поверхности зеркала грунтовых вод.

Коэффициент фильтрации водоносных песков надюрского горизонта колеблется от 1,7 до 13,57 м/сутки, преимущественно в пределах 3-7 м/сутки,(среднее - 6,24 м/сутки). Удельный дебит в зависимости от мощности водоносного горизонта, колеблется от 3,62 до 18,83 м3/су тки.

Воды надъюрского горизонта слабо минерализованные (сухой остаток 54-350 мг/литр), гидрокарбонатно-кальциевого типа, что делает их агрессивными по отношению к бетону. Величина общей жесткости колеблется от I до 6°, устранимой жесткости от I до 4,5°. Воды дают нейтральную реакцию (рН = 6,6-7,2).

Верховодка в пределах месторождения встречается спорадически. Водоупором ее являются глины и суглинки днепровской морены. Довольно часто верховодка создает заболоченность.

В целом, весь разрез отложений, покрывающих полезную толщу, обводнен, что существенно осложняет разработку фосфоритов. На большей части площади месторождения продуктивные горизонты залегают выше уровня речек, что позволяет осуществлять осушение карьеров естественным дренажом. В восточной и юго-восточной части месторождения фосфоритные слои залегают ниже базиса эрозии и работы по осушению карьеров значительно усложняются.

Вострянский участок расположен в пределах Воскресенского района Московской области, у западной границы Егорьевского месторождения. Северная граница участка проходит по долине р. Медведка, южная - по долине р. Семиславка, западная - по склону долины р. Москва и восточная - по оврагам, отделяющим Вострянский участок от Елкипского.

Вострянский участок расположен на водоразделе рек Медведка и Семиславка. Р. Медведка впадает в р. Москва. У деревни Шилово р. Медведка имеет долину шириной 400500 м. В этом месте долина представлена широкой пойменной террасой, местами покрытой заливными лугами или сильно заболоченной. В р. Медведку впадают ручьи и овраги. Крутые склоны оврагов залесены, задернованы и покрыты оползнями. Абсолютные отметки уреза

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения", Фазлави Али

Выводы

Попутно при разработке фосфоритов уничтожаются вышележащие месторождения песков и глин. Одних только стекольных и формовочных песков может быть уничтожено более полумиллиарда тонн.

Нарушение и последующее восстановление ландшафта, а также попутное уничтожение ресурсов других минеральных месторождений требуют больших финансовых и материальных затрат. Это существенно снижает рентабельность добычи и переработки фосфоритов Егорьевского месторождения.

Часть IV Экономическая геология

Глава IV. 1. Подсчет запасов

Вострянский участок разведывался 3 раза с интервалом примерно в 10 лет с 1956 г. по 1976 г. Общие кондиции для всего Егорьевского месторождения появились незадолго до подведения общего баланса запасов по всем участкам в 1969 году. Два первых подсчета запасов проводились до момента принятия новых кондиций. Поэтому, вряд ли, есть смысл сравнивать результаты нашей оценки запасов с результатами старых подсчетов, произведенных еще по старым кондициям. По новым кондициям учитываются только те запасы, которые попадают в контур, ограниченный мощностью 0,3 м верхнего фосфоритного слоя. Запасы нижнего фосслоя, не попадающие в этот контур, вообще не учитываются. В кондициях есть еще одна «новинка» - запасы, попадающие в области с мощностью вскрыши более 25 м, также не учитываются. Правда, Вострянского участка это не касается, так как здесь мощность вскрышных пород нигде не превышает 10 м.

Сравнение можно сделать только с результатами подсчета запасов 1976 г. (Зайцев, Лисенков), который был произведен уже по новым кондициям. С учетом требования того, чтобы мощности верхнего фосслоя были больше 30 см, рудная залежь разбилась на 4 отдельных геологических тела. Естественным образом для подсчета запасов был выбран -метод геологических блоков.-По новым-кондициям проведенная в-1976 г. разведка участка-квалифицировалась, как предварительная разведка. Результаты проведенных ранее разведок намеренно не учитывались, на основании того, что проводились буровыми скважинами малого диаметра, которые давали, как выяснилось специальными исследованиями, искаженные данные о мощностях горизонтов фосфоритовой серии.

§ IV.1.1. Подсчет запасов 1976 г.

В зависимости от плотпости и конфигурации разведочной сети запасы фосфоритов в геологических блоках квалифицировались по категориям Ci и С2. Суммарно по обеим категориям были подсчитаны следующие запасы: руды - 3 734 тыс. т., концентрата (или фосмуки) - 1 344 тыс. т., Р2О5 - 523 тыс. т. при среднем содержании Р2О5 - 13,9%.

Во Введении и в Главе 1.1 уже обращалось внимание на странности проведения опробования на всем Егорьевском месторождении и на Востря иском участке, в частности. Речь идет о том, что опробование на Р2О5 проводилось только в каждой десятой скважине, а в остальных лишь замерялась мощность горизонтов. В результате на Вострянском участке отбор проб на анализ Р2О5 был произведен только из 11 скважин. При такой «густоте» разведочной сети никакой речи о построении вариограмм по содержаниям полезного компонента идти не могло. А, значит, нельзя было подобрать соответствующую модельную функцию, и, как следствие, нельзя получить кригипговые оценки содержаний в блоках.

В этих условиях, вообще говоря, следовало бы отказаться от геостатистического подхода к подсчету запасов, и оценивать запасы традиционными методами (геологических блоков, разрезов, ближайших районов и др.). Но в этом мы не видели большого смысла, так как давно доказано, что эти разные способы дают запасы, отличающиеся друг от друга в пределах ±5%. Соответствующие руководства по геостатистике (User Guide. MicroMine) рекомендуют в случае, когда нельзя построить «хороших» вариограмм, но остается настоятельная необходимость в оценке запасов в микроблоках, использовать другие способы гридинга (интерполяции). В частности, рекомендуется использовать способ обратных расстояний.

Мы решили использовать этот второй путь. В результате у нас используется некий гибрид геостатистики (мощности рудных тел в блоках оцениваются с помощью кригинговой процедуры) и обычных (не статистических в основе) процедур интерполяции (содержания в

§ IV.1.2. Результаты геостатистического подсчета запасов. блоке оцениваются методом обратных расстояний). Получается, что мы используем геостатистику в некотором роде формальным образом. Но мы идем на это «с открытыми глазами». Кандидатская диссертация - это квалификационное произведение. В нем автор должен показать, что он, с одной стороны, владеет данным инструментом научного исследования, а, с другой стороны, осведомлен о существующих «подводных камнях», об ограничениях в применении этого метода.

Еще раз напомним, что все это связано с особенностями разведки месторождения, а не с нашим желанием нарочито сделать «неправильно, но красиво».

Пользуясь оценками запасов в каждом из 14000 микроблоков, на которые разбиты рудные тела Вострянского участка, мы получаем возможность очень быстро (почти моментально) произвести переподсчет запасов с новыми бортовыми и средними содержаниями. Всего было просчитано несколько десятков вариантов запасов с разными бортовыми и средними содержаниями. В дальнейших главах Части IV диссертационной работы, показано, что каждый вариант доводился до логического конца - до финансово-экономической оценки проекта. В этом и заключается одно из преимуществ геостатистических подходов к подсчету запасов - минимум ручной работы и максимальная быстрота получения результатов.

Из дальнейшего будет ясно, что оптимальными (в смысле получаемой прибыли) будут бортовые содержания Р2О5 - 11%. Им будут соответствовать средние содержания Р2О5- 14%. При этом, запасы фосфоритов будут равны 3527 тыс. т. Из этого количества руды будет получено 1300 тыс. т. концентрата (фосфоритной муки).

Если сравнить цифры запасов всего Вострянского участка, полученные традиционным методом геологических блоков, с запасами, рассчитанными по геостатистическим методам, то обнаружится, что они отличаются друг от друга весьма незначительно на 4,7% (в меньшую сторону). Заранее скажем, что иначе и быть не должно - запасы всего месторождения (или его большого участка), подсчитанные разными методами должны быть близки друг другу. А вот, когда речь пойдет о запасах в блоках, размер которых примерно равен дневной производительности карьера, то окажется, что прежние методы вариационной статистики для решения этой задачи совсем непригодны.

Тогда как геостатистика не только оценивает запасы руды в блоке, но и предоставляет геологу массу дополнительной информации, получение которой прежними, традиционными методами вовсе исключено. Для рудных тел Вострянского участка был выбран следующий размер блока: по оси X (на восток) 50 м; по оси Y (на север) 80 м; по оси Z (абсолютная высотная отметка) 2 м. Для каждого горизонта фосфоритной серии, и для каждой залежи (их получилочь по 3 для каждого фосфоритного слоя) создавалась своя блочная модель. Всего на Вострянском участке фигурирует немногим меньше 14000 блоков. В конечной, выходной, результирующей таблице для каждого блока записывается следующая информация: 3 координаты центральной точки блока («центроида», как ее называют); 3 значения, характеризующих протяженность блока в данном направлении от центроида (±25 м; ±40 м; ±1 м); среднее содержание Р2О5 в блоке; количество точек, попавших в скользящее окно сглаживания, при вычислении среднего содержания; стандартное отклонение среднего содержания Р2О5; коэффициент пересечения блока с каркасной моделью рудного тела; средняя мощность рудного тела в блоке; количество точек, попавших в скользящее окно сглаживания, при вычислении средней мощности; дисперсия кригинга мощности; стандартная ошибка дисперсии кригинга.

Сюда же в одну строку таблицы могла быть записана и другая информация: выход концентрата класса +0,5 мм; среднее содержание Р2О5 в концентрате; среднее содержание Р2О5 в хвостах класса 0,5 мм; нерастворимый остаток; содержания оксидов (Fe203, AI2O3, СО2, СаО, MgO); среднее значение объемной массы в блоке и т.д., и т.п. Нужно добавить, что каждая из этих величин должна сопровождаться сведениями о количестве точек, по которым

Заключение

Егорьевское месторождение фосфоритов и Вострянский участок, в частности, являются не самыми удачными объектами, на примере которых можно убедительно продемонстрировать основные идеи диссертационной работы.

Во-первых, слишком малое количество проб отбирается из фосфоритов. Применение геостатистических методов анализа изменчивости автоматически становится формальной процедурой. Вариограммы можно построить только для мощностей фосфоритовых горизонтов.

Во-вторых, фосфориты являются монокомпонентным видом сырья. В них анализируется только один компонент Р2О5. Теория выбора оптимальных бортовых содержаний в этих условиях хорошо отработана. Решение задачи выбора оптимальных бортовых содержаний в случае присутствия в рудах нескольких полезных компонентов много сложней и интересней (Fazlavi А., 2004). Но имеющиеся идеи невозможно проверить на однокомпонентных рудах Егорьевского месторождения. С сожалением оставим решение этой задачи на будущее.

Человечество умнеет. Решение экологических проблем требует все больших и больших затрат. Они становятся определяющими факторами, влияющими на рентабельность работы горнорудных предприятий. Решение многовариантных задач с меняющимися величинами бортовых значений любых параметров рудных тел (содержаний полезных компонентов, мощностей рудных тел, процентов извлечения в концентрат й т.п.) помогают нащупать оптимальные варианты этих параметров.

Решение таких многовариантных задач без таких программных комплексов, как MicroMine (DataMine, SurPack и др.) представляет утомительную, трудновыполнимую процедуру. Я очень рад, что кафедра полезных ископаемых имеет лицензионные варианты всех трех упомянутых пакетов программ. Это позволило мне прослушать полноценные курсы по работе во всех трех интегрированных программах, а владение практическими навыками ЗБ-моделирования и вариографии в системе MicroMine мне удалось довести до весьма приличного уровня. Без этих программ я уже не представляю себе работу геолога или горняка по геолого-экономической оценке месторождений, по проектированию горнодобывающих предприятий.

В заключение, я выражаю благодарность своим научным руководителям заведующему кафедрой геологии и геохимии полезных ископаемых, профессору В.И. Старостину и ведущему научному сотруднику той же кафедры Н.Н. Шатагину за неоценимую помощь в работе над диссертацией. Я также выражаю признательность доцентам кафедры А.Л. Дергачеву и А.А. Бурмистрову за многочисленные консультации по финансово-экономической и экономико-геологической оценке горнорудных проектов. Диссертационная работа, вряд ли, пришла бы к благополучному концу, если бы не постоянные заботы администратора локальной информационной сети и системного программиста Е.Н. Балычева. За что ему большое спасибо.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Фазлави Али, Москва

1. Ангелов А.И. и др. Технология димонофосфата кальция с использованием бедных желваковых фосфоритов // Химическая промышленность. -1996.- №1, с.7-12.

2. Батурин Г.Н. Цикл фосфора в океане. Литология и полезные ископаемые, 2001, №2, с. 126-146.

3. Батурин Г.Н. Уран и торий в фосфатизированных костных остатках со дна океана. Литология и полезные ископаемые, 2001, №2, с. 115-123.

4. Батурин Г.И. Отношение Мо/Мп в океанских фосфоритах как индикатор окислительно-восстановительных условий среды. Доклады РАН, 2002, т. 384, №4, с. 514-518.

5. Батурин Г.Н., Коченов А.В. Уран в фосфоритах. Литология и полезные ископаемые, 2001, №4, с. 353-373.

6. Блисковский В.З. Вещественный состав и обогатимость фосфоритовых руд. М.: Недра, 1983, 199 с.

7. Бушинский Г.И. Фосфориты камни плодородия. Природа, 1980, №6, с. 18-29.

8. Ведерников Н.Н. и др. Проблемы освоения и развития минерально-сырьевой базы агроруд Российской Федерации // Минеральные ресурсы России, 1992, №6, с.21-25.

9. Воропаева З.И., Канцелъсон Ю.А., Шамрай Л.И. Глауконит адсорбент вредных химических веществ. Экспресс-информация ВИЭМС. «Геологические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых». 1976, №2, с. 12-36.

10. Горбунов А.В., Голубчиков В.В. и др. Воздействие производства азотно-фосфорных минеральных удобрений на окружающую среду и человека. // Экологическая химия // 2001, №10 (4), с. 255-268.

11. Горбунов А.В., Онищенко Т.Л. и др. Воздействие производства фосфорных удобрений на окружающую среду. // 3-14-91-478. Дубна. 1991, 10 с.

12. Дергачев А.Л., Хгтл Дж.,Казаченко Л.Д., Финансово-экономическая оценка минеральных месторождений. М.;Издво МГУ ,2000, 176 с.

13. Еганов Э.А., Школьник Э.Л. К проблеме закономерностей образования крупных месторождений фосфоритов. Геологиия и геофизика, 2004, т. 45, № 5, с. 607-615.

14. Ильин А.В. Геохимия редкоземельных элементов мезозойских фосфоритов ВосточноЕвропейской платформы и некоторые проблемы фосфогенеза. Геохимия, 1998, № 6, с. 560-567.

15. Ильин А.В., Киперман Ю.А. Геохимия кадмия мезозойских фосфоритов ВосточноЕвропейской платформы. Литология полезных ископаемых, 2001, №6, с. 654-659.

16. Кабанова Е.С., Плотникова Л.Я. Геохимия элементов-примесей в фосфоритах. Итоги науки и техники. Геохимия, минералогия, петрография, т.7, М., 1973, с. 143-191.

17. Казак В.Г., Ангелов А.И, Киперман Ю.А. Эколого-геохимическая оценка фосфатного сырья и удобрений // Горный вестник, 1996, специальный выпуск, с. 76-80.

18. Каслингс Г.Х. Промышленные удобрения. М.: Сельхозгиз, 1960, 256 с.

19. Киперман Ю.А., Соколов А.С. Конъюнктура минерального сырья. Фосфаты. -М.: ВИЭМС, 1994,-Вып. 14.-65 с.

20. Киперман Ю.А, Филько А. С. Фосфатное сырье: перспективы удовлетворения народнохозяйственной потребности и экономическая оценка. Горный вестник, 1996, специальный выпуск, с. 50-53.

21. Киперман Ю.А., Комаров М.А., Филько А.С. Особенности минерально-сырьевой базы фосфатов. Минеральные ресурсы России. №1, 1996, с. 13-16.

22. Комаров М.А., Григорьев Н.П., Киперман Ю.А. Эколого-экономический риск и оценка минерально-сырьевого потенциала // Разведка и охрана недр. 1995. №8. - с. 18-20.

23. Коченов А.В., Батурин Г.Н. К вопросу о парагенезисе органического вещества, фосфора и урана в морских отложениях. Литология и полезные ископаемые, 2002, №2, с. 126-140.

24. Махлина М.Х. Распространение фосфоритов в районе Егорьевского месторождения. Известия ВУЗов, Геология и разведка, №12, 1966.

25. Савенко А.В., Батурин Г.Н. Экспериментальное изучение поглощения уранил-ионов океанскими фосфоритами. Вестник Отделения наук о Земле РАН, № 1(20), 2002, с. 1-2.

26. Седаева КМ. О микробиальной природе фосфоритов. Доклады Ран, 1994, т. 336, № 1, с. 88-92.1. A/JL

27. Седаева КМ., Чика Е.И., Николаев С.Ю. Фосфориты Подмосковья (факторы формирования и локализации). Бюл. Моск. О-ва испытателей природы. Отдел Геол., 1994, т. 69, вып. 3, с. 46-58.

28. Соколов А. С. Эволюция ураноносности фосфоритов. Геохимия, 1996, 2 11, с. 1117-1119.

29. Соколов А. С., Еганов Э.А., Краснов А.А., Школьник Э.Л. Проблемы фосфоритогенеза. Геология и геофизика, 2001, т. 42, с. 569-582.

30. Соколов А.С., Фролов А.А. Историко-генетическая связь апатитов и фосфоритов. Природа, 1998, №2, с. 26-36.

31. Соколов А.С., Фролов А.А., Белов С.В. Закономерности размещения и особенности генезиса месторождений фосфатных руд. Геология рудных месторождений, 2001, т. 43, № 2, с. 169-180.

32. Степанов А.Н. Экологическая экспертиза проблемы влияния на окружающую среду отработки фосфоритов (На примере Егорьевского месторождения в Московской области). ??. №1, 1996, с.23-30.

33. Финько А.С., Файзуллин и др. Фосфатные руды России // Минеральные ресурсы России. -1994.-№5.-с. 18-25.

34. Холодов И.Р., Мипеев А.Д. Редкие элементы в фосфоритах.//Вещественный состав фосфоритов./Ред. Занин Ю.Ню Новосибирск: Наука, 1979, 190 с.

35. Холодов В.Н. Проблемы возникновения эпох фосфоритообразования в истории Земли. Геология рудных месторождений, т.44, №5, 2002, с. 371-385.

36. Холодов В.Н. Геохимия фосфора и происхождение фосфоритов. Сообщение 1. Роль терригенного материала в гипергенной геохимии фосфора. Литология и полезные ископаемые, т. № 4, 2003, с. 370-390.

37. Холодов В.Н. Геохимия фосфора и происхождение фосфоритов. Сообщение 2. Источники фосфора на континенте и генезис морских фосфоритов. Литология и полезные ископаемые, т. №6, 2003, с. 563-583.

38. Холодов В.Н., Пауль Р.К. Геохимия и металлогения в юрско-меловое время на русской патформе. Литология и полезные ископаемые, 2001, № 3, с. 227-244.

39. Школьник Э.Л., Еганов Э.А. О некоторых спорных положениях гипотез морского фосфоритообразования. Геология и геофизика, 2001, т. 42, № 4, с. 583-588.

40. Fazlavi A. Mining Economy. Sayeh Gostar Publication. 2004, 276 p.

41. McArthur J.M., Walsh J.N. Rare-earth geochemistry of phosphorites. Chem. Geol. 1984.47.P.191-220.

42. Potts P.J., Tinde A.G., Webb P.C. Geochemical Reference Material composition. CRC Press. 1993. Boca Raton. Fl. 211 p.

43. Rutherford P.M., Dudas M.J., Samek R.A. Environmental impacts of phosphogypsum // Science Tot. Environ. 1994. 162, p. 19-22.

44. Scotese C.C. Jurassic and Cretaceous plate tectonic reconstructions. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 87 (1991), p. 493-501.

45. Santos P.L., Gouvea F.C., Dutra I.R. Human occupational radioactive from the use of phosphated fertilizers/ // Sci. Tot. Environ. 1995. p.1-38.1. Фондовая

46. Блисковский В.З. Геохимические особенности концентрации элементов-примесей в фосфоритах. Дисс. на соиск. ст. кандидата г. м. наук. 1969.

47. Буренное Э.К, Зорин A.M. Геохимические особенности распределения химических элементов в породах Егорьевского месторождения фосфоритов. 1973. ВГФ.

48. Голоскоков КВ. Отчет об оценке и пересчете запасов кварц-глауконитовых песков Егорьевского месторождения фосфоритов для использования в сельском хозяйстве. 1986. Фонды ГУЦР.

49. Голоскоков И. В. Отчет о поисково-оценочных работах по изучению отходов производства ПО «Фосфориты» для использования в сельском хозяйстве и рекультивации земель. 1993. ВГФ.

50. Зайцев В.И., Лисенков М.Г. Отчет о предварительной разведке Вострянского участка Егорьевского месторождения фосфоритов. 1976. ВГФ.

51. Кузнецов Г.Н. Отчет о поисково-оценочных работах на глауконитовые межпластовые фосфоритоносные пески Егорьевского месторождения фосфоритов. Фонды МГРЭ, 1980.

52. Махлина М.Х. Фосфатоносность отложений центральных областей Русской платформы. Дисс. на соиск. ст. кандидата г. м. наук. 1969.

53. Лысогорская А.Я., Моргенштерн В.И., Рычагова З.П. Объяснительная записка к подсчету запасов по Мезенскому, Вострянскому и Березовскому участкам Егорьевского месторождения фосфоритов. 1969, ВГФ.

54. Степанова Т.И. Отчет об изучении минерального состава фосфоритоносных отложений Егорьевского района, 1967, Фонды ЛОПИ.

55. Степанова Т.И. Отчет по теме: Изучение вещественного состава, геохимических особенностей и условий формирования Егорьевского фосфоритового бассейна в связи с оценкой его промышленных перспектив. 1967. ВГФ.

56. Степанова Т.И. Отчет об исследовании механического состава фосфатно-глауконитовых пород Егорьевского месторождения фосфоритов. 1968. Фонды ЛОПИ.

57. Ходова И.С., Рычагова З.П., Дьяконова В.А. и др. Егорьевское месторождение фосфоритов. Общее описание (к сводному балансу запасов на 1/1 1968 г.). 1968, ВГФ.

Информация о работе

Фазлави Али
кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2006
ВАК 25.00.11

Диссертация

Геология, геохимия, экология и запасы Центральной части Егорьевского месторождения фосфоритов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы