ПИ и ЭГ   ГГФ   ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: январь 2015 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность темы

В Донецкой области находится крупнейшее в Европе Еленовское месторождение карбонатного сырья, которое разрабатывается Докучаевским флюсо-доломитным комбинатом. Добываемое сырье (известняки и доломиты) в основном используются в металлургической промышленности. Значительно меньшая часть сырья потребляется газовой промышленностью (для десульфации потоков газа), в сахарном производстве, в сельском хозяйстве (для обработки грунтов) и водоснабжении (очищение воды для бытовых и технических нужд).

Качество карбонатного сырья определяется содержанием таких компонентов как: CaO, MgO, SiO2, Al2O3+Fe2O3, S, P. Развитие карста на месторождениях уменьшает запасы сырья и влияет на его качество. Для данной площади исследований актуальна проблема неподтверждения запасов в связи с трудностью оценивания объемов и характера проявления карстовых процессов на площадях геологоразведочных работ. С другой стороны, химический состав карбонатных пород во многом определяет развитие карста.

1.2. Связь работы с научными программами, планами, темами

Проблемы обеспечения металлургических предприятий флюсовым сырьем обозначены в соответствующих нормативно-правовых документах геологической отрасли, в частности в Общегосударственной программе развития минерально-сырьевой базы Украины до 2030 г. Программа развития минерально-сырьевой базы Донецкой области до 2020 года. Эти вопросы неоднократно поднимались в научных публикациях, где рассматривались проблемы перспективной оценки неметаллического сырья для черной металлургии.

1.3. Цели и задачи исследования

Цель исследования заключается в определении факторов изменения показателей качества карбонатного сырья на площади разработок Докучаевского флюсо-доломитного комбината.

Задачи исследования:

  1. Изучить требования к марочному составу известняка флюсового и доломита серого металлургического.
  2. Провести анализ изменения химического состава карбонатных пород на отдельных подгоризонтах на одном из участков Еленовского месторождения.
  3. Провести анализ закарстованности пород на участке и выяснить геологические факторы развития карста, которые влияют на качество карбонатного сырья.
  4. Разработать практические рекомендации по дальнейшей отработки южной части Еленовского месторождения.

1.4. Предмет и объект исследования

Объект исследования – участки на площади разработок Докучаевского Флюсо-Доломитного комбината. Предмет исследования – геологические факторы изменения показателей качества карбонатного сырья на подгоризонтах : CIta2, CItb1 , CItb2 , CItс .

1.5. Фактический материал

Материал представлен данными эксплуатационной разведки по 66 скважинам, Еленовского месторождения флюсовых известняков Донецкой области. Выборка данных включает в себя данные химических анализов 1427 секционных проб.

1.6. Методы исследований

Методами исследований является:
- анализ графического материала для выяснения особенностей строения исследуемого объекта (геологическая карта района, разрезы и др.);
- посторенние специализированных карт распределения показателей качества карбонатного сырья;
- статистический анализ геохимических данных;
- пространственный анализ распределения показателей качества сырья;
- анализ закарстованности пород;
- анализ закарстованности пород;
- расчеты показателей закарстованности пород.

1.7. Научная новизна

  1. Установлено изменение качественных показателей карбонатного сырья в зависимости от особенностей петрографического состава пород отдельных горизонтов.
  2. Развитие карста на данной площади влияет на качество карбонатного сырья.

1.8. Практическая ценность

Установленные закономерности изменения качественных показателей в пространстве позволяют повысить эффективность обработки Еленовского месторождения.

1.9. Личный вклад автора

Проведена статистическая обработка данных и интерпретация результатов. Исследован характер изменения химического состава карбонатных пород . Построены карты пространственного распределения карста на некоторых подгоризонтах. Установлены особенности влияния химического состава пород и разрывных дислокаций на развитие карста.

1.10. Апробация результатов работы

По результатам работ сделан доклад на VIІ Международной научно-практической конференции ДОНБАСС-2020: ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГЛАЗАМИ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ.

2. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ТЕМЕ

Был проведен анализ литературы и фондовых материалов на тему карбонатного сырья в Украине и за ее пределами. Особое внимание уделялось изучению нижнекаменноугольных отложений известняков зоны сочленения Приазовского мегаблока Украинского щита и складчатого Донбасса. В Украине изучение отложений нижнего карбона Донбасса проводилось рядом геологов, начиная с середины XIX века.

Ротаем А.П. в 1928 – 1929 гг. произведено геологическое картирование южно-западной части Донбасса, в результате которого была принята новая индексация стратиграфических зон[9]. В 1947-1951 гг. Укргеолтрестом МЧМ сделана инструментальная геологическая съемка масштаба 1:100000 с целью уточнения дальнейших направлений геологоразведовательных работ по наращиванию балансовых запасов флюсовых ивестняков и доломитов[10]. Изучением геолого-тектонических особенностей залегания карбонатного сырья в зоне сочленения Приазовского мегаблока Украинского щита и складчатого Донбасса занимался ученый А.И. Недошовенко. В его статье О методике разведки месторождений карбонатного сырья юго-западной части Донбасса, опубликованной в 1977 году, освещена проблема закарстованости исследуемого района и несовершенство системы геологической разведки подобных участков. В научной статье С.А. Мачулиной и М.В. Безуглой О находке крупных сталактитоподобных образований пирита в известняках нижнего карбона Стыльского карьера юго-западной части Донбасса (2004г.) указывается причины появления сульфидов серы в карстовых пустотах известняков турнейского возраста[11].

3. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА

Площадь работ включает Еленовское месторождение флюсовых известняков и доломитов расположено в юго-западной части Донецкого бассейна. Приурочено к полосе выходов пород нижнего карбона, протянувшихся с востока на запад от с. Раздольное через с. Стыла, г. Докучаевск, с. Новотроицкое до с. Ольгинка. Участок представляет собой толщу известняков турнейского и визейского ярусов нижнего карбона, залегающих относительно спокойно. С северо-запада и юго-востока участок ограничен нарушениями сбросового характера. Отсюда площадь образует нечто вроде горста, ограниченного толщей некондиционных известняков и мергелей возраста С1vd, С1vе, С1vf. Как установлено многолетним опытом геологоразведочных и эксплуатационных работ на месторождениях карбонатного сырья в юго-западной части Донбасса, карст и прослойки некондиционных пород в толще полезного ископаемого распределяются совершенно незакономерно и не могут быть геометризированы в пространстве. Это положение в такой же мере относится и к видовому и сортовому составу карбонатного сырья, регламентированного кондициями. Значительное проявление тектонических процессов в районе месторождения обусловило повсеместное развитие трещиноватости нижнекаменноугольных пород. Большинство трещин не имеет заполнения и служит ведущими каналами для подземных вод, что способствует широкому развитию процессов карстообразования. Местрождение характеризуется сложным геологическим строением, наличием большого количества различно ориентированных разрывных нарушений, проявлением магматизма девонского и пермского возраста [1]. Нестабильная, меняющаяся обстановка осадконакопления карбонатного материала, последующие тектонические процессы и эпигенетические изменения пород повлияли на изменчивость их состава.

4. МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Для получения точных сведений о причинах и закономерностях изменчивости показателей качества известняков, было проведено пространственно-статистическое исследование данных юго-восточной части Еленовского месторождения. Данные представляют собой пространственно привязанные значения химических анализов проб по пластопересечениям разведочных скважин. Выборка включает в себя данные опробования 66 скважин (1427 секционных проб, средняя длина секции 2,0 м). Для изучения пространственной изменчивости качества были построены специализированные карты изменения качества показателей по отдельным горизонтам. Выделены сорта на карте комплексного показателя. Изменения качественных показателей сопоставлены с петрографическими изменениями состава карбонатных пород, с тектоническими нарушениями, с карстообразованием. Проведены статистические расчеты количественных данных, установлен коэффициент корреляции между отдельными показателями.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Расчет коэффициентов корреляции позволил установить, что в пределах исследуемого месторождения между показателями CaO и MgO существует значимая отрицательная корреляционная связь.

Подгоризонт CIta2 резко отличается по содержанию MgO и SiO2 от выше лежащих подгоризонтов. Здесь содержание MgO, за редким исключением, не превышает 10 %(рис.1), а SiO2 колеблется в пределах от 1 до 2%(рис.2). В то же время для подгоризонта CItb1 характерны высокие содержания MgO (10- 20 %)(рис.3), но резко понижены концентрации SiO2 (менее 1%)(рис.4) и CaO.

Рисунок 1 – Карта содержания MgO горизонта CIta2

Рисунок 1 – Карта содержания MgO горизонта CIta2

Рисунок 2 – Карта содержания SiO2 горизонта CIta2

Рисунок 2 – Карта содержания SiO2 горизонта CIta2

Рисунок 3 – Карта содержания MgO горизонта CItb1

Рисунок 3 – Карта содержания MgO горизонта CItb1

Рисунок 4 – Карта содержания SiO2 горизонта CItb1

Рисунок 4 – Карта содержания SiO2 горизонта CItb1

Сопоставление результатов химического анализа с мощностью карста по каждому горизонту позволило выявить некоторую зависимость развития карста от содержания химических компонентов. Так в породах с аномально высоким содержанием MgO и SiO2 в большинстве случаев мощность карста снижается.

Давно известно, что состав пород является одним из факторов формирования карста. Исследователи при изучении карста в карбонатных породах выделяют несколько факторов, влияющие на его формирование. К таким факторам относят [2, 3, 4]: климатические (атмосферные осадки, их состав и др.), геологическое строение (состав пород, их трещиноватость и пр.), геоморфологические условия (рельеф, степень его расчлененности) и гидрогеологические условия (динамика, химический состав и режим подземных вод).

Проведен анализ закарстованности пород на участке и связь ее с разрывными нарушениями и зонами трещиноватости. В связи с тем, что значительную часть площади занимает техногенно измененный ландшафт (карьеры, отвалы горных пород), а остальная территория перекрыта молодыми рыхлыми отложениями (неоген-четвертичными) нами изучалась восточная часть участка с использованием дистанционного метода исследований. Проведен анализ космоснимка территории с выделением линейных элементов ландшафта – линеаментов (рис. 5).

Рисунок 5 – Территории с анимированным выделением линеаментов по данным анализа космоснимка(объем 265 кб, 6 кадров, задержка между кадрами 0,5 с)

Рисунок 5 – Территории с анимированным выделением линеаментов по данным анализа космоснимка(объем 265 кб, 6 кадров, задержка между кадрами 0,5 с)

Предполагается, что эти структуры отражают положение разрывных дислокаций в карбонатной толще и могут контролировать пространственное распределение карста. Как видно из рисунка на участке преобладают линеаменты СЗ и СВ простирания, что очень характерно для разрывных дислокаций молодого возраста.По материалам геологических карт различных масштабов проведен анализ простираний складчатых и разрывных дислокаций на площади прилегающей к участку исследований. Установлено, что часть ранее установленных крупных разрывных нарушений имеют аналогичные простирания по всей своей протяженности или на отдельных участках. Оси же складчатых структур (антиклинальных и синклинальных) на площади имеют субмеридиональное простирание. По трем горизонтам (CIta2 , CItb1 , CItb2) нами изучена степень закарстованности карбонатных пород. Использованы данные геологоразведочных работ, проведенных в разные годы. По результатам анализа составлена схематическая карта пространственного распределения карста, на которой показаны участки закарстованности превышающие 30 % мощности подгоризонта. Показаны совмещенные участки закарстованности трех подгоризонтов (рис. 6)

Рисунок 6 – Распределение карста на участке исследований

Рисунок 6 – Распределение карста на участке исследований:
1, 2, 3 – зоны развития карста, превышающие 30 % процентов мощности подгоризонта, и их оси: 1 – подгоризонт CIta2 , 2 – подгоризонт CItb1, 3 – подгоризонт CItb2; 4 – линеаменты; 5 – контур участка исследований

Как видно из рисунка, основные площади развития карста контролируются системой линеаментов СЗ простирания и располагаются в центральной части участка.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании исследований по теме работы, а также статистической обработки данных опробования и ее интерпретации сделан вывод о наиболее весомых факторах, оказавших влияние на пространственное распределение качества. Установлены резкие различия в химическом составе подгоризонтов карбонатных пород. Выявлена приуроченность карста к участкам аномально низкого содержания MgO и SiO2 в карбонатных породах и зонам разрывных дислокаций СЗ простирания в них. Сделаны практические выводы и рекомендации по отработке исследуемого месторождения.

7. СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

  1. Лазаренко Е. К., Панов Б. С., Груба В. И. Минералогия Донецкого бассейна. Киев: Наукова Думка, 1975. – Т. 1. – 253 с.
  2. Соколов Д. С. Основные условия развития карста. М.: Госгеолиздат, 1962, – 321 с.
  3. Максимович Г.А. Основы карстоведения. – Т.1. Пермь, 1963. – 444 с.
  4. Карст Башкорстана. Уфа, 2002. – 382 с.
  5. Ляхов Г. М. Нерудные ископаемые – известняки, глины, обломочные горные породы – М., 1948.– 116 с.
  6. Лыгина Т.З. [Электронный ресурс] / Т.З. Лыгина Комплексная переработка неметаллических полезных ископаемых как основа инновационных проектов – 2008 – Загл. с титул. экрана. – Свободный доступ из сети Интернет. – http://www.krc.karelia.ru/...
  7. Митинский А. В. Флюс, в металлургии//Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона. – Санкт-Петербург, 1890—1907.
  8. Пономарев В.В. Известняк – Д.,2005.-220
  9. Науково-технічна бібліотека – [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://lib.nmu.org.ua/...
  10. Глуховский карьер кварцитов – [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://metodportal.net/...
  11. Геологические условия формирования черного курильщика в Донбассе – [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://dspace.nbuv.gov.ua/...