Геологическое строение Старобинского месторождения

Введение

 

Старобинское месторождение калийных солей открыто в 1949 году Белорусcким геологическим управлением. Геологоразведочные работы проводились в 1949 - 1952 и 1958 - 1961 годах.

В 1962 году был введен в эксплуатацию Первый калийный комбинат. В настоящее время добыча калийных солей ведется 4-мя рудоуправлениями на 4-х шахтных полях.

Добыча минеральных солей и продуктов их переработки непрерывно возрастает как на мировом уровне в целом, так и в отдельных странах.

Одной из важнейших задач сегодня и в перспективе на будущее является необходимость развития производства и полного обеспечения потребности народного хозяйства в минеральных удобрениях.

Каждый килограмм калийных удобрений, внесенных в почву, позволяет дополнительно получить до 5 кг зерна, 50 кг картофеля, 40 кг сахарной свеклы, 20 кг томатов, 2 кг хлопка-сырца.

Ежегодно необходимо вносить в почву 40-200кг калийных удобрений на 1га посевных площадей для восполнения питательных веществ. Поэтому потребность в калийных удобрениях очень велика, а, следовательно, и добыча калийных руд.

Более 95% всех калийных солей добывается шахтным способом на двух месторождениях: Старобинском и Верхнекамском.

Жёсткая конкуренция на рынках сбыта заставляет искать новые организационные подходы к проблеме реализации продукции. Созданная калийными предприятиями Беларуси и России Международная калийная компания успешно работает в этом направлении. Удалось преодолеть сложности на мировом рынке, связанные с дисбалансом между производственными мощностями и реальным производством, определяемым спросом на калийную продукцию.

Постоянно наращиваются объемы выпуска пользующейся спросом вновь освоенной на предприятиях объединения продукции: обеспыленых мелкозернистых калийных удобрений, пищевой и кормовой соли, полностью удовлетворяется потребность населения в высококачественных удобрениях, выпускаемых в расфасованном виде. Одним ив важнейших условий увеличения добычи руды является эффективное использование оборудования.

Для горнодобывающих отраслей промышленности особую актуальность приобретают создание и внедрение машин и агрегатов высокого технического уровня, обладающих значительной производительностью, большой единичной мощностью при одновременном уменьшении их габаритов, снижение металлоемкости, энергопотребления на единицу конечного продукта и повышения надежности и долговечности.

Создание современных машин высокого технического уровня предполагает использование новых прогрессивных методов проектирования, отказ от большинства традиционных методов расчета и широкое применение при конструировании современных ЭВМ.

Анализ горно-геологических условий калийных месторождений и горнотехнических условий добычи, калийных руд, а также учет состояния и тенденции развития горного машиностроения позволили определить форму такого перехода, а именно: выемка комбайновыми комплексами на базе машин большой единичной мощности.

Широкое внедрение усовершенствованного оборудования в перспективе позволит значительно улучшить качество добываемой руды, повысить безопасность работ, снизить объемы отходов производства, уменьшить негативные последствия оседания земной поверхности, повысить извлечение полезного ископаемого из недр и др.

 

Геологическое строение Старобинского месторождения

 

Старобинское месторождение калийных солей находится в пределах Припятского калийного бассейна. Месторождение занимает площадь около 350 расположено в пределах Солигорского, Любанского и Слуцкого районов Минской области Республики Беларусь. В геологическом строении месторождения принимают участие осадочные комплексы палеозойских, мезозойских и кайнозойских отложений. Собственно, соленосная толща приурочена к фаменскому ярусу верхнедевонской формации палеозойских отложений. Кровля толщи залегает на глубине 300-900 м. Мощность толщи в центре месторождения составляет 550-880м, а на периферии выклинивается до нуля. Калийная залежь в соляной толще простирается в направлении, близком к широтному, падение пластов - северо-восточное (угол падения до 6°). На Старобинском месторождении в соленосном разрезе выявлены четыре (I, II, III и IV) калийных горизонта, из которых в настоящее время эксплуатируются II и III.

Залежи калийных солей Старобинского месторождения относятся к бессульфатному типу и в связи с этим обладают относительно простым минеральным составом. Калийные ми­нералы представлены только хлоридами - сильвином и карналлитом, из ко­торых основным является первый, а карналлит играет резко подчиненную роль Сопутствующие соляные минералы представ­лены галитом и ангидритом. Галит как основной породообразующий минерал в сильвинитах формирует отдельные прослои и слои в разрезах собственно калийных горизонтов. Ангидрит в калийных слоях слагает отдельные тонкие прослои (доли миллиметра), а также образует включения в межзерновом про­странстве в каменной соли и сильвинитах. В калийных солях присутствуют также акцессории, представленные оксидами железа, кварцем, слюдой и т. д.

Сильвин в разрезах всех четырех горизонтов имеет красную окраску раз­личных тонов и оттенков. Размеры зерен сильвина колеблются от долей мил­лиметра до 3-4 мм. Доминируют микро- и мелкозернистые разности. Сильвин наблюдается также и в каменной соли, в кото­рой образует вкрапленность в виде неправильных пятен и бесформенных масс или более или менее выдержанных прослоев. Наряду с красноцветным изред­ка наблюдается молочно-белый сильвин, который образует отдельные гнезда или прослои мощностью до 2-3 см.

Карналлит не имеет на Старобинском месторождении большого распространения. Заметно развит он в III горизонте, где слагает отдельные прослои мощностью до нескольких десятков сантиметров. Включения карналлита на­блюдаются также и в I калийном горизонте. Зерна его окрашены, как прави­ло, в темный буро- и сургучно-красный цвет, реже встречаются бесцветные и серые разности. Окраска карналлита обусловлена развитием гексагональных чешуек и табличек гематита, а также буро-красных хлопьевидных скоплений и тонких призматических анизотропных игл оксидов железа. Для карналлита характерно двойниковое строение (наблюдаются полисинтетические двойники, параллельные и решетчатые).

Первый калийный горизонт на месторождении характеризуется наи­меньшей площадью распространения и развит в основном в приосевой части Старобинской синклинальной зоны. Границы распространения этого горизонта на западе, севере и юге месторождения обусловлены развитием процессов древнего под­земного выщелачивания солей. Калийный горизонт залегает на глубинах 364- 520 м. Приурочен к средней части разреза вмещающей его 29-й пачки камен­ной соли. Подстилающий пласт каменной соли имеет мощность 9-12 м, пере­крывающий − 5-7 м.

Мощность горизонта достаточно выдержана в пределах детально разведан­ной части Старобинского месторождения. Она составляет, как правило, 4,3−6,0 м, уменьшаясь до 3-4 м вблизи северной границы.

Калийный горизонт имеет отчетливо выраженное трехчленное строение: 1) верхний преимущественно сильвинитовый пласт; 2) средний глинисто­соляной и 3) нижний преимущественно сильвинитовый пласт. Мощности верхнего, среднего и нижнего пластов составляют соответственно 0,8-2,6; 1,20-2,65 и 0,65-1,65 м. В верхнем и нижнем пластах выделяются сильвинитовые слои, сложенные ритмично чередующимися прослоями сильвинита, ка­менной соли и галопелитов. Мощности сильвинитовых слоев 0,3-0,9 м. В ниж­нем пласте прослеживаются два сильвинитовых слоя, в верхнем − три-четыре. Таким образом, в разрезе горизонта выделяются пять-шесть сильвинитовых слоев, которые нумеруются снизу-вверх. Средневзвешенное содержание основ­ных компонентов в верхнем пласте составляет (%): КС1 − 20-30, н. о. 13-18; в среднем: КС1 − 3-7, н. о. − 12-35; в нижнем: КС1 − 18-27 и н. о. − 18-26.

Сильвиниты I калийного горизонта относятся к типу красных тонкослои­стых или полосчатых. Прослои светлоокрашенного сильвинита наблюдаются в средней части разреза 1-го и 3-го сильвинитовых слоев. Сильвинитовые слои образованы чередованием тонких (мощность несколько сантиметров) прослоев сильвинита и каменной соли, а также тонких миллиметровых прослоев галопелитов. Маломощные прослои каменной соли в сильвинитовых слоях неред­ко содержат более или менее обильную вкрапленность зерен сильвина.

Каменная соль, как в сильвинитовых слоях, так и в промежуточных слоях каменной соли, обычно серого цвета. Структура каменной соли неравномерно­зернистая: в пределах прослоя обнаруживаются зерна галита от долей милли­метра до 1 см и более. Чаще внутри прослоев заметно сочетание мелко- и среднезернистой структур с отдельными более крупными зернами.

Галопелиты в разрезе I калийного горизонта слагают тонкие прослои в сильвинитовых и относительно мощные (до 20 см и более) в промежуточных слоях каменной соли. Окраска их серая или голубовато-серая. Для галопели- тов характерна тонкая пластинчатая или листоватая текстура. Макроскопиче­ски они не обнаруживают заметной слоистости и кажутся однородными. В со­ставе галопелитов всегда присутствуют водорастворимые соли: КС1 − 5-19%, NaCl − 5-24 % и др. Наличие в разрезе I калийного горизонта мощных ба­зальных слоев сильно повышает средневзвешенное содержание нерастворимо­го в воде остатка в целом по пластам. В нижнем сильвинитовом пласте оно составляет более 20 %, в верхнем − 12-20 %. В связи с этим сильвинитовые пласты не отвечают требованиям кондиций по средневзвешенному содержа­нию н. о. Поэтому запасы калийных солей I горизонта на детально разведан­ных шахтных полях отнесены к забалансовым и составляют по категориям А + В + C₁ 354,9 млн т.

Второй калийный горизонт прослежен разведочными скважинами на большей части месторождения. Граница его оконтурена на севере и юге Старобинского месторождения, в целом контролируется Северным разломом. На востоке горизонт про­стирается далеко за пределы Старобинского месторождения. На западе, севере и юге месторождения II калийный горизонт замеща­ется глинисто-мергелистыми отложениями, содержащими прослойки гематита.

В разрезе горизонта на преобладающей части территории месторождения выделяются два сильвинитовых слоя и промежуточный слой каменной соли. На северо-западе месторождения (2-е шахтное поле, Краснослободский участок) в верхней части разреза горизонта прослеживается 3-й сильвинитовый слой.

Нижний сильвинитовый слой представлен чередованием прослоев сильви­нитов и каменной соли. Мощность его варьирует от 0,35-0,45 до 1,22-1,25 м, а в среднем составляет около 0,88 м. В полном разрезе нижнего слоя выделяется до семи пакетов слоистых сильвинитов, но чаще присутствует шесть. Пакеты представляют собой чередование прослоев сильвинитов и каменной соли и от­деляются друг от друга прослоями галопелитов. Слои с наиболее полным строением развиты на западе Старобинского месторождения, а на востоке его (4-е шахтное поле) - в осевой части Старобинской синклинальной зоны. К се­веру и югу полнота разреза сокращается, главным образом за счет замещения верхних сильвинитовых пакетов каменной солью. Для сильвинитовых просло­ев характерна красная и кирпично-красная окраска. В текстурном отношении среди сильвинитовых прослоев выделяются прослои однородной и полосчатой микротекстуры.

Содержание КС1 в нижнем сильвинитовом слое колеблется от 22,30 % до 49,17 %, составляя в среднем 38,6 %. Максимальные значения КС1 приуроче­ны к южной и центральной частям Центрального блока (1, 2 и 3−е шахтные поля) и восточной части Западного блока (Краснослободский участок). К севе­ру, а в Восточном блоке (4−е шахтное поле) и к югу от этой зоны происходит снижение концентрации компонента. Содержание н. о. колеблется в широких пределах: от 0,71 % до 12,04 %, но чаще всего составляет 2,0-5,5 %.

Промежуточный слой каменной соли (1−2) представлен каменной солью с прослоями галопелитов. Мощность его составляет 0,4−0,7 м. Каменная соль имеет светло-серую, розово-серую и серую окраску. Структура ее мелко- и среднезернистая. В нижней части разреза слоя прослеживается достаточно мощный галопелитовый прослой (базальный элемент ритма Б). Содержание основных компонентов в промежуточном слое каменной соли в среднем со­ставляет (%): NaCl − 86,6; КС1 − 2,6; MgCl₂ − 0,17; СаС1₂ − 0,36; CaS0₄ − 1,03 и н. о. − 8,5.

Верхний сильвинитовый слой имеет мощность 0,33-1,10 м, в среднем 0,7 м. В его разрезе выделяется до восьми пакетов. Слой такого строения развит только на юго-западе месторождения, на участ­ке, примыкающем с юго-востока к зоне разрывного нарушения между Запад­ным и Центральным блоками.

Сильвиниты верхнего слоя характеризуются такой же окраской, струк­турно-текстурными особенностями, как и нижнего. Содержание КСl в этом слое колеблется от 16,30−24,95 до 50,50 % и в среднем равно 34,5 %. Кон­центрации н. о. варьируют от 0,38-1,80 до 7,30−9,42 %, в среднем − 3,75 %. Среднее содержание остальных компонентов составляет (%): MgCl₂ − 0,11; СаС1₂ − 0,22 и CaS0₄ − 0,56.

Промышленной отработке подлежат три слоя II калийного горизонта (ва­ловый вариант) или верхний и нижний сильвинитовые слои (селективный ва­риант). В настоящее время запасы руд этого горизонта полностью отработа­ны на шахтном поле 2 РУ ОАО «Беларуськалий».

Третий калийный горизонт отличается значительно большей мощно­стью, чем первые два, и более сложным строением. Граница его оконтурена на севере, западе и юге Старобинского месторождения. В восточном направлении горизонт прослеживается далеко за пределами месторождения и установлен на Нежинском и Смоловском участках.

Глубина залегания кровли горизонта колеблется от 350 до 1100 м и более. В настоящее время горными выработками на шахтном поле 4 РУ он вскрыт на глубине 1000 м. В соленосном разрезе приурочен к 13-й соляной пачке, имея в кровле и почве более или менее мощные пласты каменной соли (6-20 м).

Мощность горизонта в пределах детально разведанной части месторожде­ния составляет около 20 м, причем на севере она несколько больше (20-24 м), а на юге меньше (17-20 м). Современная граница горизонта на севере, западе и юго-западе месторождения обусловлена развитием процессов древнего под­земного выщелачивания солей.

Третий горизонт имеет отчетливо выраженное трехчленное строение. В его разрезе выделяются три пласта:

1) нижний сильвинитовый (мощность 2,0- 8,5 м);

2) глинисто-карналлитовый (4-20 м);

3) верхний сильвинитовый (2,5-4,4 м).

В целом горизонт характеризуется относительно сложным минераль­ным составом.

Верхний сильвинитовый пласт отличается неустойчивой мощностью, что обусловлено неясностью установления его границ. Верхняя граница пласта определяется по появлению в разрезе тонких прослоев сильвинита. Нижняя граница его устанавливается по появлению в разрезе карналлита, что фиксируется по данным опробования (повышенное содержание MgCl₂, до 3-4 % и более). В скважинах, в которых выполнен детализационный каротаж, границы пласта определяются достаточно уверенно.

В разрезе верхнего сильвинитового пласта прослеживаются четыре многолетних ритма. Мощность их составляет 20-40 см и лишь изредка (в пределах 3-го шахтного поля) увеличивается до 75 см. В некоторых скважинах на юге месторождения сильвинитовые слои отсутствуют, и изохронная часть разреза сложена каменной солью с прослоями галопелитов.

Сильвиниты данного пласта имеют своеобразный облик: характерно тонкое переслаивание прослоев, сложенных преимущественно сильвинитом (иногда с примесью карналлита), и прослоев каменной соли. Сильвин окрашен в различные тона красного цвета — от бледно-красного, оранжевого и розового до ярко- и темно-красного. Галит имеет бледную, светло-серую и желтовато- серую окраску. Нередко наблюдаются зерна синего галита. Мощность галопелитовых прослоев варьирует от 0,2-0,5 до 3-5 см, местами до 10-15 см.

Средневзвешенное содержание КС1 в верхнем сильвинитовом пласте невысокое и колеблется от 8-10 до 18-22 %; MgCl₂ - от десятых долей процента до 5 %; н. о. - от 2 до 6 %, реже до 9 %. Верхний сильвинитовый пласт на преобладающей площади месторождения из-за низкого содержания КС1 и по­вышенных концентраций MgCl₂ не отвечает требованиям кондиций. Запасы калийных солей этого пласта отнесены к забалансовым. Объектом разработки он может служить только в пределах шахтного поля 3 РУ. Однако в настоящее время отработка этого пласта здесь также не ведется.

Глинисто-карналлитовый пласт отличается сложным строением и сильно меняющейся мощностью. Разрез его сложен неравномерно перемежающимися слоями и прослоями галопелитов (мощность 10-70 см), каменной соли (от 1 до 30 см), сильвинитов (от 1 до 10-15 см), сильвин-карналлитовых и карнал- литовых пород (до 70 см). В пределах детально разведанной части месторож­дения максимальная мощность (15-20 м) пласта наблюдается в приосевой части Старобинской синклинальной зоны.

Доминируют в разрезе галопелиты. Они, как правило, сероцветные (от светло-серых до темно-серых), плотные, участками рыхлые. Характерно раз­витие трещин шириной от долей миллиметра до 1,5 см. Часто наблюдаются включения карналлита (от 0,2x0,2 до 3x3 см), сильвина и галита. В шлифах галопелиты представляют собой пелитоморфное глинистое вещество с мелкими игольчатыми кристалликами и зернами ангидрита и микрозернистых карбо­натов.

Карналлитовая порода обычно брекчиевидного облика, реже неясно полосчатая и массивная. Карналлит, как правило, сургучно-красного и красновато-бурого цвета с характерным золотистым оттенком. Наблюдаются тёмно-вишнёвые, сиреневые, золотисто-желтые и черные разности. Форма зерен не­правильная. Размер их колеблется от нескольких миллиметров до 1-2 см, иногда до 5-6 см. В нерастворимом остатке карналлитовых пород установлены доломит, кальцит, ангидрит, аутигенный кварц, одиночные зерна обломочного кварца и полевых шпатов.

В разрезе глинисто-карналлитового пласта выделяются сильвин-карналлитовые породы, для которых характерно присутствие карналлита (50-70 %), галита (10-40 %) и сильвина (5-20 %). Мощность таких прослоев состав­ляет 1-6 см.

Нижний сильвинитовый пласт состоит из ритмично чередующихся слоев сильвинитов, каменной соли и галопелитов. В его разрезе Ю. И. Лупинович выделил семь ритмов (от А до Ж). В ритме Г калийные соли отсутствуют. Че­тыре нижних сильвинитовых слоя (1-4) составляют основу продуктивного пласта. Сильвиниты красноцветные. Мощность прослоев каменной соли в сильвинитовых слоях составляет 0,5-5,0 см, а промежуточных слоев каменной соли возрастает до 8-10 см. Окраска ее светло-серая, обычно с желтоватым или розовым оттенком. Галопелитовые прослои имеют мощность от долей миллиметра до 2-10 см и более.

Первый (нижний) сильвинитовый слой имеет небольшую мощность (0,15-0,35 м). Максимальные значения мощности наблюдаются в пределах 1, 2 и 3-го шахтных полей. В разрезе слоя выделяются два пакета. Содержание КС1 невысокое, в среднем 24,9 %, MgCl₂ - 0,18 % и н. о. - 3,65 %.

Второй сильвинитовый слой имеет мощность 0,4-0,8 м (в среднем 0,69 м). В полном его разрезе выделяются четыре пакета. Наибольшей мощностью от­личаются II и III пакеты (20-30 см). Содержание КСl варьирует от 20,1 до 57,7% (в среднем 45,2 %), MgCl₂ - от 0,01 до 0,70 % (0,15 %), н. о. - от 0,21 до 10,15 % (2,74 %).

Мощность третьего сильвинитового слоя относительно изменчивая и ко­леблется от 0,30-0,49 до 1,10 м. Резкое сокращение мощности отмечается се­вернее 4-го шахтного поля. Содержание КС1 в разрезе слоя составляет в сред­нем 34 %. Количество н. о. колеблется от 1,32 до 12,10 %. По сравнению с нижними слоями происходит обогащение разреза этим компонентом.

Четвертый сильвинитовый слой является самым мощным в разрезе пласта (средняя мощность 1,2 м). В его составе выделяется до шести пакетов. Наибо­лее мощными являются II и V (25-35 см), а маломощными - I и VI пакеты (до 20 см). Изменения в строении разреза накладывают определенный отпеча­ток на колебания содержания КС1 по площади (от 14,2 до 41,8 %, в среднем 29,4%). Повышенные концентрации КС1 (более 30 %) наблюдаются на севере 1-го и 2-го шахтных полей, на большей части площади 3-го и в центральной зоне 4-го шахтного поля. По сравнению с другими слоями содержание MgCl₂ существенно возрастает (в среднем 0,52 %).

Четвертый калийный горизонт приурочен к 7-й соляной пачке. Рас­пространен на преобладающей площади месторождения и отсутствует лишь на южных флангах. На севере и западе граница его обусловлена развитием про­цессов древнего подземного выщелачивания, на юге является первично-седиментационной, а на востоке пока не оконтурена. IV калийный горизонт был вскрыт рядом скважин при детальной разведке месторождения. В 1984- 1987 гг. выполнялась предварительная разведка IV калийного горизонта в пределах северной части Старобинского месторождения. Полученные данные позволили достаточно детально изучить строение и состав руд этого горизонта.

Кровля горизонта залегает на глубинах от 526,1 до 1490,0 м и более. Глубже всего она погружена в приосевой части Старобинской синклинальной зоны на востоке месторождения. Мощность калийного горизонта варьирует от 5-6 до 35-40 м; наименьшая мощность наблюдается на южных и юго-вос­точных флангах месторождения, а максимальная (до 35-40 м) - на севере.

Разрез горизонта представлен чередованием прослоев и слоев сильвинитов, каменной соли и галопелитов. Сильвинитовые слои крайне неравномерно рас­пределены по разрезу. В полном разрезе выделяется до восемнадцати сильви­нитовых слоев мощностью от 0,1-0,2 до 0,8-0,9 м. Наиболее мощным являет­ся 11-й сильвинитовый слой, а слои 7-9 образуют компактную зону, имею­щую промышленное значение. В целом для разреза IV горизонта характерно развитие маломощных сильвинитовых слоев, разделенных мощными проме­жуточными слоями каменной соли. В составе сильвинитовых слоев выделяет­ся от одного до двух-трех пакетов. Мощность сильвинитовых прослоев, сла­гающих пакеты, изменяется от 0,5-1,0 до 7-10 см, чаще составляет 1-5 см. Для них характерна красная окраска различных тонов и оттенков (от темно­красной до розовой), а также развитие молочно-белого сильвина. Кроме того, наблюдаются тонкие прослои «псевдосильвинита» - каменной соли, схожей по внешнему виду с сильвинитом. Сильвинитовые прослои при их ограничен­ной мощности отличаются высоким содержанием хлористого калия.

В разрезе IV горизонта выделяются два продуктивных пласта (зона силь­винитовых слоев, 7-9-й и 11-й слои). Запасы сырых калийных солей в север­ной части Старобинского месторождения и на примыкающих к нему участках составляют по категории C₁ 326,1 млн т (73,1 млн т К₂0) и по категории С₂ – 59,4 млн т (13,2 млн т К₂0).

 

 

 

1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: