Введение к работе
Актуальность темы. Во всём мире с начала 1980-х годов отмечается резкий спад добычи и производства ртути, связанный с проблемой загрязнения ею окружающей среды. Многие рудники ликвидированы, а более крупные из них - на месторождениях Альмаден (Испания), Монте - Амиата (Италия), Идрия (Югославия), Ники-товка (Украина) и другие - ныне находятся в консервации. Этим обстоятельством объясняется отмечающееся в последние годы снижение интереса к ртутным месторождениям и практическое прекращение разведочных работ на ртуть. Тем не менее определенные отрасли промышленности не обходятся без использования ртути и ее соединений. Потребление ртути в последние 10-15 лет колеблется в пределах 6-4 тыс. т/год. Существуют прогнозы, показывающие ожидаемое увеличение использования ртути, связанное с более интенсивным ее применением прежде всего в производстве красителей, в специфических соединениях в электронных приборах двойного назначения; остаются постоянными потребности ртути в традиционных отраслях использования - в электротехнике, в медицине.
Но в любом случае необходимо констатировать, что эксплуатация ртутных месторождений, поиски и промышленная оценка остаются одной из наиболее сложных геологических задач.
В этой связи представляет интерес большой исторический опыт разведки и эксплуатации различных ртутных месторождений мира, а также результаты их разносторонних исследований, требующие критического рассмотрения, широкого обсуждения и новых обобщений, в частности, с учетом требований охраны окружающей среды. Кроме того, тщательное изучение отдельных месторождений на основе анализа богатейшего фактического материала, накапливаемого в ходе их длительной эксплуатации, встречается редко.
В диссертации восполнен этот пробел на примере ртутных месторождений Донбасса (Украина), геологические исследования которых начались в 1879 году, а промышленная отработка - в 1885 году. За 100 лет эксплуатации на никитовских месторождениях было получено около 35 тыс. т. ртути. Собранные диссертантом данные имеют важное значение при геолого - промышленном анализе ртутных месторождений - при разработке различных классификации, в понимании генетических процессов, в создании моделей рудных месторождений, при оценке новых территорий, в частности, при оценке промышленной ртутоносности Дагестана, одного из старейших ртутных районов Северного Кавказа.
Промышленные месторождения ртути встречаются во всех генетических классах. При этом по запасам, количеству разрабатываемых объектов и доле участия в мировом производстве ртути ведущее место принадлежит телетермальному классу. В последнем наибольшие масштабы имеют месторождения кварц - диккитового геолого-промышленного типа, к которому относятся известные ртутные объекты Пиренеев (Испания), Донбасса (Украина), Северо -Западного Кавказа, северо-восточных районов Магаданской области и Чукотки, Южного Дагестана и других регионов Российской Федерации.
Таким образом, в мире наиболее важными и перспективными в промышленном отношении для возобновления в будущем добычи руд на действовавших рудниках или для ввода в эксплуатацию новых объектов являются ртутные месторождения кварц - диккитового типа. При этом, главным методом эффективного геологического обеспечения эксплуатационных и геологоразведочных работ станет горнопромышленная оценка месторождений и сравнительный прогнозный анализ, методологию которого диссертант разрабатывал на Никитовском рудном поле в Донбассе.
Метод сравнительного прогнозного анализа заключается в использовании опыта практической работы по разведке и промышленному освоению месторождений, локализованных в терригенных и вулканогенно-терригенных породах алюмосиликатного состава. В процессе совершенствования метода определилась необходимость углубленного сравнительного прогнозного анализа региональных и локальных закономерностей размещения ртутного оруденения, условий локализации рудоносных зон и рудных тел, их минерального состава, минералого-геохимических особенностей, флюидного режима гидротермального минералообразования и т.д. В конечном варианте диссертантом была разработана эталонная модель телетермальных ртутных месторождений кварц - диккитового типа, которая позволила существенно усовершенствовать основы геологического обеспечения эксплуатационных и геолого - разведочных работ на аналогичных объектах Дагестана. Этим вопросам и посвящена настоящая работа.
Цель работы. Разработка и обоснование эталонной модели геологического строения и локализации рудных тел ртутных месторождений кварц - диккитового геолого-промышленного типа; совершенствование на её основе принципов и методов геологического обеспечения эксплуатационных и геолого - разведочных работ и производства горнопромышленной оценки на аналогичных значимых объектах и, в частности, использование характерных деталей
разработанной эталонной модели для оценки ртутных месторождений Дагестана.
Основные задачи исследования. В соответствии с целью основными задачами исследования были:
-
Сравнительный прогнозный анализ основных черт геологического строения и геолого-структурных условий локализации рудных тел на ртутных месторождениях кварц - диккитового типа;
-
Выявление закономерностей пространственного размещения и условий локализации оруденения, уточнение минералого-геохимических особенностей, изучение типоморфных свойств минералов, а также минерального состава и структурно - текстурных характеристик рудных тел для разработки наиболее рациональных технологических процессов добычи и переработки мономинеральных ртутных и комплексных сурьмяно - ртутных руд месторождений кварц - диккитового типа;
-
Разработка и обоснование эталонной модели геологического строения и локализации рудных тел ртутных месторождений в тер-ригенных породах алюмосиликатного состава, как основы геолого-промышленной оценки ртутных месторождений;
-
Повышение эффективности прогнозирования и выявления промышленных рудных тел в условиях действующего горно - рудного предприятия;
-
Совершенствование принципов и методов геологического обеспечения эксплуатационных и геолого - разведочных работ на ртутных месторождениях Дагестана в соответствии с необходимостью кардинального улучшения использования полезных ископаемых и ресурсов в условиях рыночной экономики.
Фактический материал. Основные фактические материалы диссертационной работы составили, прежде всего, личные наблюдения и данные, собранные автором в течение 1980-1995 г.г. в процессе геологического обеспечения горных работ Никитовского ртутного рудника, а также результаты тематігческих, доразведочных и эксплуатационных работ, выполнявшихся на Никитовском рудном поле при участии и под непосредственным руководством диссертанта. С целью сбора более объективного материала в период работы над диссертацией автор лично изучал данные разведки и эксплуатации ртутных месторождений кварц - диккитового типа Северного Кавказа с посещением наиболее типичных объектов - Сахалинское, Дальнее, Белокаменное, Хпекское, Казардикамское, Гапцахское и др. Кроме того, в целях иллюстрации и проверки разработанных автором теоретических основ и методических положений горнопромышленной геологии ртутных месторождений исследуемого типа, в
работе использован фактический материал по всем регионам с известными ртутными проявлениями кварц - диккитового типа, полученный многими другими геологами. С 1996 г. особое внимание диссертант уделяет ртутным месторождениям Дагестана.
Методика исследования. В работе использовались известные геолого-структурные методы исследований, широко проводилось структурное картирование разведочно-эксплуатационных горизонтов. Структурные исследования сопровождались геологическим картированием рудных тел и рудовмещающих пород, вскрытых горными выработками и буровыми скважинами. Более тонкие детали внутреннего строения рудных тел - распределение минеральных ассоциаций, последовательность минералообразования, текстуры и структуры руд и другие черты выявлялись минералогическим картированием с использованием петрографического, минераграфическо-го, химического, рентгеновского, спектрального и других специальных методов изучения руд и пород - изучение включений в минералах методом гомогенезации, водных вытяжек, криометрии и масс -спектрометрическим анализом.
Химические и спектральные анализы выполнены в лабораториях НРК (г. Горловка), ЦКТЭ (г. Киев), БГГЭ ИМГРЭ, ИВС и Гин-цветмет (г. Москва). Другие аналитические материалы получены в ИМГРЭ (г. Москва) - минералого - геохимические анализы; в ИГГГИ (г. Львов) - физико-химические параметры минералообразования; в ИГиГ (г. Новосибирск) - минералогические и микрозондовые определения.
Для обоснования эталонной модели ртутных месторождений кварц - диккитового типа проводился сравнительный прогнозный анализ особенностей геологического строения и локализации оруденения 38-ми наиболее изученных объектов бывшего СССР и мира.
При обработке историко-эксплуатационных данных применялись статистические методы исследований.
Научная новизна. 1. Проведен наиболее объемный сравнительно-прогнозный анализ геологического строения, структурно -морфологических особенностей и закономерностей локализации рудных тел ртутных месторождений кварц - диккитового геолого-промышленного типа на материале ртутных провинций мира;
2. Обоснована более полная эталонная модель геологического строения и локализации рудных тел телетермальных ртутных месторождений на основе результатов детальных геологических исследований длительно эксплуатировавшихся объектов Никитовского рудного поля;
-
Впервые документально зафиксированы и прослежены по распространению оруденения структуры рудоносных зон и морфологии рудных тел Никитовского рудного поля (Украина), на основе чего доказана приоритетная роль жильных, «секущих» рудных тел, с которыми связаны основные запасы ртути, и которые были предметом эксплуатации Никитовского комбината последние 10 лет;
-
Впервые на Никитовском рудном поле выявлены и закарти-рованы антимонит - киноварные рудные тела; существенно уточнены и дополнены структурные условия образования и особенности размещения сурьмяно-ртутного оруденения в Донбассе;
-
Впервые выявлены инфлювиальные россыпи киновари и рассмотрены условия их формирования как нового генетического типа руд ртутных месторождений кварц - диккитового типа,
-
Разработаны научные основы горнопромышленной геологии ртутных месторождений.
Основой диссертации является представление о том, что кварц-диккитовый тип по установленной и перспективной промышленной значимости занимает ведущее место среди геолого-промышленных типов ртутных месторождений (джаспероидный, лиственитовый, кварц-карбонатный и др.,) и является эталонным для эксплуатации и прогнозирования ртутных месторождений в широком диапазоне заданных параметров по масштабу и качеству оруденения.
Отсюда основные защищаемые положения:
-
Характерные черты и особенности геологического строения и локализации ртутного оруденения в терригенных и вулканогенно-терригенных породах алюмосиликатного состава различных регионов мира наиболее полно представлены на Никитовском рудном поле в Донбассе, что позволяет рассматривать его как эталонный объект ртутных проявлений кварц - диккитового типа. Основными показателями эталонной геолого - промышленной модели ртутных месторождений кварц - диккитового типа являются: геолого-структурная позиция; разрез вмещающих пород; характер пространственного распределения и локализации оруденения; околорудные изменения; минеральный состав.
-
Оценочные параметры оруденения определяются его структурной позицией - от рудоносных зон до рудных тел. На ртутных месторождениях в терригенных и вулканогенно - терригенных породах алюмосиликатного состава выделяются три структурных типа: пластовые - выдержанные горизонты песчаников, относительно постоянного литологического состава, с четкими геологическими гра-
ницами, занимающими определенное положение в стратиграфическом разрезе месторождения; разломные - раздробленные и трещиноватые зоны разрывных нарушений в породах различного литолого-петрографического состава и комбинированные (пластово - разломные)- пересечения (сопряжения) разломов и мощных пластов песчаников.
-
Эффективность прогнозирования, выявления и оценки рудных тел в рудоносных зонах ртутных месторождений кварц-диккитового типа определяется следующими факторами: характером систем разрывных структур и установлением их рудоподво-дящей, рудораспределяющей и рудовмещающей роли; блочностыо развития жильных рудных тел а пластах песчаников; пространственными закономерностями размещения типов рудных тел; распространенностью локальных околорудных метасоматитов; пространственным размещением ассоциаций рудных минералов и их типоморфизмом.
-
Сравнительный анализ геологической ситуации на Северном Кавказе, и эталонной модели месторождений кварц - диккитового типа позволяет прогнозировать, в частности, в Южном Дагестане возможность развития перспективных на ртуть рудоносных зон раз-ломного структурного типа. Основными прогнозными факторами являются геологические структуры Южного Дагестана, в пределах которых выявлены широкие ореолы рассеяния ртути и шлиховой киновари и коренные проявления киновари.
Практическая значимость работы. Основную практическую ценность представляет усовершенствованная диссертантом методика геологического обеспечения эксплуатационных и геологоразведочных работ на ртутных месторождениях кварц - диккитового геолого-промышленного типа, которая является научной основой горнопромышленной оценки ртутных месторождений. Обоснована необходимость постоянного её совершенствования в соответствии с моделью геологического строения и пространственными закономерностями размещения рудных тел в рудоносных зонах, а также с развитием и происходящими в горном производстве изменениями. Все это показывает особую роль и значение на стадии эксплуатации месторождений рудничной геологии. Разработаны вопросы методики геологического обеспечения и повышения эффективности эксплуатационных горных работ.
Результаты проведенных исследований позволили принципиально изменить представления об условиях залегания и внутреннем строении рудных тел ртутных месторождений кварц - диккитового
типа Донбасса, Северного Кавказа и Южного Дагестана. Проведено минералого-технологическое картирование комплексных сурьмяно-ртутных руд и осуществлена прогнозная оценка сурьмяноносности Никитовского рудного поля.
Принципы и методические особенности экспертной горногеологической и экономической оценки ранее потерянных, разубо-женных и некондиционных руд, обоснованные в диссертации, применимы при повторной разработке эксплуатируемых продолжительное время сложных месторождений различных металлов.
Содержания основных положений диссертации вошли в последний Сводный отчет с генеральным пересчетом запасов ртутных руд Никитовского рудного поля, выполненный по состоянию на 01.01.1995 г., одним из исполнителей которого является диссертант.
Реализация работы. Исследования в условиях действующего горнорудного предприятия является одним из преимущественных сторон непосредственной реализации их результатов. Диссертантом совместно с рудничными геологами Никитовского ртутного комбината составлены крупномасштабные (1:500, 1:1000, 1:2000) прогнозные геолого - структурные погоризонтные планы глубоких горизонтов и флангов ртутных месторождений Никитовского рудного поля, продольно - вертикальные и наклонные проекции рудоносных зон, множество разрезов, которые успешно использовались при прогнозировании конкретных рудных тел, а также при проектировании разведочных и эксплуатационных работ. Усовершенствована методика доразведки рудоносных зон ртутных месторождений кварц - диккитового типа (на примере таких объектов Донбасса и Северного Кавказа). С использованием разработанной диссертантом системы прогнозирования, выявления и оценки рудных тел в рудоносных зонах никитовских месторождений установлено множество разрывных структур, локализующих богатое сурьмяно - ртутное оруденение, которое и являлось в 1985 - 1995 годах основным источником промышленной ртути на Никитовском комбинате.
Прогнозные построения морфоструктурных особенностей локализации оруденения рудоносных зон пластового и разломного типов были использованы при дополнительном разбуривании с поверхности рудоконтролирующих зон разломов и из подземных горных выработок - благоприятных песчаников более глубоких горизонтов ртутных месторождений Донбасса.
Разработки и рекомендации диссертанта легли в основу Инструкции по геологическому обеспечению горных работ эксплуатируемых ртутных месторождений Никитовского рудного поля (1988), а также использованы геологической службой Краснодарского руд-
ника, эксплуатировавшего Сахалинское, Белокаменное, Дальнее и др. месторождения.
Данные, полученные в том числе и диссертантом в процессе продолжительной разведки и эксплуатации ртутных месторождений Донбасса, учтены при составлении Инструкции по применению классификации запасов к месторождениям ртутных руд (ГКЗ, 1983) и Методического руководства по оценке прогнозных ресурсов ртути и сурьмы (Бергер, Роговой, 1987).
В 1983 г. диссертантом совместно с В. М. Роговым составлена записка-рекомендация "Перспективы расширения сырьевой базы Никитовского рудного поля" (Протокол N 35 заседания Ученого совета ИМГРЭ от 22.12.1983 г. и Протокол N 129 заседания НТС ПГО "Донбассгеология" от 12.06.1984 г.
В 1988 г. автором совместно с Л.А. Добрянским и Н.Г. Горлач составлена рекомендация по использованию ртутьсодержащих продуктов коксохимического производства для получения металлической ртути и улучшения экологической обстановки определенных городов Донбасса.
Апробация работы. Основные положения диссертации и практические рекомендации неоднократно докладывались на технических совещаниях Никитовского ртутного комбината (г. Горловка, 1982-1994 гг.); на заседаниях отдела метатлогении и прогнозирования ИМР Мингео УССР (г. Симферополь, 1983 г.) и на Секции ученого совета отделения редкометалльных месторождений ИМГРЭ Мингео СССР (г. Москва, 1983, 1984гг.); на кафедре геологии и минералогии СКГМИ (г. Орджоникидзе, 1982-1986 г.г.) и на заседаниях ученого совета Института геологии Дагестанского научного центра РАН (г. Махачкала, 1987, 1988 г.г.); на всесоюзных и региональных сессиях, семинарах, совещаниях и конференциях - на III Всесоюзном минералогическом семинаре: "Минералогическое картирование как метод исследования рудоносных территорий" (г. Миасс, 1983 г.); на сессии Всесоюзного минералогического общества: "Роль технологической минералогии в развитии сырьевой базы страны" (г. Ленинград, 1983 г.); на II сессии Северо-Кавказского отделения ВМО: "Минералогическая зональность и дискретность ми-нералообразования" (г. Нальчик, 1984 г.); на VII Всесоюзном совещании по термобарометрии и геохимии рудообразующих флюидов (г. Львов, 1985 г.); на геохимическом семинаре ИМГРЭ (г. Москва, 1985 г.); на республиканской конференции молодых геологов: "Геологические аспекты охраны окружающей среды и рационального природопользования" (г. Киев, 1987 г.); на конференции: "Перспективы развития научно-технического прогресса в минераль-
но-сырьевом комплексе Украинской ССР на период до 2010 г." (г. Севастополь, 1987 г.); на семинаре: "Разработка генетических моделей рудных формаций месторождений сурьмы и ртути" (г. Горловка, 1988 г.); на VI Всесоюзном совещании: "Теория и практика геохимических поисков в современных условиях" (г. Ужгород, 1988 г.); на научной сессии УМО: "Проблемы экологической минералогии" (г. Львов, 1989 г.); на VI семинаре: «Генетические модели рудных формаций месторождений ртути и сурьмы" (г. Симферополь, 1989 г.); на III Всесоюзном совещании: "Генетические модели эндогенных рудных формаций" (г. Новосибирск, 1990 г.); на 1-ых Ершов-ских чтениях по проблемам горнопромышленной геологии (г. Москва, 1990г.); на V семинаре рабочей группы по генетическим моделям рудных формаций месторождений ртути и сурьмы (г. Пенд-жикент, 1990 г.); на Всесоюзной научно-практической конференции: "Комплексное освоение техногенных месторождений" (г. Челябинск, 1991 г.); на Всесоюзном совещании: "Геолого - геофизическое обслуживание горнорудных предприятий" (г. Ленинград, 1991 г.); на выездной Сессии УМО, посвященной 80-летию со дня рождения Е. К. Лазаренко (г. Львов, 1992 г.); на научно-практической конференции: "Рациональное использование географического положения и собственных ресурсов - путь возрождения региона" (г. Донецк,
-
г.); на 4-й научной конференции: "Экология и комплексная проблема охраны Каспийского моря и его побережья" (г. Махачкала,
-
г.), на годичной научной сессии Дагестанского НЦ РАН (г. Махачкала, 1998 г.), а также изложены в периодических отчетах по тематическим работам и доразведке, проведенным Никитовским ртутным комбинатом в 1983-1993 г.г., в отчетах ИМГРЭ (г. Москва, 1984 г.), БГПИ (г. Брест, 1988, 1990, 1992 г.г.), в Информационном отчете ИМР (г. Симферополь, 1987 г.), в Сводном отчете с генеральным пересчетом запасов ртутных руд НРП по состоянию на 01.01.1995 г. (г. Горловка, 1998 г.), в отчете Института геологии Дагестанского научного центра РАН (г. Махачкала, 1997 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 60 статей и подготовлена к изданию монография "Сурьмяно - ртутное оруде-нение Никитовского рудного поля" (соавтор И. Н. Зинчук).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 8-ми глав и заключения; содержит 295 страниц текста, 40 рисунков, 23 таблицы и библиографию из 225 наименований.