 |  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 УДК 550(470.6) К особенностям вещественного состава и условий накопления толщи мергелей Чубуковского месторождения в районе г. Новороссийска
Петренко Г.А., студент, Бутенков А.А., доцент Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ), Россия
Рассмотрены особенности вертикального распределения компонентов вещественного состава мергелей Чубуковского месторождения Новороссийского района. Определены взаимосвязи между разными компонентами, сделаны выводы об особенностях происхождения карбонатной толщи
Чубуковское месторождение мергелей (цементное сырьё) расположено севернее города Новороссийска. Здесь в северо-западном направлении простираются широкими полосами два мергеленосных пояса: 1) Новороссийский, представленный отложениями нижненатухайской свиты туронского яруса верхнего мела; 2) Северо-Восточный (Неберджайский), образованный выходами ахеянской свиты кампанского яруса верхнего мела. В структуру второго пояса и входит Чубуковское месторождение. Отложения ахеянской свиты входят в состав опрокинутого юго-западного крыла Маркотхской (Семигорской) антиклинали, моноклинально падающего в северо-восточном направлении под углами 30-400. Породы свиты представлены равномерным мелко- и среднеритмичным (20-30 см) флишевым чередованием мергелей и известковистых песчаников. В данной работе произведено изучение закономерностей изменения геолого-промышленных параметров полезного сырья Чубуковского месторождения с целью выявления перспективных участков для прироста запасов и дальнейшей отработки полезного ископаемого. Для этого использовались данные по результатам бурения четырех скважин в пределах месторождения. По керновым пробам была выполнена процедура химического анализа мергелей в ходе которого определялось содержание таких компонентов как CaO, SiO2 , Al2O3 , Fe2O3 , MgO, TiO2 , K2O , Na2O , SO3, результаты приведены в табл. 1. Мергели Чубуковского месторождения, так же, как и сырье отрабатываемого крупного Новороссийского месторождения, соответствуют категории «низких» мергелей. Для них не существует государственного стандарта, требования к ним определяются техническими условиями принятыми ОАО «Новоросцемент».
Рис.1 - Геологическая карта района Новороссийского и Неберджайского мергеленосных поясов
К «низким» мергелям относятся глинисто-карбонатные породы с содержанием CaCO3 менее 75% (содержание CaO выше 40% – 43,5%) при этом лимитируется содержание MgO не более 1%. Также считаются вредными примеси K2O и Na2O (не более 1,2% в сумме). Содержание SiO2 которое является вторым после СаО по распространенности компонентом, конкретных требований не предъявляется, его содержание большей частью соответствует значениям менее 40%. «Низкие» мергели также по содержанию CaCO3 и SiO2 подразделяются на разновидности:
По всем четырем скважинам были построены графики изменчивости всех параметров качества сырья (табл. 2), а также рассчитана матрица корреляции Пирсона, позволяющая увидеть степень взаимосвязи между различными параметрами (табл. 3). В результате были сделаны выводы об особенностях состава минерального сырья в пределах месторождения, а также о характере изменчивости различных параметров и их взаимосвязях друг с другом. Бурение на оценочной стадии вскрыло породы ахеянской свиты позднемелового возраста, которая и представляет собой целевое минеральное сырье – «низкие» мергели различных разновидностей. При этом скважинами вскрыты различные пачки ахеянской свиты (в ее разрезе предшественниками выделены четыре пачки по нумерации сверху вниз). Выявлено что худшими по качеству являются породы верхней пачки K2ah1 – они характеризуются средним содержанием CaCO3 43,25%, при этом содержание «романчиков» в них составляет 62,4%, «трескунов» - 37,1%, натуралы практически отсутствуют. Качественные характеристики улучшаются с глубиной: в пачке K2ah2 содержание CaCO3 достигает 63,9%, большая часть мергеля там представлено «натуралами» (63,6%), на «романчики» приходится 21,2%, на «трескуны» - 14,2%. Пачки K2ah3 и K2ah4 примерно близки к этим значениям. Также следует отметить, что качественные показатели мергелей улучшаются в направлении падения полезной толщи. Матрица корреляции Пирсона позволила выявить ряд закономерностей во взаимосвязях различных химических компонентов мергелей. Главными показателями качества являются содержание CaO и CaCO3. При этом содержание CaO определяется методом химического анализа, а CaCO3 определяется путём расчета – содержание CaO умножается на коэффициент 1,78. Соответственно взаимосвязь между этими параметрами прямая, выражается коэффициентом корреляции 1, что также выраженно в идентичном поведении графиков их распределения. Эти показатели не имеют положительной связи ни с одним из остальных химических компонентов, но при этом у них высокая положительная связь (коэффициент корреляции 0,71) с таким показателем, как «тип мергеля», который является общим выражением качественной характеристики данного сырья, выражающийся через карбонатность. Наибольший интерес представляет распределение таких компонентов, как CaO и CaCO3, которые выражают карбонатность породы и составляют основную массу вещества мергелей. Их графики ведут себя практически идентично друг другу по каждой скважине. При этом характерно снижение карбонатности на некоторых глубинах (в частности, по скважине 1 на интервале опробования 35-40 м отмечается снижение значений CaO до 21,5%, а CaCO3 – до 38,2%).
Таблица 1 - Химический состав мергелей Чубуковского месторождения
ппп- Потери массы при прокалывании в проанализированных пробах
Таблица 2 - Графики параметров химического состава по четырем скважинам
Таблица 3 - Матрица корреляции Пирсона
Глинистость состава пород определяется содержанием таких компонентов, как SiO2, Fe2O3, MgO. Они в основном ведут себя противофазно карбонатным компонентам, это отчётливо проявлено на тех глубинах, где наблюдается отчетливый положительный пик содержаний глинистых компонентов. Подобные вариации можно связать с переменной глубинностью бассейна осадконакопления: нарастание глинистой составляющей в разрезе фиксирует некоторое уменьшение глубинности морского бассейна, а рост карбонатности указывает на его заглубление. Наиболее отчётливо выделяется отрицательная связь CaO и CaCO3 с таким показателем SiO2 (коэффициент корреляции -0,98). Такое противостояние наблюдается на всех графиках распределения химических компонентов, где положительные пики карбонатности сопровождаются синхронным отрицательными пиками кремнезёмнистости. Особо характерно такое противостояние в середине интервала опробования по скважине №1, где содержание SiO2 достигает 50,5% – судя по всему накопление данного интервала происходило в условиях более сильного привноса глинистого и алевритового компонента. Карбонатный компонент также имеет сильную отрицательную связь с Al2O3 (коэффициент корреляции -0,73) и Fe2O3 (-0,71). При этом Al2O3 и Fe2O3 имеют сильную положительную связь друг с другом (коэффициент корреляции 0,83). Такие соотношения объясняются тем, что Al2O3 и Fe2O3 являются компонентами глинистой составляющей мергелей, входя в состав такого минерала, как монтмориллонит. Примечательна положительная связь этих двух компонентов с K2O (коэффициенты корреляции соответственно 0,83 и 0,88). Это говорит о том, что среди алюмосиликатных примесей мергеля присутствуют также гидрослюды (гидробиотит, гидрохлориты) . Перечисленные компоненты алюмосиликатных примесей (Al2O3, Fe2O3 и K2O) также очень высоко положительно связаны с TiO2 (коэффициент 0,83 – 0,88). Этот компонент относиться к разряду инертных и, скорее всего, среди терригенной составляющей мергелей представлен самостоятельной минеральной формой – рутилом. Примечательно, что такие компоненты как Al2O3, Fe2O3, K2O, TiO2 имеют положительную связь с SiO2, но она выражена слабее (коэффициенты 0.64, 0.61, 0.48, 0.57). Из этого можно сделать вывод, что SiO2 здесь представлен не только в составе глинистых минералов и гидрослюд, но также в немалой степени присутствуют в самостоятельной минеральной форме – в виде терригенной примеси кварца. Это также иллюстрируется характером графиков распределения данных компонентов, которые ведут себя не абсолютно синхронно друг к другу. Содержание MgO не обнаруживают отчётливых связей с какими либо компонентами за исключением слабо выраженной положительной связи с K2O (коэффициент 0,53), что объясняется очень малыми количествами этого компонента, а также его вхождением в состав гидрослюд.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
#menuinclude(1-elibraryru)