В онлайне: 3 (гостей - 3, участников - 0)  Вход | Регистрация

 

УДК 553.548(470.62)

Анализ вертикальной изменчивости вещественного состава доломитов Мезмайского месторождения (Краснодарский Край)

 

Бутенков А.А., доцент

Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ)
имени М.И. Платова, Россия

 

Проведен анализ изменчивости вещественного состава доломитов Мезмайского месторождения в вертикальном разрезе. Построены и проанализированы графики изменчивости компонентов вещественного состава по скважинам, была рассчитана корреляционная матрица Пирсона, позволяющая оценить взаимосвязи между компонентами состава доломитов.

Мезмайское месторождение доломитов находится в Апшеронском районе Краснодарского края, в 4,5 км к юго-востоку от поселка Мезмай, на левом склоне ручья Безымянный.

Район сложен нижнекаменноугольными гранитами Даховского горста и нижне-верхнеюрскими толщами. Основной тектонической структурой является Лагонакская поперечная структурная зона (рис.1.5). Она является поперечной грабен – впадиной, пересекающей Передовой хребет Кавказа. В районе она выражена поднятой Лагонакской ступенью с фундаментом, которым являются граниты Даховского горста [2, 3].

Полезной толщей на участке являются доломиты верхней пачки герпегемской свиты средней-поздней юры (оксфорд-киммеридж). Мощность полезной толщи в среднем составляет 38 м, изменяясь от 16 до 58 м. Мощность верхней пачки сокращается в северо-западном направлении, по падению пород.

Доломиты белые, розовато-белые и розовато-серые, светло-серые, темно-серые. Преобладает белый и серый фон пород. Породы тонко-крупнозернистые и неравномернозернистые, хорошо раскристаллизованные, сахаровидного облика. Породы массивно-слоистые. Слои от 30 до 150 см.

Целью исследования в данной работе является исследование изменчивости вещественного состава доломитов Мезмайского месторождения. Для этого были использованы данные опробования по скважинам, пробуренным на поисково-оценочном этапе. Это сведения о содержаниях СаО, MgO, Fe2O3, SiO2, Al2O3, а также значения выхода керна (табл. 1).

 

Таблица 1 – Химический состав доломитов по скважинам № 2, 3, 4

Интервал опробования Длина пробы, м №№ проб Компоненты вещественного состава, %
СаО MgO Fe2O3 SiO2 Al2O3 Выход керна, %
Скважина № 2
1,1-5,0 3,9 2/2 31,54 19,72 0,1 1,08 0,48 41
5,0-7,0 2,0 2/3 30,75 18,33 0,28 3,68 1,72 80
7,0-9,3 2,3 2/4 31,82 19,32 0,1 1,32 0,56 97
9,3-11,6 2,3 2/5 32,37 19,32 0,08 0,48 0,12 90
11,6-14,9 3,3 2/6 32,65 19,32 0,08 0,24 0,09 100
14,9-20,0 5,1 2/7 32,37 19,72 0,07 0,36 0,09 85
20,0-25,0 5,0 2/8 31,82 19,92 0,07 0,56 0,12 81
Скважина № 3
0,5-3,6 2,7 3/1 31,82 19,32 0,16 1,52 0,60 56
3,6-9,1 5,5 3/2 32,10 19,32 0,1 1,20 0,60 81
9,1-13,0 3,9 3/3 32,10 19,32 0,1 1,20 0,48 72
13,0-20,0 7,0 3/4 31,82 19,52 0,1 0,56 0,24 94
Скважина № 4
0-7,2 7,2 4/1 32,10 19,72 0,1 0,32 0,1 94
7,2-14,4 7,2 4/2 32,10 19,52 0,1 0,24 0,1 97
14,4-18,9 4,5 4/3 32,10 19,52 0,1 0,24 0,1 94
18,9-24,9 6,0 4/4 32,24 19,82 0,1 0,32 0,2 99

 

С помощью программы Microsoft Excel были построены графики изменчивости содержаний химических компонентов доломитов по разрезу скважины (рис. 1-18).

На рис. 1 представлен график изменчивости содержания CaO по скважине №2. Значения колеблются от 30,75 до 32,65 %, в среднем по скважине – 31,86 %. Положительные пики содержаний наблюдаются на глубинах 10 м, 15 м, 20 м. Отрицательные пики отмечены на глубинах 5 м, 25 м.

 

Рис. 1 - График изменчивости содержания CaO, скважина №2

На рис. 2 представлен график изменчивости содержания MgO по скважине №2. Значения колеблются от 18,33 до 19,92 %, в среднем по скважине – 19,32 %. Положительные пики содержаний наблюдаются на глубинах 10 м, 15 м, 20 м, 25 м. Отрицательные пики отмечены на глубинах 5 м.

 

Рис. 2 - График изменчивости содержания MgO, скважина №2

 

На рис. 3 представлен график изменчивости содержания Fe2O3 по скважине №3. Значения колеблются от 0,07 до 0,28 %, в среднем по скважине – 0,13 %. Положительные пики содержаний наблюдаются на глубинах 5 м. Отрицательные пики отмечены на глубинах 10 м, 15 м, 20 м, 25м.

 

Рис. 3 - График изменчивости содержаний Fe2O3, скважина №2

На рис. 4 представлен график изменчивости содержания SiO2 по скважине №2. Значения колеблются от 0,24 до 3,68 %, в среднем по скважине – 1,3 %. Положительные пики содержаний наблюдаются на глубинах 5 м. Отрицательные пики отмечены на глубинах 10 м, 15 м, 20 м, 25м.

 

Рис. 4 - Графики изменчивости содержаний SiO2, скважина №2

 

На рис. 5 представлен график изменчивости содержания Al2O3 по скважине №2. Значения колеблются от 0,09 до 1,72 %, в среднем по скважине – 0,55 %. Положительные пики содержаний наблюдаются на глубинах 5м. Отрицательные пики отмечены на глубинах 10м, 15 м, 20 м, 25м.

 

Рис. 5 - Графики изменчивости содержаний Al2O3, скважина №2

На рис. 6 представлен график изменчивости содержания выхода керна по скважине №2. Значения колеблются от 41 до 100 %, в среднем по скважине – 79,4 %. Положительные пики содержаний наблюдаются на глубинах 5 м, 10 м, 20 м. Отрицательные пики отмечены на глубинах 15 м, 25 м.

 

Рис. 6 - Графики изменчивости содержаний выхода керна, скважина №2

 

На рис. 7 представлен график изменчивости содержания CaO по скважине №3. Значения колеблются от 31,85 до 32,1 %, в среднем по скважине – 31,96 %. Положительные пики содержаний наблюдаются на глубинах 10 м, 15 м. Отрицательные пики отмечены на глубинах 20 м.

 

Рис. 7 - Графики изменчивости содержаний CaO, скважина №3

На рис. 8 представлен график изменчивости содержания MgO по скважине №3. Значения колеблются от 19,32 до 19,52 %, в среднем по скважине – 19,39 %. Положительные и отрицательные пики содержаний не наблюдаются.

Рис. 8 - Графики изменчивости содержаний MgO, скважина №3

 

На рис. 9 представлен график изменчивости содержания Fe2O3 по скважине №3. Значения колеблются от 0,15 до 0,21 %, в среднем по скважине – 0,18 %. Отрицательные пики отмечены на глубинах 10 м, 15 м, 20 м.

 

Рис. 9 - Графики изменчивости содержаний Fe2O3, скважина №3

 

На рис. 10 представлен график изменчивости содержания SiO2по скважине №3. Значения колеблются от 0,56 до 1,52 %, в среднем по скважине – 1,1 %. Отрицательные пики отмечены на глубинах 10 м, 15 м, 20 м.

Рис. 10 - Графики изменчивости содержаний SiO2, скважина №3

 

На рис. 11 представлен график изменчивости содержания Al2O3 по скважине №3. Значения колеблются от 0,24 до 0,6 %, в среднем по скважине – 0,46 %. Отрицательные пики отмечены на глубинах 10 м, 15 м, 20 м.

Рис. 11 - Графики изменчивости содержаний Al2O3, скважина №3

На рис. 12 представлен график изменчивости содержания выхода керна по скважине №3. Значения колеблются от 56 до 94 %, в среднем по скважине – 75,5 %. Положительные пики содержаний наблюдаются на глубинах 10 м, 20 м. Отрицательные пики отмечены на глубинах 15 м.

 

Рис. 12 - Графики изменчивости выхода керна, скважина №3

 

На рис. 2.13 представлен график изменчивости содержания CaO по скважине №4. Значения колеблются от 32,1 до 32,24 %, в среднем по скважине – 32,15 %. Положительные пики содержаний наблюдаются на глубинах 25 м. Отрицательные пики отмечены на глубинах 10 м, 15 м, 20 м.


Рис. 13 - Графики изменчивости содержаний CaO, скважина №4

На рис. 14 представлен график изменчивости содержания MgO по скважине №4. Значения колеблются от 19,52 до 19,82 %, в среднем по скважине – 19,65 %. Положительные пики содержаний наблюдаются на глубинах 10 м, 20 м. Отрицательные пики отмечены на глубинах 15 м, 25 м.

 

Рис. 14 - Графики изменчивости содержаний MgO, скважина №4

 

На рис. 15 представлен график изменчивости содержания Fe2O3 по скважине №3. Значения соответствуют 0,1 %.

 

Рис. 15 - Графики изменчивости содержаний Fe2O3, скважина №4

На рис. 16 представлен график изменчивости содержания SiO2 по скважине №4. Значения колеблются от 0,24 до 0,32 %, в среднем по скважине – 0,28 %. Положительные пики содержаний наблюдаются на глубинах 25 м. Отрицательные пики отмечены на глубинах 15 м, 20 м.

 

Рис. 16 - Графики изменчивости содержаний SiO2, скважина №4

 

На рис. 17 представлен график изменчивости содержания Al2O3 по скважине №4. Значения колеблются от 0,1 до 0,22 %, в среднем по скважине – 0,13 %. Положительные пики содержаний наблюдаются на глубинах 25 м. Отрицательные пики отмечены на глубинах 10 м, 15 м, 20 м.

 

Рис. 17 - Графики изменчивости содержаний Al2O3, скважина №4

На рис. 18 представлен график изменчивости содержания выхода керна по скважине №4. Значения колеблются от 94 до 99 %, в среднем по скважине – 96,2 %. Положительные пики содержаний наблюдаются на глубинах 15 м, 25 м. Отрицательные пики отмечены на глубинах 10 м, 20 м.

 

Рис. 18 - Графики изменчивости выхода керна скважина №4

 

С использованием программы Microsoft Excel была рассчитана корреляционная матрица Пирсона, позволяющая оценить взаимосвязи между компонентами вещественного состава доломитов (табл. 2).

 

Таблица 2 - Матрица корреляции Пирсона

  СаО MgO Fe2O3 SiO2 Al2O3 Выход керна
СаО 1          
MgO 0,57 1        
Fe2O3 -0,82 -0,83 1      
SiO2 -0,85 -0,84 0,91 1    
Al2O3 -0,85 -0,86 0,91 0,99 1  
Выход керна 0,42 0,04 -0,23 -0,38 -0,35 1

 

Анализ корреляционной матрицы показал, что SiO2, Al2O3 и Fe2O3 обладают сильнейшими положительными связями между собой, и настолько же сильна их отрицательная связь с СаО и MgO. При этом следует отметить, что СаО и MgO между собой связаны положительно, но эта связь не столь сильна.

Анализ графиков изменчивости содержаний компонентов состава доломитов показал, что качество полезного ископаемого является выдержанным как по разрезу, так и по площади. Это выражено в содержании главных химических компонентов, составных частей минерала доломита - СаО и MgO, которые колеблются в очень узких пределах, и по каждой скважине, и между разными скважинами.

Матрица корреляции показала положительную связь между СаО и MgO, что закономерно, с учетом того, что эти два соединения входят в состав единого минерала доломита, имеющего формулу (Са,Mg)(CO3)2. Относительная слабость этой связи (коэффициент корреляции 0,57) объясняется переменностью химического состава доломита. Как известно, доломиты преимущественно являются продуктом вторичного преобразования (магнезиального метасоматоза) кальцитовых первично осадочных пород (известняков). Эти процессы происходят в морских бассейнах, где доломит образуется в результате частичного вытеснения и замещения кальция магнием, содержащимся в морской воде (MgSO4, MgCl2) [1].

Выделяется группа соединений, имеющих между собой очень высокие корреляционные связи (коэффициенты 0,91-0,99) - SiO2, Al2O3 и Fe2O3. Их высокая положительная связь объясняется тем, что эти соединения входят в состав глинистых минералов, которыми слабо загрязнена доломитовая толща (содержания этих компонентов в породе очень низки). Отрицательная связь этих соединений с CaO и MgO указывает на то, что эти глинистые минералы по составу относятся к каолиниту, и что весь MgO в ассоциации с СаО в породе связан исключительно с минералом доломитом. Fe2O3 не входит в состав формулы каолинита  Al4[Si4O10](OH)8, но может составлять незначительные примеси в этом минерале.

Характер корреляционных связей химических компонентов со значениями выхода керна указывает на то, что прочность породы обусловлена карбонатной составляющей, а глинистая примесь способствует снижению этого качества.

 

Библиографический список

  1. Бутенков А.А. Основы геологии полезных ископаемых: учебное пособие по дисциплине «Основы учения о полезных ископаемых» / Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова. - Новочеркасск, ЮРГПУ (НПИ), 2016. - 174 с.
  2. Отчет о поисковых и поисково-оценочных работах на доломиты для стекольной промышленности в Апшеронском районе Краснодарского края в 2000-2002 гг.
  3. Корсаков С.Г., Зарубин В.В., Соколов В.В. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 200 0 Издание второе. Серия Кавказская. Лист L-37-XIX, XXV (Тамань). Объяснительная записка. – М.: МФ ВСЕГЕИ, 2013 107 с.


03.01.22 10:27 | Виктор Владимир (гость)
С большим интересом ознакомился с результатами работы. Но, на мой взгляд, было бы целесообразно привести больше материала о геологии месторождения (привести фрагмент геологической карты, геологического разреза, план расположения скважин.
Доцент кафедры геоинженерии и кадастра ТулГУ-Чекулаев В.В.

Все комментарии (1)

 

Разделы конференции »

  1. Единый государственный реестр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости
  10. Топографо-геодезическое обеспечение кадастровых работ
  11. Современные технологии в профессиональном образовании