Способ тектонического районирования калийных месторождений

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке калийных месторождений. В способе выделяют поднятия и прогибы в кровле соляной залежи посредством бурения разведочных скважин. Затем выделяют региональные тектонические структуры типа надвигов и тектонические зоны, расположенные между ними, а также между надвигом и границей, отделяющей платформу от соленосной впадины. Разрабатывают послойную модель месторождения, выделяя подсоляной, соляной и надсоляной комплексы пород. Определяют величину перемещения тектонических зон при переходе от надсоляного комплекса к соляному, степень дислоцированности каждого слоя, после чего выявляют горизонтальные сдвиги, осложняющие тектоническую зональность. Осуществляют прогноз возможных геологических осложнений при ведении горных работ. Способ обеспечивает безопасную разработку калийного месторождения, исключающую возможность затопления калийного рудника через проницаемые зоны тектонических нарушений.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке месторождений калийной соли.

Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей (ВКМКМС) является унивальным по запасам, имеет протяженность в меридиональном направлении около 200 км, в широтном - около 55 км. Площадь развития калийных солей составляет 3750 км². Разработка Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей была начата еще в 1932 г. До 1986 г. разработка солей велась семью рудниками, расположенными в центральной и южной частях месторождения. В 1986 году в результате нарушения сплошности водозащитной толщи (ВЗТ) был затоплен крупнейший в мире рудник БКРУ-3 с производительностью 8 млн.т руды в год. Поэтому исследования, направленные на предотвращение затопления рудников, являются приоритетными.

Латеральные неоднородности строения водозащитной толщи на ВКМКМС, связанные с полнотой ее разреза и изменениями литологического состава слагающих пород, проявляются главным образом в пределах положительных структур месторождения. Особенности строения ВЗТ в зонах тектонических нарушений и на участках флексурно-складчатых дислокаций имеют линейную или изометрично-линейную форму проявления, преимущественно субмеридионального простирания.

Соленосные (соляные) породы ВЗТ повсеместно перекрыты мощным (100-300 м) комплексом надсолевых пород (НКП), включающим отложения верхней подтолщи соляно-мергельной толщи (СМТ₂, мощностью до 80-100 м), породы терригенно-карбонатной (ТКТ; 0-120 м) и пестроцветной (ПТ; 0-140 м) толщ, на денудированной поверхности которых залегают рыхлые глинисто-песчаные четвертичные отложения (Q; 5-30 м).

Соликамская впадина входит в систему Предуральского краевого прогиба, прослеживающегося вдоль западного склона Урала на расстоянии около двух тысяч километров при ширине 50-100 километров.

В соответствии с положениями тектоники литосферных плит Урал был сформирован в результате столкновения (коллизии) Восточно-Европейского и Сибирского континентов (плит). Палеомагнитные и кинематические реконструкции показывают, что столкновение произошло в конце карбона - ранней перми (310-270 млн. лет назад) и продолжалось до середины мезозоя [1].

Палеозойские отложения при коллизионных процессах подвергались разнотипным деформациям с образованием складчатых, покровных и чешуйчато-надвиговых дислокаций.

Соликамская впадина расположена в центральной части Предуральского краевого прогиба, наиболее смещенной в сторону Русской плиты от Урала. Возможно, это обстоятельство явилось причиной лучшей сохранности соленосных отложений и, соответственно, Верхнекамского калийного месторождения. Граница прогиба с плитой проводится по Суксунскому разлому (сбросу), однако его северная ветвь (в районе г. Усолье) скорее всего имеет уже характер взброса или взбросо-надвига.

К востоку от Верхнекамского месторождения выделены Шудьинский, Сурсайский, Вильвенский и другие надвиги. Границей прогиба здесь является северная ветвь Чусовской зоны - Всеволодо-Вильвенская антиклиналь. Это принадвиговое поднятие прослежено на 48 км вдоль оси Урала. В разрезе оно имеет асимметричное строение: западное крыло падает под углом 40-80 градусов, восточное - от 10 до 30°. Строение Вильвенского надвига установлено по трем скважинам (1021у-1023у), пробуренным Кизеловской ГРП в 1956 году. Плоскость надвига вскрыта на глубинах от 660 до 1075 метров, причем к востоку ее угол падения выполаживается. В аллохтоне породы сильно перемяты, часто встречаются зеркала скольжения. Таким образом, Всеволодо-Вильвенский надвиг, по всей вероятности, перекрывает внутреннюю зону ранее существовавшего (кунгурского) краевого прогиба. О сокращении первоначальных размеров солеродного бассейна свидетельствует и тот факт, что по всей ширине соляная толща собрана в складки.

Структурный план соляной толщи ВКМКМС согласуется в основных чертах с региональными элементами. Характерной чертой всех пликативных структур соляной толщи является линейная форма в плане и западная вергентность, что доказывает связь складкообразования с односторонним горизонтальным сжатием соляной залежи с востока и противоречит гравитационным гипотезам. В кровле залежи прослеживаются поднятия, вытянутые в меридиональном направлении, и смежные с ними прогибы. Наиболее заметным в рельефе соляной кровли поднятием является Камско-Вишерский вал, амплитуда которого по отношению к Камскому прогибу составляет около 350 метров. За счет ундуляции шарнира на валу прослеживаются поднятия (Усельское, Пыскорское, Дубровское и др.) в виде цепи брахиантиклинальных структур [1].

Основная фаза складчатости и надвигоообразования произошла после того, как была сформирована трехслойная модель осадочного чехла. Поэтому в современной структуре осадочного чехла все основные (региональные) тектонические элементы среднего слоя (СКП) должны быть выражены в нижнем (ПКП) и верхнем (НКП) слоях. При этом нельзя ожидать полного подобия структур, поскольку нижний соляной слой резко отличается от среднего и верхнего по физико-механическим свойствам (высокая растворимость, содержание микровключений газово-жидкой фазы в минералах и породах, способность к реоморфизму и изменению объемов пород). С учетом свойств и горизонтальной направленности продольного сжатия с востока на запад подобие структур должно выражаться в их западной вергентности и пространственном совпадении одних и тех же надвигов.

Изобретение аналогов не имеет.

Целью изобретения является безопасная разработка калийного месторождения, исключающая возможность затопления калийного рудника через проницаемые зоны тектонических нарушений.

Поставленная цель достигается тем, что в кровле соляной залежи выделяют поднятия и прогибы, региональные тектонические структуры типа надвигов и тектонические зоны, расположенные между ними.

Способ осуществляют следующим образом.

Бурением разведочных скважин в кровле соляной залежи выделяют поднятия и прогибы, затем выделяют региональные тектонические структуры типа надвигов и тектонические зоны, расположенные между ними, а также между надвигом и границей, отделяющей платформу от соленосной впадины. Далее разрабатывают послойную модель месторождения, выделяя подсоляной, соляной и надсоляной комплексы пород. Затем определяют величину перемещения тектонических зон при переходе от надсоляного комплекса к соляному, степень дислоцированности каждого слоя, после чего выявляют горизонтальные сдвиги, осложняющие тектоническую зональность, и осуществляют прогноз возможных геологических осложнений при ведении горных работ.

Источники информации

1. Петротектонические основы безопасной эксплуатации Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей /Под редакцией д.г.-м.н. Н.М.Джиноридзе /УСПб-Соликамск: ОГУП Соликамск, типография, 2000.

Способ тектонического районирования калийного месторождения, характеризующийся тем, что бурением разведочных скважин в кровле соляной залежи выделяют поднятия и прогибы, затем выделяют региональные тектонические структуры типа надвигов и тектонические зоны, расположенные между ними, а также между надвигом и границей, отделяющей платформу от соленосной впадины, далее разрабатывают послойную модель месторождения, выделяя подсоляной, соляной и надсоляной комплексы пород, затем определяют величину перемещения тектонических зон при переходе от надсоляного комплекса к соляному, степень дислоцированности каждого слоя, после чего выявляют горизонтальные сдвиги, осложняющие тектоническую зональность, и осуществляют прогноз возможных геологических осложнений при ведении горных работ.