Геофизические методы оценки литолого-фациальных особенностей и пористости рудовмещающих отложений по Zэф (гамма-гамма каротаж): пример Шу-Сарысуйской урановой провинции

Тема: «Геофизические возможности изучения литолого-фациальных особенностей и пористости рудовмещающих отложений по каротажу - Z _эф (на примере Шу-Сарысуйской урановой провинции) »

АННОТАЦИЯ

Дипломная работа предусматривает проведение гамма-гамма-каротажных работ на Шу-Сарысуйской урановой провинции с целью разведки и подготовки к эксплуатации подземного выщелачивания.

Приведены геологические материалы. Обобщены и проанализированы геолого-геофизические материалы проведенных работ в этом районе.

Проинтерпретированы геолого-геофизические материалы, собранные в период прохождения преддипломной практики, и на основании этих результатов показаны изменения Zэф и разных элементов. Оценена погрешность.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Атом каждого химического элемента имеет ряд фундаментальных характеристик, в число которых входят входит атомный номер ( Z ), численно равный заряду ядра и числу электронов в нейтральном атоме. Атомный номер определяет химические свойства элемента.

Для сложных веществ, состоящих из различных элементов, понятие атомного номера, как средней эффективной характеристики, было введено в рентгенометрии в 30-х годах. Для геологических сред это понятие было использовано при обосновании применения гамма-гамма и методов изучения минерального сырья.

При взаимодействии квантов с энергией 20-150 кэВ с электронными оболочками атомов вещества, они рассеиваются и поглощаются. Вероятность этих процессов тесно связана с атомными номерами химических элементов сложной среды и энергией квантов. Другими словами, Zэф - это атомный номер условного химического элемента, коэффициент фотопоглощения которого для квантов данной энергии равен коэффициенту фотопоглощения данной среды.

Опробование твердых полезных компонентов и вмещающих пород по результатам буровых работ, основанные на химическом анализе керна, является трудоемким и дорогостоящим. Качество результатов и оперативность не всегда соответствует предъявляемым требованиям из-за неполного выхода керна и значительного разрыва во времени между отбором и получением результатов анализа, что существенно снижает эффективность геологоразведочных работ и ставит вопрос о поисках и совершенствовании методов бескерновой документации разрезов скважин.

В опробовании керна при его неполном (30-80 %) выходе уже заложены систематические погрешности в определении границ и мощностей интервалов.

Важная роль в решении этого вопроса отводится геофизическим исследованиям скважин (ГИС) . С помощью ГИС решаются задачи выделения рудных тел, уточнения границ и глубин залегания, выделения различных горных пород и околорудных изменений, количественного определения содержания некоторых элементов. Однако

в слабоконтрастных по общим физическим свойствам геологических разрезах общепринятые методы каротажа не приносят успеха. В таких случаях способы расчленения должны быть основаны на оценке изменений содержаний главных породообразующих элементов, их минеральных комплексов, а также малых элементов, входящих в кристаллические решетки минералов.

С 60-х годов в практике геолого-разведочных работ для решения указанных задач начал применяться гамма-гамма каротаж определения эффективного атомного номера горных пород (Zэф), величина которого связана с валовым химическим составом последних. К настоящему времени исследованы крайние аномальные диапазоны изменения величины эффективного атомного номера, которые для углей в пределах 6-13 ед., а для тяжелых элементов от 13 до 30 ед. Величина Zэф позволяет расчленять геологический разрез и оценивать содержание основных породообразующих компонентов.

Одной из важных задач геофизических работ в геологическом разрезе является выделение различных видов пород, определение их мощности и глубины залегания, осуществление контроля и оперативное управление процессом бурения.

Настоящая дипломная работа включает в себя 6 разделов.

Цель работы - изучить геофизические возможности определения. величины Zэф и показать как наличие пористости в горных породах может повлиять на величину Zэф этих пород.

В разделе 1 дается характеристика геологического строения Шу-Сарысуйской урановой провинции.

В разделе 2 излагаются методика и интерпретация геофизических данных.

В разделе 3 подробно описывается методика гамма-гамма-каротажа, применяемого при определении Zэф.

В разделе 4 как в спец. главе данной работы определяется связь эффективного атомного номера с пористостью.

В разделе 5 излагаются материалы по охране труда и нормы радиационной безопасности.

В разделе 6 рассчитывается сметная стоимость и экономическая эффективность применения каротажа-Zэф.

Исследуются такие задачи:

1. Рассмотрение геологических сред сложного состава минералов и горных пород, к которым применимо понятие Zэф., характеризующее способность ослаблять гамма-лучи. Количественная оценка величины Zэф. геологических сред в диапазоне 9, 2-18, 5 ед. Изучение корреляционных связей Zэф. с содержанием основных породообразующих компонентов, возможности дифференциации геологического разреза по величине и обоснование требований к точности его определения.

2. Теоретические и экспериментальные исследования методических основ гамма-гамма каротажа с использованием низких энергий с целью выбора оптимальных режимов и условий измерения ( ширины и положения рабочих окон спектрометра, требований к стабильности аппаратуры, углов наклона коллиматоров к поверхности исследуемой среды, начальной энергии и активности источника гамма-излучения, скорости каротажа, обеспечивающих максимальную чувствительность и минимальную погрешность определения величины Zэф . во всем диапазоне изменения. Изучение зависимости интенсивности регистрируемого гамма-излучения от Zэф, плотности, промежуточного слоя между стенкой скважины и датчиком. Разработка способов устранения мешающих факторов.

3. Разработка и внедрение высокочувствительной методики непрерывного одновременного определения Zэф и микрокавернозности для расчленения геологических сред по валовому химическому составу в диапазоне 9, 2-18, 5 ед. Zэф,

с разрешением 0, 1-0, 2 ед.

4. Определение возможностей и перспектив применения методики определения величины Zэф для решения реальных геологических задач при разведке и поисках месторождений твердых полезных ископаемых. Оценка экономической эффективности от внедрения методики в практику геологоразведочных работ.

1 Геологическая характеристика рудовмещающих отложений

предпосылки их разработки геофизическими методами

1. 1 Геологические особенности строения

ураноносной провинции

Исключительным разнообразием генетических условий образования месторождений урана объясняется тот факт, что в ходе поисков и при геологическом изучении различных регионов выявляются все новые и новые типы месторождений урана. От геологов, ведущих поиски урана, требуется творческий подход к изучению каждого обнаруженного рудопроявления, так как при этом всегда возможно выявление нового типа промышленного уранового оруденения.

Месторождения урана как и многих других металлов, обычно располагаются в определенных металлогенических провинциях, которые протягиваются на значительные расстояния, имея длину в несколько тысяч километров и ширину до пятисот километров, и поэтому называются рудными поясами. Последние встречаются в древних докембрийских щитах и в складчатых областях.

Ураноносные пояса докембрийских щитов располагаются вдоль краевых частей щитов, тектонически сочлененных с более молодыми платформенными или складчатыми областями. При нормально седиментационном перекрытии докембрийских щитов более молодыми породами, как, например, это имеет место на кожных склонах Балтийского щита, в их краевых частях ураноносных поясов не наблюдается.

Внутри такого типа рудных поясов главными структурами, контролирующими оруденение, являются крупные расколы архейского сооружения типа мощных региональных сбросов, разрывов, зон дробления и т. п.

Ураноносные пояса в складчатых областях также тяготеют к зонам сопряжения молодых структур с более платформенными образованиями.

Наибольшее количество месторождений урана концентрируется в той части области, где тектонические движения разрушают краевую часть платформ, а молодые складчатые структуры захватывают участки платформы и оказываются надвинутыми на нее.

Примером такого типа рудной провинции может явиться Кольдильерский рудный пояс Северной Америки. В более удаленных от платформ местах первостепенное значение имеют срединные жесткие массивы, представляющие собой крупные блоки платформ, захваченные и зажатые между более поздними складчатыми сооружениями.

Часто урановые месторождения концентрируются в периферической зоне таких массивов, причем в случае монолитного докембрийского основания массивы месторождения в большей своей части располагаются в примыкающей к нему молодых складчатых сооружениях. Наблюдаются также складчатые области, например, зона варисцид Западной Европы, в которых урановые месторождения находятся внутри более древних жестких массивов.

В щитах урановые месторождения располагаются либо вдали от интрузивов, с которыми их можно было бы связать генетически, либо такие интрузивы в районе проявления урановой минерализации вообще неизвестны.

В противоположность этому, в складчатых областях урановые месторождения обычно проявляют связь с молодыми интрузиями, располагаясь в их экзо- и эндоконтактных зонах.

Таблица 1 - Региональные закономерности размещения главных типов месторождений, отрабатываемых подземным выщелачиванием

1. 2 Основные черты строения и рудоносность

Шу-Cарысуйской урановой провинции

Шу-Сарысуйская урановорудная провинция расположена в одноименной впадине, ограниченной с юга Киргизским, с северо-востока Кендыктасским и Шу-Илийским хребтами, на западе хребта Каратау и на севере мелкогорьем Казахского свода.

Поверхность впадины представляет собой пустынную равнину, постепенно понижающуюся с юго-востока (абсолютные отметки около 1000 м) на северо-запад ( абсолютные отметки 60-100 м) . равнину пересекает ряд небольших рек, теряющихся в бессточных солончаковых котловинах. Климат района аридный, с летними температурами до + 45 ْْ и зимними -35 ْ годовое количество осадков 60-160 мм.

Урановые месторождения занимают центральную часть впадины

Рудоносные мезозой-кайнозойские отложения залегают на породах промежуточного комплекса, представленного пологозалегающими брахиформными литифицированными красноцветными терригенными, карбонатными и гипсосоленосными породами D2 -P2 км.

В солянокупольных структурах этих пород в центральной части впадины известны небольшие скопления углеводородных и азотно-гелиевых газов.

В разрезе мезозоя - кайнозоя выделяются юрские угленосные, верхнемеловые и палеогеновые отложения. Первые выполняют систему изолированных приразломных впадин.

Мел-палеогеновые осадки имеют площадное развитие, широко варьирующую мощность (10-950 м) и вмещают все известные месторождения, которые, в свою очередь, перекрываются повсеместно развитыми олигоцен - четвертичными отложениями мощностью от 50

до 400 м.

В разрезе меловых отложений выделяются нижнетуронский, турон-сантонский и кампан-маастрихтский горизонты, сложенные континентальными аллювиальными осадками ритмичного строения.

Каждый горизонт начинается с грубозернистых песков и гравийников стрежнево-русловых фаций, закономерно сменяющихся вверх по разрезу более мелкозернистыми руслово-пойменными и водораздельными осадками.

В целом в разрезе горизонтов преобладают проницаемые песчаные отложения, а разделяются они невыдержанными глинистыми водоупорами.

Первичный геохимический тип меловых отложений в основном сероцветный. Содержание органического углерода в пределах 0, 05- 0, 02 %.

Палеогеновые месторождения представлены двумя разделенными размывом горизонтами-палеоцен- среднеэоценовым и средневерхэоценовым.

Нижний горизонт выполнен глинисто-песчанистыми осадками аллювиально-озерного типа, причем на западе впадины преобладают глинистые, а на востоке-песчаные отложения. Верхний горизонт слагают исключительно глинистые осадки, являющиеся региональным водоупором.

Первичный геохимический тип палеогеновых отложений также преимущественно сероцветный, но содержание органического углерода в них выше -0, 35 %.

Неогеновые отложения залегают на нижележащих с размывом и состоят из глин и песчаников.

Четвертичные отложения представлены песками, галечников временных водотоков и грубообомочными отложениями конусов выноса.

Мел-палеогеновые отложения залегают с небольшим уклоном с юго-востока на северо-запад, увеличивающимся к предгорьям до 12-15 ْْ .

Их залегание нарушено многочисленными разломами с амплитудой перемещений от 150 до 1000 м в предгорной части и от 50 до 1000 м на северо-западе. Разломные швы в рыхлых отложениях обычно выполнены глиной и служат водоупорами.

В гидрогеологическом отношении район является крупным артезианским бассейном, водоносные горизонты мелового комплекса в основном связаны между собой, палеогеновые разделены водоупорами.

Воды напорные, с напором на кровлю водоносных горизонтов 80-120 м при вскрытии горизонтов скважинами уровни подземных вод устанавливаются на глубинах 10-40 м от поверхности.

Гидродинамический режим в районе, по-видимому, оставался стабильным с позднего мела, что способствовало проникновению кислородных вод вглубь артезианского бассейна.

Современная граница расходования кислорода в подземных водах удалена от областей питания основной горной системы Тянь-Шаня на сотни километров. Наряду с этим имеются молодые инфильтрационные кислородные потоки, развивающиеся от новейших поднятий (хр. Каратау

и др. ) .

По интенсивности и длительности кислородной инфильтрации подземных вод Шу-Сарысуйский регион уникален. Подобный гидродинамический режим, несомненно, явился одним из главных факторов формирования уникальных урановых месторождений.

В районе выделяются 8 урановых месторождений, из которых 5 локализуется в меловых и 3 в палеогеновых отложениях.

Фронты пластового окисления, развитые в меловых и палеогеновых комплексах, образуют три протяженные извилистые дугообразные полосы, протягивающиеся с севера-востока на юго-запад и последовательно сменяющие друг друга с юго-востока на северо-запад. Крайнюю северо-западную полосу образуют фронты пластового окисления, развивающиеся в породах нижнетуронского и турон-сантонского горизонтов мела, среднюю- фронт пластового окисления в кампан-маастрихтском горизонте, крайнюю юго-восточную - фронты в палеоцен-среднеэоценовом и средне-верхнеэоценовом горизонтах палеогена .

С первой из указанных полос связаны урановые месторождения Мынкудук, Инкай, Буденовское, со второй-Жалпак и Шолак-Эспе, с третьей - Уванас, Моинкум и Канжуган.

Урановое оруденение практически непрерывно развиваетя вдоль фронтов пластового окисления и выделение отдельных месторождений носит несколько условный характер. Так, границей месторождений Инкай и Мынкудук является крутой изгиб непрерывных фронтов с изменением их простирания с субширотого на меридиональное. Однако наряду с этим месторожления Моинкум и Канжуган имеют естественное ограничение по разлому с амплитудой вертикального перемещения до 160 м.

Особенностью месторождений северо-западной рудной полосы (Мынкудук, Инкай) является развитие оруденения в двух сближенных в плане горизонтах на нескольких уровнях, с частым образованием единых сложных залежей мощностью до десятков метров, что даже при невысоких содержаниях урана обеспечивает высокую продуктивность( десятки килограммов на 1 м площади залежи) . Именно этим показателем определяются запасы месторождений данной части района.

Вместе с тем рудные тела здесь обычно лишены верхнего, а в случае залегания на удалении от фундамента и нижнего водоупоров, что создает определенные трудности для выщелачивания. Кроме того, глубины залегания рудоносных пластов здесь максимальны и увеличиваются с севера на юг от 150-380 м на Мынкудуке до 600-650 м на южном фланге Инкая.

---

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.

• Информатика
• Банковское дело
• Оценка бизнеса
• Бухгалтерское дело
• Валеология
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Религия
• Общая история
• Журналистика
• Таможенное дело
• История Казахстана
• Финансы
• Законодательство и Право, Криминалистика
• Маркетинг
• Культурология
• Медицина
• Менеджмент
• Нефть, Газ
• Искуство, музыка
• Педагогика
• Психология
• Страхование
• Налоги
• Политология
• Сертификация, стандартизация
• Социология, Демография
• Статистика
• Туризм
• Физика
• Философия
• Химия
• Делопроизводсто
• Экология, Охрана природы, Природопользование
• Экономика
• Литература
• Биология
• Мясо, молочно, вино-водочные продукты
• Земельный кадастр, Недвижимость
• Математика, Геометрия
• Государственное управление
• Архивное дело
• Полиграфия
• Горное дело
• Языковедение, Филология
• Исторические личности
• Автоматизация, Техника
• Экономическая география
• Международные отношения
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда