Проект буровых работ при поиске и оценке железорудного проявления северной части Наследницкого участка недр (Челябинская область)

Введение
Проектом предусматривается бурение 44 разведочных скважин. Бурение колонковых скважин на северной части Наследницкого участка (Челябинской обл.) будет проводится для отслеживания и оценки рудной зоны на глубину, изучения ее морфологии и вещественного состава, уточнения геологической структуры рудопроявления, получения данных о параметрах оруденения.
В работе предоставляется полное описание буровой установки Christensen CS14 и ее укомплектованности.
В проектных материалах указаны способы бурения, определена конструкция скважин, их глубина, диаметры породоразрушающего инструмента (ПРИ), глубины спуска обсадных колонн.
Предлагаемые в проекте способ бурения и конструкция скважин позволят:
- обеспечить необходимый процент выхода керна;
- изучить литолого-геологический разрез скважин;
- произвести отбор ориентированного керна для проведения качественного и количественного анализа на золото;
- обеспечить проведение геофизических исследований в скважинах.
Работы будут выполняться силами организации ПАО «ММК» расположенной в Челябинской области, г. Магнитогорск, ул. Кирова, 93.
Геологические материалы, собранные во время прохождения преддипломной практики, наблюдения, анализы и сделанные выводы по технике и технологии сооружения скважин легли в основу дипломного проекта.




Глава 1. Географо-экономические условия проведения работ
1.1. Географо-экономические условия проведения работ
1.1.1. Административное положение объекта работ
Участок расположен в северной части находится на территории Наследницкий рзд, Брединский р-н, Челябинской области, вблизи села Белокаменское. В 10 км от участка находится государственная граница с Республикой Казахстан. Широта площади меняется от 52°00' (с. ш.) до 52°40' (с. ш.), а долгота от 60°00' (в. д.) до 61°00' (в. д.).
Наиболее крупным населенным пунктом района является поселок Бреды с одноименной железнодорожной станцией Южно-Уральской железной дороги, которая пересекает район в северо-восточной направлении. К участку работ от ст. Бреды проходят грунтовые дороги, труднопроходимые в осенне-зимнее время (Отчет о…, 1984)
1.1.2. Рельеф
Большая часть района имеет плоскую поверхность с незначительным наклоном к востоку и абсолютными отметками от 300 до 320 м над уровнем моря. Редкие пологие возвышенности, высотой до 360 м, придают этой равнине волнистый вид. На западе района есть возвышенное плато, простирающееся в южном направлении, с крупными возвышенностями около 400 м над уровнем моря. Открытые степные участки здесь чередуются с обширными лесными массивами, состоящими из смешанного и хвойного леса. [9]
Рельеф территории близь села Белокаменское имеет плоско-волнисто-долинный характер, более спокойный в южной части поселения. Среди степной растительности наибольшим распространением пользуются ковыли, разнотравье играет второстепенную роль.
В северной части сельского поселения имеются незначительные лесные колки. Из искусственных насаждений имеется заброшенный фруктовый сад, частично занятый новой застройкой, и лесозащитные полосы сельхозугодий.
1.1.3. Климат
Климат района резко континентальный с холодной зимой и жарким летом. Очень часты сильные ветры, а в зимний период нередки бураны и метели.
Зима, которая длится с ноября по март, характеризуется умеренно холодной погодой с небольшим количеством снега. В этот период часто бывают пасмурные дни, а также снежные метели и бури. Воздух в течение дня обычно охлаждается до температуры от -12 до -15 °C, а ночью до -16 до -20 °C (с абсолютным минимумом до -46 °C). Снежный покров образуется в начале ноября и его средняя высота к концу зимы колеблется от 20 до 40 см, иногда достигая 60 см.
Весна (апрель-май) прохладная с ясной погодой. Снег начинает таять в середине или конце апреля, а грязевая распутица продолжается до конца мая.
Лето (июнь-август) теплое, иногда жаркое. Дневная температура воздуха обычно составляет +20...+23 °C (с абсолютным максимумом до +41 °C), а ночная температура поднимается до +11...+15 °C. Осадки выпадают в виде кратковременных ливней, которые длится около 2-3 часов. В месяц бывает от 8 до 11 дней с дождем, включая 5-9 дней с грозами. Туманы редки. Могут быть периоды без дождя продолжительностью от 10 до 20 дней. В отдельные дни возможны пыльные бури.
Осень (сентябрь-октябрь) прохладная и пасмурная, иногда с ясной погодой в начале сезона. Осадки обычно выпадают в виде продолжительных моросящих дождей. Грязевая распутица продолжается до конца октября или начала ноября. В начале года преобладают юго-западные, западные и южные ветры, а летом - северо-западные и северные со скоростью около 3-5 м/с.
Глубина промерзания в местах расположения скважин составит 1,63 м.
Территория Брединского района, где расположен участок в северной части, характеризуется засушливым климатом. Среднее годовое количество осадков составляет 316 мм. Наибольшее количество осадков зафиксировано в 1946 году и составило 550 мм, а наименьшее в 1936 году - 160 мм. Летом выпадает наибольшее количество осадков - 118 мм, что составляет примерно 75% от годовой суммы, зимой - 66 мм.
1.1.4. Растительно-животный мир
По характеру растительности район относится к степной зоне. Участками встречаются небольшие березовые и осиновые колки, а на западе смешанные леса. Около 5% площади района занимают леса. Практически все свободное от лесов, озер и болот пространство занято пашнями и посевами, что в значительной степени затрудняет передвижение при проведении ГРР. [10] В лесных участках маленьких размеров встречается смешанный состав деревьев, таких как сосна и береза, в то время как в колках в основном преобладают лиственные деревья, такие как береза и осина. В подлеске можно встретить степную вишню, акацию, черемуху и шиповник. Лесозащитные полосы имеют ширину от 2 до 5 метров, редко достигающую 10 метров и более, а их длина варьирует от 2 до 10 метров.
Растительный мир на этой территории представлен различными видами деревьев, кустарников, трав и мхов. Возможно, встретить такие деревья, как береза, сосна, ель, осина, лиственница, дуб и т. д. Кустарники могут включать жимолость, калину, боярышник, иргу, кизильник и другие виды. Травянистый слой может быть представлен травами, такими как луговые злаки, пырей, одуванчики, ромашка и многими другими. Мохи часто встречаются на влажных участках.
Животный мир включает разнообразные виды млекопитающих, птиц, насекомых и прочих животных. Возможно, встретить зайцев, лисиц, кроликов, белок, енотов, кабанов и других млекопитающих. Среди птиц могут быть представлены вороны, сороки, синицы, дятлы, жаворонки и другие виды. Также на участке можно наблюдать разнообразных насекомых, включая бабочек, пчел, муравьев, жуков и прочих.
1.2. Обзор ранее проведенных геологоразведочных работ
1.2.1. Геологическая изученность района работ
В региональном плане Наследницкий участок относится к Урало-Монгольской складчатой области и расположен в Восточно-Уральской мегазоне. В характере мегазоны особое значение имеет наличие антиморфных массивов метаморфических пород, включая докембрийские, которые разделены между собой синформными зонами, сформированными палеозоем. Также в пределах мегазоны присутствуют вулканогенно-осадочные образования палеозойского возраста.
На нижнем ордовикском уровне начинается формирование щелочных базальтов и риолитов, а выше в разрезе располагаются мощные песчано-глинистые и местами карбонатные отложения, простирающиеся от ордовика до среднедевонского возраста. Такое наполнение разреза свидетельствует о процессах рифтинга докембрийской коры с отделением микроконтинента и последующим осаждением на его шельфе и склонах.
Далее в разрезе наблюдается островодужное развитие, которое подтверждается ордовикскими известково-щелочными вулканитами.
Следующей стадией для восточно-уральских континентальных блоков стала коллизионная обстановка, при которой породы подверглись общему горизонтальному сжатию. Произошло расслоение фундамента и формирование покрова. Восточно-Уральская мегазона также соответствует главной "гранитной оси" Урала и включает в себя крупные массивы гранитоидов коллизионного этапа.
Полезные ископаемые в мегазоне в основном локализуются в коллизионных гранитах. Самыми известными из них являются коренные золотокварцевые месторождения, такие как Березовское, а также четвертичные россыпи золота, происходящие от них.

Рисунок 1 – Структурно-геологическая схема Южного Урала (Салихов и др., 2019)

В металлогеническом деление район исследования приурочен к Уральской металлогенической провинции, к Карталинской минерагенической зоне. Наследницкий участок расположен в Сосьвинско-Суундукской угленоснографитоносной золото-бериллиево-вольфраморудной минерагенической зоне, в непосредственной близости к Каменнодольскому хром-никелеворудному узлу (Лисов и др., 2018).
1.2.2. Гидрогеологическая и инженерно-геологическая изученность района
Одним из первых гидрогеологических исследований является гидрогеологическая съемка масштабом 1:200 000 листов N-41-XXXI (Бреды) и XXXII (Джетыгара), выполненная В. И. Антипиным в 1947 году.
В период с 1950 по 1960 годы (Т. С. Стельмах) проводил бурение гидрогеологических скважин для водоснабжения отдельных поселков.
В 1960 году Н. К. Лелиш составила гидрогеологическую карту Урала масштабом 1:500 000.
В 1961 году Г. Е. Латынских разработала карту гидрогеологического районирования, а в 1962 году А. И. Наумкина написала пояснительную записку к ней.
В 1962 и 1964 годах Р. Г. Рябининым была составлена карта гидрохимических аномалий Челябинской области, а затем гидрогеохимическая карта масштабом 1:500 000.
В 1966 году А. И. Наумкина подготовила каталог гидрогеологических скважин по Челябинской области.
В 1968 году И. П. Шагин и Т. А. Кислицина провели гидрогеологическую съемку масштабом 1:200 000 листа N-41-XXXI (Бреды).
В 2000 году С. Г. Воронов провел оценку водоснабжения Челябинской области.
Общая гидрогеология Брединского района характеризуется следующими особенностями:
- основные реки района, такие как Камысты-Аят, Синташты, Берсуат, берут начало от Главного водораздела, который расположен на северо-северо-западе площади. Общее снижение базовой доплиоценовой поверхности от Главного водораздела на северо-восток-восток достаточно четко выражено;
- высота водораздельных пространств (древних поверхностей) рек района снижается от примерно 390–400 м на Главном водоразделе до 330–340 м на юго-востоке площади. На крайнем северо-западе района высота водораздельных пространств более значительно снижается до 300–310 м;
- долины основных рек являются широкими и пологими. Они врезаны в доплиоценовые поверхности на глубину примерно 50–60 м в низовьях и меньше в верховьях. Минимальные отметки зеркала воды основных рек находятся на высоте 253 м (река Синташта);
- от основных долин отходят многочисленные долины мелких рек и балок, ориентированных преимущественно в северо-восточном, реже субмеридиональном и северо-западном направлениях. Они расчленяют древние поверхности на пологие невысокие гряды.
Реки в этом районе обычно низкого стока и в период засухи многие из них могут быть преодолены вброд.
Гидрография рассматриваемого участка представлена р. Синташта, протекающей с запада на восток в центральной части землепользования. Река Синташта мелководная, непересыхающая в летнее время. Глубина в реке неравномерная, местами в котлованах достигает трех метров, а местами можно перейти в брод. Наиболее полноводной она бывает в апреле и мае месяце, небольшой подъем воды наблюдается осенью. Зимой вода в реке не вымерзает. Кроме того, имеется ряд ручьев, пересыхающих в засушливые годы. Наиболее крупный из них – ручей Каменный дол с каскадом прудов, впадающий в р. Синташта, и, протекающий в северо-восточной части, безымянный ручей, на котором также организован пруд. Все ручьи овражного типа. Имеются на территории сельского поселения мелкие озера и заболоченные участки. [11]
Основным видом транспорта является железная дорога Челябинск–Оренбург, которая имеет два пути и электрифицирована. Автомобильные дороги с асфальтобетонным или щебеночным покрытием встречаются редко. Вместо этого, распространены грунтовые проселочные дороги. В сухое время года состояние дорог достаточно хорошее. Однако, при увлажнении, дороги без покрытия и грунтовые дороги становятся непроходимыми для колесной техники, и движение на них прекращается. На некоторых дорогах с щебеночно-суглинистым или щебеночно-супесчаным грунтом, колесная техника повышенной проходимости может передвигаться во время дождей. Мосты на дорогах без покрытия очень редки, и переправы через реки обычно осуществляются вброд.
1.2.3. Геофизическая изученность района работ
В период с 30-х по 50-е годы прошлого века геофизические исследования успешно решали проблемы геологического строения и поиска полезных ископаемых.
В настоящее время большая часть этих работ не имеет практического значения, и была обобщена в серии тематических публикаций.
Начиная с начала 1960-х годов вся площадь Брединского района, была подвергнута наземным и аэромагнитным съемкам. В 1962 году территория была заново просканирована аэрогеофизическим методом, выделены аномалии Наследницкая, Андреевская и Атамановская, рекомендованные для поиска магнетитового оруденения (В. А. Уфимцев, 1963).
В 1962-1963 годах была проведена гравиметрическая съемка масштаба 1:200 000 на всей территории. Исследования позволили получить первые данные о глубинном строении региона (Л. А. Майков, 1963).
В период с 1962 по 1966 годы были проведены геофизические исследования для поддержки геологического картирования. Хотя результативность этих исследований была невысокой, как отмечали Н. В. Наконечный (1962, 1963) и В. А. Сусликов (1966), некоторые задачи, такие как выявление контактов геологических тел и другие, были успешно решены.
В 1965 году были проведены работы методом ВЭЗ на глубине от 1 200 до 1 400 м для поиска золотоносных отложений (К. К. Коробейников, 1965). Результаты исследований послужили основой для составления схемы развития мезо-кайнозойских депрессий и вывода о необходимости увеличения количества профилей для более полного изучения геологической структуры.
В 1965-1966 годах была проведена более детальная геофизическая съемка на Наследницком и Атамановском участках с использованием аэромагнитных методов масштаба 1:50 000 и 1:10 000. [4] В 1966 году на Атамановском участке была также проведена обширная гравиметрическая съемка масштабом 1:10 000. В ходе работ на Наследницкой территории было обнаружено Поперечинское проявление железа, а перспективность Северо-восточной аномалии на Атамановском участке была положительно оценена.
В период с 1972 по 1974 годы проводилась гравиметрическая съемка масштабом 1:50 000 на листе N-41-133, а также магниторазведка масштабом 1:10 000 на отдельных участках. В отчете авторов (Ф. Я. Пургаев и др., 1974) выделяются три аномалии, которые считаются перспективными для обнаружения железных руд. На геологической интерпретации геофизических данных указано преобладание каменноугольных образований.
В период с 1976 по 1978 годы проводились комплексные геофизические исследования с целью поиска мезозойских бокситов в Казанско-Бессоновской депрессии под руководством Ф. Я. Пургаева. Были выполнены гравиметрическая и магнитная съемки в масштабе 1:25 000 с уточнением локальных магнитных аномалий в масштабе 1:5 000. Для анализа аномалий использовался метод ВЭЗ по отдельным профилям. В результате исследований были разработаны рекомендации. Проверка аномалий промышленных скоплений бокситов не принесла результатов. На основе данных ВЭЗ была составлена карта мощностей рыхлых отложений в масштабе 1:25 000 с рекомендациями на поиски золотых месторождений.
В 1984 году были проведены работы по оценке перспективности серии магнитных аномалий с использованием метода искусственного подмагничивания. Однако однозначной оценки не было получено. В период с 1984 по 1987 годы И. Г. Халымбаджа провел высокоточную аэрогеофизическую съемку масштабом 1:10 000 в районе Наследницкой радиоактивной аномалии, обнаруженной в 1962 году. Разновысотные съемки выполнены по отдельным маршрутам на высотах 300, 700 и 1 000 метров. Было выявлено медленное затухание магнитной аномалии над Каменнодольским массивом серпентинитов, что позволило сделать вывод о его значительном распространении на глубину. Другие массивы серпентинитов, по мнению исследователей, не имеют корней. По данным аэрогамма-спектрометрии выделены гранитные интрузии среди гнейсовой толщи.
В 1988 году С. В. Гром провел обширные исследования на поиски золоторудных месторождений на Ново-Георгиевском участке. Использовался комплексный подход с использованием гравиразведки и магниторазведки в масштабе 1:10 000, а также электроразведки методом ДК-ВП. По результатам исследований была составлена интерпретационная схема, на которой были выделены зоны рассланцевания и метасоматоза, зоны окварцевания и слабых положительных аномалий ΔTa. Последние свидетельствуют о возможных небольших интрузиях. Также были обнаружены зоны минимумов Δg, связанные с увеличением толщины рыхлых образований и коры выветривания.
В 1990 году Т. В. Глаголева провела поисково-оценочные работы на силикатные никелевые руды в районе Каменнодольского серпентинитового массива. Использовались такие методы, как гравиразведка (масштаб 1:25 000), магниторазведка (1:10 000) и профильные наблюдения ВЭЗ. По результатам исследований была составлена карта рыхлых отложений.