Том 45, № 3 (2022)
Геология, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых
Анализ минерально-сырьевой базы золотодобычи в Ленском золотоносном районе и обоснование направлений развития способов разработки россыпей
Аннотация
Развитие золотодобывающей отрасли связано в первую очередь с наращиванием минерально-сырьевой базы, освоением перспективных месторождений, повышением качества сырья. Вместе с тем на протяжении многих лет специалистами отмечается ухудшение качества запасов россыпного золота как в России в целом, так и в Восточной Сибири в частности. В связи с этим целью настоящего исследования был выбран анализ динамики минерально-сырьевой базы золотодобычи в Ленском золотоносном районе, а также обоснование направления развития технологии разработки россыпей. В ходе работы проведена оценка состояния минерально-сырьевой базы золотодобывающей промышленности Иркутской области в период с 2000 по 2021 г., составлена количественная и качественная характеристика запасов россыпного золота, определены ключевые изменения, произошедшие в эксплуатации россыпей за последние 20 лет. При этом обозначена динамика ухудшения качества запасов россыпного золота и указаны причины этого ухудшения за анализируемый период. Кроме того, дана краткая характеристика основных горнотехнических показателей отработанных за последнее время крупных и средних месторождений россыпного золота и представлена структура распределения запасов в техногенных месторождениях. В заключении сформулированы выводы по итогам проделанной работы, а также озвучены актуальные проблемы современной россыпной золотодобычи, оценены ее перспективы в Иркутской области. Представлены возможности пополнения минерально-сырьевой базы за счет вовлечения в разработку техногенных запасов.
Науки о Земле и недропользование. 2022;45(3):222-234
222-234
Стадийность образования рудных минералов участка Средний Многовершинного месторождения
Аннотация
Золоторудное месторождение Многовершинное (Хабаровский край, Россия) на сегодняшний день является значимым промышленным объектом, на котором постоянно проводятся работы по приросту запасов за счет установления новых объектов в пределах рудного поля и разведки глубоких горизонтов. Цель представленного исследования заключалась в изучении стадийности образования рудных минералов одного из участков месторождения, а также выявлении минералогических и структурно-текстурных особенностей руд. Методы минералого-петрографического изучения вещественного состава руд широко применяются в геологической практике и позволяют устанавливать вещественные особенности исследуемых объектов, определять ход процесса рудообразования. Изучение типов руд проводилось с использованием микроскопа Olympus BX51. На основе авторских полевых наблюдений выполнено минералого-петрографическое изучение образцов руд и вмещающих пород участка Средний Многовершинного месторождения. Установлено несколько иное понимание стадийности образования рудной минерализации данного участка месторождения. В процессе исследования выявлено не менее трех этапов формирования вещественного комплекса данного участка месторождения. Первый этап ‒ магматический, характеризующийся образованием пирита первой генерации. Второй ‒ собственно рудный гидротермальный, в результате которого произошло формирование золотосульфидной минерализации: пирита второй генерации, халькопирита, магнетита, кюстелита. В конце второго этапа образовался жильный кварц – также с рудными минералами: пиритом, халькопиритом, магнетитом, незначительным количеством кюстелита и самородной медью. Третий этап ‒ экзогенный, в ходе которого происходило формирование структур замещения и окисления с образованием гидроокислов железа. Исследования руд Многовершинного месторождения еще раз показали наличие полисульфидной многостадийной минерализации, которая развивалась в тесной связи с магматическим процессом. Знание стадийности образования месторождения является составной частью создания его геолого-структурных моделей, которые необходимы для повышения эффективности геолого-разведочных работ в пределах изучаемых объектов.
Науки о Земле и недропользование. 2022;45(3):235-245
235-245
Биогермы Божеханского поднятия Предбайкальского прогиба – краевой барьерно-рифовой системы кембрийского соленосного бассейна юга Сибирской платформы
Аннотация
В настоящее время прогноз, разведка и освоение залежей и месторождений углеводородов в природных карбонатных резервуарах погребенных биогермных (рифовых) построек на севере Иркутской области и в Республике Саха (Якутия) в пределах Непско-Ботуобинской антеклизы базируются на самых современных технологиях объемных 3D сейсморазведочных работ, а также электроразведки с набором новых интерпретационных подходов и атрибутов анализа в сопровождении широкого комплекса геофизических исследований скважин. На фоне новых открытий углеводородных месторождений в рифах северных территорий забыты биогермные объекты на юге Иркутского амфитеатра. Цель представленной работы – геологическое изучение биогермных карбонатных толщ нижнекембрийского возраста в обнажениях Божеханского мегавала в Прибайкалье. Выбор данного объекта исследования обусловлен тем, что первые притоки нефти и газа были получены в скважинах Атовской, Осинской, Биркинской, Христофоровской, Балыхтинской, Тутурской площадей. Проведены полевые геологические маршруты и камеральная обработка данных по распилам и пришлифованным поверхностям образцов, произведены микроскопические исследования в шлифах образцов и архивных коллекций керна глубоких нефтегазопоисковых скважин. В геологических маршрутах 2021–2022 гг. на юге Иркутского амфитеатра по обнажениям кембрийских карбонатных пород в пределах сложнопостроенного Божеханского мегавала авторами данного исследования изучены пластовые, желваковые и столбчатые строматолиты. Широко представленные на выделенной территории карбонатные внутриформационные осадочные брекчии весьма разнообразны по размерам обломков и включений. Особенности внутреннего строения строматолитов изучены по распилам и пришлифованным поверхностям образцов. В шлифах также выявлены и описаны микрофитолиты. Ко всему прочему, авторам представилась возможность изучить архивную коллекцию шлифов керна, отобранного из карбонатных толщ венда – кембрия и нижнего кембрия Ахинских скважин в районе Божеханского мегавала и северо-западнее, в области Верхнеленского поднятия. В результате проведенного исследования можно полагать, что обнаженные участки биогермов кембрия Божеханского валообразного поднятия Предбайкальского прогиба в определенном смысле являются эталонными геологическими объектами. Изучение биологического и генетического разнообразия фитолитов нижнего кембрия, диагностических признаков органогенных сооружений, их внутреннего строения, процессов формирования рифовой экосистемы может быть своеобразным регионально-прогнозным ключом к исследованию строения кембрийской осадочной системы юга Сибирской платформы.
Науки о Земле и недропользование. 2022;45(3):246-264
246-264
Получение имитаций самородков золота с использованием медных сплавов
Аннотация
Имитации самородков золота являются материалом, представляющим в наши дни высокий интерес в области концептуального дизайна ювелирных изделий. Технология получения этого материала основана на литье расплавленной латуни в охлаждающую жидкость. Цель данного исследования заключалась в выявлении наиболее благоприятных технологических процессов для получения качественных имитаций самородков золота. В работе представлены результаты экспериментального исследования с использованием латуни марки Л63. Были установлены наиболее благоприятные технологические параметры: доведение температуры расплава до 970±5 °C и использование в качестве охлаждающей жидкости воды температурой не более 20–25 °С. Соблюдение этих основных условий обеспечивает формирование отливок, внешне схожих с природными самородками золота, встречающимися в россыпных месторождениях. Образование сложных форм и неровного рельефа отливок, обеспечивающих данное сходство, связано со специфическими условиями кристаллизации латуни, отличающимися от условий кристаллизации при традиционном литье. В ходе исследования был проведен анализ химического состава образцов используемого сплава до испытаний и образцов, полученных в результате литья. В сплаве после обработки обнаружено незначительное уменьшение процентного содержания цинка и увеличение примесей, а именно кремния, серы, железа и хрома. Металлографический анализ показал однофазную микроструктуру в исходном образце латуни Л63, представляющую собой твердый раствор замещения цинка в меди. При аналогичном исследовании отливок, полученных в ходе эксперимента, помимо α-твердого раствора в их структуре было обнаружено наличие β-фазы, являющейся твердым раствором на базе химического соединения CuZn, которое положительно влияет на механические свойства латуни. Такая микроструктура характерна для сплавов, претерпевших ускоренное охлаждение, которое качественно меняет процесс превращения расплава в твердое вещество.
Науки о Земле и недропользование. 2022;45(3):265-274
265-274
Геоэкология
Геоэкологические условия Хабаровской агломерации для размещения строительных отходов
Аннотация
Целью представленного исследования являлась геоэкологическая оценка территории Хабаровской агломерации относительно возможности размещения на рассматриваемой территории отходов строительства и сноса или повторного их использования, а также влияния этих отходов на окружающую среду. Ежегодный объем образования строительных отходов в г. Хабаровске составляет 407,5 тыс. т (326,9 тыс. м3). Все отходы строительного сектора Хабаровской агломерации отправляются на захоронение. В исследуемой области выделяются два района: район поймы и надпойменных террас Амура в западной части, затапливаемый в периоды высоких и катастрофических наводнений и характеризующийся неблагоприятными геоэкологическими условиями, а также район правобережья Амура в восточной части площади, где располагается городская застройка и залегание уровней подземных вод превышает 2 м. В ходе исследования авторами выявлены места потенциального расположения комплекса по переработке строительных отходов с возможностью обустройства площадки для временного хранения сырья, представлено обоснование данного выбора. Описаны методы, применимые в сфере оборота отходов при формировании отрасли переработки отходов строительства и сноса. Дана оценка потенциальной возможности использования отходов как материальных ресурсов и экологических аспектов их вторичного использования в виде строительных материалов. Отмечено, что к 2030 году в результате размещения отходов на полигонах твердых коммунальных отходов углеродный след составит 116,8 тыс. т углекислого газа. Для сокращения углеродного следа (выбросов углекислого газа) при строительных работах с использованием бетона и асфальтобетона обосновано применение переработанных заполнителей на основе вторичного щебня. Участки, благоприятные для размещения предприятий по переработке строительных отходов, выявлены при обследовании территории города. Они расположены за пределами существующей и перспективной городской и промышленной застройки, а также вне зон особо охраняемых природных территорий.
Науки о Земле и недропользование. 2022;45(3):275-284
275-284
Разведка и разработка месторождений полезных ископаемых
Показатели эффективности удаления шлама при бурении наклонно направленных скважин
Аннотация
Очистка ствола по-прежнему является серьезной проблемой для большинства наклонно направленных скважин, несмотря на значительный прогресс, достигнутый в области буровых растворов, инструментов и полевой практики, а также развитие университетских и отраслевых исследований. Недостаточная очистка скважины вызывает нежелательные явления, проявляющиеся в виде различного рода осложнений. В связи с этим целью проведенного исследования являлось представление основных корреляций, определяющих характер и степень очистки кольцевого эксцентричного пространства скважины, а также анализ этих корреляций, представленных в виде показателей, с целью их улучшения. Объектом исследования в данном случае стала механика удаления шлама из наклонной или горизонтальной скважины. Механика в исследованиях математически отображается в виде показателей, фиксирующих ту или иную физическую сущность процесса удаления шлама. Методика исследования заключалась в анализе состава показателей, оценке значимости составляющих элементов показателя, выявлении количественного вклада показателя в степень очистки кольцевого пространства наклонно направленной скважины от продуктов разрушения в процессе углубления ее забоя. В результате исследования автором представлены такие показатели, как эквивалентная плотность циркуляции, скорость скольжения и индекс выноса шлама, проиллюстрирована физическая сущность показателей в их математической форме. Большее внимание уделено скорости скольжения. Определение данной скорости, устоявшееся среди специалистов, указывает на скорость омывания буровым раствором частиц шлама в процессе его транспортирования на дневную поверхность. Этот показатель является одним их основных элементов, определяющих гидродинамику процесса транспорта шлама. С целью упрощения его вычисления предложено использование безразмерного критерия Лященко.
Науки о Земле и недропользование. 2022;45(3):285-293
285-293
Влияние гидродинамических эффектов на структурные изменения дисперсоида в процессе микродезинтеграции
Аннотация
Цель представленного исследования заключалась в теоретическом обосновании процесса образования дисперсоида высокоглинистых песков россыпей с повышенным содержанием мелкого и тонкодисперсного золота в условиях изменения гидродинамических параметров потока гидросмеси посредством ограждающих и отражающих поверхностей предлагаемой установки. Объектом исследований являлся процесс гидродинамической дезинтеграции. Предмет исследования включал основные параметры гидродинамического воздействия на минеральную среду и характер разрушения высокоглинистых песков в гидродинамических условиях. В ходе работы автором были использованы методы построения математической модели преобразования дисперсоида при гидродинамическом воздействии на гидросмесь, аналитические и численные расчеты. Анализ аспектов гидродинамических явлений и взаимодействий позволил обосновать процесс образования дисперсоида на основе интенсификации микродезинтеграции и выявить характерные факторы влияния. На основе теории изменения термодинамического потенциала системы поверхностей частиц при динамическом воздействии предложен метод определения гидродинамических параметров изменения структурной составляющей гидросмеси в закрытой полости генератора при взаимодействии с элементами ограждающих и отражающих поверхностей. На основе численных расчетов установлено существенное увеличение удельной межфазной поверхности дисперсоида минеральной составляющей. В результате взаимодействия с элементами ограждающих и отражающих поверхностей в предлагаемой инновационной схеме расположения элементов в генераторе при направленной подаче гидросмеси из сопла в закрытую полость увеличение составило от 3 до 4 раз. Предложена новая конструкция гидродинамического генератора и технологическая схема для обеспечения активизации процесса извлечения микрочастиц ценных компонентов.
Науки о Земле и недропользование. 2022;45(3):294-304
294-304
Применение коэффициента вдавливания проппанта в дизайне гидравлического разрыва пласта для нефтематеринских пород
Аннотация
Цель представленного исследования заключалась в лабораторном определении коэффициентов вдавливания расклинивающего материала в зависимости от геологического состава нефтематеринских пород и их применения при составлении дизайна гидравлического разрыва пласта. Для лабораторных исследований использовался керновый материал нефтематеринских отложений доманиковой свиты. Вдавливание проппанта осуществлялось на испытательном прессе ИП-100, для исключения погрешности измерений производилось дополнительное уточнение размерности ячеек под микроскопом ADF U300P с возможностью работы только в отраженном или отраженном и проходящем свете. В результате работы были подтверждены геологические особенности доманикового комплекса: на керновом материале прослеживалось большое содержание органического вещества, основная масса породы была сложена карбонатами с частым литологическим переслаиванием. Вдавливание для проппанта размерности 20/40 составило: в известняках – 0,2–0,4 мм, в глинизированных известняках – 0,23–0,45 мм, для органического вещества – 0,47 мм. Для проппанта размерности 30/50 были получены следующие показатели вдавливания: в известняках – 0,1–0,5 мм, в глинизированных известняках – 0,13–0,55 мм, для органического вещества – 0,47 мм. Применение полученных коэффициентов в дизайне гидравлического разрыва пласта позволило уточнить закрепленную ширину раскрытия трещины, что при последующем моделировании должно положительно отразиться на прогнозируемом запускном дебите скважины. Вдавливание проппанта имеет прямую зависимость от состава нефтематеринских пород. При использовании коэффициентов расклинивающего материала стоит обращать дополнительное внимание на карту трекинга проппанта. Использование лабораторных исследований с последующим моделированием в симуляторе гидравлического разрыва пласта позволяет более точно понимать закрепленную геометрию трещины гидравлического разрыва пласта. Оценка ширины раскрытия трещины позволяет на этапе дизайна гидравлического разрыва пласта адаптировать параметры мероприятия, что положительно сказывается на продолжительности жизни ширины трещины и, соответственно, на дебите скважины.
Науки о Земле и недропользование. 2022;45(3):305-312
305-312