1 Горно-геологические и горнотехнические условия залегания месторождения Бозшаколь
1.1 Общие сведения о районе и месторождении
Бозшакольское месторождение расположено в Экибастузском районе Павлодарской области Республики Казахстан, в 60 км на запад от районного центра г. Экибастуза, в 170 км на запад юго-запад от областного центра г. Павлодара, в 230км к востоку северо-востоку от г. Астаны, столицы Казахстана, в 260км на северо-восток от г. Караганды. В 25км южнее месторождения проходит трасса Павлодар-Астана.
Координаты месторождения: 51? 51' с.ш. - 74? 18' в.д.
Ближайшие населенные пункты – поселки Бозшаколь, Торткудук, Шидерты в 20-45 км от месторождения.
Вблизи п. Шидерты расположены водные объекты – канал Иртыш- Караганда и Шидертинское водохранилище, являющиеся основными источниками питьевого водоснабжения территории.
Территория района расположена на северном склоне мелкосопочного Казахского нагорья в области перехода его в Западно-Сибирскую низменность. В связи с этим, для района характерно общее понижение
рельефа на север и северо-восток. Северная и северо-восточная часть района представляет собой пологоволнистую, участками слабовсхолмленную, равнину с абсолютными отметками 235-145м при относительных превышениях 5-10м. Равнина отличается изобилием неглубоких, плоских, небольших по площади понижений, в которых весной скапливаются талые воды, и осложнена от дельными возвышенностями, сложенными олигоценовыми сливными песчаниками.
Южная часть территории сложена мелкосопочником, представляющим собой сочетание отдельных холмов, увалов, коротких гряд различной высоты, разобщенных широкими плоскими долинообразными понижениями. Абсолютные отметки мелкосопочника колеблются в пределах 364-235м, а относительные – составляют 15-50м.
Гидрографическая сеть представлена многочисленными логами и ручьями, впадающими в озера Карасор, Бозщаколь, Майсор, Коксор и реками Оленты и Шидерты.
Основным источником формирования речного стока являются снеготалые воды и весенние осадки. Большая часть годового стока (80%), в основном, происходит в весенний период (апрель-май). На летне-осенний период длительностью 5-7 месяцев приходится не более 15-18% стока.
Наиболее крупные озера на данной территории Карасор, Бозшаколь, Майсор, Коксор. Абсолютные отметки уреза воды озер уменьшаются с запада на восток и с юга на север от 223 до 190м. Озера неглубокие 0,5-1,5м и имеют блюдцеобразную или овальную форму с извилистой береговой линией и плоским дном, покрытым плотным слоем ила. Питание озер, в основном, за счет атмосферных осадков. Большинство озер в засушливое летнее время пересыхает, а в сохраняющихся озерах вода соленая. Размеры озер изменяются от 0,5х1,0км до 2х4км, глубина вреза озерных котловин 2-10м. Гидрологический режим озер характеризуется резкими колебаниями уровня воды от 0 до 2-3м, чаще глубина воды составляет 0,2-1,0м и зависит от атмосферных осадков года.
Особенностью климата района, формирующегося преимущественно под воздействием антициклонной циркуляции воздуха, преобладание которой особенно характерно для зимних месяцев, является его резкая континентальность и сухость.
Температура воздуха. Средняя годовая температура воздуха за многолетний период составляет 3,4?С. Внутригодовой ход температуры воздуха характеризуется устойчивыми отрицательными температурами зимы, высокими положительными температурами летнего сезона и быстрым повышением температуры воздуха в течение весеннего периода.
Самым теплым месяцем в году является июль. Средняя температура этого месяца колеблется от 17,3 до 25,3?.
Максимальные температуры воздуха составляют преимущественно 35- 40?, абсолютный максимум достигает 42?.
Наиболее холодный месяц – январь. Его средняя месячная температура изменяется от – 5,0? до -28,7?. Минимальная температура воздуха в среднем за период наблюдений равна - 40?. Абсолютный минимум в отдельные годы достигает -47, -48?.
Ветры. Ветреная погода является характерной чертой местного климата. Такая погода держится в районе работ, примерно в 85% случаев и только в 12-15% случаев наблюдаются штили. Преобладающее направление ветра – юго-западное. Средняя скорость ветра – 4-5м/с; пределы её для равнинных пространств 3,5-5,6м/с. В зимний период часто наблюдаются очень сильные ветры, обусловливающие возникновение снежных буранов и метелей; в теплое время года такие ветры вызывают пыльные бури. Ветры, дующие летом с юга, нередко имеют характер суховеев.
Влажность воздуха. Сухость климата района проявляется как в небольшом количестве осадков, так и в низкой влажности воздуха.
Средняя годовая абсолютная влажность воздуха на территории изменяется в пределах 6,0-6,6мбар. Наибольшее содержание влаги в воздухе - 12,0-14,9мбар – наблюдается в июле, наименьшая - 1,4-1,7мбар – в январе и феврале. Летом отмечается большая сухость воздуха в зоне мелкосопочника, где абсолютная влажность в июле составляет 12-12,5мбар.
Относительная влажность воздуха имеет обратный ход. Наибольшая ее величина – 78-79% - приходится на холодную часть года, наименьшая – 47- 52% - на летние месяцы; в засушливые годы относительная влажность снижалась до 33%. Повышенные её значения наблюдаются в ночные, утренние и вечерние часы, пониженные – в середине дня.
По многолетним наблюдениям метеостанции Экибастуз среднегодовая относительная влажность составляет 64%, дефицит влажности – 6,3мбар. В июле дефицит влажности воздуха на территории работ достигал максимума 12,0-16,0мбар, а зимой уменьшается до 0,5-1,0мбар. Средний годовой дефицит влажности составляет 6,3мбар.
Осадки. Среднемноголетняя годовая сумма осадков в пределах района составляет 264,8мм. Внутригодовое распределение осадков неравномерное. Осадки холодного периода (ноябрь – март) составляют 18-26% (в среднем 23%) их годовой суммы. В течение теплого сезона выпадают остальные 74- 82% годовых осадков, максимум наблюдается в июле, минимум – в феврале- марте. Количество осадков за отдельные годы изменяется в больших пределах: от 115,4 - 181,4мм в засушливые годы до 292,8 - 412,1мм – в дождливые. Коэффициент вариации годовых осадков составляет в среднем 0,28. Изменчивость осадков теплого периода составляет в среднем 0,22.
Основная масса осадков выпадает в виде слабых и незначительных по величине дождей и снегопадов. Среднегодовые запасы воды в снежном покрове перед началом снеготаяния на территории района составляют в среднем 40-50мм.
Испарение с поверхности водоемов является важным слагаемым расходной части водного баланса водоемов.
Средняя многолетняя величина слоя испарения с поверхности открытых водоемов принятого размера (глубина 2м, разгон ветра 2км) в пределах области изменяется от 680 до 860мм, возрастая с СЗ на ЮВ. Для территории работ величина слоя испарения с поверхности водоемов по карте нормы испарения за безледоставный период соответствует 760-780мм.
По данным метеостанции Баянауыл за период 1975-2007г.г. среднемноголетнее суммарное испарение с 1м2 поверхности озера за год составляет 787,2мм.
Почвы и растительность. На территории преобладают каштановые солонцеватые с солонцами комплексы почв. По механическому составу это суглинистые и щебнистые почвы. В южной и юго-западной части территории развиты каштановые почвы щебнистого состава с выходами коренных пород. Растительный покров представлен полынно-типчаковыми, полынными, местами, солянково-полынными, пустынно-степными солонцовыми сообществами трав. На массивах солонцов распространены солянково- полынные, кокпековые, биюргуновые, чернополынные и сочно-солянковые растительные сообщества. Характерными, в целом, для территории являются
различные виды полыни, солянки, ковыли, типчаковые травы.
Животный мир беден, преобладают мелкие грызуны, встречаются зайцы, лисы, волки. Птицы представлены утками, куликами, журавлями.
В геологическом строении района принимают участие породы протеро- зойской, кембрийской, ордовикской, силурийской, девонской, каменноуголь- ной, палеогеновой, неогеновой и четвертичной систем.
Интрузивные образования занимают незначительную (до 10%) часть территории, но весьма разнообразны. В тектоническом строении описываемой площади принимают участие 4 структурных этажа, каждый из которых отделяется друг от друга крупными складчатыми угловыми несогласиями, несовпадением плана складчатых структур, степенью дислоцированности и метаморфизма относимых к ним отложений.
Разрывные нарушения широко развиты на территории района. По масштабам, времени заложения, продолжительности жизни и ориентированию в пространстве выделяются две главные группы крупных разломов. Первая группа разломов – широтная-северо-восточная, параллельная осям ведущих складчатых структур района, заложенная в каледонское время, вторая – северо-западная-меридиональная, связанная с более молодыми, тектоническими движениями герцинского времени. К третьей, второстепенной группе, относятся многочисленные, часто оперяющие разломы различных направлений. Разломы первой группы основные и группируются в 3 зоны.
Самая северная зона – Коксорская проходит через озеро Коксор и южнее в северо-восточном направлении. По этим разломам проводятся в тектонический контакт среднекембрийские и ордовикские образования. Южнее располагается серия разломов Бощекульской зоны, основные из которых протягиваются в северо-восточном направлении. Эти разломы срезают часть северного крыла Джангабульской антиклинали и приводят в тектонический контакт отложения ядерной части структуры с образованиями верхнего ордовика. Разломы третьей Джангабульской (южной) зоны прослеживаются из района оз. Сасыксор через рудник Торткудук, месторождение Джангабул в северо-восточном направлении и приводят в тектонический контакт разно-возрастные образования пород в южное крыло Джангабульского антиклинория.
В геоморфологическом отношении район работ расположен в северной краевой части Казахского мелкосопочника на стыке с Западно-Сибирской низменностью. По морфологическим признакам и ведущим факторам рельефообразования на территории района выделяется три комплекса: тектонико-денудационный, денудационный и аккумулятивный.
1.2 Геологическое строение района месторождения
1.2.1 Стратиграфия. Район месторождения расположен в области сочленения Шакшанского синклинория и Майкаинского антиклинория северо-восточной ориентировки, в узле пересечения с системой поперечных долгоживущих разломов северо-западного и субширотного простирания.
Осадочные отложения нижнего силура представлены Караайгырской свитой (S1kr), фрагментарно развиты в северной части района. Свита подразделяется на нижнюю (S1kr1) и верхнюю (S1kr2) подсвиты. Нижняя подсвита представлена преимущественно зеленоцветными песчаниками, алевропесчаниками, алевролитами, верхняя - грубозернистыми песчаниками и гравелитами.
Отложения нижнего девона представлены жарсорской свитой (D1zr)и занимают до 70% площади района. Свита подразделена на четыре пачки (снизу вверх): преимущественно вулканогенная (пирокластическая); осадочная; вулканогенно-осадочная; существенно вулканогенная.
Пирокластическая пачка (D1zr”a”) представлена, главным образом, агломератовыми туфами андезито-дацитового состава с прослоями лав андезитовых порфиритов и осадочных пород (песчаники и алевролиты). Последние составляют до 30 % разреза. Мощность пачки 500 м.
Живет-франские отложения среднего-верхнего девона (D2gv-D3fr). Нерасчлененные отложения живет-франского яруса распространены локально в крайней южной части листа М-43-29-В. Они представлены красноцветными конгломерат-песчаниками и полимиктовыми песчаниками, зеленовато-серыми песчаниками и алевролитами с прослоями пелитоморфных известняков. Мощность разреза 400 м.
Четвертичные отложения подразделяются на средне-верхне-четвертичные (QII-III) и верхнечетвертичные-современные (QIII-IV). Первые занимают долины рек Шидерты и Карасу, генетически относятся к делювиально-пролювиальным и озерным образованиям, представленным суглинками и глинами. Общая мощность порядка 10-15 м. Современные отложения представлены аллювиальными песчано-галечными образованиями и слагают первую надпойменную террасу и поймы долин указанных рек.
1.2.2 Интрузивные породы. В районе месторождения достаточно широко развиты интрузии и субвулканические образования девонского возраста.
Интрузии представлены штоком и несколькими малыми телами сиенит-порфиров и граносиенит-порфиров, прорывающими породы двух нижних пачек жарсорской свиты в северной части листа М-43-29-В. Размеры штока в плане 3?4 км.
Субвулканические образования представлены субщелочными диабазами, долеритами и диабазовыми порфиритами, порфиритами андезито-базальтового состава (рисунок 1.2).
1.2.3 Тектоника. Район месторождения в структурном плане расположен на сочленении Шакшанского синклинория и Майкаинского антиклинория.
В геологическом строении района принимают участие осадочные отложения нижнего силура и вулканогенно-терригенные образования нижнего и среднего-верхнего девона, прорванные небольшими интрузивными и субвулканическими телами допозднедевонского времени.
Интрузии кислые и щелочно-кислые, субвулканические тела имеют преимущественно средне-основной и основной состав, в том числе, субщелочной.
Рисунок 1.1 – Геологическая карта месторождения Бозшаколь
Роль разрывных нарушений в формировании структуры и ее металлогенической специализации значительна. Наиболее ранним по времени заложения является региональный разлом северо-восточной ориентировки, проявленный фрагментарно на границе структур первого порядка – Шакшанского синклинория и Майкаинского антиклинория. Широко проявлены системы субширотных и крупных крутопадающих разломов северо-западного простирания. Две последние системы разрывных нарушений контролируют размещение субвулканических тел и связанных с ними проявлений медной минерализации.
Рисунок 1.2 Карта разломов месторождения Бозшаколь
1.3 Геологическое строение месторождения Бозшаколь
Участок месторождения Бозшаколь приурочен к центральной части западного крыла Коджанчад-Шыбындыкольской брахисинклинали.
Оруденение связано с тектонической зоной интенсивной трещиноватости, частью рассланцевания, северо-западного простирания и субвертикального падения. Выходы рудных тел прослеживаются в полосе с северо-запада на юго-восток на 600 м при ширине от нескольких метров на флангах, до 150-200 м в центральной ее части.
Месторождение сложено отложениями третьей вулканогенно-осадочной пачки жарсорской свиты девона, прорванной малыми телами долеритов (диабазовых порфиритов) и субсогласными силлами порфиритов андезито-базальтового состава. В пределах месторождения залегание пород жарсорской свиты практически моноклинальное с весьма пологим падением на юго-восток. Углы падения составляют порядка 4-5°, локально достигают 10-15°.
В разрезе жарсорской свиты (порядка 250 м) по вертикали выделены линзы и пласты четырех литологических разновидностей пород по преобладающей размерности обломочной составляющей:
- конгломераты крупногалечные до валунных и агломератовые туфы с прослоями гравелитов, песчаников и туфов;
- конгломераты средне- и мелкогалечные с линзами гравелитов и песчаников;
- конгломерат-песчаники (редкая галька) с линзами конгломератов, песчаников и туфов;
- песчаники и туфопесчаники разнозернистые с прослоями конгломерат-песчаников, линзами алевролитов и мелкокластических туфов.
Такое строение характерно для юго-восточной и центральной частей месторождения, в западной же части преобладают две последние литологические разности.
В целом грубообломочные разности составляют порядка 70-75 % объема изученной толщи. Для конгломератов, гравелитов и песчаников характерна плохая сортировка материала и полимиктовый его состав. Конгломераты обычно ненаполненные (пудинговые). По количественному соотношению псефитовой и псаммитовой фракций обычны гравелит-конгломераты, конгломерат-песчаники и гравелит-песчаники. В свою очередь, в песчаниках повсеместно отмечаются редкие гальки и валуны.
В породах наблюдается частая слоистость. Наиболее широко развита параллельная слоистость, реже – клиновидная или волнисто-параллельная со знаками волновой ряби на плоскостях напластования.
Состав обломочного материала относительно однообразен. Около 80% материала валунно-галечно-гравийной размерности петрографически представлено оливиновыми и пироксеновыми диабазовыми, базальтовыми и андезито-базальтовыми порфиритами лилового и темно-лилового цвета. Часто отмечается миндалекаменная текстура. В значительно меньшем количестве присутствуют роговообманковые андезитовые и андезито-дацитовые порфириты, редко ? липарито-дацитовые порфиры. В 30-50% случаев породы красноцветные за счет высокого содержания окислов железа в цементе.
Медное оруденение отмечено во всех литологических разностях пород жарсорской свиты, относительно более благоприятным для его локализации являются разности псаммитовой (песчаники, туфопесчаники и туфы) и преобладающе псаммитовой размерности (конгломерат-песчаники, гравелит-песчаники). В красноцветных разностях оруденение не зафиксировано.
Порфириты андезито-базальтового состава, составляющие в разрезе верхний силл, прослеживаются на поверхности в северной и западной частях месторождения, погружаясь полого на глубину в юго-восточном направлении. Мощность силла варьирует от 20-25 м до 45 м, составляя в среднем 30-40 м. Кровля его залегает на глубине от 7-20 м в разведочных профилях VII-VIII до 35-45 м на юго-восточном фланге - профили XII-XIII. Структурно верхний силл приурочен к подошве горизонта крупногалечных конгломератов и агломератовых туфов, как к одной из наиболее ослабленных в разрезе зон.
Также в профилях VI, XI и XII установлено наличие второго силла аналогичных порфиритов, залегающего на 160 м гипсометрически ниже верхнего. Мощность второго силла 10-12 м.
Вмещающие породы в кровле и подошве силлов часто гематитизированы, слабо окремнены, иногда хлоритизированы и эпидотизированы. Наблюдаются зонки закалки 1-3 см. Сами контакты резкие, чаще неровные. Все перечисленные признаки указывают на магматический характер обоих контактов силлов – на их внедрение.
Макроскопически порфириты андезито-базальтового состава серые, серовато-лиловые и зеленовато-серые породы порфировой структуры.
Нужно отметить постепенные взаимопереходы долеритов и андезито-базальтовых порфиритов в приконтактовой зоне, здесь породы почти неотличимы визуально, зоны закалки отсутствуют. Эти признаки указывают на их близкоодновременное внедрение и на единство их магматического очага.
Соответственно своему химическому составу, долериты и диабазовые порфириты характеризуются повышенным фоновым значением меди относительно других пород, однако непосредственно на них оруденение наложено лишь в единичных случаях.
Кроме очевидной парагенетической связи с медным оруденением, тела диабазовых порфиритов оказывают определенное влияние на условия локализации медного оруденения и на морфологию конкретных рудных тел. С одной стороны, в местах их наличия морфология рудных тел усложняется (разветвления, раздувы и пережимы по мощности), с другой – просматривается экранирующее воздействие на условия локализации оруденения с существенным повышением его продуктивности вблизи тел диабазовых порфиритов.
1.4 Морфология рудных тел
Медное оруденение локализовано в пределах субвертикальной тектонической зоны брекчирования и интенсивной трещиноватости пород (редко – рассланцевания в тонкообломочных разностях) северо-западного простирания. Минерализованная тектоническая зона занимает резко секущее положение по отношению к вмещающим породам жарсорской свиты и представлена серией оруденелых и безрудных тектонических швов кулисообразно и последовательно сменяющих друг друга по простиранию. Протяжённость рудной зоны по простиранию 600 м, ширина от первых метров на флангах до 150-200 м в центральной ее части. По падению оруденение прослежено до глубины 150-200 м. В пределах рудной зоны выделяется 16 рудных тел. По запасам руды и меди к основным следует отнести восемь рудных тел: №№ 1, 3, 3а, 4, 4а, 8, 5 и 6, в том числе три из них заключают 62-66 % руды и меди от общих запасов; в порядке убывания значимости: рудные тела 6, 8 и 1.
