Седышева Татьяна Евгеньевна
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
|
содержание |
Актуальность проблемы. Современное состояние научно-технического прогресса в области изучения и освоения минеральных ресурсов дна Мирового океана характеризуется таким уровнем, который уже в настоящее время обеспечивает возможности рентабельной эксплуатации ряда глубоководных месторождений рудных полезных ископаемых, в том числе кобальтомарганцевых корок (КМК) подводных гор и возвышенностей.
В соответствии с концепцией Морской доктрины Российской Федерации, на период до 2020 года планируется участие России в заявочной кампании на участок Международного района дна Мирового океана, перспективного в отношении этого вида полезных ископаемых. Международным органом по морскому дну и Международным трибуналом по морскому праву при Организации Объединенных Наций (МОД ООН) начаты подготовительные операции к заявочной кампании. В связи с этим, разработка геологического обеспечения задач прогнозирования, поисков и разведки месторождений КМК представляет собой весьма актуальную проблему.
Одному из направлений решения данной проблемы, связанному с изучением геологических условий локализации промышленно значимых скоплений корковых руд, посвящена настоящая диссертационная работа.
Цель работы и задачи исследований. Главная цель работы состоит в исследовании геолого-геоморфологических и горно-геологических условий локализации глубоководных скоплений кобальтомарганцевых руд коркового типа для решения вопросов, связанных с прогнозированием обстановок рудолокализации и возможного промышленного освоения месторождений.
Поставленная цель определяет следующие задачи:
1) На основе анализа и обобщения результатов комплексных геолого-геофизических исследований изучить распределение рудных образований на гайотах Федорова и Альба.
2) Изучить строение рудных залежей КМК, условия залегания корок, свойства корок и субстрата, пространственную изменчивость мощности корок гайотов Федорова и Альба.
3) Изучить рельеф дна, а также гидродинамический режим для выработки рекомендаций к направлению исследований горно-геологических условий эксплуатации корок.
4) Обосновать типизацию горно-геологических условий локализации месторождений КМК.
5) Разработать модель условий локализации типового месторождения КМК.
Научная новизна и основные защищаемые положения. Впервые на основе обобщения обширного объема оригинальных геолого-геофизических данных и с применением современных компьютерных технологий исследованы особенности локальной структуры глубоководных месторождений кобальтомарганцевых корок и обоснована ее принципиальная модель.
Детально изучено строение месторождений кобальтомарганцевых корок гайотов Федорова и Альба и слагающих их индивидуальных рудных залежей.
Сформулировано и обосновано представление о типах горно-геологических условий локализации месторождений КМК.
Разработаны рекомендации по направлению исследований горно-геологических условий эксплуатации корок и требования к возможностям разведочной и добычной техники.
Основные защищаемые положения сводятся к следующему:
1. Месторождения кобальтоносных железомарганцевых корок (КМК), приуроченные к плосковершинным подводным горам (гайотам), состоят из рудных залежей, локализованных на склонах и вершинных поверхностях в виде сплошных покровов на поверхностях коренных пород. Форма и размеры рудных залежей КМК определяются макроформами рельефа гайотов, к которым они приурочены.
Установлено, что рудные скопления образуются на благоприятных для осаждения и накопления рудного материала участках: выступах рельефа дна (отроги, сателлитные постройки и др.), свободных от осадков субгоризонтальных поверхностях (вершинные плато и их окраинные части, осевые участки отрогов, ступени и террасы на склонах, седловины) и на крутых участках склонов с повышенной гидродинамической активностью.
2. Важнейшими параметрами, характеризующими особенности залегания корок, служат мезорельеф их поверхности, степень дезинтеграции, присыпанность их покровов рыхлыми осадками, а также наличие ассоциирующих конкреционных образований. С увеличением крутизны поверхностей увеличивается расчлененность мезорельефа корок и степень дезинтеграции их покровов, одновременно уменьшается степень присыпанности осадками и количество ассоциирующих конкреционных образований.
3. Горно-геологические условия эксплуатации месторождений кобальтоносных марганцевых корок определяются рельефом дна (уклонами поверхностей дна, донными препятствиями), условиями залегания корок, физическими и химическими свойствами корок и подстилающего их субстрата, а также гидродинамическими условиями. Горно-геологические условия для целей эксплуатации подразделены на простые и сложные. Для первых характерны уклоны площадей до 10o, ровный или слабо расчлененный мезорельеф поверхности корок, присыпанность осадками менее 20 %, ненарушенные или слабодезинтегрированные покровы корок, высокие прочностные характеристики субстрата и спокойная гидродинамическая обстановка. Сложные условия эксплуатации определены уклонами поверхностей свыше 20o, высокой степенью расчлененности мезорельефа поверхности корок, присыпанностью осадками более 60 %, сильной степенью дезинтеграции покровов корок, наличием конкреций фракции более 12 см.
4. Обоснована модель условий локализации типового месторождения глубоководных марганцевооксидных руд коркового типа, основными элементами которой являются рудные залежи, приуроченные к отдельному гайоту, склоны которого имеют ступенчатый характер, выраженный чередованием субгоризонтальных или пологонаклонных ступеней и крутопадающих уступов, чем обусловлено формирование двух фаций оруденения, контролирующих локализацию соответственно двух геологопромышленных типов руд. Первая фация приурочена к пологонаклонным и субгоризонтальным поверхностям, вторая - к склонам крутизной от 15 до 25o и более. На пологонаклонных и субгоризонтальных ступенях мощности корок максимальны и содержания полезных компонентов повышены, на крутопадающих поверхностях мощности и содержания значительно меньше.
Практическая значимость работы. Исследования, результаты которых положены в основу диссертационной работы, выполнялись в рамках подпрограммы <Минеральные ресурсы> ФЦП <Экология и природные ресурсы России>.
В процессе работы над диссертацией автором в составе коллектива сотрудников отдела твердых полезных ископаемых Мирового океана НИПИОкеангеофизика подготовлены и переданы организациям, осуществляющим геологические работы в океане, шесть научноисследовательских отчетов, содержащих рекомендации по направлениям геолого-геофизических исследований океанского дна.
Разработанные автором принципы оценки благоприятных и неблагоприятных условий локализации месторождений, являющиеся одним из важных положений диссертации, вошли в материалы, подготовленные для проекта заявки в МОД ООН на участок морского дна в районе Магеллановых гор Тихого океана, перспективный в отношении оруденения коркового типа.
Решение в диссертации проблем, связанных с предъявляемыми требованиями к возможностям добычного агрегата для целей эксплуатации месторождений, создает благоприятные условия для оптимизации процессов планирования морских ГРР и затрат на их проведение.
Фактическая основа, личный вклад автора. В основу работы положены фактические данные по рейсам научно-исследовательских судов (НИС), проведенных в районе Магеллановых гор, а также результаты, полученные при непосредственном участии автора в рейсах НИС <Геленджик> при поисковых работах в Тихом океане на гайотах Федорова и Альба в 2000-2002 гг, а в последующие годы - и на других гайотах Магеллановых гор.
Информация о морфологии и геологическом строении объектов, о распространении и условиях залегания руд получена по данным многолучевого эхолотирования, сонарной, гидроакустической и фототелевизионной съемок, донного пробоотбора методами драгирования и бурения.
Основой диссертации послужили результаты личных исследований автора, полученные в процессе обработки материалов поисковых работ на железомарганцевые корки в районе Магеллановых гор, в том числе построение геоморфологических, горно-геологических и карт уклонов дна гайотов.
Создана компьютеризованная база данных по геологическому опробованию, включающая более 22 000 определений химического состава КМК данных гайотов, обобщение всех выполненных ранее работ в этом регионе различными организациями Министерства геологии, другими отечественными и зарубежными организациями.
Широко использованы данные по геологическому опробованию и фотопрофилированию, полученные при непосредственном участии автора в пяти рейсах научно-исследовательского судна <Геленджик> на КМК в Тихом океане в 2000-2005 гг.
Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 4 статьи и тезисы 13 докладов. Результаты выполненных исследований прошли апробацию на 1-ой научно-технической конференции <Комплексные геолого-геофизические исследования Мирового океана> (Геленджик, 1986), 8-й Всесоюзной (Москва, 1988) и 10-й, 14-й, 15-й и 16-й Международной школе морской геологии (Москва, 1992, 2001, 2003, 2005), Международной конференции (Санкт-Петербург, 2002, 2004) и на Рабочей филиппино-российской встрече морских геологов (Кесон-Сити, 2001, 2005).
Автор является соисполнителем шести отчетов по НИР и ГРР по теме диссертации.
Объем и структура работы. Общий объем работы 222 страницы, включая 65 рисунков и 35 таблиц. Диссертация состоит из ввeдения, семи глав, заключения и текстового приложения. Список использованной литературы включает 173 наименования.
Благодарности. Автор искренне благодарен научным руководителям: доктору геолого-минералогических наук В.М. Юбко и доктору геолого-минералогических наук профессору В.В. Авдонину за консультации и советы, помогавшие в работе над диссертацией. Особую признательность автор выражает доктору геолого-минералогических наук М.Е. Мельникову за методическое руководство, постоянное внимание и помощь в процессе работы.
Полезные советы и ценные замечания по ряду вопросов даны к.г.-м.н. С.П. Плетневым (ТОИ), В.В. Кругляковым (Южморгеология), к.г.-м.н. М.П. Тороховым и к.г.-м.н. В.М. Анохиным (ВНИИОкеангеология). Автор выражает благодарность геологам, гидрографам и геофизикам ГНЦ <Южморгеология> - участникам экспедиционных рейсов, благожелательное внимание которых способствовали выполнению работы.
Автор также признателен профессору В.И. Старостину, сотрудникам Т.А. Филициной, Н.Е. Сергеевой и всему коллективу кафедры полезных ископаемых геологического факультета МГУ за внимание, поддержку и помощь в процессе выполнения работы.
Автор благодарен своим коллегам по исследуемой проблематике из отдела геологии и полезных ископаемых Мирового океана НПП "НИПИокеангеофизика" И.И. Филиппенко, Т.М. Хулаповой, Н.Т. Шевцовой, Т.И. Лыгиной, а так же С.Г. Папсулесовой, Л.А. Кулындышевой, Е.А. Чусь, М.В. Кругляковой, оказавшим существенную помощь в оформлении диссертации.
| 