Геология, геохимия, экология и запасы центральной части Егорьевского месторождения фосфоритов

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Когда стали обращать больше внимания на экологические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых, выяснилось, что экологические факторы оказывают серьезное влияние на финансово-экономическую оценку месторождений. В частности, именно эти факторы во многом определяют бортовые содержания полезных компонентов в рудах.

Цель работы. Выяснить, какие экологические проблемы возникают при разработке фосфоритовых месторождений, и как они влияют на основные финансово-экономические показатели горнорудных предприятий.

Фактический материал и личный вклад автора. В основу работы положен открытый фактический материал, содержащийся в трех отчетах с подсчетом запасов фосфоритов по Егорьевскому месторождению и, в частности, по Вострянскому участку этого месторождения. А также два отчета по геохимическим исследованиям, проведенным на месторождении. В качестве исходного материала использовалась полная документация 330 буровых скважин и шурфов и журналы опробования фосфоритов и вмещающих пород. Общее число обработанных геохимических проб - 1274. Самим автором было отобрано на Новочеркасском участке месторождении и на рудном дворе обогатительной фабрики (пос. Фосфоритный) 23 штуфных пробы фосфоритов, концентратов и вмещающих песков, которые были проанализированы в Бронницкой геохимической экспедиции методами количественного спектрального анализа на содержания высокотоксичных химических элементов. Вся эта цифровая и графическая информация была введена автором в компьютеры. Исходные данные проверены и отредактированы. Построены разнообразные двух- и трехмерные компьютерные модели Вострянского участка. Подсчитаны его запасы. Изучены основные экологические проблемы разработки фосфоритов. Проведена финансово-экономическая оценка участка при разных бортовых содержаниях.

Основные методы исследования. Трехмерная горная геометрия, маркшейдерия и геодезия, воплощенные в комплексы программ трехмерного моделирования месторождений полезных ископаемых. В качестве основного программного комплекса использовалась интегрированная система MicroMine. Но привлекались также DataMine, SurPack, Surfer. В качестве подсобных программ широко использовались Statistica, Excel и др.

Научная новизна. Хотя работа имеет ясно выраженную практическую направленность, в ней есть следующие научные новинки:

Часть 1-я. <Геология>. С помощью созданных компьютерных моделей на месторождении установлены неогеновые гравитационные складки.

Часть 2-я. <Геохимия>. С окончанием процесса накопления фосфоритов почти полностью прекратилось поступление в бассейн урана. В то время как торий продолжал поступать с прежней интенсивностью. Из этого делается вывод о том, что U и Th имели разные источники (области) сноса.

В распределении редкоземельных элементов обнаружена положительная аномалия церия и неодима. То же самое наблюдается в Камско-Вятском месторождении фосфоритов. Этих аномалий нет во всех остальных фосфоритовых месторождениях Европы, верхнемеловые морские бассейны которых были связаны с Тетисом (Сожское, Полпинское, Дмитриев-Льговское, Свободское, Фокинское, Матейкинское и Унечское месторождения).

Часть 3-я. <Экология>. Предложена новая методика определения токсической безопасности удобрений. При внесении удобрений в почву содержания химических элементов резко <разубоживаются>, смешиваясь с тысячами тонн почвы. Предлагается способ расчета этой <разубоженной добавки>. Затем используется традиционный, хорошо разработанный в экологической геохимии способ оценки загрязнения почв токсичными элементами.

Часть 4-я. <Экономическая геология>. Предложен модифицированный метод расчета оптимальных значений бортовых содержаний на основе максимизации чистой дисконтированной прибыли.

Практическая значимость. Создана компьютерная модель Вострянского участка Егорьевского фосфоритового месторождения. Геостатистическими методами оценена изменчивость всех параметров фосфоритовых залежей. Выяснено, что вредные примеси (Fe₂O₃, Al₂O₃) находятся на уровне, позволяющем использовать егорьевские фосфориты для производства суперфосфатов. Геостатистическим методом подсчитаны геологические запасы участка.

Проанализированы основные экологические проблемы разработки фосфоритов. Подтверждено, что при строгом соблюдении технологии добычи ландшафт и биоценоз территории может быть практически полностью восстановлен, но на это потребуется достаточно долгий срок (30-50 лет). Подтверждено, что подземные воды, используемые для водоснабжения населения, добычными работами не затрагиваются. Верхний (надъюрский) водоносный горизонт полностью восстанавливается через 2 года. Поверхностные воды не загрязняются. Стекольные и формовочные валанжинские пески залегают в кровле фосфоритовой серии, и, по мере разработки фосфоритов, будут выброшены в отвал и полностью утрачены. То же самое можно сказать о большей части месторождений глин. Подтверждена радиационная безопасность использования фосфоритов в качестве удобрений, так как по содержаниям радионуклидов они удовлетворяют соответствующим нормам радиационной безопасности (НРБ-99). Населению безопасно проживать на территории Егорьевского месторождения. Подтверждена радиационная безопасность работников горных предприятий. Впервые проанализированы руды на токсичные элементы. Доказано, что токсичные элементы присутствуют в фосфоритах в концентрациях, допускающих их безопасное использование в качестве удобрений. Идея расчета оптимальных бортовых содержаний путем максимизации прибыли доведена до вычислительного алгоритма, воплощенного в программу средствами, предоставляемыми электронной таблицей Excel.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались: на 4th International Iran and Russia conference "Agriculture and Natural Resources" (September, 2004),. ShahreKord, Iran; на VII Международной конференции "Новые идеи в науках о Земле" в Московской Государственной Геологоразведочной Академии (март 2005 г.); на XII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов" в Московском Государственном Университете им. М.В. Ломоносова (апрель 2005 г.), во Всероссийской конференции <Неделя горняка-2006> в Московском Государственном Горном Университете (январь 2006 г.). По теме диссертационной работы опубликовано 7 работ.

Объем и структура работы. Работа состоит из введения, 4-х частей и заключения. 1-я часть <Геология> включает 3 главы. 4-я часть <Геохимия> состоит из 6 глав. 3-я часть <Экология> объединяет 5 глав. Последняя 4-я часть <Экономическая геология> состоит из 4 глав. Объем работы - 262 страниц, из которых текст занимает 129 страницы (сюда входит список литературы из 64 наименований и перечень сокращений). Остальное - 47 таблицы и 103 рисунка.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю профессору В.И. Старостину за постоянную, внимательную опеку. Автор искренне благодарит своего научного консультанта кандидата геолого-минералогических наук Н.Н. Шатагина и инженера Е.Н. Балычева, без которых автору вряд ли удалось бы освоить такую сложную программную систему как MicroMine. Автору были очень полезны консультации доцента А.Л. Дергачева по вопросам финансово-экономической оценки горнорудных проектов и доцента А.А. Бурмистрова по проблемам эколого-экономической оценки месторождений, за что я им выражаю большую признательность. Автор от души благодарит своих коллег Мегди Иранманеша и Абдолахи Джафара Шарифа за дружескую помощь и поддержку в работе над диссертацией.