Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ТЕКТОНИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ КАЛИЙНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной разработке месторождений калийной соли.

Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей (ВКМКМС) является унивальным по запасам, имеет протяженность в меридиональном направлении около 200 км, в широтном - около 55 км. Площадь развития калийных солей составляет 3750 км². Разработка Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей была начата еще в 1932 г. До 1986 г. разработка солей велась семью рудниками, расположенными в центральной и южной частях месторождения. В 1986 году в результате нарушения сплошности водозащитной толщи (ВЗТ) был затоплен крупнейший в мире рудник БКРУ-3 с производительностью 8 млн.т руды в год. Поэтому исследования, направленные на предотвращение затопления рудников, являются приоритетными.

Латеральные неоднородности строения водозащитной толщи на ВКМКМС, связанные с полнотой ее разреза и изменениями литологического состава слагающих пород, проявляются главным образом в пределах положительных структур месторождения. Особенности строения ВЗТ в зонах тектонических нарушений и на участках флексурно-складчатых дислокаций имеют линейную или изометрично-линейную форму проявления, преимущественно субмеридионального простирания.

Соленосные (соляные) породы ВЗТ повсеместно перекрыты мощным (100-300 м) комплексом надсолевых пород (НКП), включающим отложения верхней подтолщи соляно-мергельной толщи (СМТ₂, мощностью до 80-100 м), породы терригенно-карбонатной (ТКТ; 0-120 м) и пестроцветной (ПТ; 0-140 м) толщ, на денудированной поверхности которых залегают рыхлые глинисто-песчаные четвертичные отложения (Q; 5-30 м).

Соликамская впадина входит в систему Предуральского краевого прогиба, прослеживающегося вдоль западного склона Урала на расстоянии около двух тысяч километров при ширине 50-100 километров.

В соответствии с положениями тектоники литосферных плит Урал был сформирован в результате столкновения (коллизии) Восточно-Европейского и Сибирского континентов (плит). Палеомагнитные и кинематические реконструкции показывают, что столкновение произошло в конце карбона - ранней перми (310-270 млн. лет назад) и продолжалось до середины мезозоя [1].

Палеозойские отложения при коллизионных процессах подвергались разнотипным деформациям с образованием складчатых, покровных и чешуйчато-надвиговых дислокаций.

Соликамская впадина расположена в центральной части Предуральского краевого прогиба, наиболее смещенной в сторону Русской плиты от Урала. Возможно, это обстоятельство явилось причиной лучшей сохранности соленосных отложений и, соответственно, Верхнекамского калийного месторождения. Граница прогиба с плитой проводится по Суксунскому разлому (сбросу), однако его северная ветвь (в районе г. Усолье) скорее всего имеет уже характер взброса или взбросо-надвига.

К востоку от Верхнекамского месторождения выделены Шудьинский, Сурсайский, Вильвенский и другие надвиги. Границей прогиба здесь является северная ветвь Чусовской зоны - Всеволодо-Вильвенская антиклиналь. Это принадвиговое поднятие прослежено на 48 км вдоль оси Урала. В разрезе оно имеет асимметричное строение: западное крыло падает под углом 40-80 градусов, восточное - от 10 до 30°. Строение Вильвенского надвига установлено по трем скважинам (1021у-1023у), пробуренным Кизеловской ГРП в 1956 году. Плоскость надвига вскрыта на глубинах от 660 до 1075 метров, причем к востоку ее угол падения выполаживается. В аллохтоне породы сильно перемяты, часто встречаются зеркала скольжения. Таким образом, Всеволодо-Вильвенский надвиг, по всей вероятности, перекрывает внутреннюю зону ранее существовавшего (кунгурского) краевого прогиба. О сокращении первоначальных размеров солеродного бассейна свидетельствует и тот факт, что по всей ширине соляная толща собрана в складки.

Структурный план соляной толщи ВКМКМС согласуется в основных чертах с региональными элементами. Характерной чертой всех пликативных структур соляной толщи является линейная форма в плане и западная вергентность, что доказывает связь складкообразования с односторонним горизонтальным сжатием соляной залежи с востока и противоречит гравитационным гипотезам. В кровле залежи прослеживаются поднятия, вытянутые в меридиональном направлении, и смежные с ними прогибы. Наиболее заметным в рельефе соляной кровли поднятием является Камско-Вишерский вал, амплитуда которого по отношению к Камскому прогибу составляет около 350 метров. За счет ундуляции шарнира на валу прослеживаются поднятия (Усельское, Пыскорское, Дубровское и др.) в виде цепи брахиантиклинальных структур [1].

Основная фаза складчатости и надвигоообразования произошла после того, как была сформирована трехслойная модель осадочного чехла. Поэтому в современной структуре осадочного чехла все основные (региональные) тектонические элементы среднего слоя (СКП) должны быть выражены в нижнем (ПКП) и верхнем (НКП) слоях. При этом нельзя ожидать полного подобия структур, поскольку нижний соляной слой резко отличается от среднего и верхнего по физико-механическим свойствам (высокая растворимость, содержание микровключений газово-жидкой фазы в минералах и породах, способность к реоморфизму и изменению объемов пород). С учетом свойств и горизонтальной направленности продольного сжатия с востока на запад подобие структур должно выражаться в их западной вергентности и пространственном совпадении одних и тех же надвигов.

Изобретение аналогов не имеет.

Целью изобретения является безопасная разработка калийного месторождения, исключающая возможность затопления калийного рудника через проницаемые зоны тектонических нарушений.

Поставленная цель достигается тем, что в кровле соляной залежи выделяют поднятия и прогибы, региональные тектонические структуры типа надвигов и тектонические зоны, расположенные между ними.

Способ осуществляют следующим образом.

Бурением разведочных скважин в кровле соляной залежи выделяют поднятия и прогибы, затем выделяют региональные тектонические структуры типа надвигов и тектонические зоны, расположенные между ними, а также между надвигом и границей, отделяющей платформу от соленосной впадины. Далее разрабатывают послойную модель месторождения, выделяя подсоляной, соляной и надсоляной комплексы пород. Затем определяют величину перемещения тектонических зон при переходе от надсоляного комплекса к соляному, степень дислоцированности каждого слоя, после чего выявляют горизонтальные сдвиги, осложняющие тектоническую зональность, и осуществляют прогноз возможных геологических осложнений при ведении горных работ.

Источники информации

1. Петротектонические основы безопасной эксплуатации Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей /Под редакцией д.г.-м.н. Н.М.Джиноридзе /УСПб-Соликамск: ОГУП Соликамск, типография, 2000.