Формирование современной гидрогеодинамической структуры Петропавловского рудного поля Часть 4

Анализ роз–диаграмм позволяет определить ориентировку потенциально водоносных тектонических структур. На территории Петропавловского рудного поля в роли активных потенциально водоносных разломов выступают раздвиги с азимутами простирания 260 и 280�, надвиги с азимутами простирания 355 и 190� и правые хрупкие сдвиги с азимутами простирания 230�. Левые хрупко–пластичные сдвиги с простиранием 335� и правые хрупко–пластичные сдвиги с простиранием 210° также являются активными тектоническими структурами, но могут, в зависимости от возраста, состава пород и амплитуды смещения, проявлять как водоносные, так и водоупорные свойства. Наиболее перспективными участками для сооружения водозаборных скважин следует признать узлы пересечения и сочленения двух активных водоносных тектонических структур различной кинематики.

В 2007 г. в процессе инженерно–геологических работ в скальном массиве месторождения «Юбилейное» был выявлен мощный тектонический разлом. Разлом был вскрыт двумя контрольно–стволовыми скважинами 1С и 2К на глубине 1168–1330 и 900–1000 м. Установлено, что горные породы в зоне тектонического шва обладают высокой проницаемостью. Для указанных интервалов глубин по скважинам 1С и 2К расчетные значения прогнозных водопритоков в проектируемые шахтные стволы составили 700 м3/ч. Результаты бурения позволили определить пространственное положение водоносного разлома. На карте гидроизопьез разлом фиксируется в виде аномалий уровней подземных вод в районе наблюдательных скважин 2661, 2676 и 2539 (рис. 1).

Высокие фильтрационные свойства тектонического разлома свидетельствуют о высокой степени его современной активизации. Разлом представляет собой сброс с азимутом простирания 250–260°, мощностью до 100 м и протяженностью более 1000 м. С позиций хозяйственного использования, тектонический сброс может быть полезен в качестве источника водоснабжения рудника. Высокие фильтрационные свойства в зоне тектонического шва разлома сохраняются даже на глубине 1000–1300 м. Негативные качества сбросового нарушения связаны с тем, что активный водоносный разлом представляет существенную опасность для объектов подземного рудника с позиций геодинамического воздействия и катастрофических водопритоков.

Водоупорные тектонические разломы Петропавловского рудного поля

Помимо задач водоснабжения, гидрогеологические работы, проводившееся на месторождении «Юбилейное» в 2006 г., включали в себя задачу оценки и прогноза притока подземных вод в существующий карьер. К этому времени глубина карьера составляла около 100 м, а площадь по поверхности земли достигла 0,44 км2.

В процессе работ были выполнены измерения водопритоков в карьер «Юбилейный». Суммарный водоприток в карьер в июле 2006 г. составлял около 40 м3/ч. При этом 30 м3/ч поступало из рыхлых осадочных отложений юрского возраста, и только 10 м3/ч поступало со дна карьера из скальных пород палеозойского возраста. Поступление подземных вод из скальных пород палеозоя было значительно ниже ожидаемых значений.

На основании данных наблюдений за уровнем подземных вод была построена карта гидроизопьез палеозойского водоносного комплекса. Анализ карты показал, что развитие депрессии уровней в скальном массиве происходило вдоль узкой проницаемой зоны север–северо–западного простирания, ограниченной с двух сторон непроницаемыми тектоническими нарушениями. Было отмечено, что уровень подземных вод в наблюдательной скважине 264, располагающейся в непосредственной близости от карьера, превышал отметку дна на 70 м (см. рис. 1). В результате был сделан важный вывод о том, что два тектонических разлома, обладающих водоупорными свойствами, разделяют единый палеозойский водоносный комплекс на три отдельных сегмента: западный, центральный и восточный. Низкий расход подземных вод, поступавших в карьер из палеозойского водоносного комплекса в июле 2006 г., был связан с тем, что водоприток происходил только из центрального сегмента, имеющего ограниченную площадь распространения.

�

15 �

В августе 2006 г., в период летней межени, водоприток в карьер Юбилейный возрос более чем в 2 раза и к концу августа составил более 100 м3/ч. В этот период в результате разноса бортов карьера был вскрыт западный водоупорный разлом. Это послужило причиной дополнительного поступления подземных вод с западного сегмента палеозойского водоносного комплекса. Частичное вскрытие восточного сегмента произошло весной 2008 г. Данные о работе водоподъемного оборудования показывают, что с декабря 2007 г. по февраль 2008 г., в период зимней межени, водоприток увеличился на 15–20 м3/ч. Существенное увеличение притока подземных вод с восточного борта произошло в марте 2008 г. В середине марта при частичном вскрытии восточного сегмента общий водоприток в карьер возрос на 40 м3/ч, достигнув 135 м3/ч.

Анализ ориентировки водоупорных разломов, расположенных в бортах карьера Юбилейный, показывает, что указанные тектонические нарушения имеют азимут простирания 320–330°. В соответствии с геологическими данными, такая ориентировка свойственна древним палеозойским разломам, связанным с периодом рудообразования (Татарко, 1996). В поле современных тектонических напряжений данные разломы работают как левые хрупко–пластичные сдвиги. Древний возраст тектонических нарушений, высокая проработка пород в зоне шва с образованием глинистой фракции и особая ориентировка в поле современных напряжений предопределили водоупорные свойства этих разломов.

В результате изучения тектонических нарушений, выявленных на территории Петропавловского рудного поля, были сделаны следующие выводы:

1. Метод геолого–структурного анализа, основанный на построении роз–диаграмм и анализе пространственной ориентировки тектонических структур, позволяет определить ориентировку потенциально водоносных тектонических нарушений, активных в поле современных тектонических напряжений.