ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ УЧАСТКА «ЮЖНО-РОДСТВЕННЫЙ» ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО БЫСТРИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ И 3D МОДЕЛИРОВАНИЕ РУДНЫХ ТЕЛ (ВОСТОЧНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ)
|
РЕФЕРАТ 5
Введение 3
Основная часть 7
1 Геологическое строение и история изучения территории 7
1.1 Стратиграфия 11
1.2 Интрузивный магматизм и связанный с ним метаморфизм 12
1.3 Тектоника 14
1.4 История геологического развития 15
1.5 Полезные ископаемые 16
Специальная часть 17
2 Особенности полезных ископаемых участка 17
2.1 Минеральные типы руд 17
2.2 Морфология рудных залежей 19
2.3 Исследование рудных минералов в образцах 20
3 3И-моделирование скарновых тел 26
3.1 Подготовительный этап 26
3.2 ЗИ-моделирование скарнов 26
4 ЗИ-моделирование рудных тел 29
4.1 Подготовительный этап 29
4.2 Первичный анализ данных 30
4.3 Машинное обучение 38
4.4 Построение 3И-модели рудных тел 45
4.5 Подсчёт запасов 46
5 Результаты работы 47
Список использованных источников и литературы 48
Приложение А - Листин программы «Построение графиков для анализа данных содержания полезных компонентов на участке «Южно-Родственный» Быстринского месторождения» 50
Приложение Б - Листинг программы «Нейронные сети, прогнозирующие содержания полезных компонентов на участке «Южно -Родственный» Быстринского месторождения» 58
Приложение В - Блок-схема программы «Нейронные сети, прогнозирующие содержания полезных компонентов на участке «Южно -Родственный» Быстринского месторождени
Введение 3
Основная часть 7
1 Геологическое строение и история изучения территории 7
1.1 Стратиграфия 11
1.2 Интрузивный магматизм и связанный с ним метаморфизм 12
1.3 Тектоника 14
1.4 История геологического развития 15
1.5 Полезные ископаемые 16
Специальная часть 17
2 Особенности полезных ископаемых участка 17
2.1 Минеральные типы руд 17
2.2 Морфология рудных залежей 19
2.3 Исследование рудных минералов в образцах 20
3 3И-моделирование скарновых тел 26
3.1 Подготовительный этап 26
3.2 ЗИ-моделирование скарнов 26
4 ЗИ-моделирование рудных тел 29
4.1 Подготовительный этап 29
4.2 Первичный анализ данных 30
4.3 Машинное обучение 38
4.4 Построение 3И-модели рудных тел 45
4.5 Подсчёт запасов 46
5 Результаты работы 47
Список использованных источников и литературы 48
Приложение А - Листин программы «Построение графиков для анализа данных содержания полезных компонентов на участке «Южно-Родственный» Быстринского месторождения» 50
Приложение Б - Листинг программы «Нейронные сети, прогнозирующие содержания полезных компонентов на участке «Южно -Родственный» Быстринского месторождения» 58
Приложение В - Блок-схема программы «Нейронные сети, прогнозирующие содержания полезных компонентов на участке «Южно -Родственный» Быстринского месторождени
Данная выпускная квалификационная работа написана на основе собранных или переданных сотрудниками предприятия материалов за время прохождения практики в ООО «ГРК Быстринское», деятельность компании заключается в разработке Быстринского полиметаллического месторождения.
Быстринское месторождение расположено в районе села Газимурский Завод Забайкальского края, в бассейне правых притоков р. Газимур, в пределах номенклатурного листа масштаба 1:200 000 М-50-V (рисунок 1). Основными полезными компонентами месторождения являются железо, медь, золото и попутное серебро, сконцентрированные на четырех участках (Верхне-Ильдиканский, Быстринский-2, Южно-Родственный, Малый Медный Чайник).
Рисунок 1 - Географическое положение Быстринской площади (масштаб 1:400000) [10]
Площадь работ ООО «ГРК «Быстринское» на Быстринской площади (41,6 км2) определена лицензионным соглашением (ЧИТ12995БЭ) и ограничена прямыми линиями, последовательно соединяющими угловые точки с координатами, представленными в таблице 1.
В экономическом отношении площадь работ освоена средне. В 25 км к северо -западу от месторождения располагается поселок Газимурский Завод (с населением 2628 человек). В поселке имеется горный аэродром, осуществляющий регулярные пассажирские рейсы в г. Чита. Функционирует железная дорога Газимурский Завод - Борзя.
Таблица 1 - Координаты угловых точек лицензионной площади работ
Угловые точки участка недр Северная широта Восточная долгота
1 51° 31' 30'' 118° 31' 18"
2 51° 31' 30" 118° 36' 28"
3 51° 27' 45" 118° 36' 28"
4 51° 27' 45" 118° 31' 18"
Ближайший населенный пункт - пос. Новоширокинский (с населением 1028 человек) располагается в 14 км северо-восточнее Быстринского месторождения. Имеется регулярное круглогодичное сообщение с г. Чита по автомобильной дороге. Расстояние до города по прямой 337 км, по дороге - 480 км. В северной части лицензионного участка проходит ЛЭП 110 кВт «Читаэнерго». Энергоснабжение ГОКа обеспечивает Харанорская ГРЭС.
Район работ относится к типично горно-таежному со среднегорным рельефом, располагаясь в юго-западной оконечности Урюмканского хребта. Абсолютные отметки в пределах площади работ 770 -1160 м, относительные превышения - 100-200 м. Склоны водоразделов крутые (с уклоном до 20-30°). По северным склонам и долинам рек развита островная многолетняя мерзлота (в среднем до глубины 50 м). Район входит в зону с вероятной максимальной силой землетрясения менее VI баллов по шкале ГЕОФАН.
Климат района резко континентальный с большими колебаниями суточных и сезонных температур. Среднегодовая температура воздуха -5°С. Осадков выпадает не более 440 мм, причем основное их количество (около 60 % годовой нормы) приходится на июль и август месяцы. Зима (ноябрь-март) продолжительная и морозная (до -50°С). Устойчивый снежный покров образуется в ноябре. Его высота к концу зимы не превышает 15 см. Почвы и грунты промерзают до глубины 3-5 метров. Сезонное промерзание сохраняется до середины июня.
Обнаженность площади слабая. Коренные обнажения крайне редки. Элювиально-делювиальные отложения слагают большую часть водораздельных пространств. Мощность этих отложений меняется от 0,5-1,0 метров на водоразделах до 3-5 метров на склонах. Остальная площадь покрыта чехлом делювиально-пролювиальных и аллювиальных отложений мощностью более 3-5 м (до 15 м).
Гидрографическая сеть представлена правыми притоками р. Газимур: рр. Быстрая, Ильдикан, Котиха. Забор технической воды из естественных водотоков возможен только в теплый период, снабжение технической водой в зимний период, когда практически все реки промерзают до дна, возможно только в населенных пунктах из водозаборных скважин [3].
Ниже перечислены объект, предмет, цель и задачи исследования, которые были поставлены перед началом работы.
Объект исследования - оруденение участка «Южно-Родственный».
Предмет исследования - Геологическая модель месторождения участка «Южно - Родственный», построенная с использованием статистических параметров распределения полезного компонента.
Цель исследования - характеристика геологического строения участка «Южно-Родственный» Быстринского полиметаллического месторождения и построение 3D моделей рудных тел.
Задачи исследования:
1. анализ литературных источников (фондовая и опубликованная литература);
2. изучение данных об участке из полученной БД от предприятия;
3. описание геологическое строение участка «Южно-Родственный»;
4. построение каркасов рудных тел по имеющимся скважинам в ПО Micromine;
5. создание блочной модели на основе ранее построенных каркасов в ПО Micromine;
6. подсчёт запасов полезных компонентов на основе 3D модели рудных тел;
7. изучение рудных минералов методом электронно-микрозондового анализа.
Методы исследования: электронно-микрозондовый анализ, 3D моделирование, машинное обучение.
Организация, по тематике которой выполнена работа: управление геологии и минеральных ресурсов, геологический отдел ООО «ГРК Быстринское».
Фактический материал, анализируемый в данной работе, был собран автором при прохождении производственной практики в качестве горнорабочего 1 разряда в ООО «ГРК «Быстринское» с участка «Южно-Родственный» Быстринского месторождения (Восточное Забайкалье). Сам материал в количестве 5 штук состоит из образцов керна из трех скважин, представленных серпентин-магнетитовыми и серпентин-диопсидовыми скарнами с пирит- халькопиритовой минерализацией.
В рамках данной работы, для выявления особенностей минерального и химического состава керновых проб использовались такие методы исследования вещества, как электронно-микрозондовый анализ и изучение в отражённом свете рудного микроскопа . Для всех 5 образов были сделаны аншлифы, которые были изучены и описаны на основе выше указанных методов. Данная работа позволила подтвердить состав скарнов в образцах, а также изучить особенности оруденения на участке «Южно -Родственый».
Помимо собранного каменного фактического материала, по результатам практика были получены цифровая модель рельефа поверхности участка и сводная база данных по 45 скважинам, а также детальные разрезы и геологическая схема масштаба 1:2000. В базе данных скважин содержится информация по местоположению устьев скважин, их траекторий, данные по литологии и опробованию на содержание железа, меди, золота и серебра 5136 керновых проб.
После первичной проверки базы данных были сделаны следующие поправки: исправлены данные по литологическим характеристикам, размещённым в пространстве; пробы пород, которые составили меньше одного процента всей выборки, были объединены с соседними породами для упрощения интерпретации литологической информации; в данных по содержанию четырёх металлов были заполнены пропуски о обрезаны ураганы.
Дальнейшее 3D моделирование скарновых тел и их визуализация производилась в программе Micromine Origin & Beyond. Первичный анализ данных производился с помощью интерактивной облачной среды для работы с кодом на языке Python от Google - Google Colab, с помощью библиотек Pandas (библиотека для работы и анализа данных), NumPy (библиотека для оптимизированной работы с массивами), Matplotlib и Seaborn (библиотеки для визуализации данных графикой). Обрезка ураганных значений содержаний металлов проводилась в low-code платформе - Loginom. Также в облачной среде Google Colab с помощью библиотеки Scikit-learn были реализованы регрессионные модели нейронных сетей для поиска содержаний металлов в трёхмерном пространстве участка месторождения.
Проведенная работа позволила установить закономерности в распространении оруденения, визуализировать скарновые и рудные тела, подсчитать геологические и экономические запасы металлов участка «Южно-Родственный» Быстринского полиметаллического месторождения.
Автор выражает благодарность научному руководителю, доценту кафедры динамической геологии - Архипову А. Л. за помощь в написании выпускной квалификационной работы. Автор признателен за помощь со сбором фактического материала руководителю производственной практики в ООО «ГРК «Быстринское» - Кудрявцеву А. П. и сотрудникам геологического отдела управления геологии и минеральных ресурсов ООО «ГРК «Быстринское»: Крайневу Ю.Д., Родыгину А.А., Котовщикову А.Б. и Рогову А.В. Также автор признателен за помощь научному сотруднику лаборатории геохронологии и геодинамики ТГУ - Бестемьяновой К.В. и заведующему кафедрой минералогии и геохимии, геолого-географического факультета ТГУ, доктору физико-математических наук, профессору Лычагину Д.В.
Быстринское месторождение расположено в районе села Газимурский Завод Забайкальского края, в бассейне правых притоков р. Газимур, в пределах номенклатурного листа масштаба 1:200 000 М-50-V (рисунок 1). Основными полезными компонентами месторождения являются железо, медь, золото и попутное серебро, сконцентрированные на четырех участках (Верхне-Ильдиканский, Быстринский-2, Южно-Родственный, Малый Медный Чайник).
Рисунок 1 - Географическое положение Быстринской площади (масштаб 1:400000) [10]
Площадь работ ООО «ГРК «Быстринское» на Быстринской площади (41,6 км2) определена лицензионным соглашением (ЧИТ12995БЭ) и ограничена прямыми линиями, последовательно соединяющими угловые точки с координатами, представленными в таблице 1.
В экономическом отношении площадь работ освоена средне. В 25 км к северо -западу от месторождения располагается поселок Газимурский Завод (с населением 2628 человек). В поселке имеется горный аэродром, осуществляющий регулярные пассажирские рейсы в г. Чита. Функционирует железная дорога Газимурский Завод - Борзя.
Таблица 1 - Координаты угловых точек лицензионной площади работ
Угловые точки участка недр Северная широта Восточная долгота
1 51° 31' 30'' 118° 31' 18"
2 51° 31' 30" 118° 36' 28"
3 51° 27' 45" 118° 36' 28"
4 51° 27' 45" 118° 31' 18"
Ближайший населенный пункт - пос. Новоширокинский (с населением 1028 человек) располагается в 14 км северо-восточнее Быстринского месторождения. Имеется регулярное круглогодичное сообщение с г. Чита по автомобильной дороге. Расстояние до города по прямой 337 км, по дороге - 480 км. В северной части лицензионного участка проходит ЛЭП 110 кВт «Читаэнерго». Энергоснабжение ГОКа обеспечивает Харанорская ГРЭС.
Район работ относится к типично горно-таежному со среднегорным рельефом, располагаясь в юго-западной оконечности Урюмканского хребта. Абсолютные отметки в пределах площади работ 770 -1160 м, относительные превышения - 100-200 м. Склоны водоразделов крутые (с уклоном до 20-30°). По северным склонам и долинам рек развита островная многолетняя мерзлота (в среднем до глубины 50 м). Район входит в зону с вероятной максимальной силой землетрясения менее VI баллов по шкале ГЕОФАН.
Климат района резко континентальный с большими колебаниями суточных и сезонных температур. Среднегодовая температура воздуха -5°С. Осадков выпадает не более 440 мм, причем основное их количество (около 60 % годовой нормы) приходится на июль и август месяцы. Зима (ноябрь-март) продолжительная и морозная (до -50°С). Устойчивый снежный покров образуется в ноябре. Его высота к концу зимы не превышает 15 см. Почвы и грунты промерзают до глубины 3-5 метров. Сезонное промерзание сохраняется до середины июня.
Обнаженность площади слабая. Коренные обнажения крайне редки. Элювиально-делювиальные отложения слагают большую часть водораздельных пространств. Мощность этих отложений меняется от 0,5-1,0 метров на водоразделах до 3-5 метров на склонах. Остальная площадь покрыта чехлом делювиально-пролювиальных и аллювиальных отложений мощностью более 3-5 м (до 15 м).
Гидрографическая сеть представлена правыми притоками р. Газимур: рр. Быстрая, Ильдикан, Котиха. Забор технической воды из естественных водотоков возможен только в теплый период, снабжение технической водой в зимний период, когда практически все реки промерзают до дна, возможно только в населенных пунктах из водозаборных скважин [3].
Ниже перечислены объект, предмет, цель и задачи исследования, которые были поставлены перед началом работы.
Объект исследования - оруденение участка «Южно-Родственный».
Предмет исследования - Геологическая модель месторождения участка «Южно - Родственный», построенная с использованием статистических параметров распределения полезного компонента.
Цель исследования - характеристика геологического строения участка «Южно-Родственный» Быстринского полиметаллического месторождения и построение 3D моделей рудных тел.
Задачи исследования:
1. анализ литературных источников (фондовая и опубликованная литература);
2. изучение данных об участке из полученной БД от предприятия;
3. описание геологическое строение участка «Южно-Родственный»;
4. построение каркасов рудных тел по имеющимся скважинам в ПО Micromine;
5. создание блочной модели на основе ранее построенных каркасов в ПО Micromine;
6. подсчёт запасов полезных компонентов на основе 3D модели рудных тел;
7. изучение рудных минералов методом электронно-микрозондового анализа.
Методы исследования: электронно-микрозондовый анализ, 3D моделирование, машинное обучение.
Организация, по тематике которой выполнена работа: управление геологии и минеральных ресурсов, геологический отдел ООО «ГРК Быстринское».
Фактический материал, анализируемый в данной работе, был собран автором при прохождении производственной практики в качестве горнорабочего 1 разряда в ООО «ГРК «Быстринское» с участка «Южно-Родственный» Быстринского месторождения (Восточное Забайкалье). Сам материал в количестве 5 штук состоит из образцов керна из трех скважин, представленных серпентин-магнетитовыми и серпентин-диопсидовыми скарнами с пирит- халькопиритовой минерализацией.
В рамках данной работы, для выявления особенностей минерального и химического состава керновых проб использовались такие методы исследования вещества, как электронно-микрозондовый анализ и изучение в отражённом свете рудного микроскопа . Для всех 5 образов были сделаны аншлифы, которые были изучены и описаны на основе выше указанных методов. Данная работа позволила подтвердить состав скарнов в образцах, а также изучить особенности оруденения на участке «Южно -Родственый».
Помимо собранного каменного фактического материала, по результатам практика были получены цифровая модель рельефа поверхности участка и сводная база данных по 45 скважинам, а также детальные разрезы и геологическая схема масштаба 1:2000. В базе данных скважин содержится информация по местоположению устьев скважин, их траекторий, данные по литологии и опробованию на содержание железа, меди, золота и серебра 5136 керновых проб.
После первичной проверки базы данных были сделаны следующие поправки: исправлены данные по литологическим характеристикам, размещённым в пространстве; пробы пород, которые составили меньше одного процента всей выборки, были объединены с соседними породами для упрощения интерпретации литологической информации; в данных по содержанию четырёх металлов были заполнены пропуски о обрезаны ураганы.
Дальнейшее 3D моделирование скарновых тел и их визуализация производилась в программе Micromine Origin & Beyond. Первичный анализ данных производился с помощью интерактивной облачной среды для работы с кодом на языке Python от Google - Google Colab, с помощью библиотек Pandas (библиотека для работы и анализа данных), NumPy (библиотека для оптимизированной работы с массивами), Matplotlib и Seaborn (библиотеки для визуализации данных графикой). Обрезка ураганных значений содержаний металлов проводилась в low-code платформе - Loginom. Также в облачной среде Google Colab с помощью библиотеки Scikit-learn были реализованы регрессионные модели нейронных сетей для поиска содержаний металлов в трёхмерном пространстве участка месторождения.
Проведенная работа позволила установить закономерности в распространении оруденения, визуализировать скарновые и рудные тела, подсчитать геологические и экономические запасы металлов участка «Южно-Родственный» Быстринского полиметаллического месторождения.
Автор выражает благодарность научному руководителю, доценту кафедры динамической геологии - Архипову А. Л. за помощь в написании выпускной квалификационной работы. Автор признателен за помощь со сбором фактического материала руководителю производственной практики в ООО «ГРК «Быстринское» - Кудрявцеву А. П. и сотрудникам геологического отдела управления геологии и минеральных ресурсов ООО «ГРК «Быстринское»: Крайневу Ю.Д., Родыгину А.А., Котовщикову А.Б. и Рогову А.В. Также автор признателен за помощь научному сотруднику лаборатории геохронологии и геодинамики ТГУ - Бестемьяновой К.В. и заведующему кафедрой минералогии и геохимии, геолого-географического факультета ТГУ, доктору физико-математических наук, профессору Лычагину Д.В.
В ходе проведённой научно-исследовательской работы выполнялся широкий спектр работ, а именно были:
1. Проанализированы различные литературные источники об участке «Южно-Родственный» Быстринского месторождения и изучено его геологическое строение;
2. Изучены и описаны на рудном микроскопе рудные минералы, содержащиеся в образцах, а в дальнейшем при помощи электронного микроскопа был уточнен химический состав минералов и определены более мелкие минералы, которые в рудном микроскопе было невозможно обнаружить;
3. Построены 3D модели скарновых тел участка «Южно-Родственный»;
4. Произведён первичный анализ данных, и созданы 4 нейронные сети, которые прогнозируют содержания меди, железа, золота и серебра в пространстве, а также подсчитано содержание условной меди, по которой велась классификация по рудоносности;
5. Создана блочная модель, отражающая распределение рудных участка «Южно-Родственный» в пространстве;
6. Подсчитаны запасы условной меди, железа, меди, золота и серебра участка «Южно-Родственный» Быстринского месторождения.
Проведённое исследование позволило подтвердить цикличность образования рудных минералов на участке месторождения (магнетит 1 -ой генерации > сульфиды меди > магнетит 2-ой генерации), изучить и попробовать применить нестандартный подход прогнозирования полезных ископаемых - применение моделей машинного обучения, а также подсчитать запасы металлов, сделать вывод об их крупности и выявить наиболее важный полезный компонент месторождения.
1. Проанализированы различные литературные источники об участке «Южно-Родственный» Быстринского месторождения и изучено его геологическое строение;
2. Изучены и описаны на рудном микроскопе рудные минералы, содержащиеся в образцах, а в дальнейшем при помощи электронного микроскопа был уточнен химический состав минералов и определены более мелкие минералы, которые в рудном микроскопе было невозможно обнаружить;
3. Построены 3D модели скарновых тел участка «Южно-Родственный»;
4. Произведён первичный анализ данных, и созданы 4 нейронные сети, которые прогнозируют содержания меди, железа, золота и серебра в пространстве, а также подсчитано содержание условной меди, по которой велась классификация по рудоносности;
5. Создана блочная модель, отражающая распределение рудных участка «Южно-Родственный» в пространстве;
6. Подсчитаны запасы условной меди, железа, меди, золота и серебра участка «Южно-Родственный» Быстринского месторождения.
Проведённое исследование позволило подтвердить цикличность образования рудных минералов на участке месторождения (магнетит 1 -ой генерации > сульфиды меди > магнетит 2-ой генерации), изучить и попробовать применить нестандартный подход прогнозирования полезных ископаемых - применение моделей машинного обучения, а также подсчитать запасы металлов, сделать вывод об их крупности и выявить наиболее важный полезный компонент месторождения.
