» » Условия формирования пластовых россыпей

Условия формирования пластовых россыпей

11.08.2016

Пластовые (автохтонные) россыпи возникают в результате разрушения локального, более или менее концентрированного, источника. Разрушение последнего и переотложение рыхлых продуктов, содержащих россыпеобразующие минералы, сопровождается концентрацией этих минералов в процессе водной переработки материала, а также разубоживание продуктов перемыва «пустыми» породами.
Концентрирование россыпеобразующих минералов в русле осуществляется в результате протекания двух более или менее самостоятельных процессов: 1 — быстрого вымывания из размываемых рекой рыхлых продуктов наиболее легкой (в основном песчано-глинистой) составляющей и удаления ее в виде взвесей; в результате такого грубого «отмучивания» остающаяся часть обогащается более крупными и тяжелыми обломками, в том числе полезными компонентами; 2 — сравнительно медленного накопления относительно крупных зерен (обломков, выделений) тяжелых минералов в нижней части слоя подруслового аллювия (активного слоя) вследствие проникновения этих минералов вниз по вертикали через слой медленно движущихся полувзвешенных наносов и снижения в том же направлении скорости продольного перемещения этих наносов (рис. 71). Такое гравитационное обогащение низов разреза подруслового аллювия неразрывно связано со «сбрасыванием» через верхнюю часть активного слоя обломочного материала, обедненного тяжелыми минералами. Известно, что основная работа по речному переносу и, следовательно, гравитационному обогащению осуществляется в половодье, когда речной поток имеет очень высокую скорость и резко выраженный турбулентный характер движения.
Условия формирования пластовых россыпей

В целом этот процесс можно сравнить с работой серии неподвижных и движущихся обогатительных шлюзов и отсадочных пульсационных машин. В отсадочных машинах вследствие пульсации и восходящих токов воды создается полувзвешенное состояние загружаемого материала, в результате чего тяжелые минералы опускаются вниз и накапливаются в основании «постели». Важно подчеркнуть, что при соответствующих оптимальных условиях работы отсадочных машин в них осуществляется достаточно высокая концентрация минералов не только с очень высоким удельным весом, но и таких, как алмаз, удельный вес которого (3,5) лишь немного выше такового породообразующих минералов. Из теории и практики обогащения известно, что при высокой частоте пульсации в отсадочных машинах достигается высокая степень расслоения по удельному весу обломков, при меньшей — по размерам, причем нижнее положение занимают мелкие (гравийные) зерна наиболее тяжелых минералов. Можно думать, что подобные условия в некоторых случаях достигаются и в природных системах. Всевозможные завихрения, пульсация воды, вибрация неподвижного и слабоподвижного материала под воздействием ударов перемещаемых потоком крупных обломков и валунов способствуют проникновению тяжелых минералов сквозь крупнообломочный каркас и концентрации их в основании рыхлой аллювиальной пачки.
Обогатительный шлюз используется для улавливания золота, касситерита и других тяжелых минералов. Он представляет из себя деревянный желоб разной длины (иногда до 150—180 м), устанавливаемый с небольшим наклоном; ширина шлюзов изменяется от 0,9 до 1,8, а высота (глубина) — от 0,75 до 0,9 м. На дне шлюза имеются выступы, трафареты, пороги той или иной формы. Под трафареты укладываются маты — резиновые гофрированные коврики, ворсистая ткань или рогожа. Перед тем как пустить пульпу (смесь воды с песками) на шлюз, продуктивные отложения тщательно отмывают от глины и отделяют от крупных обломков и валунов. При движении пульпы по дну шлюза более тяжелые зерна и обломки проникают в трафареты и задерживаются там вместе с более легкими частицами. По (мере движения благодаря завихрениям в углублениях между трафаретами легкие зерна постепенно вытесняются более тяжелыми. Накоплению золотин и других наиболее тяжелых зерен способствуют мелкие неровности ворсистой ткани или гофрированных ковриков. Периодически концентрат снимают со шлюзов и доводят на других приборах.
Условия формирования пластовых россыпей

Интерес представляют экспериментальные работы Ю.В. Шумилова, которые показали, что концентрация золота в аллювии может происходить и при неподвижном основном грубом каркасе. Концентрация осуществляется в придонном слое, где преобладают вертикальные составляющие скорости потока, благодаря чему происходят взвешивание частиц аллювия и вибрация крупных обломков. В результате золото постепенно смещается вниз, замещая более легкие частицы. Описанный гравитационно-диффузионный механизм концентрации золота осуществляется, по его данным, при условии, когда
dал/dзол ≥ 4; dмакс > dвлек; W0 > V.

где dал — средний диаметр частиц аллювия; dмакс — максимальный размер обломков, присутствующих в аллювии; dвлек — размер обломков, способных перемещаться во влекомом состоянии; W0 — гидравлическая крупность частиц золота; V0 — вертикальная составляющая скорости водного потока.
Относительная роль процессов «отмучивания» и «гравитационного обогащения», а также степень проявления каждого из них определяются подвижностью (удельным весом и крупностью) полезных минералов, их химической и абразивной стойкостью, гидродинамическим режимом реки (в первую очередь ее многоводностью), составом (например, степенью выветрелости) поступающего в реку обломочного материала и рядом других факторов. В частности, процесс «отмучивания», который, по-видимому, протекает повсеместно, тем интенсивнее, чем многоводнее река и чем выше в составе перемываемых рыхлых продуктов содержание тонких песчано-глинистых фракций (и соответственно, чем меньше доля грубообломочной составляющей). Содержание же песчано-глинистых фракций в рыхлых продуктах разрушения зависит от состава исходных пород и, в основном, определяется степенью химической их переработанности. Вот почему при перемывах глинистых кор выветривания существенная концентрация тяжелых россыпных минералов нередко наблюдается и без заметного участия процессов гравитационного обогащения. С другой стороны, степень «гравитационного обогащения», находясь в определенной зависимости от гидродинамической силы водного потока, главным образом связана с подвижностью (удельным весом и крупностью) россыпеобразующих минералов. Наибольшее гравитационное обогащение, безусловно, испытывают наименее подвижные обломки, такие как крупное «пассивное» золото.
Условия формирования пластовых россыпей

Различная степень проявления характеризуемых двух процессов отображается в особенностях строения и размещения россыпей. Например, для всех россыпей, испытавших «гравитационное обогащение», характерно возрастание содержания тяжелых минералов вниз по разрезу и приуроченность продуктивного пласта к нижней половине слоя грубообломочного аллювия русловых (пристрежневых) фаций. При этом, чем «выше степень обогащения, тем четче, при прочих равных условиях, обособлен пласт в основании разреза. Напротив, в россыпях, не испытавших заметного гравитационного обогащения, такого обособления продуктивного пласта наблюдаться не будет.
В целом все россыпи данного типа (данной группы) можно представить как один последовательный ряд, в начале которого располагаются россыпи практически не перемещаемых рекой минералов (крупного «пассивного» золота), а в конце — наиболее подвижных, таких как алмазы, ильменит, горный хрусталь. Россыпи, подобные последним двум разновидностям, могут, вероятно, формироваться при наличии достаточно крупного источника и без гравитационного обогащения как результат одного «отмучивания». Все рассматриваемые россыпи можно разбить на ряд подтипов, (подгрупп): а) остаточного гравитационного обогащения, б) отстающего гравитационного обогащения и е) без гравитационного обогащения, испытавшие одно лишь отмучивание (см. рис. 71, рис. 72). В природе, видимо, встречаются как однотипные концентрации, так и смешанные. Примером отстающей концентрации, вероятно, являются россыпи касситерита, тантало-ниобатов, алмазов. Участие процессов гравитационного обогащения в формировании россыпей касситерита и тантало-ниобатов ни у кого не вызывает сомнения, что нельзя сказать относительно точки зрения на происхождение алмазоносных россыпей. Однако особенности подобных россыпей на Урале, например двукратное обогащение нижней части руслового аллювия и четкая прямая связь содержания алмазов и гравийных зерен тяжелых железистых минералов (рис. 73), служат достаточным тому подтверждением. Аллювиальные мономинеральные россыпи ильменита и горного хрусталя, вероятно, представляют, как только что отмечалось, подтип в.
Аллювиальные россыпи золота и платины чаще, по-видимому, включают концентрации, образованные одновременно в результате остаточного и отстающего накопления, поскольку в них, как правило, развиты и «пассивные» и «активные» фракции. Первые включают головные, или перлювиальные, части россыпи, а вторые — хвостовые. В данном случае следует говорить о преобладающем способе концентрации. В этом смысле для золотоносных аллювиальных россыпей основным видом концентрации, вероятно, следует считать остаточный. Об очень слабом смещении свободного золота в речном потоке свидетельствуют данные целого ряда авторов. При этом очень многие сходятся на том, что перенос золота, в общем незначительный, происходит лишь в стадию врезания; в стадию же боковой эрозии золото перемещается лишь сверху вниз по вертикали с образованием концентрированного продуктивного пласта (остаточные или перлювиальные пласты). С.Г. Желнин, отводя большую роль в образовании россыпей глинистым линейным корам выветривания (зонам окисления), приводит следующую схему формирования: «...в стадию врезания частицы свободного золота переносятся потоком по глинистому плотику до участка долины, где происходит накопление констративного аллювия. В нем золото рассеивается по всей мощности. В стадию динамического равновесия, следующую за стадией накопления, на этом участке резко преобладают процессы концентрации частиц золота в перстративном или плотиковом аллювии. При повторных циклах благодаря изменению среды (преобладание обломочного материала над глинистым) перенос золота практически прекращается (за исключением мелких фракций), в связи с чем наступает этап преобразования россыпи, обусловливающий значительное сокращение мощности продуктивного горизонта, укрупнение аллювия и частиц золота и его крайне неравномерное распределение, зависящее главным образом от особенностей плотика». И.П. Карташов среди пластовых россыпей золота выделяет плотиковую и надплотиковую группы, образованные соответственно в плотиковую и равновесную (и покровную) динамические фазы.
Н.Г. Бондаренко представляет образование россыпи, как процесс выпадения золота из переносимых рекой и разрушающихся рудных обломков. В связи с частой приуроченностью золотоносных долин к золоторудным зонам такой механизм переноса и отложения вполне вероятен. В случае размыва, например, берегового обрыва, сложенного выветрелыми и окисленными рудами, обломки последних легко ;могут попасть в русло и снестись потоком на несколько километров. He менее вероятно и участие в этом кусков глин.
Условия формирования пластовых россыпей

Концентрация, как отмечалось, практически всегда сопровождается рассеянием тяжелых минералов вследствие разубоживания продуктов разрушения рудных источников пустыми породами. Практически невозможно представить случай, когда река перемывала бы на более или менее значительном отрезке своего течения неразубоженные рудные образования. При этом очевидно, что, чем меньше площадь рудного выхода, тем сильнее, при прочих равных условиях, будет происходить разубоживание продуктов их разрушения пустыми породами. Поскольку россыпь может питаться за счет не только богатых и сосредоточенных источников, но и бедной и рассеянной примеси, постольку на содержание попадающих -в реку продуктов разрушения должна влиять, кроме того, контрастность коренного оруденения. Например, золоторудные проявления обычно характеризуются очень высокой контрастностью и, как правило, слагают мелкие тела и зоны. Поэтому продукты их разрушения чрезвычайно обеднены золотом. По одному из изученных золоторудных полей (табл. 39) степень обеднения склоновых отложений по сравнению с рудными залежами равна 1,5—2 порядкам. Вполне справедливо замечание Н.Я. Шило о том, что главным в данном случае является не содержание россыпеобразующих минералов в рудных источниках, а общее количество минералов, поступивших в долину на определенном отрезке ее течения. Исходя из предложенной Г.С. Момджи формулы зависимости содержания полезных минералов в россыпи (Cp) от локальности (Кл) и богатства (Сист) источника питания, очевидно, что по мере удаления от источника вниз по долине значение Кл будет резко уменьшаться, что приведет к столь же резкому падению содержания полезного компонента в аллювии. Это влияние в наибольшей мере проявится при слабой степени водного обогащения, т. е. для россыпей, не испытавших заметного гравитационного обогащения. Следовательно, такая россыпь испытывает максимальное влияние характера коренного источника, к которому она непосредственно примыкает. В некоторых случаях такая аллювиальная россыпь (например, ильменита на Украине или касситерита в Малайзии) может смыкаться с россыпью кор химического выветривания. Подобное влияние (а не неустойчивость и истирание минералов) может объяснить быстрое выклинивание вниз по течению россыпей касситерита, тантало-ниобатов.
Рассматриваемое разубоживающее влияние вмещающих пород иногда определяется не соотношением площадей выходов пород, содержащих и не содержащих полезные минералы, а их литологическим составом и степенью выветрелости. Выветрелые породы разубоживают аллювий слабее, чем свежие, поскольку последние поставляют больше грубообломочного и грубозернистого материала. Особенно неблагоприятны в этом отношении сильно трещиноватые и рассланцованные терригенные породы, которые легко поддаются процессам механической денудации и эрозии и сравнительно устойчивы к агентам химического воздействия. Напротив, карбонатные породы — известняки и доломиты, в этом смысле, весьма благоприятны. В силу своей вязкости, слабой рассланцованности они, как правило, механически устойчивы, разрабатываются в стадию расширения долины значительно медленнее, чем сланцы (рис. 74) и не «засоряют» россыпь.
Условия формирования пластовых россыпей

Прекрасным примером такого влияния могут служить алмазоносные россыпи западного склона Среднего Урала. Проявилось оно прежде всего в существовании двух алмазоносных полос: «восточной» и «западной», приуроченных к полям развития преимущественно карбонатных пород и разделенных «пустой» 50-километровой полосой, в пределах которой широко распространены, песчано-сланцевые толщи. С обмеченным влиянием мы связываем особенности строения долинных россыпей западной полосы: концентрация алмазов здесь достигает ощутимых значений лишь при выходе рек на площади развития карбонатных пород, при этом, на протяжении первых 5—10 км, наблюдается постепенное повышение содержания алмазов, далее алмазоносность прослеживается до устья, резко снижаясь при пересечении долинами песчано-сланцевых пород (см. рис. 74). Аналогичным образом ведут себя и тяжелые железистые минералы (лимониты) класса +0,5—4,0 мм. Напротив, содержание сланцев в том же направлении падает. Важно заметить, что если в пределах развития сланцевых пород их обломки составляют основную долю обломочного материала руслового аллювия, то содержание гальки известняков в пределах карбонатной полосы не превышает 5—15% от всей массы аллювия, зато значительно повышается содержание песчаников, кварцитов и других устойчивых «транзитных» обломков (табл. 40). Судя по литературным данным, литологический контроль, аналогичный рассмотренному, устанавливается и в размещении алмазоносных россыпей Анабарского массива, где более концентрированные русловые россыпи также образуются при врезании реки в массивные доломиты (рис. 75).
Условия формирования пластовых россыпей

При образовании россыпей золота, алмазов, платины первостепенное значение имеют процессы перемыва террасовых россыпей. По существу все или почти все долинные россыпи золота — переотложенные, или, как говорят, трансформированные более древние террасовые россыпи. В зависимости от положения врезающегося русла относительно существующей россыпи она будет переотлагаться либо при глубинной, либо при боковой эрозии, либо при той и другой вместе, наконец, может остаться на террасе неразмытой. Наиболее сложную форму новая россыпь золота, вероятно, должна принять в случае, если в переотложении будет принимать участие и глубинная и боковая эрозия. При этом условии первой из них будут размыты лишь отдельные участки старой россыпи, вместо которых возникнут отдельные участки новой; боковая эрозия завершит размыв старой, переотложив металл почти без горизонтального смещения и соединив его в одну россыпь (рис. 76).
Условия формирования пластовых россыпей

Ю.А. Билибин полагал, что золото из старой россыпи в процессе ее размыва врезающейся рекой должно перемещаться на длину эрозионной ступени и накапливаться непосредственно ниже крутого участка. В своих построениях он исходил из предположения о достаточно высокой подвижности россыпного золота. Огромный фактический материал, полученный в процессе многолетнего изучения и освоения аллювиальных россыпей, показал, что этот тезис должен быть скорректирован в сторону признания очень малой подвижности золота, особенно более крупных его фракций. Тем не менее сам Ю.А. Билибин в связи с этим писал: «Казалось бы, что поскольку размыв старой россыпи сосредоточен в верхнем конце крутого участка, а накопление новой — в нижнем его конце, то смещение россыпи в период углубления должно примерно равняться длине крутого участка. Между тем, обычно оно во много раз меньше. При глубине врезания, скажем, в 10 м длина крутого участка измеряется сотнями или тысячами метров. Между тем, смещение россыпи в глинистых сланцах выражается обычно лишь десятками метров благодаря осаждению его вниз по трещинам сланцев. Поэтому при одной и той же глубине врезания смещение россыпи в породах различной трещиноватости может быть различным и, например, в глинистых сланцах оно значительно меньше, чем в гранитах».
Условия формирования пластовых россыпей

Ю.Г. Щербаков объясняет несоответствие расстояния переноса золота в пределах одной эрозионной ступени ширине ступени несколько иначе. Он считает, что в пределах такой ступени, имеющей уклон чаще 0,02—0,04 и длину от 300 до 1500 м, перемещение золота происходит не на всей длине, а на отдельных порогах, общая протяженость которых не превышает нескольких десятков метров.
На условия формирования пластовых россыпей определенное влияние оказывает характер плотика. Влияние это различно в зависимости от удельного веса и размеров россыпных минералов. Для золота оно должно проявиться с максимальной силой, поскольку этот (металл концентрируется, главным образом, в приплотиковой части разреза. При этом на распределение металла в плане существенно воздействуют такие детали микрорельефа плотика, как характер и ориентировка трещиноватости и сланцеватости пород и т. д. Эти тонкие особенности имели большое практическое значение при (мускульной селективной отработке россыпей и не играют существенной роли при механизированных способах их разработки. На распределение в россыпях алмазов, касситерита и ряда других минералов некоторое влияние оказывают более крупные неровности рельефа плотика, такие как карманы и западины в известняках и т.д.