Механогенные месторождения и россыпи

Механогенные месторождения представляют собой конти­нентальные и прибрежно-морские терригенные породы или яв­ляются их составляющими. По промышленной ценности они со­ставляют рад: россыпи, кварцевые псски и строительные мате­риалы. Последние наиболее широко распространены и обычно сложены рыхлыми континентальными отложениями четвертич­ного возраста: элювиальные дресвяники, аллювиальные, флюви- огляциапьные, реже пролювиальные галечники, гравелиты и псс­ки. Широко распространены субаэральныс и полигонные алев­риты и глины (супеси и суглинки), используемые в производстве строительных материалов. Ценным сырьем являются озерные глины, отличающиеся особой чистотой.

Мономинеральныс кварцевые псски считаются ценным сырьем для производства стекла и световодов и встречаются ред­ко. Они являются конечным продуктом переотложенных кор глу­бокого химического выветривания и представляют собой русло­вые, дельтовые, пляжевые или пересыпные осадки кайнозойско­го и мезозойского возраста.

Россыпь — это скопление рыхлого или сцементированного обломочного материала, содержащего в виде зерен, их обломков либо агрегатов ценные минералы. Полезные минералы россыпей включают: Au, Pt и платиноиды, U, Th, Y, TR, Sc, V, Zr, Та, Nb, Ti, Sn, W, Be, Hg, Fe, Cr; драгоценные и поделочные камни (ал­маз, изумруд, корунд, гранаты, топаз, турмалин, янтарь, аметист, агат, горный хрусталь и др.); формовочные, стекольные и строи­тельные пески, каолины.

Важное экономическое значение россыпных месторожде­ний определяется: малыми затратами при их отработке и быст­рой оборачиваемостью средств; присутствием ценных полезных компонентов (алмазы, платина, золото и др.); часто встречаю­щейся комплексностью; наличием месторождений с возобнов­ляемыми запасами сырья.

Месторождения россыпей обычно встречаются группами, объединяемыми в россыпные поля и районы. В последних встре­чаются коренные источники россыпей — рудопроявления и ме­сторождения первичных руд. В таких случаях выделяют рудно- россыпные районы. В этой связи россыпи имеют важное про­гнозно-поисковое значение.

Различают россыпи древние и современные, сформирован­ные в голоцене. Древние россыпи обычно представлены прочны­ми литофицированными образованиями и имеют гораздо мень­шее практическое значение. Среди современных россыпей выде­ляют поверхностные, приповерхностные и погребенные под по­кровом четвертичных осадков. Их соотношение определяется особенностями рельефа, которые обусловлены блоковыми дви­жениями. В этой связи на примере касситсритовых россыпей

Н. Г. Паты к-Кара выделяет россыпи погребенного пенеплена, по­гребенной грабен-долины и тектонического уступа.

По отношению к коренным источникам полезных компо­нентов выделяют россыпи ближнего и дальнего сноса. Первые обычно располагаются не далее 15 км от источников питания. Россыпи дальнего сноса (региональные или латеральные) не име­ют видимой связи с коренными источниками и формируются в результате неоднократного перемыва обломочного материала.

Важнейшими характеристиками россыпей являются их раз­меры, минеральный состав, содержание полезных компонентов, крупность обломочного материала и количество илистых частиц, которые определяют их промывистость.

Согласно В.И.Смирнову среди россыпных месторождений выделяются следующие классы: 1) элювиальный, 2) делювиаль-

ный, 3) пролювиальный, 4) аллювиальный, разделяющийся на подклассы — косовый, русловой, долинный, дельтовый и терра­совый, 5) литоральный, 6) гляциальный, 7) эоловый.

Предпосылки образования россыпей

Для того, чтобы образовалось россыпное месторождение не­обходимо сочетание ряда благоприятных условий.

• присутствие в области питания россыпеобразующих мине­ралов;

• предварительная концентрация этих минералов;

• интенсивное разрушение источников и глубокий эрозион­ный срез в областях денудации;

• тектонические устойчивые разнонаправленные движения крупных блоков земной коры;

• наличие долгоживущих динамических ловушек полезных минералов.

Россыпеобразующис минералы являются, как правило, вы­сокоплотными, абразивными и химически стойкими. Они наибо­лее концентрируются в тяжелой фракции терригенных отложе­ний. По плотности промышленно ценные минералы составляют следующий ряд (в г/см³): золото — 15—19, платина — 14—19, то- рианит — 8,0—9,9; танталит — 6,3—8,2, колумбит — 5,2—8,0, касситерит — 6,8—7,1, шеелит — 5,9—6,2, бадделеит — 5,5, магне­тит — 5,2, монацит —5,0—5,5, ильменит — 4,7, циркон — 4,7, гранаты — 3,5—4,2, топаз — 3,6, алмаз — 3,5, берилл — 2,7, ян­тарь — 1,1.

Возможность формирования россыпей из тех или иных ми­нералов определяется также их физическими свойствами: твер­достью, способностью к истиранию, спайностью и хрупкостью, смачиваемостью, гидродинамическими характеристиками.

Физические и гидравлические параметры россыпеобразую­щих минералов определяют дальность их переноса — предельное расстояние их транспортировки, при котором размеры зерен по­зволяют их промышленное извлечение. Этот показатель зависит также от особенностей среды и может меняться для одного и того же минерала.

Источниками россыпей могут быть: магматические породы, обогащенные акцессорными минералами (например, редкоме- талльные граниты); эндогенные рудопроявления и месторожде­ния; древние осадочные породы, обогащенные полезными ком­понентами; древние россыпи. Первые два источника называются коренными, последние — промежуточными коллекторами. В ка­честве коренных источников россыпей эндогенное оруденение

может быть в виде крупных скоплений — месторождений и рас­средоточенным в виде многочисленных рудопроявлений и мел­ких месторождений. В целом второй случай для россыпеобразо- вания более предпочтителен.

Для алмазов и золота большое значение имеют промежуточ­ные коллектора. Так, по данным В.Т.Подвысоцкого, А.Д.Харь- кива, Н.Н.Зинчука и других, промышленные концентрации ал­мазов в аллювиальных россыпях современных рек Сибирской платформы образуются там, где водотоки дренируют как алмазо­носные кимберлитовые тела, так и россыпи древнего возраста.

Интенсивное разрушение коренных источников россыпей, как правило связано с предыдущими эпохами интенсивного вы­ветривания и перерывов в осадконакоплении. Для образования прибрежно-морских россыпей значение имеет как глубокое хи­мическое выветривание, так и интенсивное механическое разру­шение пород.

Глубокий эрозионный срез областей, где расположены ис­точники россыпей, и длительность денудации очевидно являют­ся необходимыми для максимально большого поступления по­лезных компонентов и образования крупных месторождений. Изучение уровней палеоэрозии должно включать комплексный анализ как областей денудации, так и аккумуляции. При этом важно выделять общий (суммарный срез), срез собственно ко­ренных источников, срез предшествующий и синхронный фор­мированию россыпей (рис. 51).

>

Рис. 51. Развитие эрозии в рудно-россыпном районе в условиях блоковой тектоники (по Н. Г. Паты к-Кар а, 1981).

1 — граниты; 2 — гранит-порфиры поздней фазы; 3 — контакгово измененные породы; 4 — разрывные нарушения; 5 — рудные тела россыпеобразующей формации (коренные источники); 6 — реконструированные геологические границы; 7 — современная дневная поверхность; 8-9 — палеоповерхности: 8 — периода рудообразования, 9 — в начале эрозии рудных тел; 10 — денудационный срез (а — предшествующий сохранившимся россыпям, о —синхронный известным россыпям, эрозионный вырез). I — суммарный пострудный срез, II — срез коренных источников

I

Россыпные районы располагаются в областях блоковой тек­тоники. Если в поднятом блоке имелись источники полезных компонентов, то в опущенных структурах вероятно образование россь!пи. Блоковые движения определяют положение базисов эрозии, интенсивность выветривания, расчлененность рельефа, динамику водных потоков, скорость седиментации. Быстрое опускание может обусловить формирование погребенных россы­пей.

Для большинства россыпей ведущим фактором непосредст­венной концентрации полезных минералов является гидродина­мический. В реках тяжелые минералы, как правило, приурочены к основанию русловых отложений, где отмечается наибольшая неоднородность потоков. Такие условия преобладают лишь на юном и зрелом этапах развития долин. В прибрежно-морской зоне деятельность волн обусловливает перераспределение тяже­лой фракции вдоль пляжей и баров..

Аллювиальные россыпи

С аллювиальными россыпями связаны значительные объе­мы добычи золота, платины, олова, вольфрама, алмазов и камне- самоцветного сырья.

Аллювиальные россыпи связаны с реками, дренирующими средне- и низкогорный рельеф. Это объясняется оптимальными скоростями русловых потоков, расположенных в промежуточном отрезке продольного сечения крупных речных долин.

Среди аллювиальных россыпей выделяют: долинные (в дни­ще долины), русловые, косовые, террасовые разных уровней, приустьевых притоков, водораздельные (связанные с отмершими участками долин). Они часто ассоциируют с другими типами рос­сыпей (рис. 52).

Аллювиальные россыпи, например золота, могут быть отно­сительно высоко- и низко продуктивными, что отражается в сте­пени неоднородности распределения золота. Согласно этому сре­ди них выделяют россыпи насыщения и рассеяния. К первым относятся все россыпи долин низких и средних порядков, кото­рые приближены к коренным источникам. Для них характерны каньоновидные и корытообразные сечения долин, малая примесь илисто-глинистых фракций, высокие содержания крупного и мелкого золота, выдержанность оруденения. Состав микропри­месей и форма золотин в таких россыпях, как правило, отражают особенности золота из близлежащих коренных источников. При этом пробность золота может быть выше (до 930—980). Это явле­ние объясняется выщелачиванием серебра в экзогенных условиях.

Рис. 52. Схема размещения россыпных месторождений различных видов в поперечном сечении речной долины (по В.И.Смирнову)

Россыпи рассеяния, образованные в условиях преобладания выноса металла над его привносом, связаны с расширяющимися долинами, являются долинными, террасовыми, устьевых прито­ков, сложными склоново-аллювиальными. Для них характерно мелкое золото, весьма неравномерное, часто гнездовое его рас­пределение, наличие пустых пород.

В обоих типах россыпей отмечается новообразованное золо­то, которое устанавливается в виде тонких каемок вокруг круп­ных зерен и тонкодиспсрсных выделений. Образование этого металла с допивают с его переносом в виде природных золото- органических, цианидных или хлоридных комплексов и осажде­нием на сорбционных и кислотно-щелочных барьерах.

В разрезе аллювиальных россыпей выделяют снизу вверх следующие '.элементы: а) плотик, представляющий собой корен­ные породы, подстилающие промышленные пески; б) пласт или пески, являющиеся собственно металлоносными: в) торфа, пред­ставленные пустыми песчаными отложениями; г) почвенный слой (рис. 53). Если в разрезе аллювия имеются два и больше металлоносных пласта, тогда осадки, подстилающие верхний пласт называются ложным плотиком. Строение плотика является важным показателем продуктивности русловых россыпей. Чем он сложнее, тем контрастнее распределение полезных компонентов.

В целом аллювиальные россыпи слагают лентовидные тела, вытянутые вдоль долины. В поперечном сечении они могут сла­гать одну линзу, часто расщепляющуюся ниже по речной долине. Распределение полезного компонента внутри россыпи, как пра­вило, неравномерное и струйчатое.

Долинные и террасовые россыпи являются сложными и мо­гут формироваться за счет размыва и переотложения русловых

Рис. 53. Схема строения аллювиальной россыпи в поперечном разрезе (по В. И.Смирнову)

Почва Тарсра К

Пески Е

Ложный

плотик

Top/pa I Пески I

Коренной плотик

россыпей. Чаще всего долинные и террасовые россыпи являются россыпями рассеяния, русловые — насыщения.

Косовые россыпи образуются в результате накопления мел­ких россыпных минералов в местах резкого снижения скоростей потоков вдоль выпуклых участков меандр и вблизи островов (рис. 54). Они могут располагаться намного ниже по долине, удаляясь от русловых россыпей. Их отличает: тонкозернистый состав; час­то пластинчатая форма полезных минералов (в частности золо­та); приуроченность к верхним частям осадков русловых отме­лей; мелкие размеры; возобновляемость запасов, зачастую еже­годная.

Россыпи приустьевых притоков формируются в местах рез­кого осложнения основной реки ее боковыми притоками. Такие россыпи могут быть богатыми, поскольку ценные минералы мо­гут поступать и по основному руслу, и из притока.

В верховьях долин встречаются так называемые ложковые россыпи. Они являются сложными делювиальными (склоново­аллювиальными или склоново-пролювиальными). Они содержат слабо переработанный водными потоками солифлюкционный и делювиальный материал. Для образования таких россыпей необ­ходимо близкое присутствие высокопродуктивных коренных ис­точников. Как правило, ложковые россыпи трассируют рудокон­тролирующие разломы коренных рудоносных зон. Эти россыпи

Рис. 54. Схема речных меандр и расположение в них плесов и перекатов (по Д.С.Кизсльватсру и др., 1981).

/ — плесы, 2 — перекаты, 3 — прирусловые отмели. Стрелки указывают направления турбулентных потоков. I-IV — поперечные профили русла, АБ — шаг меандрирования, ВГ — амплитуда меандров

отличаютс51 небольшими размерами, весьма неравномерным рас­пределением полезных компонентов, присутствием самородков.

Пролювиалъные россыпи

Пролювиальные россыпи встречаются в предгорьях аридных областей и имеют небольшое промышленное значение. Они при­урочены к отложениям блуждающих русел, расположенных в сре­динных зонах конусов выноса. В этих местах происходит резкое разветвление русловых вееров и скачкообразное уменьшение ско­ростей водотоков.

Пролювиальные россыпи, вероятно, были более развиты в протерозое и раннем палеозое, когда не было наземной расти­тельности и соответственно не существовало закрепленных бор­тов долин. Поэтому древние россыпи часто диагностируются как пролювиальные. В частности, многие исследователи относят крупнейшее месторождение золота, платины, урана, алмазов и редких металлов Витватерсранд (ЮАР), локализованное в квар­цевых конгломератах раннего протерозоя, к метаморфизованной пролювиальной россыпи.

Прибрежно-морские россыпи