Глава 12. Осадочные месторождения

Представители данной группы имеют важное экономиче­ское значение, поскольку к ним относятся: месторождения энер­гетического и химического сырья (угли, торф, горючие сланцы, сапропели, битумы, газогидраты, каменные соли); металлических

полезных ископаемых (железо, марганец, золото, платина, медь, уран, торий, редкие и рассеянные металлы); сырья для производ­ства удобрений (фосфориты, калийные соли, селитра, бораты); горно-индустриального сырья (кварцевый песок, диатомиты, трепела, цеолиты); стройматериалов (карбонатные породы, гипс, кровельные сланцы, бутовый камень, глины, песок, гравий) и камнесамоцветов (алмаз,. агат, халцедон и др.). Такой широкий спектр полезных ископаемых определяется различиями осадоч­ных образований.

Особенности, предпосылки образования и типы осадочных

м е сто р ожде ни й

Типичными признаками осадочных месторождений явля­ются:

- локализация в определенных фациально-палеогсографлче-
ских зонах;

- строгая приуроченность к стратиграфическим горизонтам;

~ образование в стадии седиментогенеза и диагенеза с ха­рактерными седиментационно-обломочными, слоистыми, кон­креционными и биогенными текстурами руд;

~ пластовая, пластово-линзовидная и лентовидная форма рудных тел.

Предпосылки образования осадочных месторождений, ох­ватывают ряд факторов: седиментологаческие; физико-химиче­ские; биогенные; тектонические; истори ко-геологические; состав лород в обрамлении областей аккумуляции; условия захоронения и консервации руд.

В разных классификациях осадочных месторождений дела­ется акцент на тот или иной фаетор рудообразования. Так, мож­но группировать месторождения по типам континентального и морского осад ко накопления. Это основано на существенных от­личиях континентальных, морских и океанических обстановок, последние в полной мерс раскрыты в работах А.ПЛисицина. В трудах Н.М.Страхова осадочные процессы, в том числе рудооб-разующис, выделяются в группы, связанные с преобладанием тех

или иных климатических условий и явлениями вулканизма — типами литогенеза: гумидным, арвдным, нивальньш (ледовым) и вулканогенно-осадочным.

При группировке месторождений большое внимание уделя­ется преобразованию вещества во время различных стадий лито­генеза — мобилизации в корах выветривания, седиментации, диагенезе и катагенезе. Этим вопросам уделено большое внима­ние в трудах Н.М.Страхова, Н.Б.Вассосвича, Н.В.Логвинснко, ДжХринсмита, Э.Дсгенса, Дж.Менарда и др.

Многие исследователи (Д.В.Наливкин, Л.Б.Рухин, Л.В.Пус-товалов, Д.Г\Сапожников_? Г,Ф,Крашенинников, В.И.Попов, ВТ.Фролов, Ю.П,Казанский, Д.Селли, МЛидер, Х,Рсдинги др,) классифицируют месторождения по типам осадочных геологиче­ских формаций, фацнй, генетических типов отложений и обста-новок седиментации.

В,И.Смирнов предложил выделить три группы месторожде­ний по ведущему механизму рудонакопления: механогенные, хс-могенные и биогенные. В первую группу следует включать рос­сыпи, месторождения строительного камня, некоторых глин и кварцевого песка. Во вторую — месторождения железа, марган­ца, редких металлов, каменных солей, бора, цементного сырья, цеолитов и рассолов, в третью — горючих полезных ископаемых, сапропеля, фосфоритов, мела, органогенных известняков, диато­митов и трепелов.

Меха но генные месторождения и россыпи

Механогснныс месторождения представляют собой конти­нентальные и прибрежно-морские терригенные породы или яв­ляются их составляющими. По промышленной ценности они со­ставляют р5щ: россыпи, кварцевые пески и строительные мате­риалы* Последние наиболее широко распространены и обычно сложены рыхлыми континентальными отложениями четвертич­ного возраста: элювиальные дресвян ики, аллювиальные, флютш-огляциальные, реже пролювиальные галечники, гравелиты и пес­ки. Широко распространены субаэральные и полигонные алей-риты и глины (супеси и суглинки), используемые в производстве строительных материалов. Ценным сырьем являются озерные глины, отличаюшиес51 особой чистотой-

Мономинеральные кварцевые пески считаются ценным сырьем для производства стекла и световодов и встречаются ред­ко. Они являются конечным продуктом персотложенных кор глу­бокого химического выветривания и представляют собой русло-вые> дельтовые^ пляжевыс или пересыпные осадки кайнозойско­го и мезозойского возраста,

РОССЫПНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Россыпь — это скопление рыхлого или сцементированного обломочного материала, содержащего в виде зерен, их обломков либо агрегатов ценные минералы. Полезные минералы россыпей включают: Аи, Pt и платиноиды, U, Th, Y, TR, Sc, V, Zr, Та, Nb, Ti, Sn, W_t Be, Hg, Fc, 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 касситеритовых россыпей Н.Г_:Патык-Кара выделяет россыпи погребенного пенеплена, по­гребенной грабен-долины и тектоническою уступа.

По отношению к коренным источникам полезных компо­нентой 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) пролювиалышй, 4) аллювиальный, разделяющийся на подклассы — косоиый, 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 мине­
ралов;

- предварительная концентрация этих минералов;

- интенсивное разрушение источников и глубокий эрозион­
ный срез в областях денудации;

- тектонические устойчивые разнонаправленные движения
крупных блоков земной коры;

- наличие долгоживущих динамических ловушек полезных
минералов,

Россыпсобразующие минералы являются, как правило, вы­сокоплотными, абразивными и химически стойкими. Они наибо­лее концентрируются и тяжелой фракции терригенных отложе­ний. По плотности промышленно ценные минералы составляют следующий рад (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_Т2, бадделеит — 5,5, мапне-тит — 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, ян-

тарь — 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 по-31ЮЛЯЮТ 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 рудопрояеления и месторожде­ния; древние осадочные породы, обогащенные полезными ком­понентами; древние россыпи. Первые два источника называются коронными, последние — промежуточными коллекторами. В ка­честве коренных источников россыпей эндогенное орудененио

может быть в виде крупных скоплений — месторождений и рас­средоточенным в виде многочисленных рудолроявлений 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/ППодвысоцкого, 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).

 

 

\8

a 6

Рис. 51. Развитие эрозии в руднеироссыпном районе в условиях блоковой тектоники (по Н.1\Г1агсык-Кара, 1981).

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

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 роками, 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, косовыс, 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 микролри-месей и форма золотин в таких россыпях, как правило, отражают особенности золота из близлежащих коренных источников. При этом пробность золота может быть вышо (до 930—980). Это явле­ние объясняется выщелачиванием серебра в экзогенных условиях.

месторождение

N

 

Рии. Ы. Схема размещения россыпных месторождении различных видов и поперечном ссчсиик речной долины (по В.И.Смирнову)

Россыпи рассеяния, образованные в условиях преобладания ныноса металла над его привносом, связаны с расширяющимися долинами, мил и юте я долинными, террасовыми, устьевых прито-кол, сложными склононо-аллюииалъными. Для них характерно мелкое чолото, весьма нераиномернос, часто гнездовое его рас­пределение, н;ишчие пустых пород.

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

R pn'ipcrie:1ЛЛЮ11и«У1ЬЕ1ЫХ россыпей выделяют снизу вверх следующие злементы: а) плотик, представляющий собой корен­ные породы, подстилающие промышленные пески; б) пласт или пески, ишшкнцисся собственно металлоносными; в) торфа, пред-станлемные пустыми песчаными отложениями; г) почвенный слои (рис. 53). Если в разрезе аллювия имеются два и больше металлоносных пласта, тогда осадки, подстилающие верхний пласт ни-шitUKneя ложным плотиком. Строение плотика является ножным показателем продуктивности русловых россыпей. Чем он сложнее, тем контрастнее распределение полезных компонентов.

В целом аллювиальные россыпи слагакгг лентовидные тела, вытяну! ыс вдоль долины. В поперечном сечении они могут сла­гать одну линзу, часто расщепляющуюся ниже по речной долине. Распределение полезного компонента внутри россыпи, как пра-ншо, неравномерное и струйчатое.

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

Почва Topqpa Ж Песни Ж Можиый плотин Тар (pal Пески I

Норениой плотик

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

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 частам 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 ложковыс россыпи. Они являются сложными делювиальными (склоново-аллювиальными 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 рудокон-тролирующие разломы коренных рудоносных зон. Эти россыпи

 

Рис. 54, Схема речных меандр и расположение в них плесов и перекатов (ло Д,СКизсльватеру и др., 1981).

/ — плесы, 2 — перекаты» S — прирусловые отмели. Стрелки указывают направления турбулентных потоков. MV — поперечные профили русла, АВ — шаг меандрирования, ВГ — амплитуда меандров

отличаются небольшими размерами, весьма неравномерным рас­пределением полезных компонентов, присутствием самородков,

Пролювиальные 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, многае исследователи относят крулнейшес месторождение золота, платины, урана, алмазов и редких металлов Витватерсранд (ЮАР)_} локализованное в квар­цевых конгломератах раннего протерозоя, к метаморфизованной пролювиальной россыпи*

Прибрежпо-морские россыпи

В настоящее время прибрежно-морские россыпи являются важным источником рада металлических и неметаллических по-

25^3177

лезных ископаемых (табл, 7), В России — крупные источники янтаря. Наиболее известные плейстоцен-гол оценовыс титан-цирконовые россыпи восточного побережья Австралии (Квинс­ленд — Новый Южный Уэльс) прослеживаются на расстояние более 1000 км шириной в несколько километров и находятся как над, так и под водой.

Таблица 7

Главные компоненты прибрежно-марских россыпей и основные районы

их добычи (по Е.А₊ Величко и др., 1990)

 

Минералы	Главные про мы пшенные компонент	Основные районы добычи
Ильменит, Рутил	Ti, TiOi ■	Австралийский Союз, Индия, Шри-Ланка, США (Флорида), ЮАР, Сьерра Леоне
Циркон	Zr, иногда Hf	Австралийский Союз, Индия, Шри-Ланка, США (Флорида), Мозамбик, ЮАР
Монадат	TXTh	Индия, Бразилия, Австралийский Союз (попушая добыча), США (Флорида)
Титано-магнетаг, магнетигг	Железная руда, Ti.V	Япония, Новая Зеландия, Филиппины, Индонезия
Золото	Аи	США (Аляска), Канада, Попутная добыча в небольших объемах во многих странах
Платина	Pt	США (Аляска)
Касситерит	Sn	Индонезия, Малайзия, Таиланд, Великобритания
Хромит	Cr	США (Орегон, Вапшштои). Добыча незначительна
Алмазы	Ювелирное и промышленное сырье	Намибия (Юго-Занадная Африка), ЮАР
Гранаты	Абразивное сырье, отдельные зерна -ювелирные камни	Индия, Шри-Ланка. Попушая добыча во многих странах, в том числе европейских
Силлиманит	Огнеупорное сырье	Индия. ПоЕтушая добыча во многих странах

Источником многих россыпей являются горные породы. Так, поставщиками ильменита, рутила, лейкоксена, магнетита и титан о магнетита служили области базальтоидного и андезитово-го вулканизма и комплексы ультрабазитов. Для циркона, мона­цита и ксенотима — щелочные и кислые интрузивы. Гранаты, силлиманит, кианит, ставролит были акцессориями метаморфи­ческих пород. Россыпи касситерита, платины и золота почти все­гда имеют близкие источники коренных руд. Алмазные россыпи, как правило, также находятся вблизи районов с коренной алма-зоносностью.

Терригенный материал для прибрежно-морских россыпей может поступать в результате выноса реками и абразионно-вол-нового размыва ледниковых отложений. Другой их важной чер­той (кроме оловоносных) является частая возобновляемость за­пасов россыпей, которые могут восстановиться после нескольких штормовых сезонов. Не менее важной особенностью является высокое качество руды, например алмазов, что обусловлено дли­тельной сортировкой материала и их очищением от сростков и мелких кристаллов.

Среди прибрежно-морских россыпей выделяются: пляже-выс, бар о вые, кос о вые, береговых валов, лагун, дельт и подвод­ного склона. Относительно уреза воды различают россыпи под­нятые над уровнем моря и подводные (затопленные). Последние включают россыпи континентального происхождения. В частно­сти россыпи касситерита, платины и золота, полезные минералы которых не могут испытывать многократного переотложения, являются в основном затопленными аллювиальными, пролюви-альными и дельтовыми.

Благоприятными предпосылками формирования рассматри­ваемых россыпей являются:

- присутствие мощных источников обломочного материала
в виде дельт или ледниковых отложений;

- наличие в береговой зоне магматических и метаморфиче­
ских пород, обогащенных россыпеобразующими минералами;

- формирование интенсивных вдольбереговых потоков в
прибрежной зоне шельфа, обусловленных активной гидродина­
микой, которая в свою очередь определяется масштабной ветро­
вой, приливно-отливной и волноприбойной деятельностью;

- предшествующие современным интенсивные эпохи фор­
мирования россыпей и вторичных коллекторов;

- оптимальный ход конседиментационных движений, кото­
рый обусловливает длительный активный лито- и гидродинами­
ческий режимы и телескопирование прибрежно-морской поло­
сы.

25*

m

 

Pwc₊ 55, Строение прибрежной россиян (гго Ю.А.Паалилису),

/ — мелкий песок, 2 — крупный песок и травий, 3 — галька, 4 — ракуша и

ракушечный детрит, 5 — концентрат тяжелых минералов, 6 — средняя крупность

материала (мм)

Собственно прибрежно-морские россыпи отличает:

- малая мощность, не превышающая I м, ширина в несколь­
ко сотен метров и очень большая протяженность^ достигающая
десятков и даже сотен километров;

- многоярусные кулисообразные плоско-линзовидные тела
песков, чередующиеся с мелководно-морскими отложениями,
содержащими детрит морских раковин (рис, 55);

- приуроченность рудных песков к верхней части баровых
или пляжевых отложений;

- фациальные переходы в континентальные, часто эоловые
и лагунно-морские отложения в поперечном сечении россыпи;

- хорошая сортировка и высокая степень окатанности, как
правило, мелкозернистого песчаного материала;

- косоволнистая мулъдообраэная (фестончатая) слоистость,
указывающая на волновые течения;

- поликомпонентный состав, часто включающий рутил, иль­
менит и циркон и очень высокие (до 60—80% от массы песка) их
концентрации.

Прочие типы россыпей

Помимо аллювиальных, прибрежно-морских и лролювиаль-

ных россыпей, россыпи других генетических типов встречаются редко и не имеют значительного промышленного значения. Ис­ключение составляют карстовые и озерные россыпи алмазов и других драгоценных камней, в которых встречаются скопления кристаллов высокого ювелирного качества. Карстовые россыпи являются типичными для ближнего сноса. Для них характерно: локализация в карстовых провалах и пещерах; близкое присутст­вие коренных рудных источников; пространственная и времен­ная связь с корами глубокого химического выветривания; распо­ложение в основании карстовых отложений; примесь хорошо

сортированного песчаного материала и щебенки карбонатных пород, повышенная глинистость; весьма неравномерное часто гнездовое с богатыми участками распределение полезных компо­нентов; небольшие размеры {мощность — первые метры, длина и

ширина — десятки метров).

Для эоловых россыпей характерны: очень хорошая окатан-ность и отполированность песчаных зерен; приуроченность по­лезных концентраций к основанию наветренных частей барханов и дюн; линзовидно-полосчатая форма в плане, простирающаяся поперек генеральному направлению ветров; небольшие масшта­бы.

Делювиальные россыпи встречаются редко и обычно ассо­циируют с элювиальными и пролювиальньши. Для них характер­ны приуроченность к плохо отсортированным крупнообломоч­ным отложениям, нижних частей делювия. В условиях многолет­ней мерзлоты или тропиков в делювиальных россыпях чередуют­ся глыбово-крупнообломочные продуктивные и глинистые слои. Последние формировались в ввде вязкотекучих потоков.

Представления о механизмах образования россыпей

Известно большое число математических моделей потоков, из которых наиболее распространены расчеты на основе уравне­ния Навье-Стокса. Важнейшим следствием из него является про­порциональность скорости движения частицы квадрату ее радиу­са. Математические модели прибрежно-морской гидродинамики достаточно глубоко разработаны на основе анализа волновой дея­тельности. По сравнению с математическими более достоверные сведения получаются из физических моделей.

Водные потоки могут быть ламинарными и турбулентными, что определяется соотношением вязкости и скорости потока. Большая вязкость и соответственно значительное внутреннее трение в жидкости, а также высокая скорость обусловливают тур­булентное движение. Большинство природных воздушных и вод­ных потоков являются турбулентными (Лидер, 1986). Для них ха­рактерны спиральные во до вороты, распространяющиеся поперек основного течения. Наибольшие значения вихревых скоростей отмечаются в нижней части спиралевидных вихрей.

В модельных турбулентных потоках в местах их осложнений и резких перепадов скоростей могут возникать обратные общему направлению локальные вихревые течения и появляются гидро­динамические тени. Такие условия возникают в местах: резкого расширения потока; вокруг сферических или цилиндрических тел, помещенных в поток; отрицательной ступени или неболь-

шого нарушения поверхности дна. Именно в таких местах долж­на быть наибольшая гидродинамическая дифференциация обло­мочного материала, и соответственно формироваться россыпи.

В реках такими ловушками могут быть: стрежневые части плесов; эрозионные котловины в основании водопадов; места раздваивания русла и их схождения за островами; участки, рас­положенные ниже впадения в основное русло боковых притоков; участки ребристого плотика; локальные углубления или выступы дна. В зоне мелководно-морского осад ко накопления подобные ловушки появляются в местах: осложнений пологого дна в виде выступов коренных пород; уступов и краевых частей бенча; сме­ны клифов и пляжей; уступов подводных террас; поперечного осложнения вдольбереговых течений; сочленения вдольбсрего-вых и приливно-отливных течений; резких изгибов береговой линии; сильных дельтовых течений.

Ламинарные и турбулентные потоки обусловливают три типа механизма переноса обломочных частиц: перекатыванием (волочением), скачками (сальтацией) и во взвеси.

Гидродинамические данные и закономерности распределе­ния ценных россыпных минералов в аллювиальных россыпях нашли отражение в трех главных теоретических моделях аллюви­ального россыпеобразования: активного слоя ЮА.Билибина, сальтации МА.Великанова и соударений НА,Шило и Н.ПБон-

д арен ко.

По представлениям ЮА,Билибина перераспределение ми­нералов происходит в так называемом активном слое русловых наносов, который целиком передвигается по дну реки. Мощность слоя составляет от нескольких дециметров до двух метров* Слой представляется густой суспензией, сложенной галькой, гравием и песком. В нижней его части консистенция выше. Во время сво­его движения из-за различий в удельном весе, размерах частиц и скоростей тяжелые ценные компоненты постепенно опускаются к приплотиковой части активного слоя.

Эта гипотеза отражает гравитационную сепарацию зерен по механизму перекатывания — волочения и применима для русло­вых и косовых россыпей ближнего сноса. В ней не учитывается турбулентность водных потоков.

В основе гипотезы М.А.Великанова положена дифферен­циация зерен, которая происходит главным образом в процессе их сальтации в придонной части руслового потока. Чем тяжелее и крупнее зерно, тем меньше высота сальтации и длина переме­щения частицы. Следовательно вдоль по течению должно проис­ходить разделение зерен. В результате ценные тяжелые минера­лы вместе с крупнообломочным материалом остаются в придон-

ной части и постепенно опускаются к плотику через крупнообло­мочный каркас.

Данная модель не учитывает механизма перекатывания, а

также явлений высвобождения ценных минералов из их сростков во время транспортировки и соударений.

В модели Н А. Шило и НХ, Бондарен ко рассматривается об­разование аллювиальных россыпей за счет поступающих срост­ков — агрегатов зерен, содержащих полезные минералы (золото, платина и др.). Из минеральных агрегатов в процессе транспор­тировки и соударений тяжелые минералы высвобождаются и сра­зу оседают на дно. Поскольку осадок достаточно рыхлый, то тя­желые частицы практически не успевают передвинуться вдоль по потоку и проседают к плотику.

Эта модель хорошо объясняет постепенный рост содержа­ния полезного компонента в долинной россыпи вблизи источни­ка и плавное снижение его концентрации по мере удаления от него. Согласно этому в россыпи затухает количество сростков с тяжелым минералом. Имеется подтверждение данной модели в экспериментах по транспортировке водным потоком сросткового золота. Оно практически не перемещалось по руслу,

В рассматриваемом механизме важно подчеркнуть, что при дифференциации материала действуют не просто размеры и плотность частиц, а учитывается так называемая гидравлическая крупность зерен. Последняя определяется скоростью свободною падения частицы в статической жидкости. Экспериментальные и расчетные данные показывают, что для таких компонентов, как золото и платина, гидравлическая крупность растет при умень­шении размера зерен. Это обстоятельство также объясняет сла­бую миграцию тяжелых минералов и их преимущественное про­седание в рыхлой массе руслового аллювия.

В целом для расшифровки условий образования конкретных аллювиальных россыпей полезно использовать все имеющиеся представления о механизмах концентрации, поскольку природ­ные условия достаточно разнообразны и нестандартны.

Модели накопления полезных минералов в прибрежно-мор-ских россыпях предполагают участие в массопсреносе трех видов течений: взмучивающего движения волн; вдольбереговых и при-ливно-отливных. Масштабность каждого из этих видов движе­ний различная, также как и их значение в образовании россыпей. Первые влияют на перемещение материала в волно-прибойной зоне, способствуют образованию валов, пляжей и сепарации тср-ригенных частиц внутри этих намывных отложений, и, следова­тельно, во многом определяют концентрацию и качество полез­ных компонентов в россыпях. Вторые формируют протяженные

бары и косы и> по-видимому, являются главной причиной обра­зования запасов россыпей. Приливно-отливные течения во мно­гом определяют формирование россыпей подводного склона (песчаных отмелей) и могут приносить большое количество пес­чаного материала в волно-прибойную зону. Каждая разновид­ность течений в мелководной прибрежной зоне вносит свою леп­ту в перераспределение обломочного материала, поскольку мо­жет переносить частицы перекатыванием, сальтацией и яо взве­си. Их волновая природа и высокая интенсивность определяют преимущественно песчаный состав, хорошую сортировку, круп­ные размеры а также возобновляемость запасов прибрежно-мор­ских россыпей.

В основе механизма эоловых концентраций тяжелых мине­ралов лежат процессы выдувания легкой фракции и сальтации частиц. Относительно крупные эоловые россыпи образуются из уже частично обогащенного полезными компонентами песчано­го материала. Так, широко известны алмазные россыпи в пусты­не Намиб, расположенные в Юго-Западной Африке, материалом для которых вероятно служили прибрежно-морские отложения.

Поскольку ветровые потоки также являются турбулентны­ми, то наиболее контрастная смена силы ветра происходит в мес­тах резкого изменения формы поверхности. Это тыловые шлей­фы дюн и барханов, мелкие котловины и впадины, место перехо­да песчаных и каменистых участков пустынь. В открытых пус­тынных пространствах далеко не всегда соблюдаются генераль­ные направления ветров, поэтому тела эоловых россыпей редко имеют струйчатую форму. Чаще они пятнистые, линзовндные и гнездовые.

Выделяются девять типов рудных формаций россыпных место­рождений.

1. Золота, представленные современными аллювиальными
россыпями бассейнов рек Лены, Колымы, Амура, Амазонки, Па­
раны, Конго и др.; древними палеогеновыми (Урал, Сибирь) и
мезозойскими (Урал) аллювиальными и карстовыми россыпями;
прибрежно-морскими россыпями (россыпь Ном на Аляске),

2. Платины, включающие современные аллювиальные рос­
сыпи с коренным источником концентрически-зонального щс-
лочно-ультраосновного Кондерского массива в Сибири; долин-
ные и террасовые россыпи Урала; прибрежно-морскую террасо­
вую россыпь на Аляске,

3. Алмазов, которые представлены современными аллюви­
альными россыпями Бразилии, Венесуэлы, Якутии, Урала; при-
брежно-морскими россыпями на Атлантическом побережье Юго-

Западной Африки; древними аллювиальными и карстовыми рос­сыпями Якутии,

4. Ильмснит-рутил-циркон-монацитовая включающая со­
временные прибрежно-морские россыпи Индии, Шри-Ланки,
Мадагаскара, Тайваня, Восточной Австралии, Флориды США и
Бразилии,

5. Олова, включающие современные аллювиальные и при-
брежно-морские россыпи стран Юго-Восточной Азии (Индоне­
зии, Малайзии, Таиланда и др.), Северо-Востока России и Ки­
тая,

6. Магнетита и титаномагнетита прибрежно-морских россы­
пей о. Северный в Новой Зеландии, Японских островов, Сахали­
на и Курил.

7. Янтаря прибрежно-морских россыпей побережья Балтий­
ского моря России, Германии, Польши, Литвы и Латвии.

8. Камнесамоцветная, представленная аллювиальными рос­
сыпями агатов, сердолика, горного хрусталя, изумрудов и других
драгоценных и поделочных камней в районах развития вулкано­
генных образований и пегматитов.

9. Техногенные россыпи золота и минералов платиновой
группы в шламах и хвостохранилищах обогащения медно-нике-
левых сульфидных руд и в центральных отстойниках обогащения
строительных песков и гравия,

Хе