CC BY
110УДК 558. 068.5
Условия образования россыпей мелких частиц золота в речных отложениях
А.А. Блинов
Накопление мелких частиц золота в аллювии отмечается на участке расширения речной долины в условиях осаждения в едином, неразветвленном русле оптимальной кривизны, обеспечивающих высокий уровень их концентрации и сочленение порций золотоносного осадка.
Most favourable conditions for accumulation of small gold particles in alluvium are obsen’ed on the area of transition from narrowing to expansion of the river valley. This is connected with intensive manifestation of the transverse circulation of water in riverbed promoting to growing a sidebar of the gold - field by joining the auriferous sections of the flood plain.
Традиционно механизм концентрации частиц золота рассматривается с позиции их передвижения в речном потоке, но существует и альтернативное представление, отрицающее такое передвижение, что находит свое объяснение. Обычно такая позиция основывается на примерах сохранения местоположения россыпного тела при ее эрозии. В таком случае необходимо обратиться к известному понятию «промышленная россыпь», которое применительно к объектам Северо-Востока России имеет отличительную особенность. Здесь при освоении россыпей учитывался запас преимущественно крупных частиц золота - наиболее инертных («пассивных») к передвижению в потоке речной воды. Так. применительно к некоторым участкам эрозии руд золото-кварцевой формации этого региона удаленность от них зоны максимального насыщения «промышленной» россыпи частицами золота оценивается в 0,7-2,5 км [1]. С этой позиции можно допустить случаи совмещения контура «промышленной» россыпи и участка эрозии. Вместе с тем в литературе приводятся факты, указывающие на перемещение частиц золота в речных долинах на сколько угодно большие расстояния, и вслед за этим предложено выделять так называемый «аллохтонный» тип россыпных объектов [2]. Все это позволяет предположить, что под воздействием потока воды происходит
БЛИНОВ Александр Андреевич - н.с. ИГАБМ СО РАН.
распределение частиц золота по дну речного русла согласно их миграционной способности. Наиболее крупные из них сохраняются в неподвижности на протяжении многих эрозионных циклов в составе различных генераций речного осадка, тогда как другие - более мелкие, вовлекаются в передвижение в составе обломочного материала, и уровень концентрации их в составе аллювия отвечает динамике речного потока. Вслед за этим представляется правомерным выделение среди частиц золота условно «пассивных» и «активных» фракций, что указывает не только на их способность передвигаться под воздействием потока воды, но и на многообразие механизма их концентрации на участке речного русла. Для частиц различных размерных классов механизм их концентрации изучен в различной степени.
Так, применительно к частицам «пассивной» фракции золота определен механизм концентрации их в речных отложениях и предложена математическая модель образования «пласта» россыпи в виде проецирования друг на друга разновозрастных порций частиц по мерс эрозии их коренного источника, что подтверждено результатами экспериментов. Выделены динамические фазы аллювия, вмещающие концентрацию этой фракции золота, определена фациальная принадлежность концентрации, что позволяет вести направленных поиск их в осадочной толще. Такая высокая степень изучения россыпного
объекта не относится к россыпям частиц «активной» фракции золота.
По представлению [31, мигрирующие в русле частицы золота отлагаются совместно с частицами осадка в русле реки и их распределение отвечает разнообразию форм речной аккумуляции. Аллювий является закономерно построенной осадочной толщей, в которой выделяются фации отложений, при формировании которых находят условия отложения минеральные зерна самой различной крупности и удельного веса |4|. Фациальная разнородность аллювия указывает на разнообразие гидродинамических обстановок накопления речного осадка и содержащихся в нем частиц золота. Таким образом, для отдельных групп частиц «активных» фракций золота можно предположить различный характер распределения и механизма их концентрации в осадочной толще. Наряду с этим можно допустить существование в русле реки и «транзитных» частиц, которые не находят фации осаждения в составе аллювия. Зоны концентрации различных размерных групп частиц «активной» фракции золота в аллювии изучены в разной мерс, что обусловлено, прежде всего, возможностью их извлечения из состава проб. Так, в аллювии зафиксированы точки концентрации наиболее крупных частиц, относящиеся к размерной градации более 0,05 мм, которые в начале прошлого века были объектом старательского промысла золота. В литературе они получили название «косовые россыпи» по их приуроченности к площадям намывных кос в русле реки. Остаются неизвестными факты обнаружения в аллювии обособленной концентрации частиц золота менее 0,05 мм. На их существование косвенно указывают геохимические аномалии золота в пределах зон аккумуляции тонкозернистого материала на поверхности пойм.
Автором данной публикации изучены условия концентрации частиц лишь самого крупного размерного класса из состава «активной» фракции золота: от ОД до 1,0 мм. Согласно существующим классификациям, данная размерная фракция частиц золота относится к градации «мелкое золото», что и принято в последующем изложении.
Распределение частиц золота в речных отложениях связывается нами с процессом осадочной дифференциации на участке речного русла, а строение сформированной таким образом россы-
пи рассматривается с позиции строения вмещающей осадочной толщи. Такое представление о россыпном объекте мелких частиц золота является нетрадиционным. Согласно принятой систематике аллювиальных россыпей [3], накопления мелких минеральных частиц в аллювии относятся к «косовому» генетическому типу, что предполагает особенность механизма их концентрации. Следует отметить, что в современной справочной литературе такие россыпные объекты характеризуются как сезонные образования, которые не закрепляются в осадочном процессе: предполагается их эрозия с последующим возобновлением на других участках речного русла. Такое представление о локализации россыпных залежей мелких минеральных частиц на участке речной долины противоречит фактам обнаружения их концентрации в массивах речных пойм и террас. Разновозрастные массивы аллювия, вмещающие концентрацию мелких частиц золота, были прослежены автором в крупных речных долинах южных (р. Б.Куранах), северных (р. Со-лоли), восточных (р. Эльги), центральных (р. Чары) и западных (р. Вилюя) районах Якутии. По данным производственных геологических организации, отдельные участки террасовых массивов аллювия вмещают концентрации мелких частиц золота в несколько тонн при содержании компонента, соответствующем кондиционным нормам освоения современных промышленных месторождений. При этом россыпные объекты «косового» генетического типа выгодно отличаются благоприятными условиями их освоения: приповерхностное положение россыпной залежи на участке долины; сравнительно однородный гранулометрический состав частиц золота; сравнительно низкое содержание глинистых частиц. Последнее обстоятельство определяет не только технологическое качество «песков» россыпного месторождения, но и экологические последствия его освоения. Принимая во внимание результаты многолетних наблюдений автора за процессом восстановления россыпных залежей такого типа на участках их освоения в современном русле, можно сделать вывод о постепенном их восстановлении в осадочном процессе. Таким образом, запас россыпей мелких частиц золота, заключенный в массивах пойм и террас, предназначенный для крупной (промышленной) добычи, следует дополнить большим количеством мелких, способных к восстановлению, россып-
8.3аказ№12
влинов
ных залежей в составе современных русловых отложений. Это обстоятельство создает благоприятную базу для организации малой («кустарной») добычи золота по примеру освоения ресурса россыпного золота Канадских территорий [5]. На основании вышеизложенного россыпь мелких частиц золота в дальнейшем изложении представляется нетрадиционно: не как сезонная концентрация их в русле, а как обогащенный частицами «пласт» аллювия, закрепленный в осадочной толще на участке речной долины.
Распределение мелких частиц золота в аллювии. При рассмотрении механизма концентрации тяжелых минеральных зерен в наслоениях аллювия уделяется исключительное внимание микропульсациям воды в придонной части речного потока, способствующим их осаждению. Одной из наиболее ранних работ, направленных на определение фациальной принадлежности зон концентрации мелких частиц золота, являются исследования, выполненные в бассейне рр. Зеи и Амура трестом «Золоторазведка» [6]. Была определена повышенная золотоносность грубообломочных отложений в гребневой части грядовых наносов на намывном берегу реки. При этом сами обломки пород рассматривались не как участники осадочного процесса совместно с частицами золота, а как выстилающий дно субстрат в русле реки, формирующий турбулентную структуру потока воды, в котором и происходит отложение тяжелых минеральных частиц. Вслед за этим допускалась мысль о возможности искусственного формирования (выращивания) россыпей золота путем помещения на поверхность дна паводкового русла реки крупного обломочного материала. Значение данного фактора концентрации тяжелых минеральных частиц в аллювии подчеркивается и в более поздних научных изданиях (7, 8|. Между тем представляется, что применительно к концентрации мелких частиц золота данный литологический фактор не имеет определяющего значения. На это в частности указывают факты обнаружения нами их насыщенных шлиховых ореолов в песчаном поле отложения речного осадка.
В составе аллювия аномальные шлиховые ореолы мелких частиц золота наблюдаются на крутых речных излучинах рек, где в наибольшей мере проявлена поперечная к руслу циркуляция водных струй, придающая винтообразное движение потоку [9]. По данным экспериментов
[10], на таких участках гидравлической системы наблюдается дифференцированное скоростное поле движения водных струй, благоприятствующее отделению друг от друга минеральных частиц по принципу гидравлической эквивалентности. На рис. 1 схематично прослежено распределение частиц золота по дну русла реки, занимающего в наводок все днище сс долины, включая прирусловую отмель и пойму. Наращивание фаций аллювия происходит за счет материала обрушения в русло обломков пород - коллектора золота, что показано стрелками проекций минеральных частиц на поверхность накопления осадка; пунктирными линиями отражены стадии береговой эрозии. Различная миграционная способность в движущемся потоке воды крупных и мелких по размеру частиц золота определяет пространственное разобщение участков их осаждения на дне речного русла. Крупные частицы золота, сравнительно «пассивные» к передвижению в водном потоке, отлагаются в наиболее подвижной - стрежневой его части, проецируясь из эродированной части золотосодержащей породы в подножье размываемого берега реки. Более мелкие, сравнительно «активные» в движущейся водной среде частицы золота выносятся из участка эрозии золотоносной породы на склон прирусловой отмели и на поверхность поймы. Скорость течения речной воды по направлению к пойме постепенно снижается и происходит последовательное выпадение в осадок все более мелких частиц породы. Тем самым увеличивается объем каждой осадочной фации и вмсстс с тем осуществляется дифференциация частиц золота по размеру. Как показали результаты исследований [11,12], концентрация мелких частиц золота происходит в наслоениях аллювия фации прирусловой отмели. При этом механизм концентрации частиц представляется следующим образом. На 1-ребнях намывных гряд, в сторону их «подвалья», наблюдается резкое падение скорости течения воды и происходит отложение различных по весу обломочных частиц. Размер донных намывных гряд в паводковом русле закономерно возрастает в сторону бровки поймы, где формируются самые верхние этажи аккумуляции фации прирусловой отмели. Здесь наблюдается наиболее значительный перепад скорости водных струй в связи с переливом воды на поверхность поймы. По представлениям исследователей русловых
процессов, речной поток претерпевает здесь сложные гидравлические изменения, названные «кинематическим эффектом», существование которого связывается не только с резким замедлением скорости течения воды при растекании се по пойме, но и с уменьшением здесь ее средней глубины самого руслового потока. В его структуре возникают турбулентные пульсации, которые и способствуют осаждению здесь мелких частиц золота. По-видимому, подобный «кинематический эффект» в той или иной мере проявляется на всех без исключения аккумулятивных формах рельефа дна речного русла. С таких позиций «пласт» россыпи мелких частиц золота представляет собой многослойное (этажи грядообразной аккумуляции) и полихроннос (сезоны аккумуляции) осадочное образование.
Понятие «пласта» россыпи мелких частиц золота. На дне реки в составе намывных гряд, при сочетании благоприятных геологических и гидрологических факторов природного обогатительного процесса накапливаются тяжелые минеральные частицы в виде «минеральных струй» с метрическими параметрами вмещающих их донных аккумулятивных образований. В их пределах снижение степени насыщенности осадка тяжелыми минеральными компонентами отмечается от центра к периферии. Таким образом, под «минеральной струей» понимается разновидность речных отложений, отличающихся составом и количественным соотношением минеральных зерен. Понимание «струи» как геометрического тела предполагает его вытянутость в одном направлении. В речном русле такая форма накопления порций осадка предопределена шнуровидной структурой транспортирующего минеральные частицы водного потока. Под воздействием внутренних шнуровидных течений воды минеральные частицы группируются в продольные к речному руслу полосы, которые являются элементом переноса твердых компонентов в водном потоке 113]. Таким образом, струйчатый характер распределения частиц в аллювии отражает динамическую неоднородность дифференцирующего их речного потока. С этой позиции остается непонятной сама кинематика образования россыпного слоя - «пласта россыпи», имеющего, как известно, метрические параметры и формирующегося при непременном условии наложения и сочленения друг к другу относительно разновозрастных порций шнуровидных минеральных концентраций.
Механизм образования «пласта» россыпи. По представлению Е.В.Шанцера [4], объем каждой из фаций аллювия увеличивается не только за счет вертикального наслоения, но и в процессе его горизонтального наращивания порциями речного осадка по мере планового перемещения речного русла. Мелкие частицы золота, как отмечалось выше, накапливаются преимущественно в фации прирусловой отмели, в процессе накопления которой и наращивается объем «пласта» россыпи мелких частиц золота. С таких позиций ее «пласт» представляется многослойным и полихронным, так как образуется на протяжении нескольких речных паводков. На рис. 1 механизм формирования россыпи рассмотрен лишь в поперечном профиле днища долины и потому предложенная схема построения ее «пласта» носит здесь принципиальный характер и отражает процесс накопления осадка на
Рис. 1. Схема проецирования частиц золота различных размерных классов на дно русла в поперечном профиле равновесного участка речной долины: 1 - борт и коренное ложе долины; 2, 3 - отложения русловой (2) и пойменной (3) фации аллювия; 4, 5 - частицы золота «пассивные» (4) и «активные» (5) в водном потоке; 6 - направление поперечной циркуляции воды в речном русле.
Равновесный участок речной долины - участок, где отсутствуют интенсивная эрозия дна русла (вертикальное врезание) и избыточное накопление мощности речных отложений
изгибах речного русла. За их пределами концентрация частиц золота в аллювии фации прирусловой отмели незначительна и здесь нарушается главное условие наращивания «пласта» россыпной залежи мелких частиц золота: интенсивная береговая эрозия его источника при поперечной к руслу циркуляции речной воды. Гидрологическими исследованиями [14] установлена оптималь-
ная степень искривления речного русла (близко к окружности), которая определяет интенсивность проявления здесь береговой эрозии и объем наращивания аллювия фации прирусловой отмели. Уменьшение береговой эрозии происходит как по мерс спрямления оси руслового потока, так и при ее еще большем искривлении. В последнем случае, кроме того, создаются условия для прорыва руслом реки «шейки» своего меандра, приводящего к смене участка береговой эрозии и прекращению наращивания объема «пласта» россыпной залежи золота на данном участке речного русла.
Уровень концентрации компонента в «пласте» россыпи. Уровень концентрации зерен россыпного компонента в любой гидродинамической обогатительной системе (в нашем случае природной) является функцией его содержания в «пульпе» (обломочный материал эродированных пород) и конструктивных особенностей обогатительного устройства (речного русла), определяющих динамическое состояние жидкости (речной воды). Обломочный материал, поступающий в русло реки, в дальнейшем изложении представляется как геологический фактор образования россыпи, а формирующий ее русловой поток воды -как гидрологический фактор образования.
В таком представлении роль геологического фактора в процессе образования россыпей определенна и универсальна - проявлена в отложениях любого генетического типа и определяется, прежде всего, степенью дезинтеграции золотоносной породы, т.с. се способности высвобождать минеральные зерна в россыпь. Как указывалось выше, существуют различные представления о механизме образования концентрации мелких и тонких частиц в русле реки и потому роль гидрологического фактора при образовании россыпи мелких частиц золота не столь очевидна и требует пояснения.
Выше было показано, что на участках искривления русла реки, где происходит формирование «пласта» россыпи, структура течения воды преобразуется из существенно прямолинейной в винтообразную и это отражается не только на степень насыщенности аллювия частицами золота, но и на его строение. Это положение иллюстрируется различными фрагментами рис. 2. В правой его части отражена установленная сопряженность уровня концентрации частиц золота в аллювии фации прирусловой отмели с
характером русловых процессов, происходящих в долине [9], в левой - приведена принципиальная геоморфологическая схема, отражающая направленность изменения рельефа и строения пойменного массива в связи с характером русловых процессов на участке речной долины [15]. Сопоставление фрагментов данного рисунка позволяет сделать следующее заключение.
Б
а
GZP (S2EJ3 (Ш4[Щ5
Рис. 2. Морфология поймы и уровень концентрации частиц золота в аллювии на участке русла в связи со структурой течения речной воды: А - морфологические типы массивов поймы: а — параллельно-гривистый; б - сегментно-гривистый; в - сегментно-островной (по материалам А.В. Чернова, 1983). Б - характер циркуляции воды в речном русле и уровень концентрации частиц золота на прирусловой отмели в условиях: а - прямолинейного русла, б - изгибов единого русла; в — разветвленного русла (по материалам М.И. Львовича, 1937).
Условные обозначения: 1 - пойма; 2 - намывные гряды; 3 - склон долины; 4 - направление циркуляционных течений воды; 5 - участки и уровень концентрации частиц золота
На прямолинейных участках речного русла винтообразный ноток воды проявлен слабо и, кроме того, часто разложен на отдельные течения, разделенные островами. Кривая, отражающая содержание золота, имеет на рисунке полого вершинный вид (правая часть рисунка, фрагмент а), что соответствует сравнительно низкой степени насыщенности аллювия частицами золота. Участки их концентрации соответствуют гребням разрозненных прямолинейных гряд на про-
тяжении прирусловой отмели. Соответственно гидрологической обстановке на данном участке реки происходит формирование массива поймы с низкой параллельно-гривистой поверхностью (левая часть рисунка, верхний фрагмент), отражающей строение массива аллювия в виде группы разрозненных между собой прямолинейных намывных гряд. Вслед за этим здесь прогнозируется множество россыпных залежей с убогим содержанием золота и объемом «пласта» в пределах отдельно взятой аккумулятивной гряды.
На участке меамдрировании реки условия концентрации мелких частиц золота в аллювии неоднородны. Так. в начале участка расширения днища долины винтообразная циркуляция воды происходит в едином русле и здесь отмечаются наиболее значительные масштабы береговой эрозии. Кривая, отражающая содержание золота, имеет на рисунке крутовершинный вид, что указывает на высокую степень насыщенности аллювия частицами золота. Участок их концентрации соответствует гребню единой (весь объем образующегося сегмента поймы), намывной гряды, которая формируется на изгибе речного русла. Здесь формируется массив поймы с сегментногривистой поверхностью, отражающей строение массива аллювия в виде группы сочлененных друг с другом намывных сегментов. Вслед за этим здесь прогнозируется россыпная залежь с высоким содержанием золота и объемом «пласта». объединяющим обогащенные компонентом участки намывных сегментов массива речной поймы.
В центральной части участка расширения долины русло реки дробится на отдельные рукава, в результате чего нарушается единая структура водного потока. Вслед за этим здесь возникает множество слабых, винтообразных течений воды. не способных формировать в аллювии фации прирусловой отмели насыщенных ореолов золота. Можно наблюдать мозаичное распределение участков концентрации золота, приуроченных к сравнительно небольшим по объему сегментам аллювия.
Таким образом, на участке мсандрирования реки в едином русле образуется массив аллювия в виде сочлененных друг с другом крупных намывных сегментов, каждый из которых вмещает «пласт», обогащенный мелкими частицами золота. При объединении их в единый контур в пределах аллювиального массива прослеживается
россыпная залежь, ориентированная поперек речной долины согласно форме сочленения аллювиальных сегментов. На рис. 3 отражена условная (принципиальная) геоморфологическая ситуация на участке концентрации мелких частиц золота в речной долине. В различных фрагментах рисунка показаны: план сочленения намывных сегментов аллювия в пределах поймы (фрагмент А) и се составное строение (фрагмент Б), а также возможный характер сочетания в речной долине россыпных залежей, заключенных в разновозрастных массивах аллювия (фрагмент В). Важно отмстить неизбежное в реальных
Рис. 3. Условная геоморфологическая ситуация на участке речной долины в месте формирования аллювиальной россыпи «носового» генетического типа с обоснованием положения линий разведочной сети и схемы блокировки запаса россыпного золота: Л - геоморфолог ическая схема массивов правобережной поймы и прилегающих надпойменных террас на участке прогнозирования аллювиальной россыпи «косового» генетического типа: показаны положение и «ломаная» конфигурация линии разведочных выработок. что контролируется характером сочленения сегментов аллювия: Б - прннципи&1ьная схема строения
пойменного массива: показано различие в строении сегментов аллювия: В - принципиальная схема блокировки запаса золота в составе группы аллювиальных россыпей «косового» генетического типа на участке речной долины: выделены контуры россыпей, объединяющие головные участки сегментов аллювия различной возрастной принадлежности.
Условные обозначения: I - пойма; 2. 3 - речные террасы различной возрастной принадлежности: 4 - линии разведочных выработок; 5-7 - состав речных отложений: существенно-глинистый (5). песчаный (6), валунно-галечный (7); 8 - ложе речной долины; 9 - прогнозный контур россыпи.
К сведению приняты параметры аккумулятивных образований в долине р. Вилюй (среднее течение)
условиях относительное смещение зон концентрации золота в пределах смежных аллювиальных сегментов, что отражается на «ломаной» конфигурации линий разведочных выработок.
Вывод
Под россыпью мелких частиц золота в речных отложениях (косовый генетический тип) понимается многослойная залежь зерен тяжелых минеральных компонентов, заключенная в массиве речной поймы либо террасы, приуроченная к отложениям фации прирусловой отмели, ориентированная поперек долины, объединяющая ядра концентрации компонентов в головных частях аллювиальных сегментов и ограниченная распространением слоев вмещающей ее аллювиальной свиты.
Предложенное определение применимо для характеристики накоплений в аллювии любых минеральных зерен, обладающих гидравлической крупностью мелких частиц золота, включая зерна алмаза.
Литература
1. Горбунов Е.З. К вопросу о дальности переноса россыпного золота от коренных источников // Советская геология. - 1959. - № 6. - С. 96-106.
2. Карташов И.П. Основные закономерности геологической деятельности рек горных стран. - М.: Наука, 1972. - 180 с.
3. Билибин Ю.А. Основы геологии россыпей. - М.: Изд-во АН СССР, 1956. - 463 с.
4. Шанцер Е.В. Аллювий равнинных рек умеренного пояса и его значение для познания закономерностей строения и формирования аллювиальных свит // Тр. ГИН АН СССР. - 1951. - Вып. 136, №55. - 271 с.
5. Шерстов В.А. и др. Золотодобывающая промышленность Аляски. - Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 1992.-45 с.
6. Флеров В.К. Современные аллювиальные россыпи на косах и на намывных островах // Тр. треста “Золоторазведка” и НИГРИзолото. - М.; Л., 1937. -Вып. 5. - С. 8-99.
7. Шумилов Ю.В. Физико-химические и лигологические факторы россыиеобразования. - М.: Наука, 1981.-270 с.
8. Осовецкий Б.М. Тяжелая фракция аллювия. -Иркутск: Изд-во Ирк. ун-та, 1986. - 259 с.
9. Львович М.Н. Русловые процессы и золотоносность участка реки Сутар //Тр. треста “Золоторазведка” и НИГРИзолото. - М.; Л., 1938. - Вып. 8. - С. 169-185.
10. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне. - М.: Изд-во АН СССР, 1955. - 345 с.
11. Блинов A.A. Понятийная модель образования золотоносных россыпей косового типа // Отечественная геология. - 1998. - № 6. - С. 73-76.
12. Блинов A.A. Строение дифференцированного аллювия в зонах концентрации мелких и тонк их частиц золота // Отечественная геология. - 2003. - № 6. -С. 30-34.
13. Иванов В.Д. и др. Винтовые аппараты. - М.: Изд-во «Даски», 2000. - 240с.
14. Иванов В.В., Матвеев Б.В., Чернов A.B. Особенности развития речных излучин при изменении условий руслоформирования // Геоморфология. -1988. - №3. - С. 71-75.
15. Чернов A.B.. Геоморфология пойм равнинных рек. - М.: Изд-во МГУ, 1983. -187 с.
