Какие полезные ископаемые иногда добывают в россыпях
В процессе физического и частично химического выветривания зерна ряда устойчивых минералов высвобождаются как из тех или иных горных пород, так и промышленных месторождений и могут принять участие в формировании промышленных россыпных месторождений. Так, в результате выветривания монацитсодержащих гранитов могут сформироваться россыпи монацита, а цирконсодержащих щелочных пород — россыпи циркона. Алмазоносные кимберлиты в процессе выветривания являются одной из причин появления алмазоносных россыпей. Разрушение хрусталеносных гнезд, локализованных в кварцевых жилах, приводит к образованию хрусталеносных россыпей. Промышленные россыпи золота могут образоваться при разрушении коренных эндогенных месторождений или при разрушении горных пород, содержащих рассеянную вкрапленность золота или сульфидов, несущих тончайшие включения золота. На возможное формирование золотоносных россыпей при разрушении горных пород обратил внимание еще в середине прошлого века Г. Е. Щуровский. В ряде случаев источником полезных компонентов более молодых россыпей могут служить более древние россыпи, нередко даже непромышленные. При перемыве последних могут сформироваться промышленные россыпи. Иногда такой перемыв происходит неоднократно.
В россыпях могут концентрироваться минералы, которые обладают химической стойкостью в экзогенных условиях, относительной физической прочностью и преимущественно большой плотностью. Последнее касается в основном минералов, образующих россыпи в удалении от источников. Например, горный хрусталь, хотя он и имеет невысокую плотность (2,65), формирует элювиальные и ложковые россыпи, но крайне редко добывается из аллювиальных россыпей (обычно попутно, при обработке других видов сырья). Минералы, формирующие россыпи, по плотности образуют следующий ряд: осмистый иридий (19—21), золото (19,3—15,6), платина (14—19), киноварь (8—8,2), танталит (5,3—8,3), вольфрамит (7,2—7,7), касситерит (6,8—7,1), шеелит (5,9—6,1), монацит (5—5,5), магнетит (5,17), ильменит (4—5), циркон (4,7), хромит (4,5), рутил (4,2), корунд (4), гранат (3,5—4,25), топаз (3,4—3,6), алмаз (3,5), силлиманит (3,23), кварц (2,65), полевые шпаты (2,5—2,76).
В результате перемещения материала по склонам гор, в речном потоке воды, в прибрежно-морских и озерных условиях, в условиях переноса зерен минералов ветром и другим путем происходит механическая дифференциация вещества. При этом большое значение имеют плотность зерен и их диаметр, скорость перемещения потока воды или воздуха, степень окатанности, свойства сопутствующих зерен, способность зерен к полировке и разрушению, а иногда и их ковкость (для частиц золота, например, их способность принимать сплющенные, дисковидные и иные формы), особенности гранулометрического состава совокупности зерен, вязкость среды россыпеобразования и некоторые другие факторы. Скорость движения воды в реках неодинаковая не только для отдельных участков русла (плесы и перекаты), но и изменяется в зависимости от их водообильности. Например, она возрастает в паводковый период, во время обильных дождей. Обломочный материал в потоке реки начинает двигаться, согласно Ю. А. Билибину, при следующих скоростях течения воды (в м/с): песок мелкий — 0,162, крупный — 0,216; галька мелкая — 0,312, средняя — 0,650, крупная — 0,975, диаметром 54 мм — 1,62; камни объемом 82 см3 — 2,27, а объемом 558 см3 — 3,25, 1116 см3 — 4,87 и 5600—8400 см3 — 11,69. Как отмечает Ю. А. Билибин, в переносе материала в реках принимает участие и лед, особенно если реки промерзают до дна и в лед вмерзают валупы и галька, которые весной транспортируются льдинами. Материал, переносимый льдом, усложняет строение россыпей.
Среди россыпных месторождений, по особенностям их генезиса, выделяют следующие классы:
- элювиальный,
- делювиальный,
- ложковый,
- пролювиальиый,
- аллювиальный,
- гляциальный,
- морской,
- озерный,
- эоловый,
- коллювиальный.
Каждый класс может иметь несколько подклассов. Например, в аллювиальном классе известны косовой, русловый, долинный, дельтовый, террасовый подклассы; в гляциальном классе — моренный и флювиогляциальный подклассы. Если сформировавшиеся россыпи перекрыты более молодыми отложениями, их называют погребенным и. Выделяют также древние и более молодые россыпи. Среди морских молодых россыпей большую роль начинают играть подводные шельфовые россыпи. Следует различать настоящие морские и океанические россыпи: образованные в условиях моря или океана— латеральные и оказавшиеся по тем или иным причинам на дне моря—аллювиальные. Одна из причин — опускание участков суши или подъем уровня воды в Мировом океане (такой подъем произошел после таяния ледников после эпохи оледенений). Покрытые морем аллювиальные россыпи следует относить не к морским, а к аллювиальным. Пролювиальные россыпи возникают у подножия гор, материал их привнесен путем смыва со склонов временными потоками и обычно плохо сортирован. Они или представлены отдельными конусами выноса, или окаймляют подножия гор сплошным делювиальным шлейфом. Пример пролювиальной россыпи — древнечетвертичная россыпь монацита в Сибири. Ложковые россыпи, или россыпи овражной соти, характерны для месторождений пьезокварца Урала. Коллювиальные, или россыпи обвалов, относятся к достаточно редкому типу; их примером служат россыпи обломков лазурита, образующие залежь вблизи коренных тел, выходящих на крутых склонах Западного Памира (Ладжвардарьинское месторождение).
Большой вклад в изучение россыпей, в том числе аллювиальных, внесли отечественные геологи Ю. А. Билибин, Н. А. Шило. Е. В. Шанцер.
Формирование россыпей — процесс, как правило, сложный. Наиболее простой случай — формирование элювиальных россыпей. Например, при образовании элювиальных россыпей кристаллов горного хрусталя (или, как их иногда называют, «развалов») степень дифференциации вещества относительно низка. Иногда, например, при формировании элювиальных россыпей вольфрамита и других, плотных минералов ощущается более интенсивный вынос сопутствующих зернам полезных компонентов, зерен сопутствующих минералов и обломков горных пород, что приводит к определенному обогащению элювиальной россыпи ценными минералами. Интенсивная дифференциация вещества осуществляется при движении по склону рыхлой массы, содержащей плотные зерна. Эти зерна обычно перемещаются медленно, что приводит к формированию обогащенной полезными компонентами делювиальной россыпи. Еще большая дифференциация вещества происходит в водном потоке. Скорость дифференциации в потоках воздуха при прочих равных условиях (в первую очередь при скорости перемещения потока воды или воздуха) меньше, чем в воде. На перекатах рек вещество дифференцируется более интенсивно, чем в зоне плесов. В формировании прибрежно-морских россыпей большую роль играют приливно-отливные движения воды, вызывающие возвратно-поступательные движения зерен и их сортировку. Большое значение в образовании подводных морских россыпей имеет привнос материала реками. Так, подводные россыпи алмазов, находящиеся у берегов Намибии на глубине 60—200 м, сформировались, очевидно, за счет привноса реками алмазов с континента. В результате длительного переноса более истирались и разрушались технические алмазы, поэтому в подводных россыпях ювелирных разностей алмазов больше, чем в коренных месторождениях.
Строение россыпей в ряде случаев сложное, что также обусловлено многоярусным расположением зон с промышленным содержанием полезных компонентов. Для аллювиальных россыпей разработана специальная терминология элементов россыпей. Коренные породы, па которых залегают песчано-глинистые образования с полезными компонентами, названы плотиком (рис. 37). Поверхность плотика часто неровная, и в отдельных его углублениях-западинах иногда скапливается повышенное количество полезных компонентов. Распределение полезных компонентов в россыпях обычно неравномерное: имеются гнезда и струи, обогащенные этими компонентами. Как правило, содержание их повышается у поверхности плотика. Все песчано-глинистые, песчано-гравийные и иные отложения, содержащие полезные компоненты, названы песками, или пластом, а не содержащие полезного компонента — торфами (вне зависимости от их состава). Торфа в большинстве случаев перекрывают лески, по при сложном многослойном строении россыпей может быть несколько слоев торфов, в том числе и ниже слоев песков. Торфа и пески сверху иногда перекрываются почвенным слоем, или почвой. В некоторых россыпях присутствуют ложные плотики. Вблизи поверхностей этих плотиков, так же как и у коренного плотика, наблюдается повышенное содержание полезных компонентов, а иод ложным плотиком могут располагаться или торфа, или пески с менее высоким содержанием полезных минералов, чем у поверхности ложного плотика. Ложные плотики обычно сложены пропластками плотных глин; они-то и задерживают миграцию тяжелых зерен и способствуют их концентрации вблизи поверхности лоишых плотиков.
Россыпные месторождения постепенно переходят в осадочные (механические осадки).
PОССЫПНЫ́Е МЕСТОРОЖДЕ́НИЯ (россыпи), группа осадочных месторождений полезных ископаемых, представляющих собой скопление обломочных горных пород, содержащих ценные минералы (в виде зёрен, их обломков или агрегатов). Формируются в результате разрушения горных пород экзогенными агентами физич. и химич. выветривания, переноса, сепарации устойчивых к механич. и химич. воздействию зёрен или агрегатов полезных компонентов и последующего осаждения с возникновением повышенных концентраций этих компонентов. По типу полезных компонентов различают P. м. благородных металлов (самородные золото, платина и др.), оловянные, вольфрамовые, титан-циркониевые, редкометалльные, алмазные, драгоценных и поделочных камней, пьезооптич. сырья; по числу полезных компонентов – однокомпонентные (золотые и др.) и комплексные (напр., лопаритовые с танталом, ниобием, РЗЭ), мономинеральные (алмазные и пр.) и полиминеральные (ильменит-рутил-циркон-монацитовые и др.). Среди P. м. выделяют классы: элювиальный, делювиальный, коллювиальный, пролювиальный, аллювиальный (с русловым, косовым, долинным, дельтовым, террасовым подклассами), озёрный, прибрежно-морской, гляциальный (с моренным и флювиогляциальным подклассами), золовый. По отношению к источнику питания выделяют россыпи ближнего сноса, дальнего сноса и переотложения. Первые (гл. обр. благородных металлов, оловянные, вольфрамовые, алмазные) формируются на расстоянии менее 15 км от коренных источников питания, имеют небольшие мощности (неск. м) продуктивных пластов (песков россыпей) и сравнительно крупные размеры зёрен ценных минералов (св. 0,5 мм). Россыпи дальнего сноса и переотложения образуются за счёт тяжёлых минералов (ильменит, рутил, циркон, титаномагнетит, монацит, лейкоксен, гранат, ставролит, кианит, силлиманит); характеризуются значит. мощностями (десятки м) продуктивных пластов и сравнительно мелким (0,1–0,3 мм, редко 0,5 мм) однородным размером зёрен ценных минералов. По возрасту Р. м. разделяют на современные и древние (от докембрия до кайнозоя). Чем древнее P. м., тем значительнее литификация, деформация и др. преобразования обломочных пород, содержащих полезный компонент. Древние (или ископаемые) Р. м. обычно находятся в погребённом состоянии. По глубине залегания различают Р. м. мелкозалегающие (до 15–20 м) и глубокозалегающие (до 300 м); по форме залежи – плаще-, линзо-, лентообразные, изометричные, в виде неправильного участка и др. Осн. характеристики Р. м. – ширина, протяжённость, глубина залегания и мощность продуктивных пластов, мощность перекрывающих пластов (торфов россыпей), содержание и запасы полезного компонента.
Из P. м. ежегодно в больших количествах добывают золото, цирконий, ниобий, РЗЭ, титан, олово, алмазы, тантал. Примеры крупных Р. м.: золотые – Бодайбинское (Вост. Сибирь, РФ), Ном (Аляска, США); платиноидов – Инаглинское (Вост. Сибирь, Россия); оловянные – Кинта (Малайзия), Банка (Индонезия); вольфрамовые – Иультинское (Магаданская обл., РФ); титан-циркониевые – прибрежно-морские россыпи в Австралии, Индии, Шри-Ланке и др.; редкометалльные – россыпи в Демократич. Республике Конго и Нигерии; алмазные – прибрежно-мор. россыпи на атлантич. побережье Юго-Зап. Африки (ЮАР, Намибия); драгоценных камней – россыпи в Шри-Ланке, Индии, Бразилии и др.
Россыпные месторождения представляют собой практически значимые скопления ценных минералов в обломочных породах, производных механических осадков. Такие месторождения могут быть генетически связаны с геологическими либо рудными формациями и комплексами, служившими источниками полезных компонентов. В россыпях в основном накапливаются минералы тяжелой фракции, химически устойчивые в оксидных условиях и обладающие достаточной механической прочностью, препятствующей их чрезмерному истиранию или измельчению.
Наиболее важное промышленное значение имеют россыпные месторождения золота, платины, касситерита, колумбита и танталита, циркона и монацита, ильменита и рутила, алмазов и других драгоценных камней. Известны также россыпи киновари, вольфрамита и шеелита, которые из-за хрупкости этих минералов характеризуются небольшими размерами. Они формируются непосредственно около россыпеобразующего источника.
Типы и механизм образования россыпей, россыпеобразующие формации и комплексы
В зависимости от форм перемещения обломочного материала, места его отложения и особенностей концентрации в нем тяжелых минералов, выделяют следующие основные типы россыпей: 1) элювиально-делювиальный; 2) аллювиальный; 3) литоральный; 4) ледниковый; 5) эоловый. Самые распространенные и значительные по размерам аллювиальные россыпи подразделяют на косовые, русловые, долинные, террасовые и дельтовые. Россыпи, залегающие под толщей осадков более позднего образования, называются погребенными. Обычно это древние дочетвертичные образования, нередко подвергшиеся процессам диагенеза, катагенеза и даже метаморфизма. Россыпи, связанные с эрозией и формами рельефа четвертичного периода, называются современными.
Механизм образования россыпей всех типов обусловлен гравитационной и механической дифференциацией различных по крупности и форме обломков пород, по плотности ценных минеральных агрегатов и зерен в процессе их перемещения, вызванного действием силы тяжести, водных потоков, ледника, гидравлического удара морской волны и ветра. При этом происходит истирание и скатывание обломков и минеральных зерен и упорядоченное распределение их в россыпи по размерам, морфологии и плотности. Каждый тип россыпей имеет свои особенности образования.
Элювиально-делювиальный тип россыпей формируется в условиях расчлененного рельефа и представлен пространственно сопряженными либо незначительно разобщенными элювиальными и делювиальными образованиями. Первые из них образуются непосредственно на месте разрушения рудоносных пород и могут представлять собой либо рудные развалы, либо обогащенный в процессе выветривания обломочный покров.
Сползая по склону, обломочный материал сортируется, образуя на понижениях и у подножия склонов делювиальные россыпи. Смежное положение рассмотренных россыпей и общность образующих их рудных или геологических формаций и комплексов позволяют рассматривать эти россыпи как единые элювиально-делювиальные месторождения. Примерами служат россыпи хромитов (Урал, Камчатка, Япония), корунда (Семиз-Бугу, Казахстан), касситерита (Саха (Якутия)), Чукотка и Забайкалье), золота (Восточная Сибирь), колумбита (Плато Джое, Нигерия), монацита (штат Каролина, США), алмазов (Саха (Якутия), Южная Африка), вольфрамита (Чулун-Хуриэтэ в Монголии). Обычно эти россыпи характеризуются ограниченными размерами, крупной фракцией ценных компонентов и высоким их содержанием. Располагаясь на площади рудных месторождений или вблизи, они служат их прямым поисковым признаком.
Аллювиальный тип россыпей имеет исключительно важное промышленное значение в связи с широким площадным распространением как современных, так и древних погребенных россыпей золота, платины, касситерита, ильменита, рутила, алмазов и других ценных минералов. Этот тип россыпей, характеризующихся большой протяженностью, иногда на десятки километров, связан с деятельностью рек — размывом (эрозией), переносом и аккумуляцией материала. В результате неоднократного понижения базиса эрозии и врезания рек последовательно образуются русловые, долинные, террасовые и дельтовые россыпи. Они формируются при определенном соотношении скорости потока и фракционного состава аллювия. При этом происходит его расслоение по размеру, морфологии и плотности обломков. Цепные минералы накапливаются в нижних частях аллювия, в особенности на плотике.
Плотик — это основание россыпи (рис. 3.23). Его поверхность может быть ровной, неблагоприятной для концентрации ценных минералов, или ребристой, способствующей задерживанию тяжелой минеральной фракции, или закар- стованной с гнездовым скоплением полезных минералов. Иногда за плотик ошибочно принимают глинисто-илистые отложения или скопления крупно-обломочного материала. Такой плотик ложный.
Рис. 3.23. Схематический разрез погребенной аллювиальной россыпи золота (по Ю. П. Казакевич):
- 1 — галечники; 2 — пески; 3 — пески с обильной галькой;
- 4 — морена; 5 — илы; 6 — щебенистые отложения;
- 7 — золотоносный пласт; 8 — коренные породы
Залегающие на плотике валунно-галечные отложения с примесью песчано-глинистого материала и ценных минералов в промышленно-значимых концентрациях называются песками. Мощность песков изменяется от десятых долей метра до нескольких метров. Пески перекрываются так называемыми торфами, представляющими собой обедненные ценными минералами песчано-глинистые осадки. Общая мощность аллювиальных россыпей достигает 20 м и более.
Литоральный тип россыпей формируется в прибрежноморских условиях между линиями прилива и отлива или в зоне прибоя. Россыпи сложены хорошо отсортированным материалом и могут содержать в промышленных концентрациях равномернозернистые окатанные зерна ильменита, магнетита, рутила, монацита, циркона и касситерита. Известны также прибрежно-морские россыпи алмазов (Намибия), золота и платины (Аляска). Особенность россыпей этого типа — большая их протяженность в виде узких линз вдоль береговой линии, достигающая иногда сотен километров при мощности продуктивных линз всего лишь около одного метра.
Ледниковый тип россыпей связан с переносом и отложением обломочного материала, двигавшимся льдом и последующим перемывом этого материала. Практическое значение гляциальных россыпей невелико. Известны золотоносные, алмазоносные морены в США. При перемыве моренных отложений образовались месторождения формовочных песков, золота и платины.
Эоловый тип россыпей образуется вдоль морских побережий и в пустынях при перевевании песков. Примером являются эоловые россыпи алмазов в Намибии.
Россыпеобразующие формации и комплексы могут быть геологическими и рудными. В первом случае акцессорные минералы горных пород, подвергшихся физическому и химическому выветриванию, образовали концентрации ценных минералов в россыпи. Во втором — выветриванию подверглись рудные (коренные) образования. Связь с определенными рудными формациями и комплексами отчетливо проявлена на россыпях элювиально- делювиального типа.
Аллювиальные россыпи могут формироваться на очень большом удалении от продуцирующих их формаций с полной утратой связи с ними. Источником ценных минералов литоральных россыпей могут быть аллювиальные образования прибрежных рек, делювий морских берегов и волноприбойный обломочный материал. Россыпсобразующис формации иногда проявлены выходами рудных жил в клиффе. Еще сложнее связь ледниковых и эоловых россыпей с образующими их формациями. Она устанавливается косвенно — по качественному составу ценных минералов, габитусу их кристаллов, элементам-примесям и ряду других признаков.