Россыпные месторождения: об условиях образования и  кинематике развития

В.В. Бутвиловский¹

¹Дрезденский университет, ФРГ

 Примем, что россыпь есть множество частиц полезных тяжелых минералов в рыхлых образованиях; россыпное месторождение – участок россыпи, содержащий тяжелые минералы в количествах, рентабельных для их добычи. Тем самым россыпи непосредственно связаны с образованием и развитием рыхлого чехла литосферы и элементов рельефа земной поверхности (склонов). Каждому склону соответствует определенный слой рыхлых образований, будь то элювиально-делювиальный деятельный слой или аллювиальный седимент (пологие днища долин всегда имеют уклон и также в принципе являются склонами). Коль скоро россыпи приурочены к рыхлым образованиям и формируются как с их помощью, так и вместе с ними в пределах земной поверхности и ее деятельного слоя, то генезис и возраст россыпей определяется генезисом и возрастом этой поверхности, а развитие россыпей подчиняется законам развития георельефа (Бутвиловский, 2009).

 К россыпным месторождениям нужен дополнительный подход. В их обособлении и оценке важную роль играют состав, крупность и количество полезных минералов, обусловленные коренными источниками, процессами и условиями концентрации-рассеяния этих минералов в рыхлом чехле. Наиболее продуктивными россыпеобразующими золотосодержащими коренными источниками считаются золото-кварцевый, скарновый, метасоматический типы рудных формаций; неблагоприятны рудопроявления золотосульфидной и золото-полиметаллической формаций (Нестеренко, 1977; и др.). В зависимости от геоморфологических и палеогеографических условий коренные рудные источники могут поставлять минералы в рыхлый чехол в разной форме: как в виде включений в рудных обломках, так и в виде отдельных зерен разной крупности.

В первом случае в ходе денудации происходит значительное удаление части полезных минералов от коренных источников и рассеяние-разубоживание их содержаний в рыхлых образованиях, что не способствует образованию россыпных месторождений. Это свойственно эпохам интенсивного тектонического поднятия, образования крутосклонного, глубоко расчлененного георельефа и интенсивной денудации слабо выветрелого коренного субстрата. Во втором случае разнос тяжелых минералов весьма невелик, и они могут образовывать значительные концентрации в рыхлых образованиях. Это возможно тогда, когда палеогеографические условия способствуют интенсивному физическому и химическому выветриванию горных пород, а георельеф представлен обширными поверхностями выравнивания с весьма замедленной механической денудацией. Тем самым эпохи образования обширных поверхностей выравнивания (педиментов 4-5 стадии трансформации) и мощных кор выветривания являются и эпохами образования россыпных месторождений при условии, что коренные источники металлов и минералов выведены к поверхности и также подвергаются выветриванию и денудации. При этом наибольшая концентрация химически устойчивых минералов происходит в корах выветривания на участках субгоризонтальных приводораздельных поверхностей, где латеральный механический снос минимален и доминирует химический вынос вещества. Перемещение зерен минералов при этом субвертикально. На более крутых склонах выветрелый рыхлый чехол испытывает механическое латеральное перемещение (крип), и вместе с ним – тяжелые минералы. Такое перемещение свойственно склонам круче 1,4-2,8°, которые обычно составляют борта долин и их верховья 1-2-го порядка. В днищах долин также возможен некоторый латеральный разнос металла как в обломках пород, так и в глинистом субстрате. В итоге, эпохи выравнивания георельефа, а также связанное с ним и благоприятным климатом образование кор выветривания являются и наиболее благоприятными эпохами для образования россыпных месторождений (Нестеренко, 1977; Желнин, 1979; и др.).

В коре выветривания россыпное месторождение локализуется как субвертикальная проекция денудированных и выветрелых рудных тел на приповерхностные и глубинные уровни химически остаточного и переотложенного обогащения (Калинин и др., 2000; и др.). В рыхлом деятельном чехле крутых склонов тяжелые минералы рассредотачиваются преимущественно в его глубинной части, перемещаясь вместе с рыхлым чехлом соответственно уклону и протяженности склонов. В днищах долин в результате неоднократного перемыва металлоносных продуктов выветривания коренного ложа и бортов формируются месторождения латерального рассеяния металла, морфология, механизм образования и изменения продуктивности которых достаточно обоснованно представлены в работах Н.Г. Бондаренко (1975) и других. Следует отметить, что появление россыпных месторождений этого типа теоретически возможно на уклонах менее 2,8-1,5° или  0,04-0,02 (тангенс угла данных уклонов), при которых прекращается гравитационно обусловленное течение-перемещение рыхлого материала (Бутвиловский, 2009). Эта закономерность надежно подтверждается и эмпирически. Именно на уклоне 0,02 и меньше и появляются флювиальные эрозионные россыпные месторождения. Более крутые уклоны являются весьма неблагоприятными, а на склонах круче 0,05 месторождений данного типа практически не бывает (Казакевич, Шер, 1963; и др.).

На конечном этапе выравнивания и корообразования россыпные месторождения приобретают окончательные пространственные контуры и параметры продуктивности, зависящие от расположения срезанных коренных источников (рис. 1, позиция 1), занимая днище долин обычно от борта до борта и имея минимально извилистую („кратчайшую“) протяженность согласно тенденции паводкового массового перемещения обломочного материала по субпрямолинейному пути (Бутвиловский, Колтунов, 1989). В последующей эпохе тектонической активизации и интенсивной регрессивной эрозии россыпное месторождение испытывает неоднократное переотложение на различные по наклону элементы георельефа днища долины (рис. 1, 2-6). Что же при этом происходит с относительно крупными (>0,5 мм)  частицами сверхтяжелых минералов и металлов? Многие исследователи придерживаются мнения, что частицы металла большой крупности переносятся по латерали в ходе транспорта водотоками обломочного материала (Билибин, 1955; Хрипков, 1958, Желнин, 1979; Stammberger, 1978; Evans 1992; Pohl 1992; и др.). В любом случае опыт добычных работ показывает, что золото и платина сносятся водно-обломочным потоком с ложа промприборов достаточно легко и быстро. В тоже время данные Н.Г.Бондаренко (1975) убеждают в том, что контуры россыпных месторождений не испытывают латеральных смещений даже при врезании водотоков на глубину 100 м и более, чему также имею подтверждения, исходя из личного опыта работы на Колыме, Алтае, в Кузнецком Алатау. Получается, что сверхтяжелые минералы не могут транспортироваться долинными водотоками и при углублении-регрессивном отступании коренного ложа долины лишь субвертикально опускаются на его более низкий уровень. Каким бы парадоксальным этот феномен не казался — игнорировать его некорректно, а лучше попытаться объяснить.

Во-первых, надежно и непосредственно латеральный перенос крупных золотин водотоком установлен только при работе промприборов и на лабораторных лотках. Но обратим внимание на тангенс угла наклона промприборов. Исходя из необходимости производительно вести промывку, он устанавливается обычно в диапазоне 0,05-0,13,  иногда – 0,03-0,06 (Барский, 1974; Каменский, 2005; и др.), что в любом случае значительно превышает значения уклонов (<0,02) появления-залегания природных аллювиальных россыпных месторождений и соответствует наклону, при котором промываемый материал (вместе с золотом) может легко двигаться всей своей массой под действией силы тяжести, что известно эмпирически и предсказывается теоретически (Бутвиловский, 2009).   

Рис. 1. Схема образования и трансформации россыпного месторождения в ходе развития ложа долины

Во-вторых, ложе пром-приборов и лотков не репрезентативно коренному ложу долин, которое всегда разбито густой сетью трещин, осложнено вертикальной микро-ступенчатостью, продольными выступами и переуглубленными западинами. Такой микрорельеф плотика свойственнен в боль-шей или меньшей степени любому типу коренных пород ложа долин и прослежен многочисленными детальными полевыми наблюдениями и горными выработками (Бутвиловский и др., 1996ф). Именно субвертикальная трещинова-тость-ступенчатость, создавае-мая регрессивной эрозией, обуславливает субвертикальное переотложение металла при глубокой (сотни метров) эрозии днищ долин при условии, что общий уклон участка долины не превышает 0,02.

В таких долинах обога-щение рыхлых отложений россыпным металлом возможно различными способами (за счет измельчения и выноса преимущественного легких частиц из состава отложений в инстративном и в перстративном режиме флювиальных процессов [Хрипков, 1958; Stammberger 1978; Желнин, 1979; Evans 1992; Pohl 1992; и др], а также за счет просадки металла в ходе экстремально паводкого волочения и разуплотнения отложений [Билибин, 1955; Соколов, 1982; Осадчий, 1984;  Бутвиловский, 1988]). Но в любом случае относительно крупный металл не испытывает латерального переноса вниз по течению, а опускается субвертикально вниз на неподвижное ложе коренного или ложного плотика или же соскальзывает вниз-вбок с его выступов. Конечно, вряд ли стоит настаивать на абсолютной латеральной неперемещаемости металла, но она настолько мала и обусловлена редкими случайными обстоятельствами, что в итоге даже при врезании в сотни метров не превышает 10-20 м. Учитывая густоту сети даже самой детальной разведки, подобным смещением можно совершенно пренебречь.

Если ложе долины в ходе дальнейшего регрессивного врезания осложняется более крутыми участками (круче 0,02), то происходит локальный латеральный снос части металла и россыпное месторождение начинает внутренне перераспределяться, группируясь в относительно обогащенные и разубоженные участки. Большинство долин как раз и представляет собой сочетание разных уклонов продольного профиля (рис. 1, 2-6), поэтому россыпные месторождения испытывают в ходе развития долин различную трансформацию, которая обуславливается и направляется геоморфологическими и геолого-тектоническими особенностями строения и развития долин. Все эти особенности выражаются в наблюдаемой и точно измеряемой структуре георельефа, и именно изучение георельефа может дать наиболее важную информацию для выявления закономерностей размещения россыпных месторождений как в региональном, так и в самом детальном плане (Бутвиловский, 1993; и др.), что и позволит вести их разведку и отработку наиболее эффективно и полноценно. К сожалению, целенаправленному и детальному прикладному изучению геоморфологии россыпных районов так и не уделяется должного внимания.

Литература:

Барский Л.А. Справочник по обогащению руд. Т. 2, ч. 1. — М.: Недра, 1974. – 357 с.

Билибин, Ю.А. Основы геологии россыпей. 3‑е изд., перераб. и доп.- М.: Изд-во АН СССР, 1955. — 463 с.

Бондаренко Н.Г. Образование, строение и разведка россыпей. М., «Недра». 1975. — 57 с.

Бутвиловский В.В., Колтунов С.В. Значение геоморфологических и палеогеографических факторов для образования и пространственного размещения россыпей Кузнецкого Алатау и Горного Алтая // Природа и экономика Кузбасса. — Новокузнецк, 1989. — С. 70-74.

Бутвиловский В.В. Палеогеография последнего оледенения и голоцена Алтая: Событийно-катастрофическая модель. — Томск: Изд-во ТГУ, 1993. — 253 с.

Бутвиловский В.В., Бутвиловская Т.В., Аввакумов А.Е. Структура, история развития рельефа, четвертичные отложения и образование россыпей Горного Алтая (отчет по проекту Региональной партиии «Составление геоморфологической карты Горного Алтая в масштабе 1:500000», 7 томов. — Новокузнецк, 1996. — 1850 стр.

Бутвиловский В.В. Введение в теоретическую геоморфологию – альтернативное представление.- Новокузнецк, Изд-во Кузбасской Государственной Академии, 2009. – 178 с.

Желнин С.Г. Условия образования аллювиальных россыпей золота на Севера-Востоке Азии. — М.: Наука, 1979. — 120 с.

Нестеренко Г.В. Происхождение россыпных месторождений. — Новосибирск: Наука, 1977. – 310 с.

Казакевич Ю.П., Шер С.Д. Принципы и методы составления среднемасштабных металлогенических прогнозных карт на золото для россыпных районов на примере Ленского золотоносного района. // Труды ЦНИГРИ, вып. 56. – М.: 1963. — С. 3-18.

Калинин Ю.А., Росляков Н.А. Приоритетные геохимические барьеры в гипергенном концентрировании золота и условия их реализации. // Поиски и разведка месторождении полезных ископаемых. — Томск: ТПУ, 2000. — С. 267-271.

Каменский Ю.Г. Способы разработки золота. 2005. – http://uralgold.ru

Соколов, Б.Н. Образование россыпей алмазов. Основные проблемы. — М.: Наука, 1982. — 96 с.

Хрипков А.В. Распределение золота в россыпях Северо-Востока и густота поисковой сети. – Магадан, 1958. — 56 с.

Evans, Anthony M. (1992): Lagerstättenkunde. — Stuttgart, Enke. 356 S. 27 Tab.

Pohl, W. (1992): Lagerstättenlehre. Eine Einführung in die Wissenschaft von den mineralischen Bodenschätzen. 4. Auflage. E. Schweizerbat`sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, 504 S. 246 Abb.

Stammberger, F. (1978): Die Suche und Erkundung von Lagerstätten fester mineralischer Rohstoffe. -1. Grundlagen, Prinzipien und Methoden : 320 S., 86 Abb., 14 Tab.; 2. Die Erkundung : 376 S., 58 Abb., 27 Tab. — Freiberger Forschungsh., C 337-351; Leipzig.