МЕХАНИЗМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ МЕТАЛЛОВ В РОССЫПИ

В речной долине горизонтальный перенос твердых частиц осуществляется в водном потоке и в потоке влекомого аллювия, приходящего в движение главным образом в паводки. Скорости движения в разрезе этих слоев последовательно уменьшаются от поверхности их вниз, до нуля на плотике (рис. 2).

Рис. 2. Примерные эпюры скоростей движения частиц и траектории их падения в водном потоке и слое движущегося аллювия.

Дальность сноса частиц металла в обоих потоках будет пропорциональна скоростям их течения и обратно пропорциональна скоростям падения в них (или просадки) тяжелых зерен металла. В водном потоке эти скорости колеблются от первых сантиметров (для частиц с диаметром в доли миллиметра) до 200 см/сек для золотин весом 1—2 г. В слое влекомого аллювия в условиях стесненного падения они будут меньше в десятки и сотни раз. Поэтому, несмотря на малые скорости этого потока (снижающиеся до нуля в меженную воду), общее время просадки частиц до плотика и дальности сноса здесь значительны. С целью упрощения картины сноса ниже все рассматривается только для водного слоя, в мощность которого включена и мощность движущегося аллювия. Ошибка здесь будет, вероятно, в сторону занижения сноса. Для более точного определения величин сноса,-его следует учитывать раздельно по водному потоку и аллювию, получая затем сумму их.

Механизм перемещения металла вниз по течению водотока представляет собой последовательное переотложение частиц с более высоких эрозионных уровней на более низкие при параллельном горизонтальном смещении вниз по течению на каждом новом уровне. Такая схема передвижения и результирующие траектории частиц разного размера, освобождающихся из коренного источника, показаны в продольном профиле долины при отступающей эрозии на рис. 3.

Как видно из рис. 3, общее смещение частиц от их коренного источника в горизонтальном направлении представляет сумму смещений за все элементарные циклы вреза. При этом каждый раз частицы металла проходят по вертикали мощности движущегося потока (воды и влекомого аллювия), после чего они закрепляются до следующего вреза на плотике из неподвижного аллювия или коренных пород. Итоговое смещение частиц можно рассматривать как результат прохождения ими одного водного потока, общая мощность которого равна сумме мощностей водных потоков всех эрозионных уровней; её можно принять равной определенной части вреза долины в любой рассматриваемой точке продольного профиля. При этом, как и для одного водного потока, общее горизонтальное смещение частиц будет обратно пропорционально скорости свободного падения по формулам 2 и 3 и прямо пропорционально суммарной величине вреза (Н, рис. 3) и средней скорости течения суммированного потока. Последнюю в первом приближении можно принять равной современному потоку. (При желании можно рассчитать и изменение скоростей течения этого потока в геологическом времени по формуле C^Kv^Ri, так как из рис. 3 геометрически определяется изменение уклонов продольного профиля долины во времени).

Рис. 3. Схема передвижения частиц металла в продольном профиле врезающейся долины.

Рис. 4. Схема дальности сноса частиц разного диаметра с одного горизонта коренного источника.

Рассмотрим детальнее характер окончательного распределения металла по крупности и дальности сноса относительно коренного источника в процессе вреза долины и среза коренного месторождения (рис. 4). Допустим, что величины вреза долины и мощности суммированного водного потока, через который прошла частица металла, постоянны и что уклон долины на протяжении образованной россыпи близок к горизонтальному. Рассчитаем далее, на каких расстояниях от коренного источника разместятся в ложе долины две золотины изометричной формы и одинакового удельного веса, но различного размера, при условии, что они выпали из верхнего горизонта коренного источника, от которого начался срез (и, следовательно, от верхнего уровня суммированного водного потока).

За исходные данные возьмем скорость потока С = 5 км/час = 140 см/сек, Н = 100 м; уд. вес частиц золота в воде γ— 1 = 17— 16, диаметры золотин Θ1 = 0,4 см и Θ 2 = 1,6 см, Кф = 1.

Рис. 5. а — углы падения и дальности сноса золота различной крупности (диаметр золотин 0—в мл/); б — поправки па увеличение сноса золотин за счет уплощенности их.

В этом случае по формуле 2 получим соответственно скорости свободного падения:

по формуле 3 величины сноса S1 = 372 м и S2 = 186 м.

На рис. 5 показаны дальности сноса зерен металла разной крупности, рассчитанные по формуле 3 для Н = 100 м и менее.

Для практики поисков весьма интересно, когда по известной крупности золотин в двух разных точках россыпи требуется определить расстояние до источника сноса их. Это расстояние (S2 на рис. 4) можно найти (не зная величины Н) из косоугольного треугольника AS1Д по tg(α1, и tg α2, которые рассчитываются по формулам 1 и 2 и отрезку а между взятыми точками россыпи.

Решая треугольник AS1Д относительно S2 = X, получим искомое расстояние до источника сноса от золотины с большим диаметром (Θ2):

В действительной россыпи в одной точке её продольного профиля находится всегда несколько золотин разного размера, так как в любой точке оседают золотины, освободившиеся с разных высот срезанного месторождения; они должны удовлетворять условию tga ≤ S точки/H, где Н является наиболее высоким уровнем (рис. 6).

Рис. 6. Схема отложения золотин разной крупности в одной точке россыпи.

Так как tga определяется из отношения S/H и, кроме того, из скоростей водного потока и свободного падения золотин в воде по формуле 2, то, приравнивая эти два выражения и решая это равенство относительно 0, можно найти максимальный диаметр зерна в общем наборе золотин, осевших в точке с заданным s:

При этом наиболее крупные золотины в каждой точке вдоль россыпи должны иметь наибольшую степень окатанности, так как они снесены с более высокого горизонта коренного месторождения и претерпели одинаковое, наибольшее число переотложений; их-то именно и надо брать для оценки расстояния от коренного источника по формуле 3. Остальные, меньшие по размерам фракции золотин в каждую точку россыпи снесены с менее высоких горизонтов; они испытали меньшее число переотложений и менее окатаны.

Если нам известны функция весового распределения металла по крупности f (о) (а мы всегда имеем её из ситовых анализов по россыпи) и преобладающий коэффициент формы, характерный для данного месторождения, то теоретически возможно рассчитать содержание металла или вертикальный запас по отдельным фракциям крупности и по сумме их, а также число золотин разной величины и окатанности в любой точке россыпи.

Содержание в каждой точке россыпи определится при этом как сумма содержаний по фракциям в пределах от Θ = 0 до Θмах[1].

Источники:

Россыпи золота и их связи с коренными месторождениями в Якутии. Якутск, Якуткнигоиздат, 1972. 224 с. с илл. (Акад. наук СССР. Як. филиал. Сиб. отд-ния . ин-т геологии)