6.2. Россыпные месторождения

Текучие поверхностные воды могут переносить растворимые и нерастворимые продукты выветривания горных пород. При переносе и отложении нерастворимых минеральных веществ образуются месторождения класса механических осадков, к которым относятся месторождения обломочных пород и россыпные месторождения.

Месторождения обломочных пород представлены областями накопления а) валунов, галечников и гравия, которые используются в основном как строительный материал, б) песков, используемых в стекольной, металлургической и абразивной промышленности и также в) глин, которые по технологическим характеристикам пригодны для использования в огнеупорной и керамической промышленности.

Ко второму подклассу механических осадков относятся россыпные месторождения ценных компонентов.

Россыпные месторождения относятся к числу древнейших типов полезных ископаемых, освоенных человечеством. Их образование связано с геологической работой кор выветривания, разрыхляющих горные породы и руды, содержащие ценные минералы, и эрозионно-денудационных процессов, перемещающих обломки пород и руд и создающих местами благоприятные условия для накопления ценных минералов.

Россыпяминазываются рыхлые или сцементированные отложения обломочного материала, содержащие полезные минералы, которые имеют большой удельный вес и химически устойчивы к процессам выветривания. К ним относятся минералы: алмаз, касситерит, молибден, колумбит, танталит, циркон, ильменит, рутил, рубин и сапфир и, также самородные элементы золото и платина.Таким образом россыпь – экзогенное месторождение устойчивых на поверхности минералов, как правило, обладающих удельным весом выше, чем у породообразующих минералов.

По способу образования и месту отложения материала россыпи подразделяются на следующие основные типы: элювиальные, делювиальные, пролювиальные, аллювиальные, литоральные, гляциальные, эоловые.

Механизм формирования россыпей сводится к сортировке обломочного материала по крупности, плотности и форме частиц.

Элювиальные россыпи совпадают с площадью распространения коренных пород и состоят из несортированного крупнообломочного материала, содержащие ценные компоненты близкие по содержанию в коренном источнике. Они представлены элювиальными россыпями алмазов в Якутии и Южной Африке.

Делювиальные россыпи формируются при смещении рыхлого обломочного материала вниз по склону.

Пролювиальные россыпи формируются в комплексе рыхлых накапливаемых у подножия гор вследствие смывания временными потоками обломочного материала склонов.

Аллювиальные россыпи образуются в результате переноса и отложения разрушенного каменного материала реками и ручьями. В процессе переноса происходит окатывание и сортировка обломков по крупности и удельному весу.

В классе аллювиальных россыпей выделяются подклассы:

1) косовые, приуроченные к отложениям фации прирусловых отмелей;

2) русловые, располагающиеся в руслах рек;

3) долинные, образующиеся из русловых в результате боковой эрозии;

4) террасовые, располагающиеся на речных террасах;

5) дельтовые, относящиеся к переходным от речных к прибрежно-морским.

В поперечном сечении аллювиальных россыпей выделяются: плотик, пески или пласт, торфа, почвенный слой.

Литоральные россыпи представляют собой прибрежные морские и океанические накопления хорошо отсортированных и окатанных скоплений рутила, ильменита, циркона, касситерита, алмазов залегающие в верхней части песчаных отложений прибрежья.

Гляциальные россыпи сформированы движущим льдом.

Эоловые россыпи образуются в процессе дефляции и переноса ветром речных отложений.

Элювиальные россыпи образуются в «голове» разрушаемых коренных источников – т.е. на месте их выхода на поверхность. На выровненных водоразделах, при нулевом или незначительном смещении выветрелых пород, образуется элювий – щебнистая, песчанистая или глинистая порода, залегающая непосредственно над своим коренным источником или в непосредственной близости от него. При интенсивном, глубоком преобразовании скальных пород атмосферным воздухом, водой, солнечным светом, микроорганизмами, корнями растений образуются коры выветривания – плащеообразные залежи рыхлых пород мощностью от нескольких метров до 300 м и более. Нередко коры выветривания обогащены устойчивыми минералами за счет разрушения, растворения и выщелачивания менее устойчивых. Таким образом, в них образуются экзогенные месторождения золота, редких земель и других металлов, а также драгоценных камней, устойчивых в приповерхностных условиях. Элювиальные россыпи, достигающие крупного масштаба, обычно присущи тропическим странам (Венесуэла, Бразилия, Африка).

Делювиальные россыпи образуются на склоне ниже коренного источника. В большинстве случаев, благодаря наклону рельефа, продукты выветривания смещаются вниз по склону под воздействием силы тяжести, потоков грунтовых и поверхностных вод, мерзлотных процессов. Таким образом формируются склоновые (делювиальные) отложения, обычно щебнисто-дресвяно-глинистого состава, несортированные по размерности обломков, широко распространенные на пологих склонах гор и возвышенностей. Иногда в них формируются делювиальные россыпи золота и других ценных минералов, но, как правило, содержания их невысоки. Медленная скорость миграции обломков пород в безводной или мало обводненной среде не способствует дифференциации рудных минералов – их отделению от безрудных минералов и накоплению до промышленной концентрации.

Значение делювиальных россыпей не велико, запасы как правило, незначительны, содержание полезных компонентов низкое из-за разубоживания их материалом пустых пород.

Наибольшее экономическое значение имеют аллювиальные и прибрежно-морские (пляжевые, шельфовые) россыпи.

Делювиальные отложения, попадая в область действия устойчивых водных потоков, подвергаются механической переработке в водной среде, образуя речные (аллювиальные) отложения. Интенсивность преобразования пород в долинах водотоков зависит от размера последних, крутизны наклона днища. В долинах горных рек и ручьев преобладают валунно-галечно-песчаные отложения, предгорных – галечно-песчаные, равнинных – песчано-глинистые. По мере выполаживания продольного профиля долин, удаления от источников сноса наряду с уменьшением размера обломков пород и руд растет степень их окатанности. В отличие от вышеописанных элювиальных и делювиальных отложений, аллювиальные толщи имеют четкое ритмично-слоистое строение – крупные обломки тяготеют к низам осадочных ритмов, а тонкозернистые осадки – к верхам.

Благодаря истиранию обломков жильных пород в аллювиальной толще, смещаемой водным потоком, происходит высвобождение из них золота и других ценных минералов. Благодаря высокому весу и малым размерам частицы ценных минералов проседают вниз, к основанию рыхлой толщи и верхам трещиноватых скальных пород, где накапливаются и образуют пласты промышленных аллювиальных россыпей. Легкие частицы безрудных минералов постепенно сносятся ниже по течению, еще более повышая концентрацию ценных частиц. Таким образом, долины водотоков работают, как природные обогатительные фабрики, накапливая полезные минералы, длительно поступающие из одного или нескольких (нередко удаленных друг от друга) коренных источников.

В поперечном профиле речных долин наблюдаются различные элементы их строения – поймы (наиболее низкие части, постоянно находящиеся в зоне действия водного потока) и террасы – выровненные площадки на склонах, отделенные от поймы и друг от друга ступенеобразными уступами. Происхождение террас обусловлено поднятием территории при непрекращающемся воздействии водных потоков. В пойменной части выделяется русло – наиболее углубленная часть долины, по которой протекает водный поток. В зависимости от скорости эрозии и её типа выделяются прямолинейные русла (преобладает глубинная эрозия) и извилистые (с преобладанием боковой эрозии). Для маршрутного шлихового опробования наиболее благоприятны речные косы на выпуклых изгибах русел (особенно их верхние по течению и приподнятые части), участки резкого расширения и ветвления долин, их коленообразные изломы, где более высока концентрация тяжелых минералов. Самым благоприятным участком для скопления тяжелых минералов являются обнажения трещиноватых скальных пород в русле реки (так называемые плотики), доступные для опробования. Вместе с тем опробованию должны подвергаться и отложения террас, и низовья боковых притоков (за пределами размыва ими аллювия главной реки).

Аллювиальные россыпи наиболее типичны для золота (Урал, Енисейский кряж, Восточная Сибирь, Якутия, Колыма, Чукотка, Дальний Восток, Аляска, северо-запад Канады, Вост. Австралия, Калифорния, Монголия), платины (Урал, Аляска, Хабаровский край, юг Якутии, Колумбия), реже для касситерита, алмазов, ювелирных камней.

Из приведенной географической позиции богатых месторождений вытекает, что главные аллювиальные россыпи золота приурочены к областям сурового полярного или близкого к нему климата, а также к засушливым областям степей и полупустынь. В любом случае, это области резкого преобладания физического выветривания, которое оказывается максимально благоприятным для высвобождения частиц золота из оболочки жильных минералов. Характерный и для северных районов, и для полупустынь неоднородный режим активности водотоков (с чередованием сезонных фаз вялого режима, когда идет накопление в долинах поступающего со склонов и из боковых притоков обломочного материала, содержащего золото) сменяется активной фазой половодий, «разносящих», подобно гидромонитору, по течению обломки жильных пород, содержащих ценные минералы.

По мере высвобождения из жильной «рубашки» наиболее тяжелые минералы (золото, платина) теряют способность к длительной транспортировке (за исключением очень мелких, тонких плавучих чешуек, разносящихся в мутных половодных потоках на сотни км). Крупные частицы ведут себя подобно «якорям» и даже при наложении глубоких эрозионных врезов в древние уровни аллювиального осадконакопления ранее сформированный пласт смещается по вертикали на более низкий гипсометрический уровень, почти не смещаясь в плане.

По геоморфологической позиции аллювиальные россыпи делятся на долинные (пойменные, русловые, косовые фации продуктивного аллювия) и террасовые, по возрасту – молодые (неоген-плейстоценовые) и древние (в основном палеогеновые), по глубине залегания – неглубоко залегающие и погребенные.

В строении долинных россыпей выделяются следующие элементы: плотик (разрушенные коренные выходы в ложе долины, в трещины которого вместе с глинкой поступают частицы ценных минералов, нередко с наивысшим их содержанием); «пески» - насыщенные ценными минералами валунно-галечные, песчаные отложения в низах аллювиального разреза со значительной примесью глины, илов, нередко щебня пород ложа долины; «торфа» - слабо продуктивные или пустые породы любого гранулометрического состава в верхах разреза рыхлой аллювиальной толщи. Мощность «пласта» - т.е. продуктивной части разреза, независимо от её литологического состава, колеблется от долей метра до 2-5 м, в среднем обычно 1-2 м.

Из этой краткой характеристики вытекает характерная особенность аллювиальных россыпей – концентрация тяжелых минералов нарастает к ложу долины. Глубина проникновения золота, платины в трещиноватые коренные породы колеблется от нескольких сантиметров долинах водотоков слабо расчлененной местности с вялой динамикой потоков до 3-5 м и даже 8 м в горных районах. Наибольшая глубина проникновения характерна для плотиков, сложенных крепкими и в то же время трещиноватыми породами – песчаниками, известняками, роговиками, дунитами и др.

При многоярусном расположении пластов в разрезе (т.е. с наличием подвесных пластов, залегающих на ложных глинистых плотиках) бывает выгодным вести разработку всей рыхлой толщи сплошным забоем, без разделения на «пласт» и «торфа». Мощность такой продуктивной толщи, пригодной для разработки на массу, может достигать 20-40 м (россыпь платины руч. Ледяной в Корякии, россыпи золота на Алдане, Непряхинская россыпь в Учалинском районе РБ).

Протяженность наиболее крупных россыпей достигает 70-80 км (район Бодайбо в Иркутской обл.). Ширина россыпей колеблется от нескольких метров (ложковые «верховичные» россыпи) до километра и более.

Наиболее благоприятен для образования богатых россыпей умеренно расчлененный платообразный рельеф с широкими поверхностями выравнивания на водоразделах, разработанной лестницей террас, достаточно хорошо сформированными поймами. Порядок водотоков, несущих промышленные россыпи – от второго до седьмого, с максимальным накоплением металла в долинах третьего-четвертого порядка. В распадках мелких водотоков первого порядка способны образоваться и разместиться лишь мелкие по запасам «верховичные» россыпи, как правило, небогатые и по содержанию. Наиболее крупные долины седьмого порядка (Колыма, Лена и т.д.) также ограниченно продуктивны из-за значительного выноса и накопления в них пустых пород.

По возрасту максимум накопления россыпей золота в России приходится на плейстоцен (80-95 % запасов), особенно средний-верхний плейстоцен (самая богатая россыпь на планете – в речке Чай-Юрья на Колыме, где в небольшой долине длиной 17 км и её притоков добыто почти 300 т, имеет средне-верхнеплейстоценовый возраст). Из россыпных узлов с неогеновым возрастом месторождений выделяется район Клондайк на северо-западе Канады (300 т), а также россыпи Калифорнии, где пласты золотоносных песков местами перекрываются и метаморфизуются потоками молодых базальтов.

Древнее палеогена богатые россыпи не известны (те из них, которые залегают среди мезозойских депрессий, и которым на этом основании приписывается юрско-меловой возраст, обычно сосредоточены в долинах более молодых водотоков).

Особо следует коснуться косовых россыпей в современном аллювии, где накапливаются тонкие частицы золота (Вилюй, Амур), платины (Вилюй), а также алмазы (практически всё левобережье р. Лены в пределах Сибирской платформы). На Амуре до революции неоднократно отрабатывалась россыпь золота Миллионная, где после паводков происходило восстановление запасов. На Вилюе также шла довольно заметная старательская добыча золота и платины до революции. Перспективными в отношении косовой золотоносности являются многие долины крупных рек Сибири и Северо-Востока (Омолон, Бол. Анюй и Мал. Анюй, Индигирка, Колыма и др.).

С недавнего времени стал выделяться новый генетический тип аллювиальных россыпей золота и платины – техногенный, т.е. представляющий собой: 1) недоработанные участки природных россыпей (так наз. целики – остатки «песков» в подошве продуктивного пласта россыпи, а в случае прежней шахтной разработки – и недоработанные части пласта в его кровле, а также фланги отработанной россыпи) и 2) отвально-хвостовые концентрации металла, образованные при удалении в отвал вскрыши «торфов» (в том числе металлоносных отложений, которые ранее считались непромышленными) и в отходах («хвостах») промывки. В последнем случае самыми богатыми являются «головки промывки» - те участки, куда идет сброс воды с промприбора с неизбежными потерями металла. На Урале и других местах многолетней разработки россыпей почти все россыпи поражены разработками разных лет, т.е. являются техногенными. Содержания в них металла конечно меньше, чем до промывки, но нередко являются промышленными в свете нынешних цен на металлы и новых технических возможностей. Опыт показывает, что запасы в техногенных россыпях могут составлять до 50 % от начальных. В частности, имеются оценки общего ресурсного потенциала техногенных россыпей Колымы в 2000 т (в основном это тонкое золото, потерянное при промывке). В вышеупомянутой Чай-Юрьинской россыпи при массе добытого золота около 300 т техногенные запасы оцениваются в 60 т.

Промышленное (то есть выгодное для разработки) содержание золота и платины в россыпях зависит от географического положения района, его экономики, масштаба россыпи, мощности пласта и торфов, способа разработки. На Урале дражным способом отрабатывают россыпи с содержанием драгметаллов на массу 70-80 мг/м³, гидравлическим способом –140-180 мг/м³. Ранее в некоторых северных россыпях содержание золота, платины достигало десятков и сотен г/т.

Богатые месторождения алмазов в аллювиальных отложениях известны на севере и западе Якутии, на Северном Урале (Вишерский бассейн), в Анголе и др. странах Западной Африки.

Флювиогляциальные россыпи. Аллювиальное осадконакопление и связанное с ним образование россыпных месторождений в недавнем геологическом прошлом нередко осложнялось ледниками, перекрывавшими долины мощными валунно-глыбово-песчано-глинистыми отложениями - моренами. Местами ледники, словно гигантские бульдозеры, полностью «выгребли» и переотложили речные отложения. С размывом морен после таяния ледников связаны флювиогляциальные отложения, иногда содержащие повышенные концентрации ценных минералов. Залповые сбросы талых вод отступающих ледников в речные долины при потеплениях способствовали изменению конфигурации гидросети, перераспределению в ней ранее сформированных концентраций ценных минералов, нередко с их обогащением.

Озерные россыпиимеют ограниченное распространение и значение.

Прибрежно-морские россыпи. Конечным пунктом транзита аллювиальных отложений являются побережья морей. Здесь в поисковом отношении интересны прибрежные (пляжевые) песчано-галечные отложения, где под влиянием волн нередко происходит естественное шлиховое обогащение тяжелых минералов до образования крупных россыпей золота, платины, касситерита, рутила, ильменита, алмазов, монацита, циркона и других ценных минералов.

В прибрежно-морской россыпи Ном на южном берегу Аляски добыто более 500 т золота. На пляжевых отложениях Намибии сосредоточены очень богатые россыпи алмазов. На побережье Бразилии, Индии, Цейлона, Австралии известны очень крупные россыпи рутила, ильменита, циркона, монацита, на шельфе Малайзии – месторождения касситерита мирового класса. Богатые циркон - титановые россыпи разрабатываются на Украинском щите.

В России крупные месторождения рутила и циркона известны в нижнемеловых песках Русской платформы (Тамбовская обл.), на юге Западно-Сибирской низменности (Курганская, Тюменская и Томская области). Современные россыпи золота, магнетита известны на побережье Охотского моря, касситерита – на побережье моря Лаптевых (Ванькина губа).

Основные технические средства для промывки россыпей – драги, гидровашгерды, скрубберные промывочные приборы. Способы добычи – бульдозерно-экскаваторный (для сухих песков), гидравлический – с размывом горной массы струей воды и подачей её через землесос по пульпопроводу на промывку (для обводненных песков). «Пески» могут разрабатываться отдельно от торфов, удаляемых при этом в отвал (обычно практикуется в мерзлых грунтах, либо при большой мощности вскрыши торфов), либо перерабатывается (обычно гидравликой) вся горная масса.

Классификация россыпных месторождений по формациям

Полезными компонентами в россыпях могут быть рудные и нерудные ископаемые, которые в связи с этим подразделятся на следующие формации:

1. россыпи золота представлены агрегатами самородного золота различными по форме и в основной массе имеющими мелкие размеры (аллювиальные россыпи на Урале и в Восточной Сибири, морские - на Аляске);

2. россыпи платины встречены на Среднем и Северном Урале, в Колумбии и на Аляске в виде аллювиальных россыпей;

3. россыпи олово-вольфрамовой формации представлены аллювиальными россыпями касситерита в Индонезии и вольфрамита в Индокитае;

4. россыпи монацита представлены морскими россыпями монацита встреченными в Бразилии, Индии, Австралии;

5. россыпи циркона встречены в виде прибрежно-морских россыпей циркона в комплексе с ильменитом, рутилом, монацитом и известны в Австралии, Индии, США, Бразилии;

6. россыпи тантало-ниобиевой формации встречены в виде накоплений минералов танталита и колумбита и дают до 80% добычи тантала и ниобия в Бразилии, Нигерии, и Республике Конго.

7. россыпи алмазов находятся в бассейнах рек Оранжевой, Вааль, Вилюй;

8. россыпи магнетита и ильменита встречены почти во всех аллювиальных россыпях, но редко имеют промышленное значение, промышленный интерес представляют морские россыпи магнетита и ильменита в Японии и Италии и россыпи циркон-рутил-ильменитовых руд в Приднепровье;

9. россыпи киновари встречаются крайне редко.

Наибольшее экономическое значение россыпи имеют для золота, платины, олова (в форме касситерита), алмазов, титана (в форме рутила, ильменита), циркония (в форме циркона), редких земель и тория (в форме монацита, ксенотима, ортита), некоторых ювелирных камней (рубина, сапфира, благородной шпинели). Меньшее распространение и значение имеют россыпи вольфрамита, шеелита, камнесамоцветного сырья (нефрит, горный хрусталь, аметист, минералы бериллия и др.), киновари. Россыпи золота, хотя и теряют постепенно свое экономическое значение в силу истощения рентабельных запасов, в совокупности дали до 50 % общероссийской добычи (не менее 5 тыс. т, в основном на Северо-Востоке и Дальнем Востоке страны). До сих пор суммарная добыча золота из россыпей Магаданской области, Якутии, Чукотки, Приамурья, Забайкалья, Иркутской области, Бурятии, Урала, Красноярского, Хабаровского и Приморского краев составляет до 30 % общей годовой добычи. За рубежом доля россыпей в общей золотодобыче не превышает 2 %. Россыпи золота разрабатываются в Монголии, Западной Африке, на Аляске. В свое время весьма богатые россыпи были отработаны в Восточной Австралии, Калифорнии, северо-западе Канады.

Россыпи платины несколько столетий разрабатываются на Среднем Урале (суммарная добыча порядка 400 т), Колумбии. В настоящее время эксплуатируются весьма богатые россыпи Корякии, Хабаровского края, на Алдане.

Крупнейшие россыпи алмазов известны на побережье Намибии, в Западной Африке, Якутии, Бразилии. Более мелкие россыпи известны в Индии, на Урале, Венесуэле, Канаде, острове Борнео. Россыпи рубинов, сапфиров, благородной шпинели разрабатываются на острове Цейлон, Бирме, Камбодже. В Саянах и Китае известны россыпи нефрита.

Добыча касситерита из россыпей, сосредоточенная на шельфе Малайзии и Индонезии, до недавнего времени составляла до 50 % мировой добычи. Касситерит добывают также из долинных и прибрежно-морских россыпей Якутии и Чукотки.

Крупнейшие современные россыпи циркона, ильменита, рутила, монацита известны на побережье Австралии, Бразилии, Индостанского полуострова. В России россыпи циркона, ильменита, рутила известны в меловых отложениях центральной части Русской платформы (тамбовская область и др.), в палеоген-неогеновых отложениях на юге Западной Сибири. Долинные россыпи монацита, совмещенные с золотыми, обнаружены в Магаданской области.