Технология добычи полезных ископаемых со дна озер, морей и океанов - Ржевский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
§ Л Рлег Pb _ S Л Ртяж РI ,0 . я,
18 лег Г) 18 тяж Г) ' ( '
Преобразуя это уравнение и решая его по отношению к диаметру тяжелого минерала, падающего в воде, получаем:
-I/Ялег - 1,0/вода/
«тяж— у —р-------Q------ «лег- (/.1У;
Если принять удельный вес породообразующих минералов в среднем 2,7 тс/м3 и рассчитать эквивалентный им диаметр таких рудных минералов, как ильменит, рутил, касситерит и золото, то получим, что при одинаковой гидравлической крупности диаметр рудных минералов будет соответствовать:
кварц.........................1,0
ильменит, рутил...............0,62 .
касс тсркт....................0,53
золото........................0,14
Таким образом, зерно касситерита, падающее в воде с той же
скоростью, что и зерно кварца, должно иметь диаметр в два раза меньше последнего.
Рассмотренная формула Стокса отражает основные положения, связанные с поведением частицы в спокойной воде. При детальном
анализе этой проблемы необходимо пользоваться более сложными формулами, достаточно полно разработанными в гидродинамике.
Несомненно, что лежащие на дне моря рыхлые отложения вовлекаются в сферу активной переработки не на всю свою мощность, а лишь в своем верхнем слое. Этот слой является динамически наиболее активной частью осадков. В нем происходит постоянное перемещение и механическая дифференциация материала, накопление одних и вынос других минеральных зерен. Находясь под воздействием динамических сил водной среды, верхний слой осадков отражает в своих параметрах равновесие твердой оболочки литосферы и водных масс, чутко реагируя на каждое изменение гидродинамики. В связи с этим верхний слой донных осадков выделяется и рассматривается отдельно. Нам представляется правильным называть этот слой донных отложений активным слоем. Под этим термином мы подразумеваем верхний слой донных осадков, находящийся под активным механическим воздействием перемещающейся у дна водной массы.
Верхней границей активного слоя является современная поверхность дна, нижней — плоскость, расположенная в толще осадков, определяемая глубиной распространения механического воздействия на рыхлые образования придонных течений в периоды их наибольшей гидродинамической активности. Чаще всего максимальная глубина переработки осадка связана с придонными течениями, возникающими при шторме.
Как вытекает из определения, мощность активного слоя не является постоянной. Она зависит от гидродинамического режима конкретного участка акватории и гранулометрического состава осадков. В областях с пониженными скоростями придонных течений мощность активного слоя сокращается до минимума, в наиболее динамически активной зоне на урезе воды его мощность максимальна. При однообразном гранулометрическом составе осадков по поперечному профилю подводного склона мощность активного слоя постепенно уменьшается с глубиной моря. На абразионных участках дна и выходах скальных пород бенча активный слой практически отсутствует.
Критерием для выделения активного слоя служит распределение тяжелой фракции в вертикальном разрезе донных осадков. При этом в различных литодинамических зонах тяжелая фракция в активном слое распределяется по-разному.
В зонах с преобладанием аккумуляции нижняя граница активного слоя является своеобразным ложным плотиком. При многократной переработке вышележащих рыхлых образований тяжелые минералы оседают и создают прослой с повышенным содержанием тяжелой фракции. При неоднородном разрезе донных отложений ложный плотик на нижней границе активного слоя может быть приурочен к прослою трудно поддающихся размыву пород — илам, глинам, галечникам или ракушечнику, которые экранируют от механического воздействия течений нижележащие отложения.
Непосредственно в разрезе активного слоя часто можно наблюдать несколько ложных плотиков второго порядка, образованных в результате воздействия на осадок течений промежуточной силы — больших, чем в обычных для акватории гидродинамических условиях и меньших, чем в экстремальных случаях.
В зонах активного транзита материала и выноса мелких частиц активный слой бывает резко обеднен тяжелыми минералами или происходит накопление наиболее тяжелой части фракции — рудных минералов, таких как касситерит и золото на фоне обеднения породообразующих — пироксенов, амфиболов и др. В разрезе донных осадков в этом случае на нижней границе активного слоя, у ложного плотика, суммарное содержание тяжелых минералов незначительно и от подстилающих пород активный слой отличается пониженным содержанием тяжелой фракции.
Кроме анализа распределения тяжелой фракции в разрезе донных осадков мощность активного слоя можно установить систематическими наблюдениями за изменением рельефа дна акватории. Этот метод требует неоднократных промеров глубин в одних и тех же точках при различной ветровой и соответственно волновой обстановке. При этом выполнение промерных работ во время шторма практически невозможно без специально построенных эстакад и сопровождается значительными трудностями.
