Геология полезных ископаемых - Смирнов В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Износ обломков. В процессах формирования россыпей происходит отбор обломков не только по их размерам и плотности, но также
I Ж И Ж
Рис. 259. Схема концентрации тяжелых минералов в передвигающейся гряде аллювия. По экспериментальным данным И. Разумихина и 3. Тимашкова.
/—JV — стадии процесса.
/ — тяжелая фракция; 2 — легкая фракция; 3 — направление течения; 4— пути движения наио-
COU.
и по их механической /прочности. Частицы обломочной массы, движущейся по дну реки, постепенно окатываются и истираются друг о друга. Как показал П. Штернберг, истирание зависит от силы трения, скорости движения и твердости обломков. Если обозначить скорость движения обломка V9 массу его Р, коэффициент трения fu а коэффициент истирания (!пропорциональный твердости) f2, тогда уменьшение массы за время Ut составит
dP = — V Pf1IM
d P d P
а так «каїк vdt=dx, то — =—Uh^> или — =—f\f2Pdx. Интегрируя,
dx P
получим
P=,Ce~h и\
Полагая массу частицы пропорциональной кубу среднего диаметра, будем иметь
D = D0e~4>x (формула Штернберга),
•где <р=
В связи с тем что коэффициенты fx и f2 связаны с плотностью обломков и их твердостью, в конечном счете степень износа обломков делювиального материала по их массе оказывается прямо пропорциональной кубу диаметра частиц, квадрату скорости их перемещения, плотности и длине пути, но обратно пропорциональной твердости (абразивной прочности).
Длина пути переноса обломков разного состава (на которой их объем сокращается вдвое), вычисленная по формуле П. Штернберга, составляет (в км): мергеля 30, известняка 50, доломита 60, гранита 100—•1SO, кварца 150.
Для каждого минерала существует наименьший критический размер частиц, по достижении которого их окатывание и износ практически прекращаются. Критический размер зерен минералов с плотностью 4—5 составляет 0,05—0,07 мм, для минералов с плотностью 3— 4 достигает 0,12—0,15 мм, а для кварца и близких к нему по плотности минералов увеличивается до 0,2—0,25 мм.
Механический износ минеральных частиц в делювиальном потоке сопровождается их химическим выветриванием. Суммарным результатом механического измельчения и химического разрушения является концентрация в конечных продуктах речного переноса абразивно и химически стойких минералов. Важное значение при этом имеет коэффициент смачиваемости минералов. Зерна плохо смачиваемых минералов '(монацит, некоторые сульфиды, большинство металлов, алмаз) не имеют защитной поверхностной пленки воды, либо она очень тонкая и непрочная, вследствие чего зерна подобных минералов быстрее других ¦истираются при переносе.
А. Кухаренко разделяет минералы россыпей по миграционной способности на три группы: 1) низкой миграционной способности (киноварь, вольфрамит, шеелит, барит и Др.); 2) умеренной миграционной способности (магнетит, гранаты, монацит, касситерит, золото и др.); 3) высокой миграционной способности (хромшпинелиды, ильменит, платина, рутил, циркон, корунд, алмаз и др.). В процессе длительной транспортировки аллювия и многократного его переотложения ценные минералы россыпей могут концентрироваться последовательно в соответствии с их миграционной способностью, обусловливая зональность в размещении россыпей различного состава по течению больших рек.
Отложение обломочноіго материала и концентрация ценных минералов. По поводу условий накопления
ценных минералов в алювиальных осадках и образования речных россыпей существуют три гипотезы.
Первая гипотеза. По этой гипотезе, развивавшейся Ю. Билибиным, !концентрация ценных минералов осуществляется в процессе движения массы донных осадков значительной мощности, названной им активным слоем. Скорость перемещения вещества в активном слое неравномерна. В верхней его части движения осуществляется быстрее, с подскоком и перекатыванием обломков, а с глубиной оно замедляется и обусловливается скольжением. Это движение дифференцировано не только по глубине, но и в плане — ускоряясь на участках повышенной скорости течения воды и замедляясь там, где течение медленнее. Оно меняется и во времени, приобретая особенно активный характер в паводки и затихая при низкой воде.
При неравномерном смещении массы аллювия в активном слое наибольшее перемещение получают частицы мелкие и легкие, а наименьшее — частицы тяжелые и крупные. Степень подвижности различных фракций аллювия по размеру и массе различна как в разных частях активного слоя, так и в разные периоды. Однако в любое время и на любом участке реки «будет !происходить то или иное отставание частиц крупных и тяжелых от общего сноса обломочного материала и накопление их в задерживающейся фракции. -При этом могут возникать оптимальные условия, при которых осуществляется максимальный вынос «пустого» материала їй концентрация в остатке тяжелых ценных минералов, создающая основную предпосылку для образования россыпей.
Их окончательное формирование связано с постепенным погружением тяжелых минералов к донной части неравномерно перемещающейся воднообломочной массы, в соответствии с закономерным расслоением смеси обломков разного размера и массы, рассмотренным выше при характеристике механизма образования делювиальных россыпей. Так, в донной части речных отложений накапливаются слои крупнозернистых песков и галечника в ассоциации с тяжелыми минералами, образующие «пласты» россыпей, перекрытые іболее тонкозернистыми осадками, фиксирующимися на них но мере спада скорости течения реіки.
