Вопросы теоретической геологии. 6. О форме золотин в россыпях.

Автор:

Вопросы теоретической геологии.

6. О форме золотин в россыпях.

В.П. Макаров, А.В. Сурков.

Российский государственный геологоразведочный университет, Россия

При проведении различных литологических исследований широко использовался ситовой гранулометрический анализ рыхлых осадочных пород [5, 7, 8]. В качестве развития и совершенствования этого метода был создан новый метод исследования осадочных пород– грануло–минералогический (далее МГМ), основанный на измерении размеров и веса каждого зерна породы [6, 9, 10, 11] из проб рыхлых отложений. Метод не нов, попытки его использования совершались еще в 40-х годах ХХ века, но только А.В. Сурков стал проводить его в массовом порядке, что позволило собрать громадный материал и сделать некоторые обобщения. Изменение подхода к анализу зерен, переносимых водными потоками, позволило получить новую информацию об особенностях формирования механогенных пород [6]. Далее результаты применения методики А.В. Суркова заимствованы нами для оценки свойств зерен золота, или золотин, в россыпях.

Для решения задачи использованы результаты измерений параметров (вес в мг и размеры в мм по осям А, В и С) золотин песчано- алевритовых фракций (0,01- 2,5 мм), проведенные в разные годы А.В. Сурковым (МГРИ) и опубликованные в [6, 10, 11]. Далее ссылки на эти работы не делаются. Эти данные - средние значения из выборок, содержащих более 100 – 200 зерен, свидетельствуя о статистической представительности полученных выводов. Наша задача состояла в анализе особенностей поведения золотин. Для решения задачи выявлялись связи между параметрами золотин путем построения диаграмм, на осях координат которых откладывались размерные и весовые параметры золотин. Виды связи определялись через определения параметров выявленных линейных уравнений первой степени. При кинематическом анализе будет анализироваться поведение зерен простого класса [2] с использованием представлений о типоморфизме зерен, т.е. зерен, относящихся к одному типу в морфологической классификации, и принципа регулярности. Эти понятия описаны в [3].

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕДЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

А. Взаимосвязь плотности и размерных параметров. В табл.1 приведены результаты измерений размеров золотин, а на рис. 1- график их зависимости; распределения параметров золотин с высокими коэффициентами корреляции (R²) описывается уравнением V= 0,0533Р + 0,000699 (R² = 0,987). Это уравнение соответствует вычисленной плотности золота ρ= 18,76 (истинное значение ρ_o =18,2) и отражает высокую близость рассчитанных значений ρ к эталонным параметрам, т.е. k » 1. Все пробы золотин (табл. 1) относятся к одному множеству типоморфных зерен призмоидного типа. Подобные зависимости выявлены и для других россыпей Дальнего Востока, отраженные в таб. 2. В ней уравнение P = ρV + A отражает вид этой связи, причем параметр ρ равен виртуальной плотности золотин, находящихся в выборке. На рис. 2 и 3 приведены некоторые диаграммы по этим объектам.

Полученные материалы позволяют сделать следующие выводы.

1.С высокими значениями R² точки распределения параметров золотин в координатах (А, В) приурочены к прямым линиям, свидетельствуя о принадлежности их к одной типоморфной группе. Рассчитанные значения ρ золотин часто ниже эталонного, но тяготение параметров золотин к одной прямой позволяет относить их к одной группе

Таблица 1. Параметры зерен золотин в россыпях Якутии и Тимана [11]

№№ пп.	№№ пробы	Вес в мг	Размеры по осям (мм)			V= АВС мм³
№№ пп.	№№ пробы	Вес в мг	А	В	С	V= АВС мм³
1	3	0,07	1,2	0,66	0,005	0,039
2	6	0,12	1,1	0,62	0,01	0,007
3	6а	0,25	0,26	0,24	0,2	0,013
4	10	0,46	1,23	0,69	0,03	0,025
5	11	1,12	4,51	2,73	0,005	0,062
6	12	4,02	4,51	2,45	0,02	0,221
7	17	2,68	3,50	2,11	0,02	0,148

Рис. 1. Характер зависимости размерных и весовых параметров золотин. Числа у точек- номера проб согласно таб. 1

Таблица 2. Соотношения между весом и размерными параметрами

россыпного золота

№№ п.п.	№№ выборки	Место отбора пробы	**P = ρV + A**
№№ п.п.	№№ выборки	Место отбора пробы	ρ	A	R²
01	SUR-02-1	р.Б. Рудневка, аллювий	6,281	-0,0071	0,994
02	SUR-02-2	р.Б. Рудневка, аллювий	11,74	-0,0617	0,906
03	SUR-03.	Приморье, Бухта Руднева,	4,523	-0,0003	0,986
04	SUR-05	бух.Тепа-2, Тугурский зал., Охотское м.	9,166	-0,029	0,995
05	SUR-07.	Бухта Магма, пляж	2,694	0,0661	0,945
06	SUR-08	Зап.Камчатка, Митога, пляж	13,30	-0,0231	0,928
07	SUR-06	Бухта Тепа-2, древний аллювий	11,45	0,0351	0,981
08	SUR-10	Забайкалье, росс. Гулинга, аллювий	9,31	0,0896	0,991
09	SUR-04	Бухта Тихангоу	10,78	-0,029	1,000
10	SUR-09.	Кулар, росс. Кыылах,аллювий, плотик	11,62	-0,0315	0,981

типоморфных зерен. По величине ρ золотины находятся в промежутке между призмоидной и эллипсоидной группами [2]. Наблюдаются и более существенные отклонения; они приведены в [3].

2. В ряде случаев удается выделить несколько групп типоморфных зерен; например, в аллювии реки Б. Рудневка выявлены две такие группы. Иногда [6, 9] появление таких групп трактуется как результат поступления золота из других источников, хотя возможно, что это - результат проявления изменения гидродинамических условий транспортировки золотин.

3. Гипотетически уравнения распределения параметров золотин должны иметь вид P = ρV. Фактический материал не подтверждает предположение: все уравнения имеют вид P = ρV + A. Смысл параметра A пока не ясен. Его можно трактовать как ошибку в построении прямых.

Рис.2. Связь между весом P и объемом V Рис.3 Связь между весом P и объемом V

золотин из россыпи бух. Тепа-2. золотин из аллювия р. Б.Рудневка.

Рис. 5. Распределения параметров А и В Рис. 6. Распределения параметров А и В

золотин из отложений морского пляжа. золотин из отложений речного аллювия

Б. Соотношения между размерными параметрами золотин.

1.Распределение параметров А и В. Это основная форма изучения поведения золотин в потоках. Этим измерениям подвергнут широкий круг объектов, сюда вошли не только данные по россыпям, но и результаты опробования продуктов дражного обогащения. Особенности измерений этих параметров отражены в работе [6, 9]. Наиболее низкая точность измерений характерна для оси С.

Таблица 3. Основные параметры распределений параметров А и В золотин. Уравнение В= nА + N

№№ п.п.	№№ вы-борки	Место отбора пробы	n	N	R²
01	SUR-03-2	бух.Руднева, морской пляж	0,8037	-0,0495	0,996
02	SUR-05	бух.Тепа-2, Тугурский зал., Охотское м.,	0,6628	0,0623	0,99
03	SUR-07.	бух.Магма, пляж	0,7664	-0,0092	0,925
04	SUR-09-2	Кулар, рос. Кыылах, аллювий, плотик	0,511	0,2251	1,000
05	SUR-10	Ципиан, рос.Гулинга, аллювий	0,5737	0,1519	0,936
06	SUR-12	Прииск Заамар, уч. Северный, эфеля	0,8038	-0,0233	0,985
07	SUR-13	Прииск Заамар, уч. Южный, эфеля	0,7671	-0,0195	0,986
08	SUR-11-2	прииск Толгойт, эфеля, хвосты	0,9602	-0,1489	0,988
09	SUR-04.	бух.Тихангоу, эфеля аллювия	0,751	-0,0488	0,962
10	SUR-02.	р.Б. Рудневка, аллювий	0,5328	0, 0707	0,945
11	SUR-06	бух.Тепа-2, древний аллювий	0,5279	0,0646	0,988
12	SUR-11-1	Монголия, прииск Толгойт	0,5851	0,0101	0,992
13	SUR-08	Зап.Камчатка, район Митоги, пляж	0,3537	0,1769	0,900
14	SUR-09-1	Кулар, рос. Кыылах, аллювий, плотик	0,5674	0,0037	1,000
15	SUR-11-3	прииск Толгойт, эфеля, хвосты	0,9098	-0,7933	1,000
16	SUR-03-1	бух.Руднева, морской пляж	0,8551	0,0034	0,995
Пояснения: бух.- бухта; зал.- залив; м.- море; рос.- россыпь; уч.- участок;

Основной метод изучения - построение диаграмм в координатах (А,В). Примеры этих построений приведены на рис. 5, 6. На рис. 7 Рис.7. Распределения параметров А и В золотин из продуктов дражной промывки на прииске Толгой

приведены данные по отходам дражной промывки (эфеля лежалые и текущие, хвосты ШОУ, торфа) прииска Толгойт (Монголия). Аналогичные образования изучены и на приисках Заамар Северный и Заамар Южный (Монголия). Основные результаты построений отражены в табл. 3 в виде параметров уравнений В= nА + N . Во многих россыпях выявляется по несколько генераций золотин. В табл. 3 они отмечены для бухты Руднева, Кыылах (С.Якутия), прииска Толгойт. На рис.5, 7 приведены примеры подобных распределений. На рис.7 номера выборок (прямых линий) соответствуют их порядку в табл. 3.

Рис. 8. Сводная диаграмма поведения параметров А и В золотин.

На рис. 8 и 9 приведены сводные диаграммы распределения параметров А и В, учитывающие распределение золотин объектов нескольких регионов. На

рис.8 для золотин с параметрами А ≤ 1 мм и В ≤ 1 мм прямая В= nА + N

Рис.9. Сводная диаграмма поведения параметров А и В золотин для широкого круга объектов.

описывает использованные объекты и имеет очень небольшую поперечную дисперсию. Однако для более широкого круга объектов эта закономерность нарушается. Это видно на рис.9, построенном по данным всех объектов, имеющихся в нашем распоряжении. Здесь прямая ОБ- биссектриса, она отражает условие А = В, характеризующие равновесие в формировании золотин. Рис.9 показывает, что несмотря на высокую устойчивость соотношений параметров А и В, последние не являются равновесными. Согласно рис.9 при А > 1 мм и В > 1 эта дисперсия существенно увеличивается, сохраняя, однако, общую согласованность поведения параметров А и В.

Гипотетически зависимость между параметрами должна иметь вид В = nА. Действительно, если размер золотины по одной из осей равен нулю, то это означает, что нет и самой золотины. Фактическое распределение параметров А и В в конкретных выборках описывается уравнением прямой линии В= nА + N, причём величина Nсоизмерима со значениями величин А и В. Механизм формирования такой зависимости не ясен.

2. Распределение параметров А и С.

Здесь проблема анализа этого распределения оказалась более сложной в связи с низкой точностью замеров по оси С, тем не менее и здесь получены определенные результаты. В целом толщина золотин (размер по оси С) низкая, как правило закономерных комбинаций с величиной А она Таблица 4. Основные параметры распределений параметров A и С золотин.

№№ выборки	Место отбора проб	Виды уравнений	R²
SUR-03-2.	бух.Руднева,морской пляж	C₂ = -0,0484A + 0,0597	0,987
SUR-03-2.	бух.Руднева,морской пляж	(1/C₂) = 73,228A + 7,874	0,997
SUR-04.	бух.Тихангоу, эфеля	C₁ = -0,0937A + 0,0887	0,890
SUR-04.	бух.Тихангоу, эфеля	C₂= -0,0362A + 0,1365	0,962
SUR-07-1.	бух.Магма, пляж	C₁ = -0,2684A + 0,3383	0,929
SUR-07-2	бух.Магма, пляж	C₂ = -0,5821A + 0,367	0,964
SUR-07-2		(1/C₂) = 53,094A - 13,569	0,995

не несет, хотя в ряде случае выявляется линейная связь с длиной золотины. Такие результаты отражены в таб.4. На рис. 10 приведены примеры распределений. Во всех случаях выявляется распределение, обратное распределению величин по оси А, которое часто переходит в гиперболическую зависимость (рис. 11); здесь нет противоречия: часть гиперболической кривой на значительном числовом интервале может апроксимироваться прямой линиейнойз ависимостью. В установленных

Рис. 10.Распределение параметров А и С в россыпях бухт Магма и Руднева.

Рис. 11. Пример гиперболического

распределения.

случаях размеры золотин по оси С изменяется обратно пропорционально таковым по оси А.Известно, что золото обладает кубической сингонией и для него, как правило, характерны октаэдрические кристаллы. Пример такого кристалла приведен на рис.12. В целом, октаэдрическая форма для золота – не частое явление. Тем не менее, именно она помогает понять

Рис. 12.Октаэдрический Рис. 13. Варианты расположения сил при

кристалл золота. Сысертекий ударном воздействии на кристалл

район (Урал) [1].

выявленные особенности морфологии золотин в россыпях, если положить, что на морфологию золотин существенно влияют ударные воздействия. Последних может быть два вида:

1. в процессе переноса потоком зерно ударяется о некоторую твердую поверхность (гальку, валун и пр.);

2. в процессе переноса золотина находится под ударным воздействием двух галек, между которыми золотина попадает.

Наиболее эффективный результат будет получен, если сила удара пройдет через центр тяжести. В противном случае возникнет вращающий момент, который ослабит силу удара. Здесь также возможны варианты распределения сил:

1. направление удара (сжатия) проходит через две противоположные вершины;

2. направление удара (сжатия) пройдет через два противоположных ребра. Эффекты от этих вариантов удара различны.

Второй вариант расположения сил наиболее вероятен, схема возможных эффектов приведена на рис. 13. На этом рисунке Р- сжимающее усилие, dL- изменение размеров золотин по осям А и В соответственно.

Поскольку золото обладает кубической сингонией, то размеры кристалла по направлениям АА, ав и бг равны, т.е. АА = ав = бг. При действии сжимающего усилия размер кристалла аг и бв будет уменьшаться, формируя ось С, а в направлениях АА и ВВ - увеличиваться. Действительно, пусть исходный объем кристалла равен V_o= A_oB_oC_o, после воздействия сжимающего усилия он станет V_р= A_рB_рC_р. Если V_o= V_p, то A_oB_oC_o= A_рB_рC_р и (А_о/А_р)(В_о/В_р)(С_о/С_р) = 1. Отсюда уменьшение одного сомножителя приведет к росту величины второго сомножителя. По экспериментальным данным A= nB, поэтому nA²C=1, а значит рост

параметра А приведет к уменьшению параметра С. Из рис.12 ясно, что изначально всегда А > B; действительно, в квадрате абвг диагональ ав (гипотенуза равнобедренного прямоугольного треугольника авг) соответствует размеру по оси А, а ось ВВ - катету этого равнобедренного прямоугольного треугольника. Следовательно при данном действии сил изначально будет формироваться призма с разными размерами по соответствующим осям, причем всегда А ≈ ВÖ2, т.е. В/А ≈ 0,707 (Ö - корень квадратный). В то же время при действии сил в направлении вершин А-А будет формироваться плоская призма (табличка), в которой А ≈ В. Проведенные построения позволяют предположить, что отношение осей В/А ≈ 0,707 будет исходным. С целью проверки этого предположения на диаграмму рис.9 вынесена прямая О-Кр, угловой коэффициент которой равен 0,707. Сопоставление показывает, что, несмотря на различные частные отклонения в конкретных условиях, в общем случае подавляющее количество точек, для которых А ≤ 1,5 мм, точно ложится на прямую О-Кр. При более крупных размерах золотин дисперсия распределения точек увеличивается, но это исходное отношение, отражаемое прямой Г-Д, сохраняется. В то же время на биссектрису О-Б, соответствующей равенству А = В и первому механизму действия сил, попадает крайне ограниченное количество золотин.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Проведенные исследования показали, что в песчано-алевритовой фракции россыпей золотины слагают неполные регулярные множества типоморфных зерен, в них практически постоянным является отношение размеров осей В/А, распределение размеров золотин по оси С подчиняется гиперболическому закону. Основная форма золотин - призмоидная (почти прямая призма). Установлено, что отношение В/А по величине близко отношению осей кристалла золота - октаэдра.

Таким образом, в россыпях поведение золота отличается от поведения других минералов, например, кварца. Кварц ведет себя как хрупкое вещество. В то же время золотины - это кристаллы, пластически деформированные, но сохранившие соотношения основных параметров решётки.

Литература.

1. Бетехтин А.Г. Минералогия. М.: Госгеолиздат, 1950. 956 с. с ил.

2. Макаров В.П.К определению понятия «обломочные породы». Мат-лы 4- го Всерос. совещ. «Осадочные процессы: седиментогенез, литогенез, рудогенез (эволюция, типизация, диагностика, моделирование). М.: ГЕОС, 2006. Т.1. С.119 - 122.

3. В.П. Макаров. Некоторые вопросы теоретической геологии. 5. О форме зёрен в аллювиальных отложениях./ Материалы конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития ‘2007». Одесса: Черноморье, 2007. С 27-38.

4. Рухин Л.Б. Гранулометрический метод изучения песков. Л.: Изд-во ЛГУ, 1947. 213 с.

5. Рухина Е.В. Литология ледниковых отложений. Л.: Наука,1973. 176 с.

6. Самыкина Е.В., Сурков А.В. Самородное золото и алмазы. Особенности их плотности и формы как основных технолог. характеристик при геологоразведочных работах и освоении россыпных месторождений. /XI научный семинар «Система планета Земля». М. Изд. МГУ, 2003. С.146- 151.

7. Сочнева Э.Г., Прокопчук Б.И. Минералогический анализ тяжелой фракции терригенных отложений. М.: Недра, 1976. 143 с.

8. Сурков А.В. Методика грануло–минералогического анализа при изучении обломочный пород. // Изв. ВУЗ–ов. Геология и разведка, 1993. №3. С. 36

9. Сурков А.В. Атлас форм самородного золота (золотин).М.: изд.«СтудиА», 2000.Т.1.70с.

10. Сурков А.В. Новое в изучении песчано-алевритовой компоненты россыпей и осадочных пород. М.: издатель Е Разумова, 2000. 286 с.

11. Сурков А.В., Фортунатова Н.К., Макаров В.П. Об условиях образования современных осадков Чудского озера по гранулометрическим данным.// Изв. вузов. Геология и разведка, 2005. 5. С. 60 – 65.

Примечание: Источник - Макаров В.П., Сурков А.В. Вопросы теоретической геологии. 6. О форме золотин в россыпях. //Международная научно-практическая конференция «Нау-чные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития ‘2007». 1-15 окт. 2007. Одесса: Черноморье, 2007, Т.16. С. 38 47.

Lithology.Ru - Литология.РФ : Литология академическая, прикладная и прочая

Вход для пользователей

Навигация

Вопросы теоретической геологии. 6. О форме золотин в россыпях.

Комментарии

You may like my work