Литохимические потоки рассеяния. 
Твердый и растворимый сток с суши. 
Уравнения идеального потока рассеяния. 
Формирование реальных потоков рассеяния (4 часа)

План лекции.

• 1. Литохимические потоки рассеяния.
• 2. Твердый и растворимый сток с суши.
• 3. Уравнения идеального потока рассеяния. Формирование реальных потоков рассеяния

Литохимические потоки рассеяния. Часть земной коры, образующая сушу, во все периоды геологической истории Земли являлась ареной развития взаимосвязанных процессов выветривания, денудации и сноса терригенного материал, формируя гипергенное поле рассеяния полезных ископаемых. Эти процессы определяют развитие важнейших для практики поисков вторичных литохимических ореолов и потоков рассеяния месторождений.

Факторы, влияющие на формирование гипергенного поля: внутренние силы — тектонические движения и внешние силы — определяющие расчленение и разрушение возвышенных участков земной поверхности, перенос разрушенного вещества и отложение его во впадинах. Ведущая роль в переносе вещества принадлежит рекам, меньше — ветру и подчиненное значение имеет деятельность современных ледников, осыпи, камнепады и каменные потоки, в приполярных районах специфическое значение приобретает солифлюкция.

Образование литохимических потоков рассеяния месторождений полезных ископаемых протекает на поверхности суши за — счет живой силы и — растворяющей способности воды в результате закономерного перемещения продуктов выветривания силами гравитации в сторону понижения рельефа и в зону осадконакопления — растворимый сток.

Преобладание литохимических форм рассеяния рудных элементов и подчиненная роль гидрохимических процессов особенно отчетливо проявляются при формировании потоков рассеяния большинства рудных месторождений и в большинстве районов.

Распределение химических элементов между растворимой и твердой фазой стока характеризуют их коэффициенты водной миграции и талассофильности. Кроме кислорода и водорода кларки океанической воды превышают кларки литосферы только по трем элементам — С1, S и Вr. Все остальные элементы не проявляют способности к накоплению в гидросфере и основные их количества сосредоточены в продуктах твердого стока.

В аллювиальном потоке рассеяния, так же как по периферии элювио-делювиального ореола рудного месторождения, преобладание литохимических форм рассеяния определяется следующими факторами:

• 1) направленностью обменных химических реакций в водной среде в сторону образования наиболее труднорастворимых и слабодиссоцинрующих соединений;
• 2) выпадением из раствора гидроксидов большинства тяжелых металлов уже при значениях рН7;
• 3) сорбцией катионов металлов минеральными и органическими коллоидами тонкодисперсных илисто-глинистых фракций аллювия.

Старейшим методом исследования механических потоков рассеяния в поисковых целях является шлиховая съемка. Однако применимость ее ограничена поисками месторождений, минералы которых по своей высокой плотности (>4 г/см³), а также химической и механической устойчивости способны к концентрации в шлихах. Это заставило, вслед за созданием методов литохимических поисков ореолов рассеяния рудных месторождений, обратиться к разработке методики поисков потоков рассеяния тех месторождений цветных и редких металлов, минералы которых не принадлежат к типично шлиховым (Сu, Ni, Со, Аu, Рb, Аs, Zn, Мо, и и др.). Общее соотношение между суммой влекомых и взвешенных наносов рек и стокам растворенных веществ для горных стран оценивается им цифрами 7,66: 1,0. Преобладает растворимый сток только в равнинных реках (Нева, Волга, нижнее течение Лены и др.), в районах которых поиски рудных месторождений по их потокам рассеяния не проводятся. В целом механическая и химическая денудация максимальны в районах гумидного климата со средней годовой температурой выше +10°С и прямым образом зависит от степени расчлененности рельефа и тектонической активности района. При этом у горных рек в ряде случаев механический транспорт рек, Мn, Р и малых элементов (V, Сr, Ni, Со, Сu и др.) вообще становится единственно значимой формой переноса.

Уравнение идеального потока рассеяния. Характеристики идеального потока рассеяния.

Интервал значение х	Содержание металла в потоке рассеяния C ??x	Продуктивность потока рассеяния P ??x = Sx (C ??x = C ??ц)
I 00	C ??x = C ??ц фоновое.	P ??x = 0
II R0?x?R.	P ??x — возрастает
III x? R.	C ??x = P / Sx + C ??ц (аномальное — убывает, асимптотически приближаясь к фону).	P ??x k P =const

В русле ручья различаются три интервала:

первый, расположенный выше точки Rо, в которой рудный материал из ореола рассеяния не поступает, второй, между точками Rо и R, на протяжении которого сносимый в русло с левого склона «ореольный» элювио-делювий определяет появление аномальных содержаний металла в аллювии и третий, ниже точки R, на котором этот аллювий пополняется только материалом, сносимым с обоих безрудных склонов, в результате чего аномальные содержания металла постепенно падают.

Если относительная величина общего стока элементов породообразующих минералов превышает относительный сток рудного элемента по сравнению с их соотношениями в элювио-делювии, аллювий обогащается рудным элементом и объем его стока пропорционально возрастает. Уровень содержаний металла в аллювии С_x¹, на котором достигается динамическое равновесие между его приходом и расходом, определяет величину k¹>1,0. Если вследствие малой плотности, способности к переизмельчению или высокой растворимости рудных минералов, общий сток рудного элемента опережает сток петрогенных элементов, местный коэффициент пропорциональности приобретает значение k'<1,0.

Продуктивность потока рассеяния в III интервале русла теоретически остается постоянной с общей тенденцией к убыванию в реальных потоках рассеяния.

Потоки рассеяния, связанные с обширным по площади рудным участком, могут развиваться в нескольких смежных руслах. Общую продуктивность такой группы потоков рассеяния определит сумма продуктивностей независимых потоков с учетом последовательного слияния русел со значениями Р_x¹=соns. Показатель.

характеризует уже не отдельное русло, а конкретный геологический объект — рудное месторождение, образовавшее потоки рассеяния в т смежных руслах.

Оценкой нового объекта при поисковых работах служат цифры прогнозных ресурсов металла Q’н, подсчитанные на целесообразную глубину. Такие подсчеты допустимы только после геологического осмотра участка на местности, в результате которого устанавливаются генетический тип и условия залегания выявленного оруденения. В основу оценки прогнозных ресурсов металла по геохимическим данным положена пропорциональная зависимость между продуктивностью коренного оруденения Р_р и продуктивностью литохимических ореолов и потоков рассеяния (Р; ?Р_i,' м²⁰%). Для относительно крутопадающих (не горизонтальных) рудных залежей это позволяет оценку Рр распространить до обоснованно выбранной глубины Н согласно зависимости.

(3).

где k¹ и k 1,0-местные коэффициенты пропорциональности, определяемые из опыта работ. Деление на 40 отвечает переходу от квадратных метропроцентов к тоннам металла.

При формировании литохимических потоков рассеяния русло реки является не только областью перемешивания и транспорта рыхлого материала, но и временным базисом денудации, т. е. областью его отложения. При этом в местном аллювии преувеличенную роль играет материал ближайших склонов.

Степень отличия опробуемых отложений от состава природной средней пробы всего бассейна денудации зависит от множества причин. Степень влияния которых на формирование потока рассеяния, можно оценить при помощи коэффициента, отражающего всю сумму действующих факторов. В данном случае это безразмерный коэффициент б = 1,0, характеризующий кратность участия в аллювии материала ближайших склонов по сравнению с его ожидаемой долей в составе природной пробы. В дальнейшем будем именовать б' «склоновым коэффициентом аллювия» .

⁽⁴⁾

(5).

Зависимости (4) и (5) являются уравнениями реального литохимического потока рассеяния, соответственно для его II и III интервалов. На рис. 2.2 изображены графики содержаний рудного элемента С_x' = f (S_x) и продуктивностей Р_х'=f (S_x,) потоков рассеяния для различных значений б'?1,0 при S_R0/S_R = 0.5 вычисленные по этим формулам. В данном случае максимальные значения кажущейся продуктивности в два раза превышают ее истинное значение. Истинную величину продуктивности литохимического потока рассеяния, не подчиняющегося условию Р_x'=соns, можно найти по максимальной величине кажущейся продуктивности Р'_max с помощью поправочного множителя л' зависящего от местного значения а' и соотношения между размерами площадей водосборов в точках начала S_R0 и конца S_R поступления металла со склона в русло.

Рис. 2.1 Графики истинной и кажущейся продуктивности потоков рассеяния. Стрелками показано направление стока

Для определения величины этого поправочного множителя л'<1,0 по найденному значению а' и конкретному соотношению между S_R0 и S_R составлена номограмма. Рассмотрение этой номограммы (рис. 2.3) показывает, что при S_R0 =0 или а'=1 имеем л'=1,0 и соблюдается условие Рх=соns.

Рис. 2.2 Номограмма для оценки л' по значениям а' и S_R0/S_R.

Рис. 2.3 Расчетные графики кажущейся продуктивности потоков рассеяния при различных расстояниях между рудными объектами I и II при а'=1,0; 3,0 и 10. Стрелками показано направление стока.