Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Условия образования четвертичных прибрежно-морских россыпей Чаунской губы

ВАК РФ 04.00.10, Геология океанов и морей

Автореферат диссертации по теме "Условия образования четвертичных прибрежно-морских россыпей Чаунской губы"

МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИСВДДОВАТЖЪСКИЙ ИНСТИТУТ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСС7РС0В МИРОВОГО ОКЕАНА. НПО "СЕШОРГЕОЛОтГ

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ПРИБРЕЖЮ-МОРСКИХ РОССЫПЕЙ ЧАУНСКОЙ ГУШ

Специальность 04.00.10 - геология океанов и морей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-шнералогических наук

УДК 553.068.5:551.79:519 Для служебного пользования

На правах рукописи экз.* 49

ЛАЛОМОВ Александр Валериановяч

Санкт-Петербург

1992

/

Работа выполнена в Чаунской геологоразведочной экспедиции ПГО "Севвостгеология".

Научный руководитель: доктор геолого-шшералогических наук,

профессор Н.В.Логвиненко ЩУ). Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук В.И.Ушаков ШНИИОкеангеология)

кандидат геолого-минералогических наук А.Е.Рыбалко 1ВСЙГЕИ)

Ведущая организация: Ленинградский горный институт

Защита диссертации состоится 21 февраля 1992г. в 14 часов на заседании специализированного совета Д.071.14.01 по присуждению ученых степеней при Всесоюзно)! научно-исследовательском институте геологии и минеральных рессурсов Мирового океана (ВНИИОкеангеология; НПО "Севморгеология" по адресу: 190121, г.Санкт-Петербург, йр.Маклина, д.1

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просьба присылать Ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке института.

Автореферат разослан 20 января 1992г.

Ученый секретарь Специализированного совета

И.А.Андреева

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Северо-Восток СССР является одним из основных олово- и золотодобывающих районов нашей страны. Современное состояние минерально-сырьевой баяы этого региона требует вовлечения в промышленное освоение новых ввдов месторождений этих полезных ископаемых. Такими нетрадиционными источниками могут служить прибрежно-морские /ш/ россыпи.

В процессе региональных работ было проведено районирование шельфа, выделены основные для этого района факторы ПМ россыпе-образования и выявлен ряд участков, перспективных на постановку поисково-оценочных работ.

Недостатки современного состояния проблемы видятся в том, что на сегодняшний день отсутствует достаточно обоснованная методика локального прогноза россыпей в пределах металлоносных узлов вследствие необоснованного занижения роли литолого-фаци-ольных и гидролитодинамических факторов; выявленные на стадии региональных работ отдельные точки с повышенными содержаниями полезного компонента не имеют соответствующей оценки.

Изучение факторов локального контроля россыпей и гидро-дитодинамаки акватории Чаунской губы в ее связи с процессами россыпеобразования позволит разработать наиболее экономичные варианты выявления и разведки ПМ россыпей.

Нель работы. Целью настоящей работы является изучение процессов образования ПМ россыпей и создания критериев локачьного прогноза для обоснования перспективности шельфа Чаук-Яухоткк.

В ходе исследования решались следуппие задачи:

1. Изучение процессов дифференциации вещества в прибрекной зоне юря.

2. Выявление связи литодинамических и литолого-^ациальных характеристик с параметрами россыпной металлоносностл.

3. Создание ттематической модели ПМ россыпеобразования и разработка, на основе этого, критериев локального прогноза.

4. Определение рационального комплекса исследований для примэнения математического моделирования в прогнозных целях.

Фактический гатеризл. Для решения йтах задач были детально исследованы литологическое строение, геоморфология и литодана-иика наиболее изученои - Валькумейской ПМ россыпи касситерита и. других известных россыпепроязлений. 3 процессе поисково- разведочных работ было описано более 50 н изучено окаю ТО разрезов рыхлых отложений акватории /по данным с.<вакин колонкового

бурения/, проведены работы о мечеными частица»® ■ сделано лито-лого-геомэрфологическое описание побережья. Собраны и проанализированы многочисленные данные минералогических, гранулометрических , споро-пыльцевых и геохимических анализов проб рыхлых отложений шельфа Чаун~*1укотки.

Научная новиана данной работы связана как с выявлением новых особенностей уже известных процессов и объектов, так и с применением методов исследований, опробованных ранее на других объектах, к изучении ИМ россыпей Чаунской губы.

1. Наибольшее влияние на строение и характер локализации ПМ россыпей оказывает распределение росснпеобразуьвкх шнерзлов в источнике по классам крупности; прочие факторы оказывают значительно меньшее влияние.

2. Для создания методики локального прогнозирования бкло применено »тематическое моделирование процессов россьпеобразо-вания. Предложены модели, различающиеся по степени.сложности и информативности, последовательно прмуениекые на рззнпс стадиях работ. Для поисковой стадии предложена модель, основанная на решении уравнения баланса масс. Для болэе детальных стадий исследования предлагается конвективно-диффузионная модель россы-пеобразования.

3. Результаты моделирования использованы для локального прогнозирования параметров россыпей Чаунской губы, приедена методика расчета необходимых констант и применения моделей на практике.

4. Выявлена устойчивость существующих литодинамяеск: х условий на протяжении четвертичного времени, что дает воя? ож-ность экстраполировать данные верхнего слоя осадков на гею тащу отложений плейстоцена-голоцена Чаунскок губы.

Практическое значение. Результаты проведениях исследований направлены непосредственно на повышение эффективности геологоразведочных работ и совершенствование методики локального прогнозирования. На основании полученных данных рассчитаны прогнозные параметры рада россыпей Чаунской губы. Применение предложенной методики на практике позволит сэкономить до 20% обь--мов поисково-разведочного бурения по сравнешж с традиционно»: методикой.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 3 работы. Результаты исследования докладывались на литологическом се мшаре Л1У /г.Ленинград, 1S68/ и были использованы при написании отчета о дотальной разведке прибрежно-шрекой россыпи олова участка Валькумэйский с защитой запасов в ГКЗ СССР.

Объем работы. Диссертация состоит из 7 разделов, введения, заключения и списка литературы. Объем работы: №2. страниц машинописного текста, 33 рисунка, fi таблиц. Список литературы'включает 8rJ наименования.

При проведении исследоьаний автору бшш весьма полезны обсуждения отдельных вопросов, разрабатываект в диссертации, с сотрудниками ЛГУ - Ивановым В.Н. ,Барковым Л.К. .Усекковнм С.С. ВгШИОк еангеология - Ушаковым В.И., Ивановой A.M., Суздальским U.B., Мотычко В.В., Опекунорым А.Ю. и другими; Чаунской IPj - Тоболичем С.У., Красновым В.В., Билецким В.П.

Особая благодарность выражается автором доктору геолого-минералогических наук., профессору Н.В.Логвиненко за научное руководство, разностороннюю помощь и внимание к выполненной раосте.

Глава 1. ОСОБЕННОСТИ ГКОЛОП«1:СТ'.ОГ.О СТРОЬЖЯ РЕП10НЛ

Исследованный участок арктического побережья Чаун-Чукстки расположен в пределах Чаунской наложенной неотектонической впадины в восточной части Раучуанского позднегеосинклинального межгорного прогиба, разделяющие Анюйскую и Чаунскую зоны чукотских мезозоид. В непосредственной близости к акватории выделяются терригенкые осадочные п вулканогенно-терригенные породы мезозоя с заметной ритмичностью осадконакопления. Магнатазм в пределах Чукотской складчатой системы мезезоид представлен, главным образом, меловыми гранитоидными интрузиями и поясами даек. С юга к губе примыкают вулканиту охотско-чукстского вулканогенного пояса. С гранитоидными интрузиями и поясам:! даек связаны тдротер^-ально-^тсса^тцчеокие рудспроявлэния олова и золота.

По морфологии, динамике и характеру неотектонкческих дзй-же;шй мо.ч.но выделить 3 типа берегов: преамулествонно абразионные, аккугдалтивно-абразиошше и аккумулятивное.

В современном рельефе дна Чаунской губы южно выделить реликтовые формы субаэрального рельефа и аккумулятивную подводную равнину, занимающую основную часть плошади дна.

В основании разреза отложений кайнозоя акватории часто лежат коры химического выветривания, предположительно палеогенового возраста. Для более поздней олигоцен-голоценовой толши характерна ритмичность осадконакопления, связанная с фазами кео-тектонической активизации региона. В бортовых частях Чаунской депрессий в зонах сочленения блоков разнонаправленных движений в основании ритмов часто залегают комплексы грубооблсмочных склоновых отложении, сменяющиеся вверх по разрезу юрскими или аллювиальными сортированными осадками. Характеру ритмичности подчиняется распределение в разрезе россыпной металлоносности.

Глава '¿. ПРИБРЕЕНО-^'ОРСКИЕ РОССЫПИ ЧАУН-ЧУКОТГСИ

Наличие россыпной металлоносности прибрежной части шель'а Чаун-Чукотки было установлено в процессе рекогносцировочных работ, проводимых, в основном, силами ВНШМоргео и Чаунской ГРЭ с 1У66 года. На основании комплексного изучения геологии, геоморфологии и металлоносности акваторрии и примыкающей к ней суши были выделены основные металлоносные узлы и участки повышенного содержания золота и олова в донных осадках. Отсутствие критериев локального прогюза и планомерных поисково-разведочных работ не позволило выявить в пред.щах этих участков достаточно крупных россыпей, <а исключением участка Певекский, где впоследствии была разведана "^охьхумейская россыпь олова. Детальное и комплексное и.зучеш:е этой россыпи и ряда других, россыпепроявлений позволило исследовать (факторы россыпеобразочания и разработать критерии локального прогнозирования ГО1! россыпей, что дает возможность повысить эффективность ввделения перспективных плоша-дей под постановку поисково-оценочных работ к ув&личить точность грлгнозных оценок.

'¿Л. Строение и состав россыпи.

Россыпь олова участка Валькумейский представляет собой гетерогенное и разновозрастное образование. Морфолога-е<жи она «ме^т вид вытянотой паралельно берегу лентовидной е плане зало-ки. Я разрезе тело россыпи имеет форму наклоненной., етуп -нчато

опулянной линзы. Общая структура, детали строения и история формирования ее подчинены протягивающемуся вдоль берега эрозионно-тектоническому уступу.

Коренные породы, представленные мвтаморфизованными терркген-ными толщами мезозоя, имеют ступенчатую поверхность. Росеыпные тела приурочены, в основном, к субгоризонтальным бенчеобразным участкам коренного ложа шириною до 200-300 м. С разделяющими их уступами крутизною до 30° и высотою до 10-20м связана пониженная оловоносность.

Продуктивные отложения представлены комплексом шоцен-чет-вертичньгх склоновых и пролютшалыгах щебнистых суглинков, сменяющихся в мористой части аллювиальными верхнемиоценоными и ПМ плиоцен-четвертичными галечникауи, песками и алевритам.

источником россыпи является Валькумейское оловорудное месторождение касситерит-силикатной формации с размером зерен касситерита от 0,05 до О.Ь-lw . Повышенные содержания олова выявлены как в абрадируэгом глифе, так к в коренных породах в основании ччхла отложешй; акватории. Оловоносными также являются делювиальные и пролювиальнке образования.

2.2. Условия осадконакоияения и литология современных отложений.

Изучение гидродинамики акватории в районе м.Валькумзй, геоморфология участка и характера перемещения обломочного материала в зоне пляжа /с помощь» маркирующей гальки/ и на подводном береговом склонеу^у-ц ИСП0ЛЬ30ЕШгаем меченых частиц позволило установить литодинамичеекие условия осадконзкопления и ввделить зоны конвергенции, дивергенции и однонаправленного вдольберегового потока наносов /ЗИН/ .

ha участке дивергенции потоков отмечаются грубооблаючнне валунно- и глыболо-галбчные пляжи неполно/:-.: ¡грофкля, прислоненные к активно абрздируегому скальное клн£у высотой до 50-€0м -Ь зоне конвергенции потоков тшис более устойчивий, с плохо выраженным штормовым ¡залот\ материал пляжа более ыалг.ий и хороаюсор-хлрованкчй. Попадавши,, ь эту joiiy облокочннй гагерпад яспытнвас® преимущественно попг.:) -чнуто /по отнесению к бэрэгу/ дифференциацию и попеременно [.игрирует кдольберега в обе стороны от оса зоны под действием волн и -.'лноинх течений,.

На участках ненасыщенного однонаправленного ВПН наблюдается абразия клифа. По мере поступления обломочного материала в поток происходит его насыщение и на продолжении потока мы встречаем пляжи полного профиля, что свидетельствует о процессе транзита и аккумуляции наносов ка этом участке.

Распределение современных осадков в пределах участка акватории контролируется характером и интенсивностью литодина -мических процессов, ширина зоны зернистых осадков /галечников, песков/ увеличивается от 50-Gûm в области дивергенции потоков до йОО-ШОм в аоне насыщения ВПН и. до 200м в зоне конвергенции. ниже зоны волнового воздействияна глубинах свыше 8-10м слагаются алевритовые илы. Крупность осадков уменьшается как по мере удаления от берега, так и в направлении ВПН . Поступающий в активную зону материал - плохосортированный, преимущественно делювиально-пролювиальный - в процессе волновой переработки и перемешения в ВПН разделяется на гравийно-галеч-ные осадки, которые отлагаются в зоне пляжа, разнозерниотые пески и алевриты, смещающиеся на ИБС, и пелктовую фракцию, которая почти полностью выносится из прибрежной зоны в центральную часть акватории.

Литология отложений и процессы литодинамики определяют распределение олова в поверхностном слое современных донных осадков.

2.3. Современная россыпь олова участка Валькумейский.

Повышенные содержания олова ь современных донных осадках приурочены, в основном, к грубообломочным гравийно-галечиым отложениям и разнозернпстым пескам, наиболее высокие содержания отмечаются в непосредственной близости к коренным источникам. :|злевритсвых ил ах содержания олова обычно не превышают фона.

Поведение касситерита в ВПН контролируется литодинаш-чьскиш факторам. В зоне конвергенции повышенные содержания локализуются в непосредственной близости от источника. Процессы поперечной дифференциации приводят к выносу касситерита на ИБС к формированию нзометричной в плане россыпа. В зоне дивергенции процессы росоыиеобразования ослаблены. Здесь происходит поступление материала со строны моря, а материал аорьдг.р} емого клифа выносится вдольбереговнми потокам на соседние участки.

lia участке однонаправленного ВПН оловоносный шлейф про-

тягивается от коренного источника в направлении потока наносов. Расширение поля оловоносных осадков происходит в соответствии с параметрами гидродинамически активной зоны. По мере продвижения ВИН на поперечном профиле отмечается появление дзух пиков содержаний: первый расположен на пляже и примыкающем к нему ПБС, для него .характерно падение содержания олова в шлейфе и некоторое смещение с пляжа на ПБС. Второй пик находится мористее. Постепенно отделяясь от первого, он локализуется в зоне средне-мелкозернистых хорошо сортированных песков на расстоянии ЗОО-бООм от берега. При этом на удалении от источника содержания олова несколько возрастают.

Поступление касситеритсодержащегэ обломочного натериала в зону пляжа происходит за счет абразии клифа, сложенного как метаморфизованными терригенными породами, так и делювиально-пролювиальными образованиями, причем второй источник поставляет значительно большее количество обломочного материала.

Касситерит в склоновых образованиях представлен широким набором гранулометрических фракций. В процессе волновой переработки и переноса в ВПН происходит дифференциация и сортировка касситерита по крупности. В гравийно-галечных отложениях пля^а накапливаются наиболее крупные фракции, медианный размер /Md / равен 0,54мм . На ПЕС в зоне средне-мзлкозериистых пес-коз концентрируются более гулкие хлассы/fW = 0,18мм/. Наиболее тонкий касситерит уходит из гидродинаг<ически активной зоны зо взвеси и отлагается в поле распространения алевритовых илов /Md = 0,13мм / .

Гидравлическая крупность касситерита ,в основном, соответствует крупности втаапцих отлояэний. Некоторнз отклонения объясняются эффектами, унаследованности и гетерогенности осад-коз, а также особенностям переноса материала в турбулентном потоке.

В разрезе отложении олово распределяется достаточно равномерно, коэффициент корелллции олова в донных осадках и во всей толще четвертичных отложений равен 0,74 /критическое значение при однопроцентном уровне значимости состаздшзт 0,54 /, что говорит об устойчивости литсдинамгни и постоянстве процессов россыпеобразованкя на протяжении длительного времени и, тем садам, о возшкностп экстраполяции содержания олова в -донных

осадках на глубину.

В процессе дифференциации материала происходит изменение минерального состава осадков. На пляже тяжелая фракция представлена комплексом минералов, характерных для Валькумейского рудного поля - турмалином, биотитом, сульфидами, касситеритом.

В процессе переноса в зоне пляжа состав тяжелой фракции мэня-ется незначительно. в шей$е ^^ на ^ в зоне песк0Б ха_

рактер минеральной ассоциации резко мэняется. Цри общем повышении выхода тяжелой фракции и сохраняющемся ведущем положении турмалина начинают преобладать устойчивые при транзите минералы - ильменит, магнетит, гранат, увеличивается содержание циркона и монацита.

Таким образом, в современных осадках участка Валькумей-ский можно выделить два типа концентраций касситерита. Россыпь первого типа с более крупным касситеритом приурочена к плохо-сортированным гравийно-галечным отложениям пляжа и ПБС . По своему строению и минералогическим особенностям она относится к типичным автохтонным россыпям /ближнего сноса/ . Россыпь второго типа, содержащая касситерит во фракции мелкого песка -крупного алеврита, локализуется на ПК в зоне хорошо сортированных средне-мелкозернистых песков. Концентрация касситерита здесь происходит в результате селективного выпадения тяжелых минералов из ВПН на участке уменьшения емкости потока. В минеральном составе появляются ассоциации, характерные для аллох-тонных россыпей. Таким образом, россыпь тонкого касситерита на ПБС является переходным типом между россыпями ближнего и дальнего сноса.

Глава 3. МАТЕМАТИЧВЖОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРИЕРЕЗШО-МОРСКОГО Р0ССЫПЕ0БРА30ВАНИЯ

Основной задачей применения математического моделирования в настоящей работе является прогнозирование строения россыпей и распределения в них полезного компонента в целях обоснования направления геологоразведочных работ. Большое количество влияющих факторов и сложность в формализации некоторых из них требует введения рада допущений и граничных.условий, что ведет к определенной идеализации объекта, но заметно облегчает мате-

иНлХ

и-НУ

Ржс.1. Creva составления уравнения баланса касс.

з « S 6 7 & Х,тыс.м Рве.2. Концентрация касситерита к каркирупцей гадхк* гранат Наблюденнне концентреции: 1-яассатерита; 2-галысж , гранитов; н апрокезьиругсяао кривые содержаний. , Участки поступления в ВПН: 3-кезсжтерята; 4-шебш! гранитов.

О

Рис.З

1 * 5 Л s в •» í j^Tbe.M

Графики содержаний касситерита в пржбрегной зоне, расчитанныо по предложенной ь.етодакеЛ-НаблюденЕнэ содержания.2-3 .Содергтакня.расчитаннне с испсдьзовакиен 2-дашшх по опорной буровой „читал; З-результатсв литшишпеского опробования элювао-далЕяня.

-в-.

магический аппарат и условия его применения на практике. Верификация моделей проводится в процессе проверки адекватности на природных объектах.

Для упрощения задачи преддонёны два типа моделей, различающиеся по степени сложности и информативности и последовательно щкшеняешо по мере увеличения детальности работ.

3.1. Модель, основанная на реиении уравнения баланса шсс.

Применяется на стадии планирования поисковых работ. Для составления исходных дифференциальных уравнений в активной зоне осадков выбирается элементарная ячейка высотой Н , длиной /по оси ОХ , направлено.'' от начала устойчивого ВИН вдоль берега/лХ •и шириной У . Последняя величина по физического сшслу соответствует ширине зоны грубозернистых осадков пляжа и ПВО. Обозначим через IX - скорость поступления материала с суши, 1Г -скорость переноса материала в ВПН, 05 - скорость удаления материала из активной зонк / последний парамзтр различен для разного материала, например, для алевроцелитовой составляющей -

и/ ■ касситерита _ игр галечника — иГг / . Задним реальный, "пульсирующий"зо времени ВПН "идеальным", установившая, с неизменными параметрами миграции вещества через ячейку. Допустим также, что все параметры, кроме содержания олова С и ширины зоны грубозернистых осадков У постоянны на всем "протяжении участка. Приравняв кулю разность объемов ьатериала, поступающего в ячейку и выходящего из нее и поделив полученное выражение на постоянные дХ и Н , получим для всего мигрирующего материала:

Ц-(Г+иГ-и=0 /зл/

Для касситерита на участке оловоноскного источника Хо Х£ :

!^сГ + СиГР-СРи=0 /з.2/

о X

где Ср -содержание касситерита в источнике. Нике по ВПН от источника (X >Х^.) , где Ср =0

+ С оГр=0 /з.з/

Решив уравнение /3.1/ относительно У , получим :

У = Уо+ВХ /з.4/

где В =(1-иГ/и Ж/и) /3.5/

Приняв Уо = 0 и подставив/3,4/ в /3.2/ и /3.3/ реслм их относительно С . На участке Хо:

С = КСр (1-(Х0/Х)А) /Звб/

К = 1/(1- ОГ/Ц + иГр/ц) /3.7/

А = 1 + К/и)/(1 - иГ/и) /3<8/

где

На участке X >

С = КСр(х/-Х?)/хА /з.9/

Аналогичные выражения шкно написать и для Ср - содержания гальки какой-либо маркирующей породы с заменой А наАг. К на К/- , Срна единицу, иГр на (дГг , а Х0и на Хг и Хз соответственно. Используя кривые содержаний касситерита и маркирующего галечника штаз по потоку от соответствующих источников на интервалах X >Х£ и X >Х3 значения констант, входящих в формулы для концентраций, расчитываем по нисходящим ветзял графиков содержаний следующим образом. Величины

Б =КСр(ХГ-Хо), А - для касситерита

Бг= Кг(Хз - Xг ),Аг - для галечника

определялись на интервалах Х>Х^а X >Хз соответственно, путем их подбора методом "наименьших квадратов" как коэффициентов уравнений регрессии

С(Хс) = б/Х? и Сг(*0 ~-Вг/Х*Г

Значения этих коэффициентов, а также известных величин Х0 Хг , Хз и Ср использованы для расчета К и Кр •

Для участка Валькумзйской россыпи с однонаправленным ВШ расчитаны значения А = 1.65, Аг = 1.50, К = 8.0, Кг = 8.8 Незначительные различия констант /что объясняется сходством поведения касситерита и галечника в ВПН/ позволяют использовать

Аг и Кг , расчитанные цо содержаниям на.пляжах гальки какой-либо шркирувдей породы, для определения содержаний олова в россыпи, либо непосредственно расчитать А и К по двум лкгбым опорным профилям. Значения Ср г Хо » XI, Хг . Хз » получаем по данным дитохшнческого опробования и литодинаыи-ческим исследованиям. Проверка адекватнооти модели на природных объектах показала, что различие расчетных средних содержаний металла в поверхностном слое донных отлокений с фактическик, полученым по данным бурения, составило 20-25^ .

Анализ геологического смысла констант показывает, что К дает .преимущественно, совокупное влияние вещественных факторов россыпеобразования; А отражает воздействие различных динамических факторов.

Аналогичным способом получены уравнения для зон транзита и еккуиуляции неносов.

3.2. Диффузионно-конвективная модель.

В этой модели для исследования процесса Ш россыпеобразования используется аппарат описания двударной дисперсии трассера в одномерном потоке неограчиченой протяженности, преобразованный применительно к изучаемым процессам. В отличие от первой модели, здесь учитывается поперечная дифференциация материала, полимодальное распределение касситерита в источнике по фракциям крупности и нелинейный характер изгленеаия литоди-намических процессов..

Применяя плановую систему координат / ось ОХ направлена вдолферега по нащ^лениг ВПН, ось ОУ перпендикулярно ей в направлении акватории/ и вводя допущения о асидатотичной траектории и нелинейном, но монотонном изменении скорости югра-ции частиц в активной зоне, получаем формулу, описывающую распределение концентраций касситерита в донных осадках в точке с координатами / X , У / .

С(х,у)=1Ч'1В;.(Х-Х)"А1'ехр(-^(У-У1)2(Х-Х) У /зл0

где: - доля I -той франции в донных отложениях в точке с координатами / X . У / В1 , Ai.pi - постоянные для каждой фракции вели-_ чины, объединявшие в себе ряд элементарных факторов X - абсцисса центра источника поступления касситерита подвижная координата для частиц различной размерности.

^Х) =У1тах ^-ехрС-а-ах-Х))) /3.11/

Ц^тах— положение частиц соответсвупцей крупности в зоне профиля динамического равновесия.

<А[. - коэффициент, зависящий от соотношения продольной и поперечной скоростей перемещения материала.

Постоянные величины, входящие в /3,10/, зависят от состава источника и литодинамического режима побережья. Их значения, ¿следствии этого, по-видимоку, индивидуальны для каждой россыпи* всвяза с чем разработана эффективная методика их определения при. минимальном количестве исследований на объектах. Для этого необходимо изучить литодинамшсу участка, а также содержание и распределение касситерита по фракциям крупности как в оловоносном источнике, так и по 2-3 профилям пробоотбора в пределах россыпи.

Сходство расчетных значений с реальными распределениями олова, показанное на рис.4 /коэффициент корелляции на Валькумей— ской россыпи равен 0,68 при предельном значении однопроцентного уровня значимости 0,25/ позволяет предположить возможность использования диффузионно-конвективной модели для описания процесса ГИЛ россыпеобразования. Эта модель обладает большей информативностью, чем модель баланса масс, но в то же время требует значительно большего исходного материала, что определяет возможность применения ее на более детальных стадиях геологоразведочных работ.

Исследование этой модели показывает, что в зависимости от преобладания в источнике крупных /псефитово-псаштовых/ или мелких /алевролелитовых/ фракций россыпеобразукщих минералов максишльное их накопление может происходить и на пляже /в пер-

-Ун

x х(. хг хз

Ре.. Схема для расчетов коэффициентов в форьуле

Рис.4 СадзрканЕе олова в донных отложениях. е/наблюдв;сия, сглаженные "скользадгм окном* 8$2хШм. б/расчстагтао по предложенной штодаке., 1-О.Содо|1пажв огона в усл. одаашпах:1.(5олее200; 2.100-200; З.&МОО; 4.30-50; 5.20-30; 6.15-20; 7,10-15; е.5-10; 2,шнее 5; 10.«воры буровых Л5ШЕЛ.

вом случае/ и на ПБО на удалении от берега /во втором случае/. При этом, если в зоне пляжа наблюдается постепенное падение содержаний в шлейфе россыпи то на ПБС максимальные концентрации, отмечаются на некотором удалении от источника россыпи. Протяженность россыпи на ПБС обычно значительно превышает ее протяженность в зоне пляжа, в том числе и в наиболее распространенном случае относительно равномерного распределения рудного компонента по фракциям. Это приводит к тому, что на большом удалении от источника значимые содержания полезного компонента в зоне пляжа могут отсутствовать, не смотря на наличие россыпи на подводном береговом склоне /ПЬС/. Таким образом, получают объяснение ряд особенностей, отмечаемых в ПМ россыпях Северо-Восто ка.

Использование описанных выше моделей при оценке параметров прогнозируемых россыпей в пределах акватории Чаунсной губы и части побережья Восточно-Сибирского моря позволило оценить прогнозные параметры россыпей у мысов Наглейнен, Турырыв, Янра-паак, Шелагский и в устье р.К/йвивеем.

Глава 4. УСЛОВИЯ 0БРА30 .АНИЯ РОССЫПЕЙ

Для определения россыпе-;-С-р??уюцей способности металлоносных формаций важнейшим элементом является крупность полезного компонента. При детальном изучении условий образования россыпей и. локальном прогнозировании необходимо выяснить содержание и распределение полезного компонента по фракциям крупности непосредственно каждого рудного поля или месторождения, что позволит получить исходные данные для прогнозирования параметров россыпей. Предварительная дезинтеграция пород и высвобождение рос-сыпеобразующего компонента способствует увеличению интенсивности абразии., вовлечению в процесс сепарации больших масс мета— лоносчых отложений и, при наличии достаточно активной гидродинамики, значительной степени концентрации полезного 'компонента вследствие усиленного выноса из поступающих отложений легких и мелких фракций.

Для процессов ГОЛ россыпеобразования особенно важно наличие коренных источников или промежуточных коллекторов непосредственно в зоне абразии или на незначительном удалении от побе—

режья, что дает возможность поступления материала в береговую зону при переносе его короткими аллювиальными водоюками.

Анализ значений "энергии конформного рельефа"/вычисление отношения превышений в "окне" условно наброшенной сети, к максимальной отметке в пределах ячейки/ показал, что при использовании ячейки со стороной более 1 км участки концентрации касситерита попадают в поле денудационных морфоокулыггур, что объясняется сочетанием здесь сразу нескольких необходимых факторов: частую приуроченность береговых линий к зоне сочленения блоков с разными знаками неотектонических движений, вовлечение в процесс еолновой переработки больших масс обломочного гатериала за счет денудации приподнятых блоков, близость областей сноса и аккумуляции, длительная устойчивость ьо времени этих процессов. При использовании ячейке, сопоставитй по размерам с шириною россыпей /первые сотни метров/, россыпные тела локализуются в зонах с минимальными значениями ргючленен-ности конформного рельефа, соответствупцих субгоризонтальным площадкам рельефа коренных пород, что отражает благоприятную для россыпеооразования обстановку бенчей.

Ватаым фактором является положение источника по отношению к В1Ш и ширина выходов источника в береговой зоне: чем ближе россыпеобразующий источник расположен к началу В1И и чем больше ширина его выхода в абрадируемэм клкфе /при прочих равных условиях/, тем больше возрастает концентрация полезного компонента в россыпи. Это объясняется влиянием разбавления россыпи "пустой'' породой, поступающей из расположенного "выше" по потоку участка абразии и находит количественное отражение в формулах /3.6/,/3.9/.

Процесс ГОЛ россыпеобразовэния способствует значительному обогащению поступающего в активную зону материала, при достаточно. полной гидродинамической переработке отмечается уьеличе-ние содеркЕший в несколько раз по отношению к материалу источника, что делает 'весьма перспективным источника с низки® содержаниями россыпеобразупкего компонента. В гидродинамически активной зоне происходит гранулометрическая дифференциация поступающего рудного катериел а. Более крупные частицы остаются на пляже и смещаются в направлении ВПН. Мелкие фракцкц взносятся на ИБО в зону мелкозернистых песков. 3 зазисиюсти от

крупностфолеяного компонента в источнике преобладающим является тот или иной тип россыпи. Интенсивность гидродинамических процессов и геоюрфологическая обстановка определяет конкретные условия локализации россыпных тел.

Наиболее благоприятными для россыпеобразовачия являются условия однонаправленного ВШ. Здесь отмечается наибольшая концентрация полезных компонентов. В зонах конвергенции, где происходит попеременная встречная миграция наносов, процессы обогощения, связанные с выносом легких и мелких фракций поступающего в активную зону материала, происходят гораздо менее интенсивно. Образуемые россыпи имеют изометричные в плане очертания, с постепенным падением содержаний по шре удаления от берега и от оси зоны. Участки дивергенции потоков наносов наименее перспективны для образования ПМ россыпей.

ЗАКШЛИЕ

В настоящей работе сделана попытка поиска новых путей локального прогнозирования параметров ПМ россыпей на основе создания математической модели ПМ россыпеобразования. Обязательным условием для моделирования является предварительное детальное изучение литодинамики побережья, источников россы-пеобразующих компонентов и ряда геоморфологических характеристик . Исходя из требований практики, предложенные модели рас-читаны на минимальный объем и возможность оперативного получения парвичного фактического материала. Приведенная методика расчета необходимых для моделирования констант применима в условиях реальных россыпей. Учитывая то, что повышение точности и информативности прогноза ведет к увеличению сложности и стоимости предварительных исследований, а требования к точности прогнозирования на разных стадиях геолого-разведочных работ различны, предложены две последовательно усложняющиеся модели, применяемые по шре увеличения детальности работ. При этом объем специальных исследований сведен до минимума, большая часть необходимых данных может быть получена, в процессе проведения стандартных геолого-съемочных и лоискся.ых работ.

Для удобства применения моделей упрощен математический аппарат. Корректность принятых допущений и проверка адекват-

ности моделей проведены на нескольких природных объектах.

Данные моделирования не являются исчерпывающими: при их иптерпритации необходимо привлечение материалов по геоморфологии, тектонике и истории развития участков. На основании такого комплексного годхода дана прогнозная оценка параметров рада россыпей и россшепроявлений Чаунской губы и ВосточноСибирского моря.

Кроме чисто прикладных задач в работе сделана попытка освещения некоторых теоритических вопросов ГОЛ россыпеобразо-валяя. На основании изучения минералогического и гранулометрического состава оловоносных отложений сделан вывод о том, что в строении современных россыпей Чаунской губы можно выделить два типа концентраций касситерита: типично автохтонны" россыпи /ближнего сноса/ с крупными частицами полезного компонента и россыпи тонкого касситерита, несущие в себе некоторые черты аллолтонных россыпей и являющиеся, таким образом, переходным типом мезду россыпями ближнего и дальнего сноса. Преобладание тох или иных черт в строении реальных россыпей зазисит от распределения касситерита в источнике по фракциям крупности. Выявленная устойчивость в пределах Чаунской губы процессов литодинамаки и россыпеобразования на протяжении четвертичного врешни позволяет экстраполировать данные, полученные на основании изучения поверхностного слоя осадков и современных литодинамических уславий, на всю толшу отложении плейс тоцена-голоцена.

Основными защищаемыми положениями диссертационной работ.I являются:

1. Полимодальное распределение полезного компонента по гранулометрическим фракциям в источнике находит отражение в структуре и особенностях локализации ПМ россыпей.

2. Применение для моделирования процессов Ш россыпеобразования математической модели, основанной на решении уравнения баланса тсс и диффузионно-конвективной модели дает возможность количественна оценить параметры прогнозируемых россыпей и определить характер локализации россыпных тел.

3. Основой для прогнозирования четвертичных ИМ россыгдзй Чаунской губы может служить изучение источников россыпообра-зующих минералов и комплексных показателей литодинамических процессов акватории.

Проведенные исследования позволяют наметить дальнейшие направления работ, которые могут явиться основой доя разработки методики локального прогнозирования ИМ россыпей. Для этого, в первую очередь, необходимы:

1. Изучение граничных условий применения моделей в других регионах в на различных типах россыпей.

2. Выявление влияния условий россыпеобразования на характер применяемых при моделировании коэффициентов.

3. Совершенствование методики расчета коэффициентов в практических условия!.

4. Изучение возможности применения аналогичного подхода к более древним россыпям.

ОДУБДИКСВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Комплексное изучение литодинамики участка побережья методом меченых частиц.-Колыма,1986, ДО, с.31-3-3.

2. Прогнозирование параметров прибрежно-морскйх россыпей.-Разведка и охрана недр, 1930, #2, с.12-13.

3. Моделирование вдольберегового потока наносов и прогнозирование прибрежно-мэрских россыпей, /в соавторстве Тоболич С.Э./

Вестник Л1У, 1991, вып.З, серия 7, с.