Опробование речных систем начальных фаз эрозионного цикла развития

21.12.2016

Речные системы молодого эрозионного цикла типичны для расчлененного горного рельефа с интенсивно проявленными новейшими тектоническими движениями, обусловливающими активное развитие речных долин. В силу невыработанности продольного профиля равновесия таких речных систем, процессы эрозии и денудации преобладают в них над аккумуляцией, речные долины переживают фазы углубления, отчасти — расширения, формируется резко расчлененный рельеф с глубоко врезанными речными долинами, крутыми склонами бортов, слабо меандрирующими руслами рек. В этих условиях господствуют процессы донной и боковой эрозии, в результате которых разрушаются коренные минерализованные зоны в бортах и их днищах, уничтожаются террасовые россыпи предшествующих эрозионных циклов. В подобных условиях преобладает транспортировка образующегося обломочного материала, а русловые фации представлены крупнообломочными галечно-гравийно-песчаными отложениями. Отмечается активное поступление полезных компонентов в современный аллювий — происходит активный современный рудный снос.
В пределах этих речных систем формируются отчетливые шлиховые аномалии в современном аллювии, а также в рыхлых отложениях других генетических типов. Они могут использоваться для поисков коренных минерализованных зон, промежуточных коллекторов и современных россыпей (русловых, косовых, долинных). Таким образом, речные системы начальных фаз эрозионного цикла служат основным объектом шлиховых поисков на разных стадиях геологоразведочных работ, и полученные результаты лежат в основе прогнозной оценки территорий на коренные месторождения и россыпи.
Оптимальной метеорологической обстановкой для выполнения шлиховых поисков является меженный период, так как в это время транспортирующая способность водотоков не имеет экстремального характера. Благодаря наиболее низкому стоянию уровня грунтовых вод в данный период обнажаются всевозможные участки концентрации грубообломочных отложений, обогащенных тяжелой фракцией, и становятся доступными для опробования такие формы, как косы, перекаты, участки коренного ложа рек, нижние части разрезов террас и бортов долин и т. п. Кроме того, в период быстрого спада вод после половодья и сезонов интенсивных дождей русловые и косовые отложения заметно обогащаются тяжелой фракцией, и их опробование позволяет получить после промывки повышенный выход шлиха.
Поисковые маршруты прокладываются по долинам рек, как правило, вверх по течению. Расположение проб в речных системах определяется масштабом поисков и их задачами. При региональных работах шлиховое опробование рыхлых отложений речной сети эрозионного цикла развития, по существу, сводится к отбору проб из современных русловых фаций. При этом опробуют аллювий водотоков высоких и средних порядков, располагая пробы через 1—2 км по ходу маршрута. В местах впадения притоков в водотоки высоких порядков принято сгущать сеть опробования: две шлиховые пробы отбирают из русловых фаций в долине главной реки (ниже и выше места впадения в нее притока) и одну-две в долине притока (выше его устья, вне зоны влияния главного водотока). Шлихи, полученные после промывки проб, подвергаются экспрессному минералогическому анализу в полевых лабораториях, в ходе которого определяется содержание полезных компонентов и их индикаторных спутников. Нанесение результатов на предварительные поисковые карты позволяет выделить перспективные для дальнейших поисков участки речных долин и выявить роль притоков в выносе ценных минералов.
На стадии общих поисков, а также при поисковых и поисково-оценочных работах шлиховые пробы располагают в пределах изучаемой территории по возможности равномерно, покрывая всю площадь в соответствии с кондициями.
Равномерность размещения проб на площади достигается систематическим опробованием всей речной системы — постоянных водотоков всех порядков, вплоть до самых низких, временных водотоков и сухих оврагов, балок, распадков. Шлиховое опробование аллювия сопровождается опробованием делювиальных отложений бортов речных долин и элювия водораздельных пространств. Шлиховое опробование аллювия в долинах мелких притоков с крутым продольным профилем, особенно в приводораздельной их части, затруднено наличием грубообломочных свалов; в этом случае целесообразно получать пробы из делювиальных, пролювиальных и солифлюкционных образований в бортах долин и распадков. В ряде случаев пробы отбираются из естественных обнажений коренных пород с целью получения искусственных шлихов для выявления коренных источников минерализации.
Правильный выбор места отбора шлиховой пробы определяет получение достоверных результатов поисков. Шлиховые пробы располагают в тех участках русел рек, где уменьшается скорость водного потока и происходит накопление транспортируемого рекой обломочного материала. Именно здесь наблюдается максимальное обогащение аллювиального материала тяжелыми минералами, и промывка шлиховых проб дает значительный выход шлиха. Такими благоприятными для шлихового опробования являются участки, размещающиеся ниже областей морфологических изменений в строении речных долин — перегибов их продольного профиля (ниже порогов, перекатов), резкого расширения долин, крутых поворотов русла реки и т. п.
Таким образом, шлиховые пробы отбирают в головных частях кос, на выпуклых изгибах берега в местах крутых поворотов русла, на пляжах, отмелях, в старицах, участках, располагающихся выше препятствий в водном потоке (завалы, коряги, крупные валуны и т. п.), у выходов пород коренного ложа русла. Из опробования исключаются широкие долины крупных водотоков высших порядков, мощные конусы выноса, моренные отложения, а также участки территории, примыкающие к производственным объектам. В первом случае речные долины заполнены переработанным материалом дальнего переноса, не имеющим прямой связи с окружающими геологическими образованиями, а во втором велика роль техногенных факторов, не поддающихся учету при интерпретации результатов поисков.
Обычно опробуются грубообломочные, относительно мало сортированные отложения, накапливающиеся в участках снижения транспортирующей способности водного потока и обогащенные тяжелыми минералами.
Шлиховые пробы отбирают из галечников, неравномернозернистых гравийников, несортированных крупно- или разнозернистых песков с галькой. Наиболее благоприятны для шлихового опробования так называемые "месниковатые пески", т. е. плохосортированные отложения, содержащие значительное количество глинистой фракции, гальку и щебенку коренных пород; наличие глинистой примазки способствует обогащению этих песков тяжелой фракцией и получению при промывке таких проб высокого выхода шлихов разнообразного минерального состава. He подлежат шлиховому опробованию тонкообломочные хорошо сортированные породы — глины, илы, мелкозернистые кварцевые пески дальней транспортировки. Они практически не содержат тяжелой фракции, и промывка их не дает представительных шлихов.
Глубина отбора шлиховых проб зависит от характера распределения по вертикали тяжелой фракции в обломочном материале. Обычно шлиховые пробы отбираются из поверхностных частей русловых отложений. Особенно благоприятны в этом отношении косы, так как они постоянно перемываются текучими водами реки и перемещаются; в результате наиболее подвижные зерна легких минералов вымываются, самый поверхностный слой косовых отложений обогащается тяжелыми минералами. Часто на песке косы виден черный налет отмытого рекой шлиха. Такие естественным путем образованные шлихи скапливаются в головной части косы, на ее выпуклом крае, выше крупных глыб коренных пород или плавника, лежащих на ней. Все эти участки и опробуют при шлиховании кос, причем пробы отбирают из поверхностных частей песчаных накоплений косы.
При отборе шлиховых проб на отмелях, пряжах, в руслах рек поверхностная часть обломочных отложений зачищается с целью удаления илисто-глинистых осадков, а задернованные аллювиальные образования вскрываются небольшими копушами; при этом снимается почвенный горизонт. В обрывах бровок пойменных террас шлиховые работы отбираются из расчисток, вскрывающих их разрез. Однако следует иметь в виду, что главная масса тяжелых минералов аллювия (полезных компонентов и их индикаторных спутников) тяготеет к низам его разреза, обогащая приплотиковые горизонты. Кроме того, заметная концентрация тяжелой фракции наблюдается в крупнообломочных породах, лежащих на ложных плотиках. В силу этого шлиховые пробы обычно отбирают из горных выработок, расчисток, закопушек, вскрывающих, возможно, более глубокие горизонты аллювия, приближенные к истинному плотику или расположенные над ложными плотиками, что позволяет получить более достоверный материал о количественном содержании тяжелой фракции в обломочных породах и об обогащении ее полезными компонентами. С этой целью при систематическом отборе шлиховых проб главных образом из верхних частей разреза аллювия проводится также контрольное опробование его глубоких горизонтов, вскрываемых шурфами или расчистками. Это приобретает особое значение при прогнозной оценке территории на россыпи.
Характер плотика играет заметную роль в распределении тяжелой фракции в аллювии по латерали. В зависимости от состава пород коренного ложа речной долины и степени их тектонической переработки, рельеф поверхности плотика резко различен. При массивных однородных коренных породах плотик имеет довольно ровный рельеф и тяжелые минералы распределены в приплотиковых горизонтах аллювия равномерно. Если коренные породы неоднородны, подвержены интенсивным гипергенным изменениям, сильно трещиноваты, раздроблены или закарстованы, то рельеф поверхности плотика сложный, неровный, изобилует западинами, кавернами, ямами. В подобных случаях аллювий распределяется на плотике весьма неравномерно и наиболее грубообломочные его фации, обогащенные тяжелой фракцией, скапливаются в неровностях, западинах плотика, образуя "кусты" и "карманы", в которых концентрируются полезные компоненты. В таких участках с целью получения достоверных результатов шлихового опробования отбор проб производится по сгущенной сети, часто кустовым методом. Если плотик представлен рассланцо-ванными, сильно трещиноватыми породами, сланцами (такой плотик носит название "ребровик" или "щетка"), тяжелые минералы накапливаются не столько в нижних горизонтах аллювия, сколько в поверхностной трещиноватой, элювиированной части самого плотика, где нередко возникают резко обогащенные участки. В этом случае отбирают так называемые "щеточные" пробы методом задирки, т. е. в шлиховую пробу поступают не только нижние горизонты аллювия, лежащие на плотике, но и самые верхние части разрушенного плотика. Такие "щеточные" пробы трудны для промывки, но дают богатые шлихи.
Исходный объем (или масса) шлиховой пробы зависит от содержаний в обломочных породах тяжелых минералов, которые, таким образом, определяют представительность полученного при промывке пробы шлиха. Первоначальный объем шлиховой пробы должен быть таким, чтобы после промывки минимальный выход шлиха составил 10—15 г; шлихи меньшей массы непредставительны и не могут обеспечить достоверность поисковых работ. Исходный объем или масса всех отбираемых шлиховых проб должны быть стандартными, что позволяет получать сопоставимые результаты по всей территории в отношении количественного содержания шлихообразующих минералов в рыхлых породах. Стандартным считается исходный объем шлиховой пробы 0,02 м3 (или масса 40—50 кг — в зависимости от литологии обломочных пород). В труднодоступных районах и засушливых зонах, где требуется транспортировка проб к месту их промывки, в виде исключения отбирают шлиховые пробы объемом 0,01 м3 (20-25 кг).
Стандартный исходный объем (масса) шлиховых проб обеспечивается тарированием в начале полевого сезона пробных брезентовых мешков, которыми в дальнейшем пользуются для замера исходного объема проб, их хранения и транспортировки к месту промывки. Можно также определить среднюю массу промывочного лотка, заполненного рыхлой породой, путем его взвешивания, а затем учитывать количество промытых лотков на одну пробу, рассчитывая выход шлиха на ее исходную массу. Более точное предварительное тарирование пробных мешков и промывочных лотков производится с помощью ендовок. Это корытообразные деревянные ящики с ручками, имеющие следующие размеры (в см): вверху 60x30, внизу 50x20 при высоте 20. Внутренний геометрический объем такой ендовки 0,028 м3. Однако порода загружается в ендовку в разрыхленном состоянии, что уменьшает ее емкость по массе. Учитывая коэффициент разрыхления пород (Кp), рассчитывают объем породы Vп, заполняющей ендовку; так, для талых пород Kp = 1,4 и Vп = 0,02 м3, а для мерзлых Kp = 1,75 и Vп = 0,016 м3. Для замера объема породы ее засыпают в ендовку с верхом, легким постукиванием дна о землю утрясают и сравнивают под линейку в уровень с краями. Затем определяют емкость тарных мешков или промывочных лотков.