Вопросы теоретической геологии. 6. О форме золотин в россыпях. | Lithology.Ru - Литология.РФ :

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

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 грануломинералогический (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 ρo =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
А
В
С
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
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
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
(1/C2) = 73,228A + 7,874
0,997
SUR-04.
 
бух.Тихангоу, эфеля
 
C1 = -0,0937A + 0,0887
0,890
C2= -0,0362A + 0,1365
0,962
SUR-07-1.
бух.Магма, пляж
 
C1 = -0,2684A + 0,3383
0,929
SUR-07-2
 
C2 = -0,5821A + 0,367
0,964
 
(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 Vo= AoBoCo, после воздействия сжимающего усилия он станет Vр= AрBрCр. Если Vo= Vp, то AoBoCo= AрBрCр и ор)(Вор)(Сор) = 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 АВÖ2, 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.

Комментарии

You may like my work

Dear Mr. Makarov,

I can read Russian, but my PC is not adjusted for azbuka, so I prefer writing you English. I am impressed by your publications.

You may like my theroretical and practical results in Sand Texture Sedimentology. You are welcome on my web pages:

http://www.grano.de

My email: jb@grano.de

Best wishes,

Jiri