Шашыратушы кен орнын қалыптастыру процесі
Шашыраңқы кен орындары - бұл ауа райының өзгеруі, эрозия, тасымалдау және су немесе желдің шөгуі сияқты экзогендік күштердің әсерінен бағалы материалдардың шоғырлануы арқылы пайда болған минералды кен орнының бір түрі. Бұл кен орындары көбінесе алтын, касситерит (қалайы кені), циркон, рутил, ильменит, монацит және тіпті бағалы тастар сияқты жоғары құнды минералдарды қамтуы мүмкін болғандықтан, өндіруге бағытталған. Шашыраңқы кен орындарының негізгі ерекшелігі - ауыр минералдар белгілі бір жерлерде шоғырланған, олар ағындармен оңай алып кетілетін жеңіл минералдардан бөлінген.
Бұл мақалада бастапқы жыныстан бастап, шөгінді ортада ауыр минералды концентраттар қабаттарының пайда болуына дейінгі шөгінді шөгінділердің қалай пайда болатыны егжей-тегжейлі қарастырылады.
1. Минералды көздер және бастапқы жыныстар
Шашыраңқы кен орындарының пайда болу процесі бағалы минералдардан тұратын бастапқы тау жыныстарының болуынан басталады. Мысалы, алтын көбінесе гидротермиялық кварц тамырларынан, касситерит граниттен немесе гризеннан, ал темір құм минералдары (ильменит-магнетит) мафиялық және метаморфты магмалық жыныстардан пайда болады. Бұл бастапқы тау жыныстары кейіннен үгілуге ұшыраған жоғарғы ағыс аймақтарында, тауларда немесе ашық тау жыныстары аймақтарында кездеседі.
Басты жыныстағы бағалы минералдар, әдетте, белгілі бір құрылымдарда шашыраңқы (таралған) немесе байланысқан күйде болады. Шашыраңқы кен орнына айналу үшін бұл минералдар алдымен негізгі жыныстан физикалық түрде бөлініп, содан кейін тасымалдау кезінде табиғи сұрыпталудан өтуі керек.
2. Үгілу: Бағалы минералдардың босатылуы
Үгілу өте маңызды кезең болып табылады, себебі ол тау жыныстарын ыдыратады және минералды түйіршіктерді бөліп шығарады. Үгілу келесі жолдармен жүруі мүмкін:
– Физикалық (механикалық) үгілу: тау жыныстары температураның өзгеруіне, судың қатып-еруіне немесе тектоникалық белсенділік пен гравитацияға байланысты ұсақ сынықтарға бөлінеді.
– Химиялық үгілу: кейбір минералдар тотығу, гидратация немесе көміртектену процестері арқылы еріп кетеді немесе саз сияқты жаңа минералдарға айналады.
– Биологиялық үгілу: өсімдік тамырлары мен микроорганизмдер тау жыныстарының бұзылуын жеделдетуге көмектеседі.
Шашыраңқы минералдар, әдетте, химиялық үгілуге төзімді және жоғары қаттылық пен тұрақтылыққа ие. Мысалы, алтын өте инертті және реактивті емес; касситерит те салыстырмалы түрде тұрақты. Сондықтан, басқа минералдар өзгеріп, ыдыраған кезде, бұл ауыр минералдар бос түйіршіктер түрінде қалады.
3. Тасымалдау жүйесіне материалдың эрозияға ұшырауы және шығарылуы
Үгілу тау жыныстарын әлсіреткеннен кейін, келесі процесс - эрозия, яғни материалдың тозуы және бастапқы орнынан кетуі. Эрозия жаңбыр суының ағыны, өзендер, көшкіндер немесе толқындардың жағаға соғылуы салдарынан пайда болады.
Бөлінген материал өзендер немесе жағалау ағыстары сияқты көлік жүйелеріне түседі. Бұл кезеңде түйіршіктердің мөлшері, түйіршік пішіні және минерал тығыздығы минералдардың қалай қозғалатынына айтарлықтай әсер етеді. Бұл табиғи сұрыптаудың бастамасы.
4. Тасымалдау: Су мен ағын энергиясының рөлі
Шөгінділердің көпшілігі су көлігімен, әсіресе өзендер мен жағалау жүйелерімен қалыптасады. Су ағындарында шөгінді материал бірнеше механизммен қозғалады:
– Суспензия: суда қалқып тұрған ұсақ бөлшектер.
– Тұздану: құм түйірлерінің өзен арнасына «секіруі».
– Тарту: үлкенірек немесе ауыр түйіршіктер түбімен домалап/сүйреп жүреді.
Алтын сияқты ауыр минералдардың тығыздығы жоғары (шамамен 19,3 г/см³), бұл кварцқа қарағанда (шамамен 2,65 г/см³) әлдеқайда жоғары. Нәтижесінде, алтын тез тұнып, ағынның түбіне жақындайды. Ал жеңіл минералдарды суспензия түрінде алысқа оңай алып жүруге болады.
Дегенмен, тасымалдау тек материалды жылжытпайды; ол оны «сұрыптайды». Минерал неғұрлым алысқа тасымалданса, оның түйіршіктерінің мөлшері соғұрлым ұсақталып, пішіні дөңгеленген болады. Алтынның шашыраңқы түйіршіктері тасымалданатын қашықтыққа және абразия механизміне байланысты көбінесе қабыршақтар, жалпақ түйіршіктер немесе кесектер түрінде кездеседі.
5. Ауыр минералдарды сұрыптау және байыту
Шашыраңқы кен орындарының пайда болуының мәні ауыр минералдардың гидродинамикалық сұрыптау арқылы шоғырлануында жатыр. Шоғырлану келесі айырмашылықтарға байланысты жүреді:
– Тығыздық
- Дәннің мөлшері мен пішіні
– Ағын жылдамдығы және турбуленттілік
Ағын энергиясы төмендеген кезде — мысалы, өзен бөліктерінің кеңеюінде, иілімдерде, тастардың артында немесе тасқын сулары қайта бастағанда — ауыр шөгінділер жеңіл шөгінділерге қарағанда тезірек шөгеді. Бұл процесс, әсіресе су тасқыны маусымдарында қайталанады, олар көп мөлшерде жаңа материал әкеледі, содан кейін ағын азайған сайын шөгінді фазасы пайда болады.
Осы қайталанудың нәтижесінде ауыр минералдар белгілі бір қабаттарда шоғырланып, аллювиалды алтын өндіруде «жалақы жолақтарын» түзеді: әдетте шөгінді түбіне жақын, түпкі жыныстың үстінде немесе ірі қиыршық тас қабатының үстінде орналасқан алтынға бай қабаттар.
6. Шашыраңқы шөгінділердің орналасу ортасы
Шашыраңқы шөгінділер әртүрлі орталарда пайда болуы мүмкін, олардың әрқайсысының өзіндік ерекшеліктері бар:
a. Өзен шашыратқышы (Fluvial Placer)
Өзен шөгінділері ең көп таралған. Ауыр минералдардың шоғырлануының сүйікті орындарына мыналар жатады:
– Өзеннің ішкі иілісі (нүктелік жолақ)
– Ауыр минералдар «тұтылып» қалатын негізгі тау жыныстарындағы жарықтар мен жарықшақтар
– Тас тастар сияқты кедергілердің артындағы аймақ
– Ежелгі өзендердің ағысын жазып алатын ежелгі өзен террасалары
Өзен террасаларындағы шөгінділер көбінесе тұрақтырақ болады және ірі көлемді өндірудің нысанасы болуы мүмкін, себебі олар әрқашан белсенді өзен арналары бойында орналаспайды.
b. Жағажай алаңы
Жағажайларда толқындар мен жағалау ағыстары шөгінділерді қарқынды түрде сұрыптайды. Ильменит, рутил, циркон және монацит сияқты ауыр минералдар көбінесе «қара құмға» шоғырланады. Қайталанатын толқындар мен ағындар жеңіл шөгінділерді теңізге шайып кетеді, ал ауыр минералдар қалып, жиналады.
c. Таяз теңіз шөгіндісі (Marine Placer)
Кейбір шөгінділер жағажай немесе өзен материалдарынан пайда болады, олар кейіннен таяз теңіз қайраңдарында жиналады. Толқындар, толқын ағындары және дауылдар теңіз түбінде ауыр минералдар қабаттарын түзе алатын сұрыптау агенттері ретінде әрекет етеді.
d. Жел төсеніш (Эолиан төсеніш)
Жел сирек кездесетінімен, шөлді аймақтарда немесе құмды жағажайларда да шөгінділерді түзуі мүмкін. Жел жеңіл дәндерді оңайырақ жылжытады, ал ауыр минералдарды артта қалған шөгінділер ретінде қалдырады.
7. Табиғи тұзақтардың шашыраңқы заттардың шоғырлануындағы рөлі
Минералды шөгінділерді жасау үшін ауыр минералдардың ағыспен алып кетуіне жол бермеу үшін тұзақтар қажет. Бұл тұзақтарға мыналар кіруі мүмкін:
– Тегіс емес тау жыныстарының беті (кішкентай ойықтар, жарықтар немесе баспалдақтар)
– «Елек» сияқты әрекет ететін ірі қиыршық тас қабаты
– Толқындар, көлденең қабаттар немесе жолақтар сияқты шөгінді құрылымдар
– Ағынды баяулататын өсімдіктер мен табиғи кедергілер
Мысалы, алтын көбінесе шөгінділердің ең терең бөліктерінде жиналады, себебі оның салмағы оның қиыршық тастардың арасына «батып», түпкі жынысқа жетуіне әкеледі. Сондықтан, шашыраңқы кен өндіру көбінесе ең төменгі қабаттарға бағытталған.
8. Тұрақты кен орындарын көму, тығыздау және қалыптастыру
Уақыт өте келе, шөгінді шөгінділер жаңа шөгінділермен жабылып, тығыздалып, геологиялық тұрғыдан жетілуі мүмкін. Ұзақ уақыт аралығында өзеннің ығысуы немесе теңіз деңгейінің өзгеруі шөгінділерді террасаларға көтеруі немесе теңіз ортасына батыруы мүмкін.
Шашыраңқы шөгінділер әдетте ежелгі шөгінділер сияқты қарқынды литификацияға ұшырамаса да, кейбір ежелгі шашыраңқы шөгінділер конгломераттарға литификациялануы мүмкін. Геологияда жиі талқыланатын мысал - ежелгі шөгінді жүйелеріндегі алтынға бай конгломераттар, олар ұқсас процесті тіркейді, тек алыс геологиялық өткенде ғана кездеседі.
Қорытынды
Шашыраңқы шөгінділердің пайда болуы бастапқы тау жыныстарының ұзақ уақыт бойы қайталанатын үгілуінің, эрозияның, тасымалдаудың, сұрыптаудың және шөгінділердің нәтижесі болып табылады. Шашыраңқы шөгінділердің экономикалық құндылығының негізгі факторы - табиғаттың ауыр, төзімді минералдарды - мысалы, алтын, касситерит және ауыр құм минералдарын - шөгінді тұзақтары ретінде әрекет ететін белгілі бір жерлерде шоғырландыру қабілеті. Өзендер, жағалау аймақтары және таяз теңіз ортасы минералдардың шоғырлануының табиғи түрде жүруіне мүмкіндік беретін динамикалық энергетикалық жағдайларды қамтамасыз етеді.
Геологтар мен кеншілер осы процестерді түсіну арқылы шашыраңқы кен орындарының болашақ орналасуын болжай алады, кен орындарының сапасын бағалай алады және тиімдірек және экологиялық тұрғыдан жауапты барлау және өндіру әдістерін жасай алады.
