Prosess for dannelse av plasseringsinnskudd
Placerforekomster er en type mineralforekomst som dannes gjennom konsentrasjon av verdifulle materialer på grunn av eksogene krefter som forvitring, erosjon, transport og avsetning av vann eller vind. Disse forekomstene er ofte målrettet for gruvedrift fordi de kan inneholde høyverdige mineraler som gull, kassiteritt (tinnmalm), zirkon, rutil, ilmenitt, monazitt og til og med edelstener. Hovedkarakteristikken ved placerforekomster er at tunge mineraler er konsentrert på bestemte steder, atskilt fra lettere mineraler som lettere føres bort av strømmer.
Denne artikkelen drøfter i detalj hvordan plasseringsavsetninger dannes, fra kildebergarten til dannelsen av lag med tunge mineralkonsentrater i avsetningsmiljøet.
1. Mineralkilder og kildebergarter
Prosessen med dannelse av plasseringsavsetninger begynner med tilstedeværelsen av kildebergarter som inneholder verdifulle mineraler. For eksempel stammer gull ofte fra hydrotermale kvartsårer, kassiteritt fra granitt eller greisen, og jernsandmineraler (ilmenitt-magnetitt) fra mafiske og metamorfe magmatiske bergarter. Disse kildebergartene finnes i oppstrøms områder, fjell eller eksponerte bergsoner som senere har gjennomgått forvitring.
Verdifulle mineraler i grunnbergarten er vanligvis spredt (disseminert) eller bundet innenfor spesifikke strukturer. For å bli en plasseringsforekomst, må disse mineralene først skilles fysisk fra vertsbergarten og deretter gjennomgå naturlig sortering under transport.
2. Forvitring: Frigjøring av verdifulle mineraler
Forvitring er en avgjørende fase fordi den bryter ned bergarter og frigjør mineralkorn. Forvitring kan forekomme på følgende måter:
– Fysisk (mekanisk) forvitring: steiner brytes ned i mindre fragmenter på grunn av temperaturendringer, frysing og tining av vann, eller tektonisk aktivitet og tyngdekraft.
– Kjemisk forvitring: visse mineraler løses opp eller omdannes til nye mineraler som leire gjennom oksidasjons-, hydrerings- eller karbonatiseringsprosesser.
– Biologisk forvitring: planterøtter og mikroorganismer bidrar til å akselerere nedbrytningen av bergarter.
Placermineraler er generelt motstandsdyktige mot kjemisk forvitring og har høy hardhet og stabilitet. Gull er for eksempel svært inert og ikke-reaktivt; kassiteritt er også relativt stabilt. Derfor, mens andre mineraler gjennomgår endring og oppløsning, forblir disse tunge mineralene som frie korn.
3. Erosjon og utslipp av materiale i transportsystemet
Etter at forvitring svekker fjellet, er den neste prosessen erosjon, slitasje og fjerning av materiale fra sin opprinnelige plassering. Erosjon oppstår på grunn av regnvann, elver, jordskred eller bølger som slår mot kysten.
Det frigjorte materialet vil komme inn i transportsystemer som elver eller kyststrømmer. På dette stadiet vil kornstørrelse, kornform og mineraltetthet påvirke hvordan mineralene beveger seg betydelig. Dette er begynnelsen på naturlig sortering.
4. Transport: Vannets og strømningsenergiens rolle
De fleste avsetningene dannes av vanntransport, spesielt elver og kystsystemer. I vannstrømmer beveger sedimentært materiale seg via flere mekanismer:
– Suspensjon: fine partikler suspendert i vann.
– Saltasjon: sandkorn «hopper» på elveleiet.
– Trekkraft: større eller tyngre korn ruller/drar langs bunnen.
Tunge mineraler som gull har høy tetthet (omtrent 19,3 g/cm³), mye høyere enn kvarts (omtrent 2,65 g/cm³). Som et resultat har gull en tendens til å legge seg raskt og bevege seg nærmere bunnen av strømmen. Lettere mineraler, derimot, føres lettere lenger i suspensjon.
Transport flytter imidlertid ikke bare materiale; det «sorterer» det også. Jo lenger et mineral transporteres, desto finere er kornstørrelsen og desto mer avrundet er formen. Placergullkorn finnes ofte som flak, flate korn eller nuggets, avhengig av transportavstanden og slitasjemekanismen.
5. Sortering og konsentrering av tungmineraler
Kjernen i dannelsen av placeravleiringer er konsentrasjonen av tunge mineraler gjennom hydrodynamisk sortering. Konsentrering skjer på grunn av forskjeller i:
– Tetthet
– Kornstørrelse og -form
– Strømningshastighet og turbulens
Når strømningsenergien avtar – for eksempel ved utvidede elvestrekninger, svinger, bak steinblokker eller når flomvannet begynner å trekke seg tilbake – vil tyngre sedimenter bli avsatt raskere enn lettere sedimenter. Denne prosessen gjentar seg, spesielt i flomsesonger, som bringer inn en stor mengde nytt materiale, etterfulgt av en avsetningsfase når vannføringen avtar.
Som et resultat av denne repetisjonen blir tunge mineraler stadig mer konsentrert i visse lag, og danner «lønningsstriper» i alluvial gullgruvedrift: gullrike lag som vanligvis ligger nær bunnen av sedimentet, rett over berggrunnen eller over et lag med grov grus.
6. Miljø for avsetning av plasseringsinnskudd
Placeravleiringer kan dannes i en rekke miljøer, som hver har sine egne egenskaper:
a. Elveplassering (Fluvial plassering)
Elveplasseringer er de vanligste. Favorittsteder for tunge mineralkonsentrasjoner inkluderer:
– Indre elvesving (punktstang)
– Sprekker og sprekker i berggrunnen der tunge mineraler er «fanget»
– Sonen bak hindringer som steinblokker
– Gamle elveterrasser som registrerer løpene til gamle elver
Avsetninger på elveterrasser er ofte mer stabile og kan være mål for storskala gruvedrift fordi de ikke alltid ligger langs aktive elvekanaler.
b. Strandplassering
På strender sorterer bølger og kyststrømmer sedimentet kraftig. Tunge mineraler som ilmenitt, rutil, zirkon og monazitt konsentrerer seg ofte til «svart sand». Gjentatte bølger og strømmer vasker det lettere sedimentet tilbake ut i havet, mens de tyngre mineralene blir værende og akkumuleres.
c. Grunt havplassering (marin plassering)
Noen plasseringsmaterialer stammer fra strand- eller elvemateriale som deretter avsettes på grunne marine sokkeler. Bølger, tidevannsstrømmer og stormer fungerer som sorteringsmidler som kan danne lag med tunge mineraler på havbunnen.
d. Vindplasserer (eolisk plasserer)
Selv om det er mindre vanlig, kan vind også danne plasseringsområder i ørkenområder eller på sandstrender. Vind har en tendens til å flytte lettere korn lettere, og etterlater tyngre mineraler som lagforekomster.
7. Naturlige fellers rolle i plasseringskonsentrasjon
For å lage mineralrike plasseringsavsetninger trengs det feller for å hindre at tunge mineraler blir ført bort av strømmen. Disse fellene kan omfatte:
– Ujevn berggrunnsoverflate (små fordypninger, sprekker eller trapper)
– Et lag med grov grus som fungerer som en «sil»
– Sedimentære strukturer som krusninger, krysslag eller barer
– Vegetasjon og naturlige barrierer som bremser vannstrømmen
Gull, for eksempel, akkumuleres ofte i de dypeste delene av sedimentet fordi vekten får det til å «synke» mellom grusen og nå berggrunnen. Derfor retter placer-gruvedrift seg ofte mot de laveste lagene.
8. Nedgraving, komprimering og dannelse av mer permanente avsetninger
Over tid kan plasseringsavsetninger dekkes av nytt sediment, komprimeres og bli mer geologisk modne. Over lengre tid kan elveforskyvninger eller endringer i havnivået heve avsetningene til terrasser eller senke dem ned i det marine miljøet.
Selv om plasseringsavsetninger generelt ikke gjennomgår like intens litifisering som eldre sedimentære avsetninger, kan noen gamle plasseringsavsetninger litifiseres til konglomerater. Et ofte omtalt eksempel innen geologi er de gullrike konglomeratene i eldre sedimentære systemer, som registrerer en lignende prosess, som bare har forekommet i en fjern geologisk fortid.
Konklusjon
Dannelsen av placer-avsetninger er et resultat av en lang serie med gjentatt forvitring av kildebergarter, erosjon, transport, sortering og avsetning. En nøkkelfaktor i den økonomiske verdien av placer-avsetninger er naturens evne til å konsentrere tunge, resistente mineraler – som gull, kassiteritt og tunge sandmineraler – på spesifikke steder som fungerer som sedimentfeller. Elver, kystområder og grunne marine miljøer gir dynamiske energiforhold som tillater at mineralkonsentrasjon kan forekomme naturlig.
Ved å forstå disse prosessene kan geologer og gruvearbeidere forutsi den potensielle plasseringen av plasseringsforekomster, vurdere kvaliteten på forekomstene og utforme mer effektive og miljøansvarlige lete- og gruvedriftsmetoder.
