Прибрежно-морские россыпи

Россыпи этого класса образуются в прибрежной части морей и крупных озер под воздействием волн прибоя и прибрежных течений в полосе пляжа между линиями прилива и отлива, а также на подводном береговом склоне за счет перемыва и сортировки обломочного материала, в основном приносимого впадающими реками и обычно в небольшом количестве поступающего с прибрежной части суши.

Из трех типов морских берегов воздымающихся (высоких, абрадируемых), опускающихся (низких, интенсивно заносимых наносами – аккумулятивных) и устойчивых берегов (остающихся длительное время стабильными), для образования россыпей наиболее благоприятными являются последние. Именно вдоль таких берегов происходит вызываемое преимущественно морскими волнами длительное непрерывное возвратно-поступательное перемещение обломочных масс, их измельчение, сортировка и переотложение.

Поступающий в море обломочный материал переносится вдоль берега морскими течениями и одновременно дифференцируется волнами и приливами по размеру обломков и их удельной плотности, образуя прибрежно-морские россыпи. Схема положения трех основных типов прибрежно-морских россыпей представлена на рис. 73.

Рис. 73. Схема положения различных типов молодых прибрежно-морских россыпей:

1 – коренной берег, 2 – зона прибрежных террас с террасовыми россыпями, 3 – зона прибоя с пляжевыми россыпями, 4 – зона берегового склона и прибрежных течений с подводными россыпями

Важным типом таких россыпей являются пляжевые, в том числе современные пляжевые россыпи. Процесс их образования непосредственно связан в основном с деятельностью прибрежных волн, несущих и выплескивающих на пляж частицы обломочного материала. В связи с тем, что скорость прибойных волн всегда выше скорости волн, скатывающихся обратно в море, в полосе пляжа (в его самой верхней поверхностной части) избирательно накапливаются наиболее тяжелые ценные минералы, тогда как легкие минералы уносятся возвратной волной обратно в море.

Полноценные прибрежные россыпи могут формироваться только в том случае, когда размер обломков ценных минералов равен или несколько больше размера частиц остальных обломков, слагающих пляжевые наносы. В противном случае на пляже будут накапливаться более крупные и тяжелые обломки пород и непромышленных минералов, а более мелкие и легкие зерна ценных минералов будут сноситься обратно в море.

Так как в прибрежье крупными реками в основном привносится мелкозернистый обломочный материал и в том числе ценные минералы дальнего переноса, то наиболее благоприятен для образования пляжевых россыпей тонкозернистый, равномернозернистый состав пляжевых песков с размером зерен в основном 0,1–0,5 мм.

Выносимые волнами на берег тяжелые ценные минералы не могут погрузиться в неподвижную плотную массу подстилающих отложений и накапливаются в самой верхней части тонкозернистых пляжевых песков, подверженных постоянному перемыву и пополнению морскими волнами. Поэтому в отличие от большинства аллювиальных россыпей (кроме косовых), погруженных вглубь осадков, современные пляжевые морские россыпи являются открытыми поверхностными россыпями.

Они в основном слагаются твердыми устойчивыми к истиранию и потому способными переноситься реками на дальние расстояния и выноситься в море россыпеобразующими минералами, имеющими темный преимущественно черный цвет: магнетитом, ильменитом, рутилом, цирконом, монацитом, гранатами. Поэтому пляжевые россыпи представлены в основном богатыми по содержанию ценных минералов (содержание их 30–80%) и потому темно-серыми и черными тонкозернистыми песками.

Прибрежные морские течения, не нарушая общей волновой схемы формирования пляжевых россыпей способствуют «растягиванию» – перемещению привносимого в основном крупными реками обломочного материала вдоль берега со скоростью до десятков и более метров в сутки. Это способствует тому, что прибрежные россыпи протягиваются в виде узких располагающихся между линиями прилива и отлива весьма протяженных полос шириной чаще в 5–25 м, реже более, располагающихся вдоль берега от устья питающей реки или размываемых морем источников на километры, а иногда и сотни километров.

Мощность таких лентообразных залежей современных россыпей обычно небольшая (около 1 м, изредка до 2–3 м), причем внутри этой суммарной мощности продуктивный пласт россыпи состоит из нескольких еще более тонких (в 10–20 см) линзовидных черных прослоев, сложенных наиболее богатыми концентратами ценных минералов.

Важнейшей особенностью современных пляжевых россыпей, отличающих их от почти всех других типов месторождений полезных ископаемых, является их возобновляемость. Этому способствует интенсивное перемещение больших масс прибрежного обломочного материала береговыми течениями и морскими штормами с последующей его сортировкой волнами и повторяющимся относительно быстрым накоплением на поверхности пляжей.

Примерами современных пляжевых россыпей являются прибрежные россыпи Австралии, Бразилии, Индии.

Известны такие россыпи на Тихоокеанском побережье СССР и Америки.

Из пляжевых россыпей в процессе отступления моря образуются более древние морские террасовые россыпи, располагающиеся на прибрежных морских террасах, отстоящих от современного берега моря на разные расстояния (до нескольких километров) и поднятые на высоту в 10–200 м (см. рис. 73).

Эти россыпи бывают перекрыты песчано-глинистыми торфами мощностью 1–5 м. Обычно у моря они сопровождаются современными пляжевыми россыпями. Мощность продуктивных пластов террасовых россыпей часто более значительная, чем пляжевых (до 2–3 м). Размеры их зависят от степени сохранности морских террас и, как правило, уступают размерам пляжевых россыпей.

Важнейшими примерами морских террасовых россыпей являются богатейшие алмазоносные россыпи Намибии и золотоносные россыпи района Ном на Аляске.

Подводные россыпи образуются на береговом склоне в значительной степени в результате деятельности постоянных морских прибрежных течений вдоль берегов трансгрессирующих морей, наступающих на участки побережья с имеющимися пляжевыми и дельтовыми россыпями. Они характеризуются иногда значительными мощностями продуктивных песков (до 25 м), но нередко перекрыты пустыми осадками мощностью в 2–30 м. Ширина их достигает сотен метров при протяженности в километры (до сотен километров).

В настоящее время из таких россыпей начата подводная добыча ильменита, рутила, циркона, монацита, магнетита, хромита, золота, алмазов и др. Например, в Японии со дна Токийского залива производится добыча магнетитовых песков объемом около 500 тыс. т в год с содержанием железа – 56% и диоксида титана 12%; в качестве примеси присутствует ванадий.

В районах, сформированных в процессе поднятия суши и значительного отступления (регрессии) моря, древние морские россыпи нередко обнаруживаются вне связи с современными побережьем вдали от моря, под чехлом перекрывших их впоследствии наносов в виде погребенных прибрежно-морских россыпей. Эти россыпи приурочены к прибрежно-морским фациям пород третичного, мезозойского и реже палеозойского возрасту, перекрытых более молодыми отложениями, и залегают на глубинах от нескольких метров до сотен метров.

Так как эти россыпи были образованы в основном как пляжевые россыпи в условиях, аналогичных современным, но формировались преимущественно на фоне опускания дна и трансгрессии моря, то они характеризуются значительно большими мощностями продуктивных песков (до 20–30 м). В остальном они сходны с соответствующими современными прибрежно-морскими россыпями.

Примером погребенных прибрежно-морских россыпей, аналогичных вышеописанным современным пляжевым ильменит-цирконовым россыпям, являются третичные россыпи Приднепровья.

Эти россыпи залегают на северо-восточной окраине Украинского щита, сложенного архейскими гранитогнейсами, содержащими акцессорную вкрапленность ильменита, рутила, циркона.

В верхней части архейского фундамента развита мощная кора выветривания. Фундамент перекрыт толщей кайнозойских песков, глин, бурых углей, в которой присутствуют два продуктивных горизонта россыпей, связанных с прибрежно-морскими фациями полтавского и сарматского ярусов и перекрытых более молодыми осадками мощностью до 30 м и более.

Полтавские и сарматские пески имеют мощность 5–30 м и 20–25 м и обогащены ильменитом (до 25 кг/м³), рутилом (до 5 кг/м³) и цирконом (до 7 кг/м³). Размер зерен песков этих россыпей 0,05–0,12 мм, зерна хорошо окатанные.

Форма продуктивных залежей пластообразная, залежи неоднородны.

Россыпи Приднепровья образовались в результате размыва мезозойской коры выветривания пород фундамента и концентрации ценных минералов в прибрежно-морских условиях при формировании пляжевых и, возможно, частично дельтовых и подводных россыпей полтавского и сарматского морей. Размеры этих погребенных россыпей весьма значительные.

Подобные погребенные россыпи известны также на Северном Кавказе, на Урале, в Сибири.

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте месторождения обломочных полезных ископаемых – стройматериалов и россыпные месторождения, что общего между ними, в чем главные различия.

2. Какими свойствами обладают россыпеобразующие минералы и что определяет возможную дальность переноса водотоками до места образования россыпей.

3. Какие выделяются генетические классы россыпных месторождений, их основные особенности, схемы образования и промышленное значение.

4. Назовите генетические типы аллювиальных россыпей, механизмы, стадийность образования, приведите разрезы и названия слагающих их пород.

5. Каков литологический состав пород отдельных слоев аллювиальных россыпей, чем определяются промышленные понятия: валунность, каменистость, промывистость россыпей.

6. Каковы типы прибрежно-морских россыпей, их геологическое строение, минеральный состав, механизмы образования и промышленное значение.

7. В чем отличие от других россыпей и сходство между собой косовых аллювиальных и современных пляжевых прибрежно-морских россыпей, назовите важную особенность, отличающую их от других типов месторождений полезных ископаемых.

8. Какие выделяются типы коренных источников россыпеобразующих минералов и какое значение они имеют для образования важнейших типов россыпных месторождений: золота, платины, олова, титана, циркония, алмазов.