Закономерности образования россыпей полезных ископаемых, факторы, определяющие их генетику и эволюцию, хорошо освещены в известной работе Ю. А. Билибина «Основы геологии россыпей» и рядом других авторов. Выделяются следующие главные факторы, от которых зависит формирование россыпей: коренные источники, тектонические движения, климатические условия и эрозионно-аккумулятивная деятельность.
Однако такая систематизация, на наш взгляд, выглядит неполной и определяет не все процессы россыпеобразования. Главное, что не выделяются процессы движения и массопереноса, в результате чего могут неверно толковаться причинно-следственные связи. К таким процессам массопереноса следует отнести:
- механические — движения в поле гравитационных сил (лавины, оползни) или под воздействием внешних сил (тектонические подвижки, ледники);
- гидродинамические — в несущих средах (жидких, газовых и даже сыпучих);
- химические — течение природных растворов и гелей;
- биологические (и не только бактериальный уровень) и т.д.
Главенствующим процессом массопереноса для россыпеобразования полезного ископаемого следует признать гидродинамический процесс в водной среде.
В докембрии, в первые эпохи появления золота на Земле, гидродинамическая обстановка была относительно спокойной и носила разновекторный характер. Это приводило только к рассеиванию полезного ископаемого. Формирование континентальной растительности и почвенно-дернового покрова в среднем палеозое привело, вероятно, к появлению водотоков с постоянным круглогодичным стоком. Постоянство эрозионной деятельности водотоков благоприятно сказывалось на переносе и концентрации полезного ископаемого. Но это еще не было обликом современной гидросети.
Известная морская трансгрессия в течение мелового периода привела к повышению уровня моря во всем мире. В результате центральные части некоторых континентов оказались затопленными. Последующие регрессии, когда уровень моря понижался с одновременным наложением тектонических возмущений, могли приводить к замыканию горных систем и сохранению на суше колоссального количества воды. Замыкались не только лагуны, но и целые внутренние моря. Общее или локальное тектоническое поднятие района приводило и к поднятию этих водных масс. Их истечение с высоты не везде носило спокойный, ламинарный характер. В ряде случаев сброс поднятых масс воды носил катастрофический характер, примерно такой же, как мы сегодня наблюдаем при техногенных катастрофах на искусственных водохранилищах, связанных с прорывом дамб, или сходом селей.
Общепризнанно, что сели являются одним из самых разрушительных природных катаклизмов. Их разрушительная сила обусловлена не только скоростью потока, которая, как считается, превышает 4–6 м/сек, но, главное, составом потока. Сель — это двухфазная среда, в значительной степени (до 50–60%) насыщенная минеральными частицами, камнями и обломками горных пород, средневзвешенная плотность которой может превышать 2 т/м3.
Считается, что сели являются следствием бурного таяния снега или ливневых дождей. Так оно и есть, но не для селей региональных масштабов, которые могли покрывать водными потоками целые провинции. Процессы таяния или дожди не могут дать масштабных потоков; они могут быть лишь «спусковым крючком» тому массиву водных масс, которые в силу тех или иных геологических причин уже ранее были подняты на высоту и обладали колоссальной потенциальной энергией.
По мере транзита селевого потока его скоростные и фазовые параметры меняются. В районе очага это водный поток, далее поток набирает в себя твердую фазу, увеличивая плотностные характеристики, и набирает максимальную скорость по мере падения с высоты. Когда селевой поток достигает низменной части рельефа, он набирает максимальную разрушительную и транспортную мощность. Потеря скорости региональных селей происходит на значительных расстояниях (десятки километров) от места падения с горных сооружений. И только после этого сели превращаются в суспензионные и водные потоки. Сортировка твердой фазы по крупности происходит по горизонтали от очага вниз по течению. Мелкие минеральные фракции уносились на сотни километров, заполняя и выравнивая поймы водотоков, вплоть до приморских низменностей. При последующих понижениях базиса эрозии в поймах водных артерий образовывались террасы, сложенные отсортированным песком, супесью, глинами.
Сам сель — это больше гидродинамическое явление по своим параметрам, которое порождает катастрофические смывы (сносы) горных масс. Здесь и обвалы, оползни, гидротранспорт не только телом селя, но и периферийными потоками, происходящими в других, хотя также в достаточно мощных, гидродинамических режимах. Региональные сели могли иметь от единого очага несколько струйных тел, соединяющихся водной средой. Тела селей являлись разрушающим инструментом, привносившим в потоки горные массы, которые катастрофически смывались. Важно, что сель поставлял на территорию не только значительное количество горных масс, но и изливал значительное количество воды, затапливающей смежные территории, где процессы переноса осуществлялись в других гидродинамических режимах.
Размах катастрофических смывов в совокупности с региональными селями — на порядки выше любых форм эрозии: смывались многие миллионы кубометров горных пород; поражению подвергались не только локальные районы, но и целые провинции. Региональный сель нельзя понимать как синоним любой формы эрозии. Это разные явления, отличающиеся по своей физической сущности, в первую очередь по мгновенности развития, соотношению ударно-механических воздействий и разрушительной способности. Эти явления сродни цунами, взрыву. Мгновенные ударные волны могут достигать десятков, а то и сотен метров. И даже если по направлению течения встречались горные цепи, сложенные прочными породами, селевые потоки прорезали в них ущелья. Но главное для россыпеобразования, что эти явления представляют собой не только процессы разрушения, но и процессы массопереноса горных пород.
Важно, что региональные сели сами по себе могут являться рельефообразующим инструментом. По пути следования они вырабатывают глубокие рытвины, котлованы протяженностью до сотен метров и мощные морфологические врезы на многие километры. Такие морфологические элементы только впоследствии становились местом аккумуляции полезных ископаемых. Важно и то, что исполнение таких элементов было разнонаправленно и зависело от конкретного местоположения очага и высотных соотношений на местности. И совсем не обязательно только по направлению к морю. Вероятно, не однозначно утверждение, что любая депрессия в горной стране есть результат тектонического возмущения. Они могли быть выполнены селевыми потоками в тектонически спокойные периоды.
При схождении региональных селей ни о каком гравитационном разделении полезных компонентов и их аккумуляции нет смысла и говорить, как и о проецировании рудных источников на возможную россыпь полезного ископаемого. Они только уничтожали имеющиеся россыпи и уносили их на значительные расстояния. Именно этим обстоятельством и можно объяснить в практике тот факт, что россыпь обнаруживается, а рудный источник — нет.
Однако положительное влияние для россыпеобразования региональные сели все же оказывали. Во-первых, они создавали благоприятную обстановку для последующих аккумуляций; во-вторых, по мере переноса могли объединять несколько россыпей в единую и затрагивать в районе движения различные рудные источники, что повышало кондиции объекта; в-третьих, самостоятельно влияя на развитие и дробление гидросети территории, могли менять направление течения (особенно это касается притоков основного водотока), что приводило к повторному перемыву отложенных горных масс и, опять-таки, качественно менялись параметры россыпи.
Региональные сели и связанные с ними катастрофические смывы периодически повторялись. Можно предположить, что первые масштабные смывы имели место с низа третичного периода (эоцен), когда исчезли внутриконтинентальные моря.
В плейстоцене в ледниковые периоды опять же колоссальное количество воды сохранилось на суше в виде круглогодичных ледников, а океан отступил на 120 м. Перемещающиеся ледники могли организовывать запруживание воды в горной стране на высоте и постепенное ее накопление до колоссальных объемов. Это и были те потенциальные «заряды», которые воспроизводили катастрофические смывы. Гидросеть в это время многократно трансформируется. Палеорусла водотоков смещались на десятки, а то и сотни километров, о чем свидетельствует размах высоких террас. Поймы рек сужаются, речная сеть дробится, и даже часто меняется вектор течения водотоков, вплоть до противоположного.
Собственно, наличие на территории горной страны высоких террас различного уровня, врезанные ущелья, песчаные террасы в поймах основных водотоков — это и есть свидетели катастрофических смывов. И если принято считать, что высокие террасы в горной стране есть результат восходящих тектонических движений, то нельзя исключать того, что одновременно осуществлялся и подъем водных масс, накапливающих колоссальную потенциальную энергию, «выстреливающую» в критический момент. Первое событие являлось причиной другого события.
В 2005 году авторы были очевидцами «наводнения», произошедшего в поселке Батагай, в Республике Саха (Якутия), и зафиксировали некоторые его параметры. На самом деле, это было не наводнение, а потоп, вызванный сходом озера и образовавшимся селем.
Поселок располагается в пойме р. Яна и окружен террасами 70-метровой высоты. Аэропорт поселка находится на верху террасы, которая испещрена множеством овражков и распадков. Дорожники, прокладывая дорогу от аэропорта к поселку, пересыпали один из распадков в виде дамбы, но не обеспечили дренаж, соответствующий естественному ежегодному притоку воды. За пару десятилетий в верхней части распадка образовалось искусственное озеро, в котором даже завелась рыба. Глубина водоема достигала 5 м, объем накопленной воды не превышал 120 тыс. м3.
«Спусковым крючком» процесса послужил затяжной дождь. Водоем переполнился, и с вечера вода стала переливать через дорогу-дамбу, а утром следующего дня произошло разрушение дороги-дамбы и водоем «рухнул» с 70-метровой высоты на поселок, мгновенно превратившись в селевой поток (фото 1). Истечение основного объема воды произошло за два-три часа, скорость потока, замеренная по сечениям в распадке, достигала 4–5 м/сек. Выйдя из распадка, вода рассредоточилась по улицам поселка, но какую работу она сделала, стало видно во второй половине дня, когда был сброшен весь объем воды, и потоки стали затухать.
По всему распадку длиной 2,5 км был выполнен врез глубиной 0,7–1,2 м с незначительными рытвинами. Максимальная рытвина глубиной 5 м образовалась на выходе из распадка, где поток поворачивал в пойму Яны, где и был поселок (фото 2). Далее, как показали следы разрушений, поток разделился на три ветви, что, видимо, было обусловлено имеющимися строениями. Максимальный врез в виде канавы был выполнен по центральной улице (фото 3, 4) почти на всю ее длину — 1200 м. Песчано-супесные отложения покрыли почти всю площадь поселка мощностью от 0,3 до 1 м (фото 5, 6) на периферии выполненных врезов. По выполненным деформациям был подсчитан объем перенесенной горной массы, который составил 58 тыс. м3, т.е. примерно 50% от объема слившейся воды. Вот такая работа была мгновенно выполнена небольшим водоемом.
Поразило несколько обстоятельств. Средняя глубина вреза на равниной части оказалась больше, чем в распадке, и составила 2,5–3 м. Это можно объяснить только постепенным преобразованием водного потока в верхней части распадка в селевой при выходе из него и набором разрушительной мощности. И почему врезная канава имела ширину не более 6 м при ширине улицы 20 м, хотя потоки рассредоточивались, и никаких препятствий для них не было? Удивила и достаточная прямолинейность врезанных канав. Такое может быть, если поток подчиняется гидродинамическим законам струи. Смеем предположить, что селевый поток никаких конусов выноса не создает, он их разрушает; они образуются при других гидродинамических режимах течения. Селевые мелкофракционные наносы не создают устойчивых морфоструктур и подлежат выравниванию даже при обычных атмосферных осадках. В районах Крайнего Севера их сохранность обеспечивается только условиями вечной мерзлоты.
И еще одно наблюдение. В наносах, уже при выходе в реку Яна обнаружилось некоторое количество погибших животных: суслики (еврашки), собачки и домашние кошки (не успели ведь даже на забор запрыгнуть!). Так, возможно, мгновенная гибель мамонтов также сопряжена с катастрофическим смывом? И тела бедных животных были перенесены бушующими потоками в низменности или к побережью океана и собраны в кладбища на выходах основных водотоков?
