河南省砂金礦床地質(zhì)特征

程書樂,王懷智,胡 靜,傅志國

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院,河南許昌461000)

0 引言

河南省砂金探明資源量在全省金礦資源總量中雖然所占比例不大,但分布范圍很廣(圖1),在豫西的嵩縣、欒川、盧氏、靈寶及豫西南的淅川、西峽等地均有分布。黃河水系的伊河、洛河、潁河、朱陽河流域和長江水系的丹江、淇河、老鸛河流域為砂金的兩大集中產(chǎn)區(qū),礦點很多,探明資源量的有嵩縣高都川、淅川寺灣、下集、荊紫關—下灣、西簧等砂金礦床。

河南省的砂金礦均產(chǎn)于第四紀河流沖積層中,分為階地砂金、河床-河漫灘砂金兩種類型。階地砂金在豫西、豫西南地區(qū)的黃河、長江水系二、三級支流中均有分布。嵩縣高都川砂金礦床即以階地砂金為主,在淅川的丹江、淇河、老鸛河流域,階地砂金分布雖廣,但多未形成規(guī)模,成為民采的主要對象。階地砂金礦主要賦存于第四系更新統(tǒng)中,部分則為第四系全新統(tǒng)。河床-河漫灘砂金礦在豫西的伊河、洛河和豫西南的丹江、淇河、老鸛 河廣泛分布,但探明的礦床多集中在淅川縣境內(nèi)。河床-河漫灘砂金礦的賦礦地層為第四系全新統(tǒng),屬現(xiàn)代河床沖洪積層。

1 砂金礦床總體特征

圖1 河南省砂金礦分布示意圖Fig.1 Distribution of placer gold deposits

河南省砂金礦的規(guī)模小且分布不均衡,已探明資源量且具代表性的礦床有淅川寺灣、嵩縣高都川2處,均為中型規(guī)模,其余均為小型或礦點。這一情況與巖金的大部分探明資源量為大型礦床形成鮮明 對照。已探明資源量的砂金礦床皆分布于黃河水系的熊耳山地區(qū)和長江水系的南秦嶺地區(qū),河南省流域面積最大的淮河水系至今未發(fā)現(xiàn)砂金礦床,在河南省巖金儲量中占很大比例的小秦嶺地區(qū)和有多處巖金礦床的桐柏—大別山地區(qū)也未發(fā)現(xiàn)并探明砂金礦床。

河南省砂金礦平均品位較低,礦床平均品位C(Au)=0.16～0.21 g/m3,多數(shù)不超過0.2 g/m3,但也有個別的富礦床平均品位高達1.7 g/m3。

砂金粒度較大,以中、粗粒為主。砂金粒徑＞0.1 mm的占70%以上,多數(shù)礦床砂金粒徑＞0.25 mm的占80%以上。1989年在盧氏縣范里鄉(xiāng)土窯溝小河溪中發(fā)現(xiàn)一塊狗頭金,重達964.5 g,純度為68.62%,是河南省發(fā)現(xiàn)的最大天然金塊。

砂金成色較高。砂金礦多為自然金,銀金礦少見。自然金成色在879～956之間,多數(shù)礦床砂金成色在900以上。

現(xiàn)以淅川寺灣和嵩縣高都川2個砂金礦床為例,對河床-河漫灘型砂金礦和階地型砂金礦進行分述。

2 淅川寺灣砂金礦床

寺灣砂金礦床位于淅川縣西部的豫鄂交界的丹江河谷中,礦區(qū)主要屬淅川縣寺灣鄉(xiāng)管轄,距淅川縣城32 km。礦床為中型,屬于河床-河漫灘型砂金礦床。礦區(qū)周邊已發(fā)現(xiàn)砂金礦床(點)20余處。

2.1 礦區(qū)地貌

丹江河谷為開闊的河流沖積地貌,河谷兩側為剝蝕地貌。河谷分為河床、河漫灘、階地、沖洪積扇、沖積錐及坡積裙等。

河床和河漫灘極為發(fā)育,寬度一般為800～1 500 m,平均1 000 m;沉積物主要為砂和礫石,厚度5～8 m,是砂金賦存的主要地貌單元。

階地可分為Ⅰ～Ⅳ級。Ⅰ級階地上部為3～7 m厚的黏土層,下部為4～8 m厚的砂礫層,下部砂礫層是該區(qū)次要含金層,也是民采砂金的主要對象;Ⅱ級階地上部是2～3 m厚的黏土層,下部是2～4 m厚的砂礫層,砂礫層中下部往往含金;Ⅲ級階地分布于河谷兩側山坡上,規(guī)模不大,連續(xù)性較差,上部也是黏土層,厚 1～2 m,下部亦為砂礫層,厚 2～3 m,砂礫層下部有采金老硐;Ⅳ級階地只在河谷兩側小山脊作零星分布。

2.2 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)出露地層全為第四系,角度不整合覆蓋于古生界灰?guī)r或第三系砂礫巖之上,又可分為中更新統(tǒng)(Q2)、上更新統(tǒng)(Q3)和全新統(tǒng)(Q4)。

中更新統(tǒng)分布于Ⅳ級階地上,由沖積成因的黏土、砂、礫石和鈣質(zhì)結核組成,分布零星,厚度不大,一般厚0.5～2 m。

上更新統(tǒng)又細分為上下兩層。下部層主要分布在Ⅲ級階地上,由沖積成因的黏土、亞黏土和砂礫石組成:在黏土、亞黏土(厚1～2 m)之下為砂礫層(厚2～3m);上部層分布在Ⅱ級階地上,在黏土層(厚2～3 m)之下為砂礫層(厚2～4m)。

全新統(tǒng)總厚6～20 m,分為兩層。下部層分布于丹江兩側的Ⅰ級階地上,上為的黏土、亞黏土層(厚3～7m),下為砂礫層(厚4～8m),是本區(qū)的含金層之一,也是民采砂金的主要層位。上部層分布于廣闊的河床、河漫灘上,是寺灣砂金礦礦體賦存的主要層位,主要為砂、礫石,厚5～8m。砂礫層中砂占20%～40%。礫石占55%～75%,泥質(zhì)一般少于5%。礫石直徑一般2～10 cm,沖溝口附近的礫石個別可達40～50 cm。

2.3 礦體特征

寺灣砂金礦床在成因上屬河流沖積型,在賦存部位上屬河床-河漫灘型,由大致平行的Ⅱ號、Ⅲ號2個礦體組成。另有一規(guī)模較小的Ⅰ號礦體,因品位和寬度變化大,不具工業(yè)意義,但可供民采。

Ⅱ號礦體呈彎曲的長條狀,順丹江河谷展布,賦存于淇河與丹江的交匯部位。礦體長2 200 m,寬40～160 m,平均125 m,最厚處 9.2 m,最薄處 4.7 m,平均7.46 m,厚度變化系數(shù)23.44%,品位最高0.512 g/m3,最低 0.044 7 g/m3,平均 0.229 5 g/m3,品位變化系數(shù)72%。

Ⅲ號礦體呈寬窄變化的長條狀,分布于淇河與丹江交匯部位及其下游的河床-河漫灘砂礫層中。礦體長 5 400 m,寬40～320 m,平均160 m,最厚處15.2 m,最薄處4.84 m,平均7.63 m,厚度變化系數(shù)為26%,品位最高0.470 3 g/m3,最低0.011 8 g/m3,平均0.1519 g/m3,品位變化系數(shù)63%。

2.4 砂金特征

形態(tài):砂金形態(tài)以片狀為主,板狀為次,二者分別占砂金總重量的63%和24.8%;此外還有粒狀、長條狀、不規(guī)則狀等。砂金表面粗糙,凸凹不平,凹坑中偶見石英顆粒及巖屑。

粒度:砂金粒度較粗,粒徑＞2 mm的占砂金總重量的11.6%,2～1 mm的占36.2%,1～1.5 mm的占38.6%,0.5～0.3 mm的占9.8%,0.3～0.1 mm的占3.5%,<0.1 mm的只占0.3%。

色澤:砂金呈黃-金黃色,顏色鮮艷,色調(diào)均勻,具強金屬光澤。

成色:寺灣砂金中金含量很高,Ⅱ號、Ⅲ號礦體金的質(zhì)量分數(shù)平均為95.62%(表1)。

表1 砂金成色化學分析結果表Table 1 Chemical analysis of placer gold samples from the Siwan placer gold deposit

2.5 伴生礦物

砂金伴生礦物主要有磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、石榴石、鋯石、金紅石、獨居石、黃鐵礦等。因伴生礦物含量少,該礦床基本上為單一砂金礦床。

2.6 砂金富集規(guī)律

礦體品位在橫向上變化無規(guī)律,在縱向上礦體中部較富、兩端較貧,砂金在淇河與丹江匯合地段富集。在垂向上,砂金富集在砂礫層的中下部和底部,其賦存的砂金占了總量的98.6%。砂金在礦體中分布的總趨勢是:品位上貧下富,粒度上細下粗。

2.7 砂金礦的礦質(zhì)來源

①來自老地層中的金:丹江中上游老地層中金的豐度值較高,如熊耳群火山巖、陡嶺群磊溝組片巖,耀嶺河群的中 -基性火山巖,金豐度為 30×10-9～36×10-9;②來自原生金礦床(點)中的金:砂金礦所在區(qū)域金礦及礦化點較多,分布普遍;③來自階地砂礦的金:丹江兩岸階地砂金礦點分布較多。上述3種來源經(jīng)剝蝕、搬運,為寺灣砂金礦床提供了成礦物質(zhì)。

寺灣礦區(qū)的地貌條件有利于砂金礦床的形成,尤其是淇河、丹江匯合處,河水流速突然減小,有利于砂金的重力沉淀、富集。

3 嵩縣高都川砂金礦床

高都川砂金礦床位于嵩縣縣城西北2 km處的高都川河河谷中,礦床規(guī)模達中型,是階地砂金和河床-河漫灘砂金混合型礦床,以階地砂金礦為主。

3.1 礦區(qū)地貌

高都川河為侯河的一級支流,長約20 km。礦區(qū)位于不對稱的河谷中,以河流沖積地貌為主。河漫灘和Ⅰ級階地分布較廣,Ⅱ級至Ⅴ級階地僅在河谷北坡分布,且因沖溝切削變得不很完整。

河床-河漫灘:河漫灘最大寬度450 m,最窄處170 m,平均寬312 m,堆積物主要是礫石、砂和少量黏土。河床不發(fā)育,豐水期寬100 m左右,枯水期局部河段斷流。

階地:可分為5級。Ⅰ級階地連續(xù)出露在河谷北坡,長約11.5 km,寬度最大500 m,最小130 m,平均239 m。河谷南坡Ⅰ級階地多已缺失,呈斷續(xù)分布。Ⅰ級階地上部為亞黏土層,厚3～6 m;下部為礫石層,厚3～5m,是砂金礦的主要賦存層位。Ⅱ級階地斷續(xù)分布于河谷北坡,長約4.6 km,平均寬150 m,上部為厚5～10 m的亞黏土層,下部為厚1.5～3 m的礫石層,含有砂金。Ⅲ級階地連續(xù)分布于河谷北坡,長約8 km,平均寬600 m,其底部礫石層亦是砂金的賦存部位。Ⅳ級階地在河谷北坡,出露面積較小,亦由上部亞黏土層和下部礫石層組成。Ⅴ級階地多已剝蝕,僅在河谷北部谷緣分水嶺處零星出露。

3.2 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)出露地層為第四系,分為下更新統(tǒng)(Q1)、中更新統(tǒng)(Q2)、上更新統(tǒng)(Q3)和全新統(tǒng)(Q4)。

下更新統(tǒng)為厚1.5～5 m的泥砂質(zhì)膠結礫石層組成,分布于第三系基巖之上,構成Ⅳ級、Ⅴ級階地的底部礫石層,內(nèi)有砂金賦存。

中更新統(tǒng)由厚約10 m的亞黏土組成,分布于Ⅳ級、Ⅴ級階地之上。

上更新統(tǒng)由亞黏土和砂礫石層組成,厚5～10 m,構成Ⅱ-Ⅲ級階地,底部砂礫石層內(nèi)有砂金賦存。

全新統(tǒng)由砂礫石、亞黏土、砂土組成,總厚8～20 m,分為上下兩組。下組的上部為3～6 m厚的亞黏土層,下部為2～5 m厚的含泥砂礫石層,含礫石65%～75%,含砂15%～25%,含泥5%～10%。下組主要構成Ⅰ級階地,其下部的含泥砂礫石層是砂金礦的主要賦礦層。上組以礫石層、粗砂礫石層為主,局部夾亞黏土和亞砂土透鏡體,主要構成河漫灘,厚3.5～7.5 m。上組的下部是砂金礦的賦礦層之一。上組的河漫灘堆積物疊加在下組底部的含泥 砂礫石層上,使下組和上組兩個含金層疊加相交在一起,二者無明顯的分界標志,致使下組(Ⅰ級階地)中的砂金和上組(現(xiàn)代河床-河漫灘)中的砂金難以嚴格劃分。因此高都川砂金礦屬階地和河床-河漫灘混合型砂金礦,但以階地砂金為主。

3.3 礦體特征

高都川砂金礦由1個主礦體和2個邊界礦體組成。主礦體總長12.227 km,分為東、西兩段。西段長7.808 km,寬80～360 m,平均 217 m;厚度最大12.9 m,最小 5 m,平均 8.70 m,厚度變化系數(shù)21.8%,混合砂金品位最高 1.000 4 g/m3,最低0.027 4 g/m3,平均 0.205 4 g/m3,品位變化系數(shù)90.8%。東段礦體長 1.602 km,寬 80～180 m,平均140 m;厚5.4～8.6 m,平均7.44 m,厚度變化系數(shù)17.6%,品位最高0.391 8 g/m3,最低0.070 2 g/m3,平均0.156 4 g/m3,品位變化系數(shù)70%。礦體中的砂金主要富集在砂礫石層的中下部和底部,賦存在砂礫石層中下部和底部的砂金占總儲量的90%。

3.4 砂金特征

形態(tài):砂金形態(tài)有板狀、粒狀、片狀、不規(guī)則狀、長條狀、樹枝狀等,其中以板狀和粒狀為主,以重量計,板狀砂金占總量的49.5%,粒狀砂金占33.9%,二者占砂金總量的80%以上。砂金表面粗糙,凸凹不平,凹坑中常有泥質(zhì)充填。

粒度:砂金粒度以中-粗粒為主。單粒最大為4.7 mm ×3.6 mm ×1.0 mm,重 93 mg,粒徑 ＞0.25 mm的占總量的92.1%,<0.1 mm的僅占0.32%。砂金粒度在礦體中分布狀況是:垂向上是上部細、下部粗;平面上是上游粗、下游細。

顏色:砂金多呈金黃色,少數(shù)為黃色,色彩鮮艷,色調(diào)均勻,光澤強。

成色:據(jù)8個砂金組合樣的化學分析結果,砂金中金的質(zhì)量分數(shù)平均為90.71%(表2)。用電子探針測定砂金中的金的質(zhì)量分數(shù)平均為90.08%,平均含銀6.2%(表3)。2種分析結果都說明高都川砂金礦的砂金成色較高。

3.5 伴生礦物

砂金伴生礦物主要為磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦,另有少量獨居石、鈦鐵礦、磷灰石、黃鐵礦等。

3.6 成礦條件

高都川砂金礦的礦源為近源-中源供給,而且是多種來源。砂金物質(zhì)的來源有高都川上游的巖金及砂金礦床(點)、太華群片麻巖和燕山期花崗斑巖,其中祁雨溝金礦床是高都川砂金礦成礦物質(zhì)的重要來源。

該區(qū)地貌也有利于砂金礦床的形成,礦區(qū)西部為中山狹谷侵蝕地貌,中東部為丘陵剝蝕堆積地貌,河谷突然開闊,河水流速驟降,上游河水攜帶的大量含金物質(zhì)到此大量聚積,有利于砂金的富集成礦。

表2 砂金金銀含量化學分析結果Table 2 Chemical analysis of placer gold samples from the Gaoduchuan placer gold deposit

表3 砂金的電子探針測定結果Table 3 Electron-probe analysis of placer gold samples from the Gaoduchuan placer gold deposit

4 結語

(1)河南省砂金礦床主要有河床-河漫灘砂金及階地砂金礦的兩大類型。礦床產(chǎn)狀與第四系松散沉積物的展布狀態(tài)一致。

(2)砂金的形態(tài)以片狀為主,板狀、粒狀為主;砂金的成色較高,寺灣河床-河漫灘型砂金礦中金的質(zhì)量分數(shù)為95.62%,高都川階地型砂金礦中金的質(zhì)量分數(shù)為90.71%,二者較之周邊砂金礦的成色高。

(3)砂金礦的物質(zhì)來源一般為近源-中源的巖金礦床提供。

(4)砂金礦找礦的有利地段:一是河流的交匯部位;二是河流地形由陡變緩、河水流速由急變緩的部 位。值得注意的是河谷的緩坡一側、現(xiàn)代河流的內(nèi)灣區(qū)段也是尋找砂金礦床的理想場所。

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