河南省砂金礦床地質特征

程書樂,王懷智,胡 靜,傅志國

(河南省地質礦產勘查開發局第二地質勘查院,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區,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中,部分則為第四系全新統。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。河床-河漫灘砂金礦的賦礦地層為第四系全新統,屬現代河床沖洪積層。

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和長江水系的南秦嶺地區,河南省流域面積最大的淮河水系至今未發現砂金礦床,在河南省巖金儲量中占很大比例的小秦嶺地區和有多處巖金礦床的桐柏—大別山地區也未發現并探明砂金礦床。

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,多數礦床砂金粒徑＞0.25 mm的占80%以上。1989年在盧氏縣范里鄉土窯溝小河溪中發現一塊狗頭金,重達964.5 g,純度為68.62%,是河南省發現的最大天然金塊。

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,多數礦床砂金成色在900以上。

現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,礦區主要屬淅川縣寺灣鄉管轄,距淅川縣城32 km。礦床為中型,屬于河床-河漫灘型砂金礦床。礦區周邊已發現砂金礦床(點)20余處。

2.1 礦區地貌

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,規模不大,連續性較差,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 礦區地質

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

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

上更新統又細分為上下兩層。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。另有一規模較小的Ⅰ號礦體,因品位和寬度變化大,不具工業意義,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63%。

2.4 砂金特征

形態:砂金形態以片狀為主,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號礦體金的質量分數平均為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 砂金富集規律

礦體品位在橫向上變化無規律,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種來源經剝蝕、搬運,為寺灣砂金礦床提供了成礦物質。

寺灣礦區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 礦區地貌

高都川河為侯河的一級支流,長約20 km。礦區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 礦區地質

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

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

中更新統由厚約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,底部砂礫石層內有砂金賦存。

全新統由砂礫石、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:砂金形態有板狀、粒狀、片狀、不規則狀、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,少數為黃色,色彩鮮艷,色調均勻,光澤強。

成色:據8個砂金組合樣的化學分析結果,砂金中金的質量分數平均為90.71%(表2)。用電子探針測定砂金中的金的質量分數平均為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的重要來源。

該區地貌也有利于砂金礦床的形成,礦區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。礦床產狀與第四系松散沉積物的展布狀態一致。

(2)砂金的形態以片狀為主,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量分數為95.62%,高都川階地型砂金礦中金的質量分數為90.71%,二者較之周邊砂金礦的成色高。

(3)砂金礦的物質來源一般為近源-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、現代河流的內灣區段也是尋找砂金礦床的理想場所。

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