河南上宫金矿床深部矿石特征及金的赋存状态

2021-07-31王俊德梁会利任彧仲杜晓阳董腾飞

矿产与地质 2021年3期

王俊德，梁会利，任彧仲，杜晓阳，董腾飞，张帅，陈雪

(1.河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，河南洛阳 471023；2.河南省金银多金属成矿系列与深部预测重点实验室，河南洛阳 471023；3.自然资源部贵金属分析与勘查技术重点实验室，河南洛阳 471023 )

0 引言

近年来河南省熊耳山地区取得了良好的找矿成果[1-5]，河南上宫金矿床位于华北克拉通南缘熊耳山地区西北部，行政区划隶属于河南省洛宁县，是20世纪90年代在豫西熊耳山成矿带内发现的构造蚀变岩型金矿床[6]，在该矿床周围曾先后发现并探明了虎沟、干树凹、青岗坪等大、中型金矿床，又相继在毗邻地区发现马营、铁炉坪、青铜山等金矿床或含金、银、铜、铅的多金属矿床，显示出该区域优越的成矿地质条件和巨大的找矿潜力。近年在全国“358”找矿突破战略行动中，上宫金矿床深部(高程+600 m～-558 m)取得重大找矿突破，新增备案金资源量50 t以上。本文以河南省洛宁县上宫金矿深部普查资料为依据，对上宫金矿床(包括上宫金矿、干树金矿、虎沟金矿、青岗坪金矿、七里坪金矿等)深部矿石特征及金的赋存状态进行分析和研究，旨在为该区的金矿找矿工作提供某些指导和借鉴。

1 区域地质背景

上宫金矿田位于华北板块南缘，华熊台隆熊耳山隆断区中部(图1)[7]。结晶基底为太古宇太华群片麻岩系，盖层为中元古界熊耳群火山岩；区域断裂带主要为近EW向的马超营断裂、NE向的康山—上宫断裂、焦园断裂等；区域岩浆活动发育，出露燕山期的花山、五丈山、金山庙等重熔型花岗岩体。区域成矿地质条件优越，矿产资源丰富，规模较大的有上宫构造蚀变岩型金矿，祈雨沟、店房爆破角砾岩型金矿、沙沟、铁炉坪银铅锌矿等[8-10]。

图1 熊耳山区域地质矿产简图(据参考文献[7]修编)

区内地层近EW向展布，出露地层主要为太古宇太华群和中元古界熊耳群，区内的断裂构造发育，大致可分为NE向、NNE向、近EW向等三组，其中NE向康山—上宫断裂的北东段纵贯全区，为主要的控岩控矿构造，区内岩浆活动最主要的表现为北东端出露的燕山期花山花岗岩体，大量研究表明花山岩体与周围金矿床形成密不可分[11-14]。

2 矿床地质特征

2.1 地层

矿区出露地层主要为太古界太华群石板沟组片麻岩和浅粒岩，中元古界熊耳群安山岩、流纹岩及新生界第四系残坡积物和松散砂砾石层(图2)。

图2 上宫金矿床地质简图Fig.2 Geological sketch map of Shanggong gold deposit

太华群石板沟组(Arsb)(斜体)：分布于刘秀沟北部，分为片麻岩段和浅粒岩段。其中片麻岩段主要由黑云角闪二长片麻岩、角闪二长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩组成，其间夹有少量浅变粒岩、斜长角闪岩，局部具混合岩化作用；浅粒岩段主要由浅粒岩、变粒岩组成，其间夹有黑云角闪斜长片麻岩及少量斜长角闪岩。该组岩石倾向SWW或NWW，倾角50°～65°，南部被许山组呈角度不整合覆盖[15]。

熊耳群许山组(Pt2x)下段主要岩性为灰绿色、褐绿色玄武安山岩、安山岩类，岩石中斜长石大斑晶不发育；其次为灰红色英安岩、流纹岩和凝灰岩夹层，流纹岩分布在该段顶部。许山组上段岩性主要为灰绿色杏仁状玄武安山岩、小杏仁安山岩、安山岩类为主，致密块状安山岩和少量多斑安山岩。与下段为整合接触[15]。

鸡蛋坪组(Pt2j)分布于许山组南侧，沿熊耳山主分水岭及其北侧呈EW向延伸。下段岩性以英安斑岩、流纹斑岩、英安流纹斑岩夹安山岩为主。中段岩性以安山岩夹玄武安山岩及薄层流纹斑岩为主。上段岩性以英安斑岩、流纹斑岩、夹流纹质英安斑岩为主[15]。

第四系沿干树凹、刘秀沟、正南沟等沟谷平缓坡地分布，为残坡积物和松散砂砾石。

2.2 构造

区内断裂构造发育，根据走向及力学性质，可分为NE向、NNE向和NNW向三组。其中NE向、NNE向含金构造蚀变岩带，是矿床主要含矿构造带。NE向断裂F1为区域性断裂，是矿床主要控矿断裂。总体走向45°，倾向SE或NW，倾角45°～85°，宽度20～30 m，最宽达400 m，由F1等平行断层构成破碎蚀变带，是区内主要的控矿断裂。单条断裂沿走向、倾斜方向均呈舒缓波状，具有分枝复合现象。

2.3 岩浆岩

区内岩浆活动主要表现为中元古代的火山喷发和浅成相岩脉侵入。

3 矿体特征

上宫金矿深部分布矿脉、矿体众多，其中F1矿脉赋存Ⅰ7金矿体规模较大，为深部新发现具有代表性的盲矿体，由39个钻孔工程控制。Ⅰ7金矿体赋存高程672 m～-558 m，埋深512～1210 m，矿体长1892 m，最大延深637 m，向NE侧伏，侧伏角约40°，形态呈似板状、脉状，矿体平均走向55°，平均倾向325°，平均倾角62°，矿体厚0.53～5.66 m，平均厚1.91 m，厚度变化系数为71.9%，为稳定型，金品位为0.32～53.94×10-6，平均品位为5.14×10-6，品位变化系数123%，属较均匀型。

4 矿石特征

4.1 矿石类型

根据矿床深部矿石中金属硫化物类型、相对含量、矿物共生组合、结构构造特征，其自然类型可分为蚀变岩型矿石、碎裂岩型矿石、角(泥)砾岩型矿石和石英脉型金矿石4种类型(图3)。

图3 上宫金矿床深部矿石手标本照片Fig.3 Photos of hand specimen ores in the deep part of Shanggong gold deposit (a)浸染状构造金矿石 (b)细脉浸染状构造金矿石 (c)角砾状构造金矿石 (d)碎裂构造金矿石 (e)块状构造金矿石 (f)条带状构造金矿石 (g)黄铁矿化、硅化蚀变岩型金矿石 (h)脉状条带状金矿石 (i)泥砾岩型金矿石

蚀变岩型金矿石：为矿区主要矿石类型。矿石呈灰白、灰绿色或深灰色，隐晶质或显微粒状变晶结构，块状构造。蚀变岩型金矿石多分布于含金构造蚀变岩石中，并经强烈的硅化、钾化、绢云母化及多金属硫化物交代作用形成，浸染状、细脉状黄铁矿化和硅化蚀变越强，矿石金品位越高(图3g)。

碎裂岩型矿石：为矿区主要矿石类型。矿石呈灰、灰绿色或灰黑色，碎裂结构，块状构造。经构造应力作用破碎而成，沿碎块及裂隙充填硅钙质脉、岩粉和黏土质胶结物，细粒黄铁矿呈星点状、细脉状分布在岩石裂隙中或与方解石石英细脉伴生。由符合工业要求的蚀变碎裂岩、碎裂蚀变岩组成(图3d)。

角(泥)砾岩型矿石：为矿区次要矿石类型。矿石呈灰、灰绿色或深灰色，角砾结构，角砾状构造。在构造带中经应力作用岩石破碎呈角砾状，其间有破碎细屑充填固结或硅钙质物质胶结而成。由符合工业要求的蚀变构造角砾岩或泥砾岩组成。细粒黄铁矿呈星点状、细脉状分布在角砾中或与方解石石英细脉伴生(图3c、3i)。

黄铁矿化石英脉型金矿石：分布于矿体的顶底板附近，由符合工业要求的含金石英脉组成。顶板为方铅矿-石英脉型金矿石，局部为多金属硫化物石英脉型金矿石；底板为黄铁矿-石英脉型金矿石，其厚度不等，一般厚0.3～2 m，顶板和底板基本对称分布。该类型矿石在矿区深部分布较少(图3h)。

4.2 矿石结构

由于该矿床的构造-热液活动具有多期次、多阶段活动的特征。

矿石常见结构为自形晶一半自形晶、他形晶粒状结构、交代结构、包含结构、碎裂结构及糜棱结构等。其中自形晶、半自形晶结构和交代结构较为常见。前者表现为晚期的方铅矿、黄铜矿等矿物沿早期形成的多金属硫化物裂隙分布，两者在晶形、粒度上差别明显，黄铁矿多呈自形晶、半自形晶结构，方铅矿多呈自形—半自形、中—粗粒结构；后者主要表现为钾长石、石英交代原岩，形成交代残余和交代假象结构，方铅矿交代闪锌矿及其黄铁矿、闪锌矿及黄铁矿等，其接触界线呈弯曲港湾状，被交代矿物有溶蚀现象，有时呈弧岛状[16]。

矿石构造类型主要有块状构造(图3e)、细脉浸染状构造(图3b)、细脉状构造(图3a)、条带状构造(图3f)、角砾状构造(图3c)等。块状构造、细脉浸染状构造及角砾状构造是矿床最主要的矿石构造类型，其中块状构造表现为含量不等的黄铁矿在矿石中多分布均匀，局部石英脉中呈不规则的团块状集合体分布，细脉浸染状表现为金属矿物黄铁矿、方铅矿、黄铜矿等矿物以细脉状、等粒—不等粒的单体或集合体浸染于矿石中，为矿区常见的构造类型，角砾状构造主要出现于石英脉型矿石中，即早期形成的石英脉受构造作用挤压碎裂后被晚期的热液矿物胶结，局部发育多期次的角砾，显示矿脉由多阶段的热液活动充填而成[16]。

4.3 矿石物质组成

矿石矿物成分可划分为矿石矿物和脉石矿物两种，其中矿石矿物含量约占8%，脉石矿物含量约占92%。根据野外观察和室内岩矿鉴定，深部金矿石中发现矿物33种，其中金属矿物16种，占矿物总数的48%。脉石矿物17种，占矿物总数的52%，包括热液交代矿物、原岩残留矿物、次生矿物等。矿石矿物以金属硫化物黄铁矿为主，次为方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、斑铜矿等。微量金矿物主要为自然金、银金矿，次为碲金矿、自然银、辉银矿。氧化矿物甚微。脉石矿物以斜长石、石英、绢云母为主，次为钾长石、方解石、铁白云石、绿泥石、萤石、角闪石等。矿物成分详见表1。

表1 矿石矿物成分Table 1 List of mineral composition of ore

矿石中主要矿石矿物特征见图4。

图4 上宫金矿床深部矿石镜下照片Fig.4 Microscopic photos of ores in the deep part of Shanggong gold deposit

黄铁矿：该矿床主要的金属矿物，呈灰黄—浅黄色，形态多为不规则状，少量可见立方体等自然晶。矿石中黄铁矿含量一般为3%～6%，分布不均匀，粒度变化大，一般粒径为0.01～0.7 mm，个别达1.6～9 mm。黄铁矿常呈团块状、条带状、细脉状或星点浸染状产于石英脉或矿化蚀变岩中，与闪锌矿、方铅矿、黄铜矿等紧密共生(图4c)。

闪锌矿：呈灰黑色、棕褐色，金属光泽，分布不均匀，一般含量1%～2%，呈他形晶，不规则粒状，粒径为0.01～0.5 mm，少数达0.3～1.2 mm，呈不均匀浸染状及不规则细脉产出，与方铅矿、黄铜矿、黝铜矿等共生，表现为闪锌矿包含方铅矿(图4b)，闪锌矿交代方铅矿(图4d)。

方铅矿：主要赋存于矿体顶底板石英脉中，呈铅灰色，金属光泽，分布极不均匀，一般含量小于1%，局部富集地段含量1%～3%，呈细脉状或团块状分布，脉宽1～2 mm。晶形为立方体，呈自形、半自形粒状，粒度为0.3～1 mm，并对闪锌矿交代(图4d)。

黄铜矿：铜黄色，矿石中含量小于1%，呈他形细粒状、星散状侵染于脉石矿物及黄铁矿中，粒度为0.02～0.15 mm，并对黄铁、方铅矿有交代作用(图4a)，与闪锌矿、方铅矿、黄铁矿共生(图4c)，为金的载体矿物。方解石：灰白色，自形—半自形晶板条状，微细粒，已普遍绢云母化，在矿石中含量为20%～45%。

石英：呈灰白、烟灰色，矿石中含量可达8%～15%，他形粒状，多呈细脉状、网脉状分布，脉宽一般为0.3～8 mm，延伸不远，断续分布，有晚期碳酸盐细脉穿切现象，该区中晚期的石英含金性差。

4.4 矿石的化学成分

通过对16个不同矿体、不同矿石类型、不同品级的矿石样品进行化学全分析，其化学成分主要为SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO、MgO、MnO2、TiO2、K2O，Na2O、P2O5等，wB≥90%(表2)，还具有明显的富铝及高烧失量等特征。除主成矿元素Au外，伴生有益组分有Ag、Pb、Zn、S、WO3、Mo、Te等，其中w(Ag)为2.89×10-6～591×10-6，以碲银矿、碲金银矿、银金矿及自然银、辉银矿等形式与金属硫化物、碲矿物、石英、绢云母、铁白云石等共生，分布极不均匀。

表2 矿石化学成分Table 2 List of chemical composition of ore

5 金矿物特征

5.1 金矿物的种类

上宫金矿床深部金矿物中以Au、Ag、Te含量不同分为自然金、自然银、银金矿、碲金矿、辉银矿，其中以自然金、银金矿为主，次为碲金矿。自然金呈金黄色，强金属光泽，具极好的延展性，晶体形态多呈不规则他形粒状、伴有片状、浑园状、枝叉状、长角状等(图4f、4g、4h、4i)。矿石中银矿物很少见到，以碲银矿为主，次为碲金银矿、金银矿，偶见辉银矿、自然银。

5.2 金矿物的赋存状态

上宫金矿床深部金矿物形态及赋存形式分为三种：

1)金矿物充填于石英-(弱)黄铁矿阶段中脉石晶粒或粒间缝隙中，金以不规则粒状、角粒状、板片状，其形状受黄铁矿晶粒或粒间缝隙限制。

2)金矿物包于黄铁矿和脉石晶粒中，金多呈细条状、乳状、蠕虫状、堆积状。

3)金矿物大部分布于石英-铁白云石-多金属硫化物阶段的脉石和黄铁矿、方铅矿中，包于脉石、黄铁矿、方铅矿晶粒粒间中，金多呈角粒状、虫状，不规则粒状。

上宫金矿床深部金的粒度主要在0.01～0.037 mm之间，以微—细粒金[17-18]为主，次为小于0.01 mm微粒金，偶见大于0.037 mm的中粗粒金。细粒金(0.037～0.01 mm)占85.19%，微粒金(≤0.01 mm)占14.79%，中粒金(>0.037 mm)占0.02%。由统计数据可知该区自然金的粒度比较细小，详见统计表3。

表3 自然金粒度统计Table 3 StatisticalTable of grain size of natural gold mineral

5.3 金的嵌布特征

矿石中金矿物的形态复杂，分布不均匀，其赋存形式以粒间金为主，含量为68.66%，粒间金多以零星浸染状分布于石英中，呈不规则粒状、枝权状及麦麸状；次为包裹金，含量为27.24%，包裹金多以不规则粒状分布于石英及多金属硫化物内部；裂隙金相对较少，含量为4.10%，裂隙金呈微细脉状、棱角状及片状分布，形态受所处裂隙空间控制，明金颗粒在硅化强烈的矿石中可见，局部甚至沿裂隙形成明金细脉，三者嵌布状态见统计表4。