河南上宮金礦床深部礦石特征及金的賦存狀態(tài)

王俊德，梁會利，任彧仲，杜曉陽，董騰飛，張 帥，陳 雪

(1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 洛陽 471023；2.河南省金銀多金屬成礦系列與深部預(yù)測重點實驗室，河南 洛陽 471023；3.自然資源部貴金屬分析與勘查技術(shù)重點實驗室，河南 洛陽 471023 )

0 引言

近年來河南省熊耳山地區(qū)取得了良好的找礦成果[1-5]，河南上宮金礦床位于華北克拉通南緣熊耳山地區(qū)西北部，行政區(qū)劃隸屬于河南省洛寧縣，是20世紀(jì)90年代在豫西熊耳山成礦帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)的構(gòu)造蝕變巖型金礦床[6]，在該礦床周圍曾先后發(fā)現(xiàn)并探明了虎溝、干樹凹、青崗坪等大、中型金礦床，又相繼在毗鄰地區(qū)發(fā)現(xiàn)馬營、鐵爐坪、青銅山等金礦床或含金、銀、銅、鉛的多金屬礦床，顯示出該區(qū)域優(yōu)越的成礦地質(zhì)條件和巨大的找礦潛力。近年在全國“358”找礦突破戰(zhàn)略行動中，上宮金礦床深部(高程+600 m～-558 m)取得重大找礦突破，新增備案金資源量50 t以上。本文以河南省洛寧縣上宮金礦深部普查資料為依據(jù)，對上宮金礦床(包括上宮金礦、干樹金礦、虎溝金礦、青崗坪金礦、七里坪金礦等)深部礦石特征及金的賦存狀態(tài)進(jìn)行分析和研究，旨在為該區(qū)的金礦找礦工作提供某些指導(dǎo)和借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

上宮金礦田位于華北板塊南緣，華熊臺隆熊耳山隆斷區(qū)中部(圖1)[7]。結(jié)晶基底為太古宇太華群片麻巖系，蓋層為中元古界熊耳群火山巖；區(qū)域斷裂帶主要為近EW向的馬超營斷裂、NE向的康山—上宮斷裂、焦園斷裂等；區(qū)域巖漿活動發(fā)育，出露燕山期的花山、五丈山、金山廟等重熔型花崗巖體。區(qū)域成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，礦產(chǎn)資源豐富，規(guī)模較大的有上宮構(gòu)造蝕變巖型金礦，祈雨溝、店房爆破角礫巖型金礦、沙溝、鐵爐坪銀鉛鋅礦等[8-10]。

圖1 熊耳山區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[7]修編)

區(qū)內(nèi)地層近EW向展布，出露地層主要為太古宇太華群和中元古界熊耳群，區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造發(fā)育，大致可分為NE向、NNE向、近EW向等三組，其中NE向康山—上宮斷裂的北東段縱貫全區(qū)，為主要的控巖控礦構(gòu)造，區(qū)內(nèi)巖漿活動最主要的表現(xiàn)為北東端出露的燕山期花山花崗巖體，大量研究表明花山巖體與周圍金礦床形成密不可分[11-14]。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層主要為太古界太華群石板溝組片麻巖和淺粒巖，中元古界熊耳群安山巖、流紋巖及新生界第四系殘坡積物和松散砂礫石層(圖2)。

圖2 上宮金礦床地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological sketch map of Shanggong gold deposit

太華群石板溝組(Arsb)(斜體)：分布于劉秀溝北部，分為片麻巖段和淺粒巖段。其中片麻巖段主要由黑云角閃二長片麻巖、角閃二長片麻巖、黑云角閃斜長片麻巖組成，其間夾有少量淺變粒巖、斜長角閃巖，局部具混合巖化作用；淺粒巖段主要由淺粒巖、變粒巖組成，其間夾有黑云角閃斜長片麻巖及少量斜長角閃巖。該組巖石傾向SWW或NWW，傾角50°～65°，南部被許山組呈角度不整合覆蓋[15]。

熊耳群許山組(Pt2x)下段主要巖性為灰綠色、褐綠色玄武安山巖、安山巖類，巖石中斜長石大斑晶不發(fā)育；其次為灰紅色英安巖、流紋巖和凝灰?guī)r夾層，流紋巖分布在該段頂部。許山組上段巖性主要為灰綠色杏仁狀玄武安山巖、小杏仁安山巖、安山巖類為主，致密塊狀安山巖和少量多斑安山巖。與下段為整合接觸[15]。

雞蛋坪組(Pt2j)分布于許山組南側(cè)，沿熊耳山主分水嶺及其北側(cè)呈EW向延伸。下段巖性以英安斑巖、流紋斑巖、英安流紋斑巖夾安山巖為主。中段巖性以安山巖夾玄武安山巖及薄層流紋斑巖為主。上段巖性以英安斑巖、流紋斑巖、夾流紋質(zhì)英安斑巖為主[15]。

第四系沿干樹凹、劉秀溝、正南溝等溝谷平緩坡地分布，為殘坡積物和松散砂礫石。

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，根據(jù)走向及力學(xué)性質(zhì)，可分為NE向、NNE向和NNW向三組。其中NE向、NNE向含金構(gòu)造蝕變巖帶，是礦床主要含礦構(gòu)造帶。NE向斷裂F1為區(qū)域性斷裂，是礦床主要控礦斷裂。總體走向45°，傾向SE或NW，傾角45°～85°，寬度20～30 m，最寬達(dá)400 m，由F1等平行斷層構(gòu)成破碎蝕變帶，是區(qū)內(nèi)主要的控礦斷裂。單條斷裂沿走向、傾斜方向均呈舒緩波狀，具有分枝復(fù)合現(xiàn)象。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動主要表現(xiàn)為中元古代的火山噴發(fā)和淺成相巖脈侵入。

3 礦體特征

上宮金礦深部分布礦脈、礦體眾多，其中F1礦脈賦存Ⅰ7金礦體規(guī)模較大，為深部新發(fā)現(xiàn)具有代表性的盲礦體，由39個鉆孔工程控制。Ⅰ7金礦體賦存高程672 m～-558 m，埋深512～1210 m，礦體長1892 m，最大延深637 m，向NE側(cè)伏，側(cè)伏角約40°，形態(tài)呈似板狀、脈狀，礦體平均走向55°，平均傾向325°，平均傾角62°，礦體厚0.53～5.66 m，平均厚1.91 m，厚度變化系數(shù)為71.9%，為穩(wěn)定型，金品位為0.32～53.94×10-6，平均品位為5.14×10-6，品位變化系數(shù)123%，屬較均勻型。

4 礦石特征

4.1 礦石類型

根據(jù)礦床深部礦石中金屬硫化物類型、相對含量、礦物共生組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，其自然類型可分為蝕變巖型礦石、碎裂巖型礦石、角(泥)礫巖型礦石和石英脈型金礦石4種類型(圖3)。

圖3 上宮金礦床深部礦石手標(biāo)本照片F(xiàn)ig.3 Photos of hand specimen ores in the deep part of Shanggong gold deposit (a)浸染狀構(gòu)造金礦石 (b)細(xì)脈浸染狀構(gòu)造金礦石 (c)角礫狀構(gòu)造金礦石 (d)碎裂構(gòu)造金礦石 (e)塊狀構(gòu)造金礦石 (f)條帶狀構(gòu)造金礦石 (g)黃鐵礦化、硅化蝕變巖型金礦石 (h)脈狀條帶狀金礦石 (i)泥礫巖型金礦石

蝕變巖型金礦石：為礦區(qū)主要礦石類型。礦石呈灰白、灰綠色或深灰色，隱晶質(zhì)或顯微粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。蝕變巖型金礦石多分布于含金構(gòu)造蝕變巖石中，并經(jīng)強(qiáng)烈的硅化、鉀化、絹云母化及多金屬硫化物交代作用形成，浸染狀、細(xì)脈狀黃鐵礦化和硅化蝕變越強(qiáng)，礦石金品位越高(圖3g)。

碎裂巖型礦石：為礦區(qū)主要礦石類型。礦石呈灰、灰綠色或灰黑色，碎裂結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。經(jīng)構(gòu)造應(yīng)力作用破碎而成，沿碎塊及裂隙充填硅鈣質(zhì)脈、巖粉和黏土質(zhì)膠結(jié)物，細(xì)粒黃鐵礦呈星點狀、細(xì)脈狀分布在巖石裂隙中或與方解石石英細(xì)脈伴生。由符合工業(yè)要求的蝕變碎裂巖、碎裂蝕變巖組成(圖3d)。

角(泥)礫巖型礦石：為礦區(qū)次要礦石類型。礦石呈灰、灰綠色或深灰色，角礫結(jié)構(gòu)，角礫狀構(gòu)造。在構(gòu)造帶中經(jīng)應(yīng)力作用巖石破碎呈角礫狀，其間有破碎細(xì)屑充填固結(jié)或硅鈣質(zhì)物質(zhì)膠結(jié)而成。由符合工業(yè)要求的蝕變構(gòu)造角礫巖或泥礫巖組成。細(xì)粒黃鐵礦呈星點狀、細(xì)脈狀分布在角礫中或與方解石石英細(xì)脈伴生(圖3c、3i)。

黃鐵礦化石英脈型金礦石：分布于礦體的頂?shù)装甯浇?，由符合工業(yè)要求的含金石英脈組成。頂板為方鉛礦-石英脈型金礦石，局部為多金屬硫化物石英脈型金礦石；底板為黃鐵礦-石英脈型金礦石，其厚度不等，一般厚0.3～2 m，頂板和底板基本對稱分布。該類型礦石在礦區(qū)深部分布較少(圖3h)。

4.2 礦石結(jié)構(gòu)

由于該礦床的構(gòu)造-熱液活動具有多期次、多階段活動的特征。

礦石常見結(jié)構(gòu)為自形晶一半自形晶、他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)及糜棱結(jié)構(gòu)等。其中自形晶、半自形晶結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu)較為常見。前者表現(xiàn)為晚期的方鉛礦、黃銅礦等礦物沿早期形成的多金屬硫化物裂隙分布，兩者在晶形、粒度上差別明顯，黃鐵礦多呈自形晶、半自形晶結(jié)構(gòu)，方鉛礦多呈自形—半自形、中—粗粒結(jié)構(gòu)；后者主要表現(xiàn)為鉀長石、石英交代原巖，形成交代殘余和交代假象結(jié)構(gòu)，方鉛礦交代閃鋅礦及其黃鐵礦、閃鋅礦及黃鐵礦等，其接觸界線呈彎曲港灣狀，被交代礦物有溶蝕現(xiàn)象，有時呈弧島狀[16]。

礦石構(gòu)造類型主要有塊狀構(gòu)造(圖3e)、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造(圖3b)、細(xì)脈狀構(gòu)造(圖3a)、條帶狀構(gòu)造(圖3f)、角礫狀構(gòu)造(圖3c)等。塊狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造及角礫狀構(gòu)造是礦床最主要的礦石構(gòu)造類型，其中塊狀構(gòu)造表現(xiàn)為含量不等的黃鐵礦在礦石中多分布均勻，局部石英脈中呈不規(guī)則的團(tuán)塊狀集合體分布，細(xì)脈浸染狀表現(xiàn)為金屬礦物黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦等礦物以細(xì)脈狀、等?！坏攘５膯误w或集合體浸染于礦石中，為礦區(qū)常見的構(gòu)造類型，角礫狀構(gòu)造主要出現(xiàn)于石英脈型礦石中，即早期形成的石英脈受構(gòu)造作用擠壓碎裂后被晚期的熱液礦物膠結(jié)，局部發(fā)育多期次的角礫，顯示礦脈由多階段的熱液活動充填而成[16]。

4.3 礦石物質(zhì)組成

礦石礦物成分可劃分為礦石礦物和脈石礦物兩種，其中礦石礦物含量約占8%，脈石礦物含量約占92%。根據(jù)野外觀察和室內(nèi)巖礦鑒定，深部金礦石中發(fā)現(xiàn)礦物33種，其中金屬礦物16種，占礦物總數(shù)的48%。脈石礦物17種，占礦物總數(shù)的52%，包括熱液交代礦物、原巖殘留礦物、次生礦物等。礦石礦物以金屬硫化物黃鐵礦為主，次為方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、斑銅礦等。微量金礦物主要為自然金、銀金礦，次為碲金礦、自然銀、輝銀礦。氧化礦物甚微。脈石礦物以斜長石、石英、絹云母為主，次為鉀長石、方解石、鐵白云石、綠泥石、螢石、角閃石等。礦物成分詳見表1。

表1 礦石礦物成分Table 1 List of mineral composition of ore

礦石中主要礦石礦物特征見圖4。

圖4 上宮金礦床深部礦石鏡下照片F(xiàn)ig.4 Microscopic photos of ores in the deep part of Shanggong gold deposit

黃鐵礦：該礦床主要的金屬礦物，呈灰黃—淺黃色，形態(tài)多為不規(guī)則狀，少量可見立方體等自然晶。礦石中黃鐵礦含量一般為3%～6%，分布不均勻，粒度變化大，一般粒徑為0.01～0.7 mm，個別達(dá)1.6～9 mm。黃鐵礦常呈團(tuán)塊狀、條帶狀、細(xì)脈狀或星點浸染狀產(chǎn)于石英脈或礦化蝕變巖中，與閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦等緊密共生(圖4c)。

閃鋅礦：呈灰黑色、棕褐色，金屬光澤，分布不均勻，一般含量1%～2%，呈他形晶，不規(guī)則粒狀，粒徑為0.01～0.5 mm，少數(shù)達(dá)0.3～1.2 mm，呈不均勻浸染狀及不規(guī)則細(xì)脈產(chǎn)出，與方鉛礦、黃銅礦、黝銅礦等共生，表現(xiàn)為閃鋅礦包含方鉛礦(圖4b)，閃鋅礦交代方鉛礦(圖4d)。

方鉛礦：主要賦存于礦體頂?shù)装迨⒚}中，呈鉛灰色，金屬光澤，分布極不均勻，一般含量小于1%，局部富集地段含量1%～3%，呈細(xì)脈狀或團(tuán)塊狀分布，脈寬1～2 mm。晶形為立方體，呈自形、半自形粒狀，粒度為0.3～1 mm，并對閃鋅礦交代(圖4d)。

黃銅礦：銅黃色，礦石中含量小于1%，呈他形細(xì)粒狀、星散狀侵染于脈石礦物及黃鐵礦中，粒度為0.02～0.15 mm，并對黃鐵、方鉛礦有交代作用(圖4a)，與閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦共生(圖4c)，為金的載體礦物。方解石：灰白色，自形—半自形晶板條狀，微細(xì)粒，已普遍絹云母化，在礦石中含量為20%～45%。

石英：呈灰白、煙灰色，礦石中含量可達(dá)8%～15%，他形粒狀，多呈細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀分布，脈寬一般為0.3～8 mm，延伸不遠(yuǎn)，斷續(xù)分布，有晚期碳酸鹽細(xì)脈穿切現(xiàn)象，該區(qū)中晚期的石英含金性差。

4.4 礦石的化學(xué)成分

通過對16個不同礦體、不同礦石類型、不同品級的礦石樣品進(jìn)行化學(xué)全分析，其化學(xué)成分主要為SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO、MgO、MnO2、TiO2、K2O，Na2O、P2O5等，wB≥90%(表2)，還具有明顯的富鋁及高燒 失量等特征。除主成礦元素Au外，伴生有益組分有Ag、Pb、Zn、S、WO3、Mo、Te等，其中w(Ag)為2.89×10-6～591×10-6，以碲銀礦、碲金銀礦、銀金礦及自然銀、輝銀礦等形式與金屬硫化物、碲礦物、石英、絹云母、鐵白云石等共生，分布極不均勻。

表2 礦石化學(xué)成分Table 2 List of chemical composition of ore

5 金礦物特征

5.1 金礦物的種類

上宮金礦床深部金礦物中以Au、Ag、Te含量不同分為自然金、自然銀、銀金礦、碲金礦、輝銀礦，其中以自然金、銀金礦為主，次為碲金礦。自然金呈金黃色，強(qiáng)金屬光澤，具極好的延展性，晶體形態(tài)多呈不規(guī)則他形粒狀、伴有片狀、渾園狀、枝叉狀、長角狀等(圖4f、4g、4h、4i)。礦石中銀礦物很少見到，以碲銀礦為主，次為碲金銀礦、金銀礦，偶見輝銀礦、自然銀。

5.2 金礦物的賦存狀態(tài)

上宮金礦床深部金礦物形態(tài)及賦存形式分為三種：

1)金礦物充填于石英-(弱)黃鐵礦階段中脈石晶?；蛄ｉg縫隙中，金以不規(guī)則粒狀、角粒狀、板片狀，其形狀受黃鐵礦晶?；蛄ｉg縫隙限制。

2)金礦物包于黃鐵礦和脈石晶粒中，金多呈細(xì)條狀、乳狀、蠕蟲狀、堆積狀。

3)金礦物大部分布于石英-鐵白云石-多金屬硫化物階段的脈石和黃鐵礦、方鉛礦中，包于脈石、黃鐵礦、方鉛礦晶粒粒間中，金多呈角粒狀、蟲狀，不規(guī)則粒狀。

上宮金礦床深部金的粒度主要在0.01～0.037 mm之間，以微—細(xì)粒金[17-18]為主，次為小于0.01 mm微粒金，偶見大于0.037 mm的中粗粒金。細(xì)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%。由統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知該區(qū)自然金的粒度比較細(xì)小，詳見統(tǒng)計表3。

表3 自然金粒度統(tǒng)計Table 3 StatisticalTable of grain size of natural gold mineral

5.3 金的嵌布特征

礦石中金礦物的形態(tài)復(fù)雜，分布不均勻，其賦存形式以粒間金為主，含量為68.66%，粒間金多以零星浸染狀分布于石英中，呈不規(guī)則粒狀、枝權(quán)狀及麥麩狀；次為包裹金，含量為27.24%，包裹金多以不規(guī)則粒狀分布于石英及多金屬硫化物內(nèi)部；裂隙金相對較少，含量為4.10%，裂隙金呈微細(xì)脈狀、棱角狀及片狀分布，形態(tài)受所處裂隙空間控制，明金顆粒在硅化強(qiáng)烈的礦石中可見，局部甚至沿裂隙形成明金細(xì)脈，三者嵌布狀態(tài)見統(tǒng)計表4。

表4 自然金的嵌布狀態(tài)Table 4 Distribution state of natural gold mineral

6 結(jié)論

1)上宮金礦床深部深部以原生礦石為主，礦石中礦物種類多樣，主要金屬礦物為黃鐵礦，次為閃鋅礦、方鉛礦和黃銅礦，脈石礦物主要為石英和斜長石為主，絹云母，方解石、綠泥石等次之。

2)上宮金礦床深部礦石常見結(jié)構(gòu)為自形晶一半自形晶、他形晶粒狀結(jié)構(gòu)和交代結(jié)構(gòu)為主，塊狀構(gòu)造和細(xì)脈浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈—網(wǎng)脈狀構(gòu)造在礦石中最常見，礦石中金為主要回收金屬礦物，次為銀。

3)上宮金礦床深部石英和黃鐵礦是最重要的載金礦物，含金礦物有自然金和銀金礦，自然金為主要含金礦物。礦石中含金礦物的形態(tài)復(fù)雜，以細(xì)粒一微粒金為主，粒度多在0.001～0.037 mm之間，在礦石中分布不均勻，多以粒間金和包裹金的形式賦存于石英、黃鐵礦等載金礦物中，裂隙金含量相對較少。

致謝：本文成文過程中得到同事及項目組成員的指導(dǎo)和建議，借此一并表示感謝。