魏翔宇，趙延朋，康鐵鎖，盧見(jiàn)昆，陳何，楊人毅，史琪

(中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司，廣西 桂林 541004)

0 引言

砂金礦是一種沉積類型貴金屬礦床，具有易找、易采、易選的特點(diǎn)，普遍受到世界各國(guó)重視(張立仁等，1991)。我國(guó)砂金產(chǎn)量約占全國(guó)金總產(chǎn)量15%(朱奉三，1989)，砂金礦床(點(diǎn))在我國(guó)大部分省份均有分布。近幾十年來(lái)，我國(guó)砂金研究主要圍繞砂金物質(zhì)來(lái)源(周坤和張宏穎，2004)、砂金形成條件(賈保江和廖忠禮，2002；李忠憲，2009)、成礦模式(劉國(guó)海等，1993)、砂金分布規(guī)律(吳新和林世敏，1992；周江羽和劉常青，1997)、砂金成因(俞鳴同，2000；黃仲權(quán)和史清琴，2001)、成礦過(guò)程(伍連東，2017)，砂金與風(fēng)化殼的關(guān)系(宋長(zhǎng)春和張寶林，1997)等方面展開(kāi)，但對(duì)于國(guó)外特別是印度尼西亞蘇拉威西地區(qū)砂金報(bào)道相對(duì)較少。

通過(guò)考察蘇拉威西島Boul 縣砂金礦發(fā)現(xiàn)，越靠近底板，砂金礦品位越低，與我國(guó)典型砂金礦“上貧下富”存在明顯差異。為更好解釋該現(xiàn)象，筆者對(duì)砂金原生金礦礦體特征、成礦規(guī)模、成礦類型和剝蝕淋濾程度等方面綜合分析，結(jié)合河谷砂金現(xiàn)場(chǎng)淘洗和試生產(chǎn)情況，以期查明該區(qū)砂金礦體規(guī)模，品位和分布規(guī)律，總結(jié)砂金礦成礦特征和礦床成因，為在該地區(qū)尋找砂金礦提供一定借鑒意義。

1 地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

蘇拉威西島位于印度尼西亞群島的中心，礦床的大地構(gòu)造位置為歐亞板塊、印度—澳大利亞板塊和菲律賓板塊聚合部的島弧帶，屬蘇拉威西—菲律賓銅-金-鎳-鉛鋅多金屬成礦帶的中部，大地構(gòu)造環(huán)境為火山巖漿巖弧(圖1a)。蘇拉威西島位呈K 字形展布，受大規(guī)模構(gòu)造巖體和逆沖斷層分割，按構(gòu)造地質(zhì)單元可將其劃分為北蘇拉威西火山弧、西蘇拉威西巖漿帶、中蘇拉威西變質(zhì)帶、東蘇拉威西蛇綠巖帶、邦蓋—蘇拉(Banggai-Sula)和土康貝西(Tukang Besi)大陸殘塊增生帶(圖1b)(Hennig et al.，2017)。其中北蘇拉威西火山弧帶主要是由中新世晚期到現(xiàn)代與俯沖作用相關(guān)的火山弧組成，基底主要是基性火山巖，其下可能是洋殼(Kavalieris et al.，1992)。若按所處的地理位置可分為北支、南支、東支、東南支和中蘇拉威西(圖1c)(Nugraha and Hall，2018)。

圖1 蘇拉威西地質(zhì)圖及區(qū)域劃分(據(jù)Hall and Wilson，2000 修改)

蘇拉威西在中生代開(kāi)始活躍，蘇拉威西島西部分布著與俯沖作用有關(guān)的白堊紀(jì)變質(zhì)巖。始新世(大約45 Ma)，澳大利亞開(kāi)始俯沖，形成了從蘇門(mén)答臘島—爪哇島—蘇拉威西島—太平洋西部條帶狀火山巖；蘇拉威西海大約在47 Ma 開(kāi)始擴(kuò)張，持續(xù)了大約8 Ma，與西菲律賓海相連；同時(shí)期，蘇拉威西因弧后裂谷作用從巽他大陸中裂開(kāi)，形成了望加錫海峽(Makassar Straits) (Hall，1996)。晚漸新世(～24 Ma)，蘇拉威西島經(jīng)歷俯沖作用形成了現(xiàn)今蘇拉威西島的原型。在中新世早期，澳大利亞板塊和巽他大陸板塊碰撞，東蘇拉威西發(fā)育大量的蛇綠巖，南支與東南支裂開(kāi)形成了Tomini 海灣，北支與東支裂開(kāi)形成Bone 海灣盆地。新第三紀(jì)，蘇拉威西島發(fā)生了包括延伸作用、陸塊旋轉(zhuǎn)和平移斷層在內(nèi)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，區(qū)內(nèi)大量中—基性火山巖噴發(fā)，局部中性巖漿熱液侵入，形成銅金礦、淺成熱液金—銀礦和砂金礦等礦床。上新世—第四紀(jì)，經(jīng)歷多次間歇性緩慢上升，使物源區(qū)不斷高于侵蝕基準(zhǔn)面，長(zhǎng)期接受風(fēng)化剝蝕，加之氣候溫暖濕潤(rùn)，物理和化學(xué)風(fēng)化剝蝕強(qiáng)烈，含金母巖崩解和松散，金從母巖中剝離和搬運(yùn)，在河谷適當(dāng)?shù)膮^(qū)域存儲(chǔ)富集，形成砂金礦。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

Boul 縣位于北蘇拉威西火山弧西北部，出露地層主要有中新統(tǒng)dolokapa組(Tmd)、中新統(tǒng)Boliohuto 閃長(zhǎng)巖、上新統(tǒng)Bumbulan 花崗巖(Tpb)、上新統(tǒng)wobudu組(Tpwv)、上新統(tǒng)—更新統(tǒng)lokodidi組(TQls)和第四系沖積層(Qal)(圖2)。其中Boliohuto 閃長(zhǎng)巖和dolokapa組(Tmd)與金礦及銅金礦密切相關(guān)，Boliohuto 閃長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)巖主要分布在Matinan 金礦和Paleleh 金礦附近。dolokapa組(Tmd)是中—基性火山熔巖、火山碎屑巖和陸源碎屑巖組合，其火山熔巖及火山碎屑巖主要巖性為安山質(zhì)—玄武質(zhì)熔巖、凝灰?guī)r和火山角礫巖；碎屑巖為雜砂巖、粉砂巖、泥巖和礫巖。上新統(tǒng)Bumbulan花崗巖(Tpb)主要分布在Boul 縣西南角，巖性包括花崗閃長(zhǎng)巖、花崗巖，閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖。上新統(tǒng)wobudu組(Tpwv)為單一的火山碎屑巖和中—基性火山碎屑熔巖。lokodidi組(TQls)是以礫巖、砂巖、砂礫巖、凝灰質(zhì)砂巖、凝灰?guī)r、泥巖和黑色頁(yè)巖為主的濱淺湖相碎屑沉積巖。砂金礦主要賦存于第四系沖積層(Qal)，由砂巖、泥巖、黏土、礫巖和卵石等組成。

圖2 Boul 縣區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)北蘇拉威西地質(zhì)圖Tolitoli 幅和Tilamuta 幅修改)

2 礦床地質(zhì)

2.1 礦體特征

Boul 縣地區(qū)水系較發(fā)育，河流走向和區(qū)域斷裂方向較為一致，主要呈NW 向，如Sungai Matinan、Sungai Labuton 和Sungai Bodi 等，局部河流近NE向，如Sungai Boul 和Sungai Alimbungan。通過(guò)在不同河流地段采樣、淘洗和試生產(chǎn)等方式，大致查清砂金礦體主要集中在河流一級(jí)階地，少量分布于河床和河漫灘。含礦巖層總體呈松散—半固結(jié)狀的砂礫巖，以含大量巨礫石為特征。階地和河漫灘中礫石含量60%～80%，砂含量8%～20%，泥含量5%～15%。河床內(nèi)礫石含量70%～90%，高礫石含量與河流搬運(yùn)距離短和河流較年輕有關(guān)。礦體呈條帶狀沿河流間斷式分布，最長(zhǎng)礦體可達(dá)3～4 km。礦體與含巨礫砂巖層呈過(guò)渡關(guān)系，二者界線不明顯。金粒大小不一，品位0.1～5 g/m3。橫向上看，階地和河漫灘迎水面金品位高，品位在1～5 g/m3，背水面品位較低，品位0.3～3 g/m3。礦體垂向上，階地礦體主要在地表之下2～8 m，局部礦體厚度可達(dá)15 m。河谷底板是玄武巖，越靠近底板，礦體品位越低(圖3)，與我國(guó)典型砂金礦“上貧下富”有所不同。

圖3 Sungai Matinan 河地質(zhì)剖面圖

2.2 礦石類型及物質(zhì)組分

砂金中金主要呈粒狀和片狀，個(gè)別呈新月?tīng)?、橢圓狀、腎狀和長(zhǎng)柱狀等。金粒表面凹凸不平，顏色以金黃色為主，個(gè)別呈淺金黃色。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，砂金粒度比例分配為:＜0.5 mm 占10%～20%；0.5～1 mm 占10%～15%；1～2 mm 占20%～35%；2～3 mm 占20%～30%；＞3 mm 占5%～15%；最大金粒徑為20 mm ×10 mm ×2 mm。與砂金共生礦物有磁鐵礦、褐鐵礦、鏡鐵礦、黃鐵礦和少量石榴子石、鋯石和榍石等。

3 砂金分布規(guī)律

總結(jié)砂金分布規(guī)律是尋找和開(kāi)采砂金礦的前提，砂金分布受地貌和水動(dòng)力影響較大。通過(guò)考察發(fā)現(xiàn)，Boul 縣河流僅發(fā)育一級(jí)階地，砂金主要賦存于河流上游和中游地區(qū)。在河流下游地區(qū)，由于搬運(yùn)距離遠(yuǎn)，金主要以細(xì)粒金和隱粒金等方式存在，金品位低且不易回收。

3.1 河流上游

河流上游地區(qū)由于地勢(shì)較陡，金只有在合適的位置才易于沉積堆積形成砂金，主要富集于:(1)河流由窄變寬，水動(dòng)力減弱，易于沉積堆積；(2)在河流拐彎處，由于流水的螺旋單向環(huán)流沖蝕凹岸，在凸岸形成“胃口袋”易于砂金富集；(3)兩條支流匯合處，易在河流匯合處河流外側(cè)富集；(4)河流受堅(jiān)硬巖石阻擋，背水面由于環(huán)流作用產(chǎn)生富集，迎水面亦可少量堆積且金粒相對(duì)較大；(5)河流游經(jīng)陡坎形成瀑布，瀑布下形成沖刷凹地或相對(duì)平坦地區(qū)砂金易富集(圖4)。

圖4 沖(洪)積型砂金礦易聚集位置示意圖

3.2 河流中游

河流中游地區(qū)，河床變寬，水動(dòng)力減弱，易于沉積堆積，是砂金主要富集區(qū)。在Boul 地區(qū)砂金主要分布于階地、河漫灘和河床，具體富集于:(1)支流與主流匯合處或兩條河流匯合呈“Y”型匯合處，易在匯合處河流外側(cè)富集；(2)河流凸岸形如“胃口袋”的內(nèi)側(cè)易于砂金富集；(3)河床坡度由陡變緩部位或者河床中堅(jiān)硬河床突出部位，水勢(shì)能減弱，易形成厚層堆積。

4 成礦地質(zhì)條件分析

4.1 成礦特征

河床中可見(jiàn)含黃銅礦、輝鉬礦、斑銅礦、輝銅礦、藍(lán)銅礦、孔雀石、褐鐵礦和黃鐵礦等金屬礦物的礫石(圖5a～c)，表明砂金源區(qū)可能主要來(lái)于山上含金地質(zhì)體。砂金礦總體呈現(xiàn)“金源豐富”、“新”、“近”、“短”的特點(diǎn)?！敖鹪簇S富”表現(xiàn)在侵入巖的成分與許多其他島弧斑巖系統(tǒng)相似，具有高金含量的特征(Sillitoe，1990)；礦床含金資源量巨大，如Bulagidun 斑巖型銅金礦資源量超過(guò)14.4 Mt(Cu 0.61%、Au 0.68 ×10-6)(Lubis et al.，1994)。同時(shí)該地區(qū)金礦成礦類型多樣，有斑巖型銅金礦(Bulagidun)、石英脈型金多金屬礦(Matinan 5 和Bodi)、構(gòu)造蝕變巖型金礦(Matinan 6)和矽卡巖型金礦等(圖2；圖5d～i)?！靶隆敝饕赋傻V時(shí)代新，含礦地層中安山巖年齡(9.4 ±0.47)Ma，成礦年齡(8.75 ±0.44)Ma(Lubis et al.，1994)，表明成礦作用發(fā)生在火山作用后不久，砂金形成時(shí)期不早于中新世?！敖北憩F(xiàn)為砂金礦離礦源近，砂金源區(qū)含金礦體剝蝕程度較低，金大多數(shù)保留在原地或被搬運(yùn)到距離較近的山麓地區(qū)，部分被帶到河流中，形成現(xiàn)今砂金礦?！岸獭敝饕干敖鸬V成礦過(guò)程短，河流僅發(fā)育一級(jí)階地，說(shuō)明河流總體較年輕；其次砂金主要賦存于階地地表之下2～8 m，越靠近底板，礦體品位越低，表明砂金富集時(shí)間較短。

圖5 礦床類型及礦化特征

4.2 礦床成因

含砂金河流主要有Sungai Matinan、Sungai Labudun 和Sungai Bodi，砂金分布在河流的上游和中游地區(qū)，主要賦存于河流一級(jí)階地和河漫灘中，部分發(fā)育于河床和上游山麓緩坡中。按砂金礦產(chǎn)出位置認(rèn)為Boul 地區(qū)砂金成因類型主要是沖積型，局部為洪積型和殘坡積型。結(jié)合砂金礦分布區(qū)遍布中新世中酸性侵入體金礦床和礦化點(diǎn)，河床內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量原生金礦(巖金礦)，推測(cè)砂金成礦物質(zhì)來(lái)源于原生金礦，原生金礦成礦物質(zhì)來(lái)源可能與Boliohuto閃長(zhǎng)巖有關(guān)。

原生金礦經(jīng)歷一個(gè)比較復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程形成砂金礦，主要有四種認(rèn)識(shí):(1)地球化學(xué)成因:與化學(xué)風(fēng)化溶解、元素遷移和沉淀有關(guān)；(2)機(jī)械成因:含金地質(zhì)體經(jīng)風(fēng)化剝蝕機(jī)械搬運(yùn)和沉積作用；(3)生物化學(xué)成因:與細(xì)菌吸附、遷移富集有關(guān)；(4)混合成因:即機(jī)械、化學(xué)和生物共同作用(陳繼明，1987)。俞鳴同(2000)總結(jié)了福建南靖砂金成礦過(guò)程:火山巖含金礦源層→風(fēng)化殼微金釋放(機(jī)械作用)→赤紅壤化砂金形成(生物化學(xué))→沖刷埋藏次生加大(地球化學(xué))→搬運(yùn)富集。目前普遍認(rèn)為砂金的形成是先經(jīng)歷機(jī)械作用后經(jīng)歷化學(xué)作用，但是該理論難以解釋Bodi 地區(qū)厚層風(fēng)化殼型金礦及殘坡積型砂金礦金粒度和金成色均要好于原生金礦，為此筆者推測(cè)Boul 地區(qū)砂金礦可能屬于化學(xué)-機(jī)械成因，即砂金的形成先經(jīng)歷化學(xué)作用后經(jīng)歷機(jī)械作用。

化學(xué)作用主要是指風(fēng)化帶中金的次生加大及富集過(guò)程。風(fēng)化帶的形成是一個(gè)相對(duì)漫長(zhǎng)的時(shí)間，當(dāng)巖石經(jīng)過(guò)準(zhǔn)平原時(shí)期，因當(dāng)時(shí)地面落差很小，地表排水不暢，潛水面相對(duì)較高，有利于金化學(xué)遷移和沉淀作用，形成自然金。這一過(guò)程，不排除生物化學(xué)參與對(duì)金的遷移和凝集作用。機(jī)械作用主要表現(xiàn)于砂金形成之后的機(jī)械搬運(yùn)和沉積分異作用，這就解釋了砂金隨著搬運(yùn)距離的增加金粒變?。簧敖鹨赘患魉畡?dòng)力突變的地貌部位；砂金表面存在撞擊磨蝕現(xiàn)象。值得一提的是，砂金礦形成的全過(guò)程中，機(jī)械作用和化學(xué)作用可能都始終存在的，即在巖石風(fēng)化過(guò)程中也存在著機(jī)械風(fēng)化作用，在搬運(yùn)、沉積過(guò)程中亦存在著化學(xué)作用，只是各階段對(duì)砂金的貢獻(xiàn)有所差異。

5 結(jié)論

(1)砂金主要富集于河流中游地區(qū)，其次為上游地區(qū)。具體為易富集于河流拐彎處凸岸的“胃口袋”階地，河流由窄變寬，兩條河流匯合呈“Y”型的河流外側(cè)，河床坡度由陡變緩部位或者河床中堅(jiān)硬巖面突出部位和瀑布下形成沖刷凹地或相對(duì)平坦地區(qū)。

(2)Boul 地區(qū)砂金礦總體呈現(xiàn)“金源豐富”、“成礦時(shí)代新”、“離礦源近”、“成礦過(guò)程時(shí)間短”的特點(diǎn)。

(3)砂金礦成因類型主要是沖積型，其次為洪積型和殘坡積型。原生金礦可能是該地區(qū)砂金的主要物質(zhì)來(lái)源，原生金礦先后經(jīng)歷風(fēng)化帶中金的次生加大及富集過(guò)程(化學(xué)成因)→后機(jī)械搬運(yùn)和沉積分異作用(機(jī)械成因)→形成砂金礦。