印度尼西亚苏拉威西岛北部Buol 县砂金矿地质特征及成因浅析

魏翔宇，赵延朋，康铁锁，卢见昆，陈何，杨人毅，史琪

(中国有色桂林矿产地质研究院有限公司，广西 桂林 541004)

0 引言

砂金矿是一种沉积类型贵金属矿床，具有易找、易采、易选的特点，普遍受到世界各国重视(张立仁等，1991)。我国砂金产量约占全国金总产量15%(朱奉三，1989)，砂金矿床(点)在我国大部分省份均有分布。近几十年来，我国砂金研究主要围绕砂金物质来源(周坤和张宏颖，2004)、砂金形成条件(贾保江和廖忠礼，2002；李忠宪，2009)、成矿模式(刘国海等，1993)、砂金分布规律(吴新和林世敏，1992；周江羽和刘常青，1997)、砂金成因(俞鸣同，2000；黄仲权和史清琴，2001)、成矿过程(伍连东，2017)，砂金与风化壳的关系(宋长春和张宝林，1997)等方面展开，但对于国外特别是印度尼西亚苏拉威西地区砂金报道相对较少。

通过考察苏拉威西岛Boul 县砂金矿发现，越靠近底板，砂金矿品位越低，与我国典型砂金矿“上贫下富”存在明显差异。为更好解释该现象，笔者对砂金原生金矿矿体特征、成矿规模、成矿类型和剥蚀淋滤程度等方面综合分析，结合河谷砂金现场淘洗和试生产情况，以期查明该区砂金矿体规模，品位和分布规律，总结砂金矿成矿特征和矿床成因，为在该地区寻找砂金矿提供一定借鉴意义。

1 地质概况

1.1 区域地质特征

苏拉威西岛位于印度尼西亚群岛的中心，矿床的大地构造位置为欧亚板块、印度—澳大利亚板块和菲律宾板块聚合部的岛弧带，属苏拉威西—菲律宾铜-金-镍-铅锌多金属成矿带的中部，大地构造环境为火山岩浆岩弧(图1a)。苏拉威西岛位呈K 字形展布，受大规模构造岩体和逆冲断层分割，按构造地质单元可将其划分为北苏拉威西火山弧、西苏拉威西岩浆带、中苏拉威西变质带、东苏拉威西蛇绿岩带、邦盖—苏拉(Banggai-Sula)和土康贝西(Tukang Besi)大陆残块增生带(图1b)(Hennig et al.，2017)。其中北苏拉威西火山弧带主要是由中新世晚期到现代与俯冲作用相关的火山弧组成，基底主要是基性火山岩，其下可能是洋壳(Kavalieris et al.，1992)。若按所处的地理位置可分为北支、南支、东支、东南支和中苏拉威西(图1c)(Nugraha and Hall，2018)。

图1 苏拉威西地质图及区域划分(据Hall and Wilson，2000 修改)

苏拉威西在中生代开始活跃，苏拉威西岛西部分布着与俯冲作用有关的白垩纪变质岩。始新世(大约45 Ma)，澳大利亚开始俯冲，形成了从苏门答腊岛—爪哇岛—苏拉威西岛—太平洋西部条带状火山岩；苏拉威西海大约在47 Ma 开始扩张，持续了大约8 Ma，与西菲律宾海相连；同时期，苏拉威西因弧后裂谷作用从巽他大陆中裂开，形成了望加锡海峡(Makassar Straits) (Hall，1996)。晚渐新世(～24 Ma)，苏拉威西岛经历俯冲作用形成了现今苏拉威西岛的原型。在中新世早期，澳大利亚板块和巽他大陆板块碰撞，东苏拉威西发育大量的蛇绿岩，南支与东南支裂开形成了Tomini 海湾，北支与东支裂开形成Bone 海湾盆地。新第三纪，苏拉威西岛发生了包括延伸作用、陆块旋转和平移断层在内的复杂运动，区内大量中—基性火山岩喷发，局部中性岩浆热液侵入，形成铜金矿、浅成热液金—银矿和砂金矿等矿床。上新世—第四纪，经历多次间歇性缓慢上升，使物源区不断高于侵蚀基准面，长期接受风化剥蚀，加之气候温暖湿润，物理和化学风化剥蚀强烈，含金母岩崩解和松散，金从母岩中剥离和搬运，在河谷适当的区域存储富集，形成砂金矿。

1.2 矿区地质特征

Boul 县位于北苏拉威西火山弧西北部，出露地层主要有中新统dolokapa组(Tmd)、中新统Boliohuto 闪长岩、上新统Bumbulan 花岗岩(Tpb)、上新统wobudu组(Tpwv)、上新统—更新统lokodidi组(TQls)和第四系冲积层(Qal)(图2)。其中Boliohuto 闪长岩和dolokapa组(Tmd)与金矿及铜金矿密切相关，Boliohuto 闪长岩和花岗闪长岩主要分布在Matinan 金矿和Paleleh 金矿附近。dolokapa组(Tmd)是中—基性火山熔岩、火山碎屑岩和陆源碎屑岩组合，其火山熔岩及火山碎屑岩主要岩性为安山质—玄武质熔岩、凝灰岩和火山角砾岩；碎屑岩为杂砂岩、粉砂岩、泥岩和砾岩。上新统Bumbulan花岗岩(Tpb)主要分布在Boul 县西南角，岩性包括花岗闪长岩、花岗岩，闪长岩和二长花岗岩。上新统wobudu组(Tpwv)为单一的火山碎屑岩和中—基性火山碎屑熔岩。lokodidi组(TQls)是以砾岩、砂岩、砂砾岩、凝灰质砂岩、凝灰岩、泥岩和黑色页岩为主的滨浅湖相碎屑沉积岩。砂金矿主要赋存于第四系冲积层(Qal)，由砂岩、泥岩、黏土、砾岩和卵石等组成。

图2 Boul 县区域地质图(据北苏拉威西地质图Tolitoli 幅和Tilamuta 幅修改)

2 矿床地质

2.1 矿体特征

Boul 县地区水系较发育，河流走向和区域断裂方向较为一致，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。通过在不同河流地段采样、淘洗和试生产等方式，大致查清砂金矿体主要集中在河流一级阶地，少量分布于河床和河漫滩。含矿岩层总体呈松散—半固结状的砂砾岩，以含大量巨砾石为特征。阶地和河漫滩中砾石含量60%～80%，砂含量8%～20%，泥含量5%～15%。河床内砾石含量70%～90%，高砾石含量与河流搬运距离短和河流较年轻有关。矿体呈条带状沿河流间断式分布，最长矿体可达3～4 km。矿体与含巨砾砂岩层呈过渡关系，二者界线不明显。金粒大小不一，品位0.1～5 g/m3。横向上看，阶地和河漫滩迎水面金品位高，品位在1～5 g/m3，背水面品位较低，品位0.3～3 g/m3。矿体垂向上，阶地矿体主要在地表之下2～8 m，局部矿体厚度可达15 m。河谷底板是玄武岩，越靠近底板，矿体品位越低(图3)，与我国典型砂金矿“上贫下富”有所不同。

图3 Sungai Matinan 河地质剖面图

2.2 矿石类型及物质组分

砂金中金主要呈粒状和片状，个别呈新月状、椭圆状、肾状和长柱状等。金粒表面凹凸不平，颜色以金黄色为主，个别呈浅金黄色。据不完全统计，砂金粒度比例分配为:＜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%；最大金粒径为20 mm ×10 mm ×2 mm。与砂金共生矿物有磁铁矿、褐铁矿、镜铁矿、黄铁矿和少量石榴子石、锆石和榍石等。

3 砂金分布规律

总结砂金分布规律是寻找和开采砂金矿的前提，砂金分布受地貌和水动力影响较大。通过考察发现，Boul 县河流仅发育一级阶地，砂金主要赋存于河流上游和中游地区。在河流下游地区，由于搬运距离远，金主要以细粒金和隐粒金等方式存在，金品位低且不易回收。

3.1 河流上游

河流上游地区由于地势较陡，金只有在合适的位置才易于沉积堆积形成砂金，主要富集于:(1)河流由窄变宽，水动力减弱，易于沉积堆积；(2)在河流拐弯处，由于流水的螺旋单向环流冲蚀凹岸，在凸岸形成“胃口袋”易于砂金富集；(3)两条支流汇合处，易在河流汇合处河流外侧富集；(4)河流受坚硬岩石阻挡，背水面由于环流作用产生富集，迎水面亦可少量堆积且金粒相对较大；(5)河流游经陡坎形成瀑布，瀑布下形成冲刷凹地或相对平坦地区砂金易富集(图4)。

图4 冲(洪)积型砂金矿易聚集位置示意图

3.2 河流中游

河流中游地区，河床变宽，水动力减弱，易于沉积堆积，是砂金主要富集区。在Boul 地区砂金主要分布于阶地、河漫滩和河床，具体富集于:(1)支流与主流汇合处或两条河流汇合呈“Y”型汇合处，易在汇合处河流外侧富集；(2)河流凸岸形如“胃口袋”的内侧易于砂金富集；(3)河床坡度由陡变缓部位或者河床中坚硬河床突出部位，水势能减弱，易形成厚层堆积。

4 成矿地质条件分析

4.1 成矿特征

河床中可见含黄铜矿、辉钼矿、斑铜矿、辉铜矿、蓝铜矿、孔雀石、褐铁矿和黄铁矿等金属矿物的砾石(图5a～c)，表明砂金源区可能主要来于山上含金地质体。砂金矿总体呈现“金源丰富”、“新”、“近”、“短”的特点。“金源丰富”表现在侵入岩的成分与许多其他岛弧斑岩系统相似，具有高金含量的特征(Sillitoe，1990)；矿床含金资源量巨大，如Bulagidun 斑岩型铜金矿资源量超过14.4 Mt(Cu 0.61%、Au 0.68 ×10-6)(Lubis et al.，1994)。同时该地区金矿成矿类型多样，有斑岩型铜金矿(Bulagidun)、石英脉型金多金属矿(Matinan 5 和Bodi)、构造蚀变岩型金矿(Matinan 6)和矽卡岩型金矿等(图2；图5d～i)。“新”主要指成矿时代新，含矿地层中安山岩年龄(9.4 ±0.47)Ma，成矿年龄(8.75 ±0.44)Ma(Lubis et al.，1994)，表明成矿作用发生在火山作用后不久，砂金形成时期不早于中新世。“近”表现为砂金矿离矿源近，砂金源区含金矿体剥蚀程度较低，金大多数保留在原地或被搬运到距离较近的山麓地区，部分被带到河流中，形成现今砂金矿。“短”主要指砂金矿成矿过程短，河流仅发育一级阶地，说明河流总体较年轻；其次砂金主要赋存于阶地地表之下2～8 m，越靠近底板，矿体品位越低，表明砂金富集时间较短。

图5 矿床类型及矿化特征

4.2 矿床成因

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区，主要赋存于河流一级阶地和河漫滩中，部分发育于河床和上游山麓缓坡中。按砂金矿产出位置认为Boul 地区砂金成因类型主要是冲积型，局部为洪积型和残坡积型。结合砂金矿分布区遍布中新世中酸性侵入体金矿床和矿化点，河床内发现大量原生金矿(岩金矿)，推测砂金成矿物质来源于原生金矿，原生金矿成矿物质来源可能与Boliohuto闪长岩有关。

原生金矿经历一个比较复杂的物理和化学过程形成砂金矿，主要有四种认识:(1)地球化学成因:与化学风化溶解、元素迁移和沉淀有关；(2)机械成因:含金地质体经风化剥蚀机械搬运和沉积作用；(3)生物化学成因:与细菌吸附、迁移富集有关；(4)混合成因:即机械、化学和生物共同作用(陈继明，1987)。俞鸣同(2000)总结了福建南靖砂金成矿过程:火山岩含金矿源层→风化壳微金释放(机械作用)→赤红壤化砂金形成(生物化学)→冲刷埋藏次生加大(地球化学)→搬运富集。目前普遍认为砂金的形成是先经历机械作用后经历化学作用，但是该理论难以解释Bodi 地区厚层风化壳型金矿及残坡积型砂金矿金粒度和金成色均要好于原生金矿，为此笔者推测Boul 地区砂金矿可能属于化学-机械成因，即砂金的形成先经历化学作用后经历机械作用。

化学作用主要是指风化带中金的次生加大及富集过程。风化带的形成是一个相对漫长的时间，当岩石经过准平原时期，因当时地面落差很小，地表排水不畅，潜水面相对较高，有利于金化学迁移和沉淀作用，形成自然金。这一过程，不排除生物化学参与对金的迁移和凝集作用。机械作用主要表现于砂金形成之后的机械搬运和沉积分异作用，这就解释了砂金随着搬运距离的增加金粒变小；砂金易富集水流水动力突变的地貌部位；砂金表面存在撞击磨蚀现象。值得一提的是，砂金矿形成的全过程中，机械作用和化学作用可能都始终存在的，即在岩石风化过程中也存在着机械风化作用，在搬运、沉积过程中亦存在着化学作用，只是各阶段对砂金的贡献有所差异。

5 结论

(1)砂金主要富集于河流中游地区，其次为上游地区。具体为易富集于河流拐弯处凸岸的“胃口袋”阶地，河流由窄变宽，两条河流汇合呈“Y”型的河流外侧，河床坡度由陡变缓部位或者河床中坚硬岩面突出部位和瀑布下形成冲刷凹地或相对平坦地区。

(2)Boul 地区砂金矿总体呈现“金源丰富”、“成矿时代新”、“离矿源近”、“成矿过程时间短”的特点。

(3)砂金矿成因类型主要是冲积型，其次为洪积型和残坡积型。原生金矿可能是该地区砂金的主要物质来源，原生金矿先后经历风化带中金的次生加大及富集过程(化学成因)→后机械搬运和沉积分异作用(机械成因)→形成砂金矿。