貴州息烽縣九莊棋山硫鐵礦勘查區(qū)地質(zhì)特征及成因

劉　軍

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局117地質(zhì)大隊)

?

貴州息烽縣九莊棋山硫鐵礦勘查區(qū)地質(zhì)特征及成因

劉軍

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局117地質(zhì)大隊)

摘要基于貴州息烽縣九莊棋山硫鐵礦勘查區(qū)地質(zhì)資料，對該區(qū)地質(zhì)特征以及礦床成因進行了詳細分析，認為該區(qū)硫鐵礦產(chǎn)于二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M底部，龍?zhí)督M屬濱海沼澤型沉積，礦石礦物為黃鐵礦，礦床成因?qū)倜合党练e硫鐵礦床。

關鍵詞硫鐵礦地質(zhì)特征礦床成因

貴州息烽縣九莊棋山硫鐵礦勘查區(qū)區(qū)域地層區(qū)劃屬揚子地層區(qū)、黔北分區(qū)、畢節(jié)—翁安小區(qū)，出露地層由老至新為寒武系中下統(tǒng)牛蹄塘組(∈1n)、明心寺組(∈1m)、金頂山組(∈1j)及中上統(tǒng)婁山關組(∈3-4l)等；二疊系下統(tǒng)梁山組、棲霞組，二疊系中統(tǒng)茅口組，二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M、長興—大隆組，三疊系下統(tǒng)沙堡灣組、夜郎組；侏羅系二橋組、自流井組、沙溪廟組。該區(qū)大地構造位置一級構造單元屬羌塘—揚子—華南板塊，二級構造單元屬揚子陸塊，三級構造單元屬上揚子地塊，四級構造單元屬黔北隆起區(qū)[1-2]?？辈閰^(qū)位于五級構造單元屬織金穹盆構造變形區(qū)，構造樣式以穹窿—構造盆地及短軸背向斜組合為主，其褶皺組合屬侏羅山式緊閉褶皺組合，線性構造方向有近SN、NE、EW向。位于勘查區(qū)九莊NE向的盆狀向斜，是由于燕山運動使海西—印支—燕山構造旋回期的部分構造形跡遭受疊加、改造而形成了侏羅山式褶皺。該勘查區(qū)屬九莊—白巖廠斷層東盤、茶場—新寨背斜北翼，構造較簡單，發(fā)育近SN、近EW、NE向3組構造。近SN向構造主要表現(xiàn)為逆斷層性質(zhì)，近EW向構造主要表現(xiàn)為平移斷層或正斷層性質(zhì)，NE向構造主要為逆斷層。區(qū)域內(nèi)無巖漿巖和火成巖分布，顯示出該區(qū)巖漿活動不強烈。為進一步指導區(qū)內(nèi)找礦工作，本研究對九莊棋山硫鐵礦勘查區(qū)地質(zhì)特征及礦床成因進行深入探討。

1　勘查區(qū)地質(zhì)特征

勘查區(qū)位于貴州省中部息烽縣九莊鎮(zhèn)朱家灣，該區(qū)地處九莊鎮(zhèn)南側朱家灣，南西起珍珠井向北西至大麻窩一帶，南東起大槽向北至花苗寨一帶。該區(qū)地理坐標東經(jīng)：106°30′30″～106°31′45″，北緯：27°05′00″～27°05′30″，面積1.91km2。

1.1地層

該區(qū)地層出露由新至老有三疊系下統(tǒng)夜郎組、沙堡灣組；二疊系上統(tǒng)長興—大隆組、龍?zhí)督M(含礦層)，二疊系中統(tǒng)茅口組，二疊系下統(tǒng)棲霞組、梁山組；第四系地層主要為腐植土、碎石、含殘積硫鐵礦，一般厚0～15m。

(1)夜郎組(T1y)。為淺灰色薄—中厚層狀泥灰?guī)r、灰?guī)r，未見頂，厚度大于50m，與下伏地層整合接觸。

(2)沙堡灣組(T1s)。褐黃色、黃色薄層黏土巖、粉砂質(zhì)黏土巖, 厚34～61m，與下伏地層假整合接觸。

(3)長興—大隆組(P3c-d)?；疑駥訅K狀含硅質(zhì)團塊燧石灰?guī)r，深灰、灰褐色薄—中厚層硅質(zhì)巖夾深灰、灰綠、黃綠色黏土巖，厚20m，與下伏地層整合接觸。

(4)龍?zhí)督M(P3l)。以灰、深灰、黃褐色薄—中厚層黏土巖、粉砂質(zhì)黏土巖、粉砂巖為主，夾少量硅質(zhì)巖、灰?guī)r及煤層，厚223m?；灾参?、腕足類為主。該地層產(chǎn)煤(無煙煤，有5層，可采煤層1層，含煤率6.2%)及硫鐵礦。

(5)龍?zhí)督M第二段(P3l2)。以灰、深灰、黃褐色薄—中厚層黏土巖、粉砂質(zhì)黏土巖、粉砂巖為主，夾硅質(zhì)巖、泥晶灰?guī)r及煤層，厚120m。該地層底部為黑色薄—中厚層炭質(zhì)黏土巖夾主要可采煤層，一般以主要可采煤層的出現(xiàn)作為標志確定龍?zhí)督M第二段底界。

(6)龍?zhí)督M第一段(P3l1)。以灰、灰白、深灰色薄—中厚層黏土巖、粉砂質(zhì)黏土巖、炭質(zhì)黏土巖、粉砂巖為主，夾煤層及灰?guī)r，厚113m。該地層底部為區(qū)內(nèi)硫鐵礦的主要產(chǎn)出部位，為灰、灰白色薄—中厚層鮞狀黃鐵礦化黏土巖，含大量團塊狀、結核狀、致密浸染狀黃鐵礦，與下伏地層呈平行不整合接觸。

(7)茅口組(P2m)。為灰色中厚層狀硅質(zhì)巖、生物屑灰?guī)r，厚151～220m，與下伏地層整合接觸。

(8)棲霞組(P1q)?；?、深灰色中厚層狀硅質(zhì)團塊灰?guī)r、生物屑灰?guī)r，厚123～207m，與下伏地層整合接觸。

(9)梁山組(P1l)?；?、深灰色黏土巖、粉砂巖夾硅質(zhì)巖及煤，厚約35m。

1.2構造

該勘查區(qū)地處九莊—白巖廠斷層東盤，茶場—新寨背斜北翼，其構造主要發(fā)育NE向斷層F1，該斷層為區(qū)域性斷層，在區(qū)內(nèi)南起洞口河沖—珍珠井—朱家灣向北延出普查區(qū)。區(qū)內(nèi)斷層出露走向長約2.0km，向E傾，具逆斷層性質(zhì)，傾角80°，斷層東盤地層為下二疊統(tǒng)梁山組至下三疊統(tǒng)夜郎組,西盤地層為中二疊統(tǒng)龍?zhí)督M至下三疊統(tǒng)沙堡灣組。

1.3礦體(層)特征

九莊棋山硫鐵礦產(chǎn)于二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M底部，巖性為灰、灰白色黃鐵礦化黏土巖，含大量團塊狀、結核狀、致密浸染狀黃鐵礦。該硫鐵礦礦體頂板為粉砂巖、灰質(zhì)泥巖；底板為炭質(zhì)、黏土巖、粉砂質(zhì)黏土巖。硫鐵礦礦體平均厚2.10m，與下伏地層茅口組(P2m)呈假整合接觸，茅口組巖性為灰色中—厚層狀硅質(zhì)巖、生物屑灰?guī)r。

1.3.1礦體分布、形態(tài)、規(guī)模及產(chǎn)狀

勘查區(qū)硫鐵礦礦體呈層狀產(chǎn)于龍?zhí)督M底部，產(chǎn)出層位穩(wěn)定。礦體在走向上沿桐梓村的珍珠井—朱家灣—赫家墳一帶分布，連續(xù)性較好，含礦層氧化露頭線長約1.2km，為一小型濱海沼澤相的硫鐵礦沉積礦床。礦層呈層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，礦層傾角30°～45°。礦層厚度由北西大麻窩向南東赫家墳方向有逐漸變薄的趨勢，根據(jù)TC2探槽揭露取樣化驗分析，礦體平均厚2.10m，礦石品位25.93%，礦體厚度變化不大，基本穩(wěn)定，礦床構造復雜程度中等。

1.3.2礦石結構、構造

根據(jù)見礦工程取樣分析測試結果，原生硫鐵礦石呈灰白色、淺綠灰色，礦石結構主要為自形晶粒狀結構和半自形晶粒狀結構，晶粒粒徑0.03～3.00mm，礦石礦物排列無規(guī)律，礦石構造以星點狀構造為主，少量結核狀、聚晶團塊狀構造，其結核及聚晶團塊直徑3～15mm，與基質(zhì)(黏土巖)界線清晰，易剝離。

1.3.3礦物成分

(1)礦石礦物。主要為黃鐵礦，有極少量白鐵礦、磁黃鐵礦，黃鐵礦在硫鐵礦層中占23%～47%。

(2)脈石礦物。以高嶺石、水云母為主，次為方解石、石英、赤(褐)鐵礦，此外還有極少量的長石、螢石等。高嶺石在礦石中占30%～50%，水云母在礦石中占20%～40%。

1.3.4礦石化學成分

礦石主要有益化學組分為S，主要以FeS2(黃鐵礦)的形式賦存于礦石中，極少量以硫酸鹽的形式存在。礦石主要有害組分含量：w(As)0.001%～0.003%，w(F)0.015%～0.214%，w(Pb+Zn)0.029%～0.038%，w(C)0.02%～1.03%。

1.3.5礦石工業(yè)類型

黃鐵礦石在硫鐵礦層中占23%～47%，為硫鐵礦的主要礦石類型。

2　礦床成因

貴州在巖相古地理的晚奧陶世—晚三疊世中期，地處揚子陸塊南緣，西臨揚子陸塊西緣隆起。貴州境內(nèi)的海水進退頻繁，是海域轉(zhuǎn)化為陸地的主要演變時期，其中在二疊系陽新世與樂平世之交時期，貴州的巖相古地理格局又一次改變，在南部深水沉積區(qū)進一步加深及擴大，并發(fā)育了安山質(zhì)的火山碎屑濁積巖。康滇古陸的形成，成為省內(nèi)淺水沉積區(qū)陸源碎屑的供應地，由西至東依次出現(xiàn)了陸相、海陸交互相以及海相，樂平世長興期海侵，一直延續(xù)至中三疊統(tǒng)。隨著海侵范圍的逐漸擴大，陸源碎屑沉積逐漸演變?yōu)樘妓猁}沉積。

九莊棋山硫鐵礦產(chǎn)于二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M底部，根據(jù)1∶20萬《息烽幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告》，勘查區(qū)的龍?zhí)督M屬濱海沼澤型沉積?？辈閰^(qū)內(nèi)巖性以陸源碎屑巖、黏土巖為主，另有少量的碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖及煤層等?？辈閰^(qū)陸源碎屑物質(zhì)來源于勘查區(qū)西部，海浸方向位于勘查區(qū)南部。區(qū)內(nèi)黃鐵礦成因的一般規(guī)律是，地表母巖在強烈的化學風化作用中的產(chǎn)物(鋁、硅、鐵、錳、鈣、鎂等)經(jīng)地表水搬運，其沉積物中的Fe2+在游離氧的條件下，立即被氧化生成Fe(OH)3膠體，這是由于黃鐵礦內(nèi)的鐵質(zhì)是以膠體溶液的形式被地表水帶出、搬運，搬運過程中Fe3+再以腐植酸結合形成較穩(wěn)定的腐植酸絡合物，經(jīng)地表水搬運至沉積盆地內(nèi)。黃鐵礦的基本成因為，膠體溶液的Fe3+在強還原環(huán)境下立即被還原為Fe2+，F(xiàn)e2+與硫酸鹽還原菌還原沉積物內(nèi)硫酸鹽的過程中產(chǎn)生大量的H2S，經(jīng)化合形成水隕硫鐵(FeS·nH2O)，水隕硫鐵與S反應形成膠黃鐵礦(FeS2·nH2O)，膠黃鐵礦經(jīng)過結晶脫水過程形成黃鐵礦(FeS2)，S是由排硫桿菌等硫化細菌與H2S氧化形成，另有部分硫化細菌的細胞中便有S。濱海沼澤相黃鐵礦成因為，在濱海沼澤相環(huán)境內(nèi)沼澤植物死亡，沼澤植物被海水覆蓋，處于厭氧狀態(tài)，海水具有弱堿性，一般情況下，被海水淹沒中的泥炭沼澤，其pH值為7.10～8.15，該類pH介質(zhì)對硫酸鹽還原菌以及許多微生物的形成較有利，脫硫弧菌作為硫酸鹽還原菌，將有機質(zhì)作為給氫體，使海水中的硫酸鹽還原成H2S，H2S化合物與沉積物內(nèi)已被還原的鐵離子化合形成水隕硫鐵(FeS·nH2O)，大量活性較強的H2S的產(chǎn)生，使海水中的O被消耗殆盡，同時具有弱堿性的海水環(huán)境有利于生物化學作用、瀝青化作用，大量有機質(zhì)在厭氧環(huán)境內(nèi)分解，經(jīng)再次聚合形成大量的棉絮狀膠體物質(zhì)，該類棉絮狀膠體物質(zhì)即為瀝青。瀝青使水流受阻，沼澤環(huán)境處于閉塞的狀態(tài)下，使部分水隕硫鐵(FeS·nH2O)無法與S化合，該部分水隕硫鐵(FeS·nH2O)對硫化細菌及其他微生物中S的吸收，形成了結晶微粒黃鐵礦，呈浸染狀、細粒狀等結構。

3　結　語

結合貴州息烽縣九莊棋山硫鐵礦勘查區(qū)地質(zhì)資料，對該區(qū)地質(zhì)特征及礦床成因進行了詳細分析，對于區(qū)內(nèi)硫鐵礦找礦工作有一定的參考價值。

參考文獻

[1]中華人民共和國國土資源部.DZ/T0210—2002硫鐵礦地質(zhì)勘查規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2002.

[2]貴州省地質(zhì)調(diào)查院.貴州省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，2013

(收稿日期2016-03-09)

劉軍(1970—)，男，工程師，550018 貴州省貴陽市烏當區(qū)新添大道北段165號。