淺析貴州省湄潭縣大林硫鐵礦地質(zhì)特征

黃凱

（中化地質(zhì)礦山總局貴州地質(zhì)勘查院，貴州貴陽 550002）

1 自然地理?xiàng)l件及交通位置

礦區(qū)位于貴州省湄潭縣新南鄉(xiāng)，距縣城約62km（運(yùn)距），有鄉(xiāng)村公路與礦山公路聯(lián)通，交通條件較為便利［1］。大林硫鐵礦區(qū)南北向?qū)挾燃s4.5km，東西向長(zhǎng)約7.4km，總面積共18.25km2。地處貴州高原中部，屬剝蝕型低-低中山類型的山地地貌，總體來看，礦區(qū)為北東高南西低的地勢(shì)，屬亞熱帶溫暖濕潤(rùn)氣候，降雨量較充沛［1-2］。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

在大林硫鐵礦礦區(qū)中出露的地層較為豐富，構(gòu)造多為簡(jiǎn)單類型，并且區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源種類和儲(chǔ)量較為豐富，主要有錳、鐵、鋁、煤、硫等［1］，詳見圖1。

圖1 大林硫鐵礦礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2.1 區(qū)域地層

礦區(qū)出露地層比較豐富，但未曾見到巖漿巖，區(qū)內(nèi)常見地層按時(shí)代由新到老主要有第四系（Q）、三疊系下統(tǒng)茅草鋪（T1m）、三疊系下統(tǒng)夜郎組九級(jí)灘段（T1y3）、三疊系下統(tǒng)夜郎組玉龍山段（T1y2）、三疊系下統(tǒng)夜郎組沙堡灣段（T1y1）、二疊系上統(tǒng)長(zhǎng)興組（P3c）、二疊系上統(tǒng)吳家坪組（P3w）和二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m），現(xiàn)將其巖性特征介紹如下：

（1）第四系（Q）：主要分布于礦區(qū)內(nèi)低洼地帶，巖性以黃色黏土、亞黏土等為主，厚度一般為0～22.5m，與下伏地層的接觸關(guān)系為假整合。

（2）三疊系茅草鋪組（T1m）：該組分為兩層，巖層上部為淺灰-灰色中厚層白云質(zhì)灰?guī)r及灰?guī)r，下部主要是灰-深灰色中厚層灰?guī)r。

（3）三疊系下統(tǒng)夜郎組九級(jí)灘段（T1y3）：可見灰、深灰色頁巖及紫紅色頁巖與灰綠色頁巖互層，另外，在巖層局部夾少量灰色中厚層灰?guī)r，厚127.81m～144.65m,平均厚135.46m。

（4）三疊系下統(tǒng)夜郎組玉龍山段（T1y2）：巖層中上部巖性為灰、灰白色中厚層灰?guī)r，在底部常見灰色、灰綠色灰?guī)r與紫紅色頁巖互層。厚度198.10m～238.30m，平均厚211.77m。

（5）三疊系下統(tǒng)夜郎組沙堡灣段（T1y1）：主要為淺灰色薄層灰?guī)r及灰綠色頁巖互層，在底部見有灰綠色黏土巖，厚度7.28m～19.88m，平均厚11.56m。

（6）二疊系上統(tǒng)長(zhǎng)興組（P3c）：巖性為深灰色中厚層含燧石結(jié)核的粗晶灰?guī)r，厚51.50m～84.23m，平均厚62.12m。

（7）二疊系上統(tǒng)吳家坪組（P3w）：該層是本文重點(diǎn)探討的含礦巖系，共分為三層。上部巖性為深灰色、灰黑色中厚層泥灰?guī)r及粗晶灰?guī)r；在中部可見1m～3m厚的灰黑色、黑色含黃鐵礦炭質(zhì)泥巖及深灰色中厚層燧石結(jié)核灰?guī)r；巖層的底部為灰色、深灰色黏土巖硫鐵礦，局部有0.1m～0.51m厚的伴生黑色煤層；總厚度為80.37m～132.89m，平均厚113.62m。

（8）二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）：巖層下部巖性為淺灰色中厚-厚層狀細(xì)粒灰?guī)r，并可見部分燧石結(jié)核，上部為塊狀細(xì)?；?guī)r，含少量燧石結(jié)核，未見底。

2.2 區(qū)域構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造不復(fù)雜，屬于簡(jiǎn)單類型。褶皺：礦區(qū)位于珠藏向斜東翼及北轉(zhuǎn)折端，巖層傾向170°～270°，一般為205°；傾角12°～28°，一般20°。斷裂：在礦區(qū)內(nèi)東部發(fā)現(xiàn)一條F1斷層，該斷層呈近南北走向，屬于正斷層，傾角75°，對(duì)礦層影響較小。礦區(qū)南東面發(fā)現(xiàn)有F2和F3斷層，均為正斷層，斷距較小，對(duì)礦層影響較?。?］。

2.3 區(qū)域礦產(chǎn)

礦區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源種類和儲(chǔ)量較為豐富，均產(chǎn)于二疊系地層中，主要有錳、鐵、鋁、煤、硫等。據(jù)地質(zhì)資料可知，錳、鐵、煤、硫主要賦存于上二疊統(tǒng)吳家坪組（P3w）內(nèi)，而鋁土礦產(chǎn)于梁山組地層中，均屬于沉積礦產(chǎn)。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 含礦巖系特征

礦區(qū)內(nèi)主要礦產(chǎn)為硫鐵礦及煤礦，產(chǎn)于吳家坪組底部，其中硫鐵礦層為本文主要研究對(duì)象?，F(xiàn)就含礦巖系特征從老至新敘述如下：

（1）淺灰色、灰色、中厚層、厚層細(xì)晶灰?guī)r，為含礦巖系底板，厚度大于100m。

（2）淺灰色黏土巖，含星點(diǎn)狀黃鐵礦，厚約2.50m。

（3）硫鐵礦層:主要為灰色、深灰色黏土巖硫鐵礦，礦體呈似層狀及透鏡狀發(fā)育。該硫鐵礦層含硫8.72%～25.85%，平均16.57%，厚0.73m～5.60m，平均2.32 m。

（4）硫鐵礦層上部為黑色煤層，厚為0m～0.51m。

（5）為深灰色泥灰?guī)r及深灰色灰?guī)r，厚為0.5m～2m。

3.2 礦體特征

大林硫鐵礦含礦層呈似層狀產(chǎn)出，礦體東西長(zhǎng)5.12km，南北寬2.55km；層厚0.73m～5.60m，平均2.32m，含硫8.72%～25.85%，平均16.57%。礦石組分主要為灰色、深灰色黏土巖和星散狀及結(jié)核團(tuán)塊狀硫鐵礦；有害成分As含量為0.0046%，F(xiàn)-含量約0.069%，Pb含量約0.0045%，Zn含量約0.0025%，Tc含量約1.68%，有害組分含量均小于最大允許含量。

礦區(qū)礦石結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以結(jié)晶粒狀結(jié)構(gòu)最為常見，根據(jù)自形程度又可分為自形晶粒狀結(jié)構(gòu)和半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)［2］。另外還有少部分針狀結(jié)構(gòu)和鮞狀結(jié)構(gòu)。

（1）自形晶粒狀結(jié)構(gòu)：黃鐵礦（包括微量白鐵礦）晶體發(fā)育完整，晶粒粒徑為0.03mm～1.5mm，礦物排列無一定順序。

（2）半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)中黃鐵礦及少量白鐵礦晶體發(fā)育不完整，部分見晶體面，晶體粒徑一般為0.06mm～2.5mm，礦物排列無規(guī)律［4］。

（3）針柱狀結(jié)構(gòu)：黃鐵礦晶體發(fā)育不完整，呈針柱狀分布于黏土巖中。

（4）鮞狀結(jié)構(gòu)：鮞粒由黃鐵礦或黃鐵礦與黏土混合組成，常呈橢圓形等，鮞粒粒徑0.25mm～1.25mm，此類結(jié)構(gòu)偶見于礦層頂部。

礦石以星點(diǎn)狀及團(tuán)塊狀構(gòu)造為主：

（1）星點(diǎn)狀構(gòu)造（見圖2a）：主要由自形、半自形粒狀的黃鐵礦晶體呈星點(diǎn)狀稀疏或密集分布于黏土巖基質(zhì)中。星點(diǎn)狀構(gòu)造貫穿整個(gè)礦層。

圖2 大林硫鐵礦礦石構(gòu)造圖

（2）團(tuán)塊狀構(gòu)造（見圖2b）：由半自形晶粒狀的黃鐵礦晶體鑲嵌組成不規(guī)則的集合體。集合體形態(tài)呈近等軸狀，團(tuán)塊直徑3mm～25mm，與基質(zhì)（黏土巖）界線清晰，易剝離，團(tuán)塊狀構(gòu)造多見于礦層中部和下部。

3.3 礦體圍巖及夾石

礦區(qū)內(nèi)硫鐵礦層基本賦存于吳家坪組下部，礦體頂板圍巖的巖性為深灰色中厚層燧石灰?guī)r及泥灰?guī)r，局部可見黑色煤層；而礦層的間接底板圍巖巖性為灰色中厚層細(xì)晶灰?guī)r，在全區(qū)分布穩(wěn)定，厚度大于100m，巖性單一，局部夾0.09m～2.16m灰色灰?guī)r。

3.4 礦石質(zhì)量

礦區(qū)內(nèi)由于礦體埋深較淺，礦體氧化或溶洞溶蝕較嚴(yán)重，該區(qū)域內(nèi)大部分已形成無礦帶，礦石品位顯著降低。其中，硫鐵礦型礦石特征和含礦圍巖大不相同，具有十分顯著的硫化金屬礦特點(diǎn)，極易分辨，且可以很清晰的見到礦物的賦存狀態(tài)，與黏土巖等混雜形成礦石，礦石的工業(yè)類型為黃鐵礦型礦石［5］。

根據(jù)礦石構(gòu)造可將礦石劃分為兩種自然類型：①星點(diǎn)狀硫鐵礦：自形、半自形晶粒狀黃鐵礦等呈稀疏或密集狀分布于淺灰、灰白色黏土巖和鮞狀黏土巖中，在全礦層均有分布，但主要集中在礦層上部。②團(tuán)塊狀硫鐵礦：主要由半自形晶粒狀黃鐵礦及它形晶黃鐵礦鑲嵌組成不規(guī)則集合體存在于灰白色黏土巖中。

在礦層中，礦石礦物的成分以黃鐵礦為主，比較單一，另有極少量的白鐵礦和自然硫共存［3］。

①黃鐵礦：黃鐵礦成分為FeS2，含硫53.4%，比重4.9～5.2，為銅黃色，金屬光澤，在黏土巖中多呈自形、半自形晶體粒狀結(jié)構(gòu)，少量為針柱狀結(jié)構(gòu)，部分黃鐵礦發(fā)育有裂紋，裂紋內(nèi)被脈石礦物所充填。黃鐵礦粒徑0.03mm～2.5mm，而黃鐵礦的聚晶直徑可達(dá)15mm。礦物排列無規(guī)律，黃鐵礦在硫鐵礦層中占23.00%～35.48%，平均為28%。

②白鐵礦：成分為FeS2，含硫可達(dá)53.4%，比重4.6～4.9，與黃鐵礦為同質(zhì)多象變體關(guān)系，淺黃色，金屬光澤，呈半自形粒狀、針柱狀結(jié)構(gòu)，粒徑0.05mm～70mm。白鐵礦在礦層中占1%～4%，一般為1.5%。

③自然硫：成分為S，比重2.05～2.08，黃色，金屬光澤，斷口呈油脂光澤。呈紋狀、絲狀集合體分布于黏土巖中，含量小于0.5%，自然硫與黃鐵礦含量在一定范圍內(nèi)呈互為消長(zhǎng)關(guān)系，在風(fēng)化帶、半風(fēng)化帶中自然硫偏高，一般可達(dá)3%～5%，而黃鐵礦含量則較低。

礦層中脈石礦物主要是水云母（伊利石），另還有部分高嶺石、石英、褐鐵礦、石膏、螢石、一水硬鋁石及炭質(zhì)等。

①水云母：呈隱晶質(zhì)，少數(shù)呈顯微鱗片狀，為主要的脈石礦物，在礦層中的幾種礦石類型里均以膠結(jié)物（基底）出現(xiàn)，在脈石礦物中占62%～71%。

②高嶺土：次生鱗片狀，常圍繞黃鐵礦晶體產(chǎn)出，含量小于3%。

③石英：呈他形粒狀，含量微少。

④褐鐵礦：呈浸染狀、柱狀和脈狀分布，偶具黃鐵礦假象，含量1%～3%，一般含量為1.5%。

⑤螢石：呈他形粒狀，含量微少。

⑥石膏：白色片狀產(chǎn)出，含量微少。

⑦一水硬鋁石：粉晶～微晶，半自形，他形，粒徑0.01mm～0.05mm，含量大于3%，主要見于礦層上部的鮞粒結(jié)構(gòu)礦石中，具選擇性生長(zhǎng)于鮞粒結(jié)構(gòu)礦石中。

⑧炭質(zhì)：呈浸染狀產(chǎn)于礦石中，含量小于2%。

另外，在礦石中含有部分伴生組分，分別是：砷（As）、氟（F）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、炭（C）等，一般不具工業(yè)意義，僅部分達(dá)到工業(yè)邊界品位，未能達(dá)到綜合利用指標(biāo)［4］。

4 礦床類型及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

大林硫鐵礦的礦床工業(yè)類型為煤系沉積型硫鐵礦床，礦區(qū)內(nèi)成礦物質(zhì)來源具有多源性，經(jīng)搬運(yùn)作用沉積于淺海陸棚帶環(huán)境中，且沉積物主要在低補(bǔ)償與超補(bǔ)償過渡帶并富含有機(jī)質(zhì)的還原環(huán)境內(nèi)保存并沉淀下來，最終形成硫鐵礦層，賦存于二疊系吳家坪組中。

4.2 礦化富集規(guī)律

（1）據(jù)礦床地質(zhì)特征可知，硫鐵礦為呈層狀產(chǎn)出的沉積礦產(chǎn)，受地層控制。礦化富集程度大體上與含礦巖系的厚度是呈正相關(guān)的，即含礦巖系的厚度越大則硫鐵礦的礦體就越厚，礦質(zhì)越好。

（2）“硫鐵礦層”在吳家坪組含礦巖系深部較穩(wěn)定，且含量隨深度增加而增高。

4.3 礦標(biāo)志

（1）地層標(biāo)志：吳家坪組底部深灰色泥灰?guī)r巖系為本區(qū)含礦層。

（2）含礦巖性標(biāo)志：在大林硫鐵礦區(qū)中，礦層的礦石與圍巖差異明顯，肉眼可見硫化金屬礦特征及礦石的星閃狀和團(tuán)塊狀構(gòu)造特點(diǎn)，易分辨。