贵州息烽县九庄棋山硫铁矿勘查区地质特征及成因

刘　军

(贵州省地质矿产勘查开发局117地质大队)



贵州息烽县九庄棋山硫铁矿勘查区地质特征及成因

刘军

(贵州省地质矿产勘查开发局117地质大队)

摘要基于贵州息烽县九庄棋山硫铁矿勘查区地质资料，对该区地质特征以及矿床成因进行了详细分析，认为该区硫铁矿产于二叠系上统龙潭组底部，龙潭组属滨海沼泽型沉积，矿石矿物为黄铁矿，矿床成因属煤系沉积硫铁矿床。

关键词硫铁矿地质特征矿床成因

贵州息烽县九庄棋山硫铁矿勘查区区域地层区划属扬子地层区、黔北分区、毕节—翁安小区，出露地层由老至新为寒武系中下统牛蹄塘组(∈1n)、明心寺组(∈1m)、金顶山组(∈1j)及中上统娄山关组(∈3-4l)等；二叠系下统梁山组、栖霞组，二叠系中统茅口组，二叠系上统龙潭组、长兴—大隆组，三叠系下统沙堡湾组、夜郎组；侏罗系二桥组、自流井组、沙溪庙组。该区大地构造位置一级构造单元属羌塘—扬子—华南板块，二级构造单元属扬子陆块，三级构造单元属上扬子地块，四级构造单元属黔北隆起区[1-2]。勘查区位于五级构造单元属织金穹盆构造变形区，构造样式以穹窿—构造盆地及短轴背向斜组合为主，其褶皱组合属侏罗山式紧闭褶皱组合，线性构造方向有近SN、NE、EW向。位于勘查区九庄NE向的盆状向斜，是由于燕山运动使海西—印支—燕山构造旋回期的部分构造形迹遭受叠加、改造而形成了侏罗山式褶皱。该勘查区属九庄—白岩厂断层东盘、茶场—新寨背斜北翼，构造较简单，发育近SN、近EW、NE向3组构造。近SN向构造主要表现为逆断层性质，近EW向构造主要表现为平移断层或正断层性质，NE向构造主要为逆断层。区域内无岩浆岩和火成岩分布，显示出该区岩浆活动不强烈。为进一步指导区内找矿工作，本研究对九庄棋山硫铁矿勘查区地质特征及矿床成因进行深入探讨。

1　勘查区地质特征

勘查区位于贵州省中部息烽县九庄镇朱家湾，该区地处九庄镇南侧朱家湾，南西起珍珠井向北西至大麻窝一带，南东起大槽向北至花苗寨一带。该区地理坐标东经：106°30′30″～106°31′45″，北纬：27°05′00″～27°05′30″，面积1.91km2。

1.1地层

该区地层出露由新至老有三叠系下统夜郎组、沙堡湾组；二叠系上统长兴—大隆组、龙潭组(含矿层)，二叠系中统茅口组，二叠系下统栖霞组、梁山组；第四系地层主要为腐植土、碎石、含残积硫铁矿，一般厚0～15m。

(1)夜郎组(T1y)。为浅灰色薄—中厚层状泥灰岩、灰岩，未见顶，厚度大于50m，与下伏地层整合接触。

(2)沙堡湾组(T1s)。褐黄色、黄色薄层黏土岩、粉砂质黏土岩, 厚34～61m，与下伏地层假整合接触。

(3)长兴—大隆组(P3c-d)。灰色厚层块状含硅质团块燧石灰岩，深灰、灰褐色薄—中厚层硅质岩夹深灰、灰绿、黄绿色黏土岩，厚20m，与下伏地层整合接触。

(4)龙潭组(P3l)。以灰、深灰、黄褐色薄—中厚层黏土岩、粉砂质黏土岩、粉砂岩为主，夹少量硅质岩、灰岩及煤层，厚223m。化石以植物、腕足类为主。该地层产煤(无烟煤，有5层，可采煤层1层，含煤率6.2%)及硫铁矿。

(5)龙潭组第二段(P3l2)。以灰、深灰、黄褐色薄—中厚层黏土岩、粉砂质黏土岩、粉砂岩为主，夹硅质岩、泥晶灰岩及煤层，厚120m。该地层底部为黑色薄—中厚层炭质黏土岩夹主要可采煤层，一般以主要可采煤层的出现作为标志确定龙潭组第二段底界。

(6)龙潭组第一段(P3l1)。以灰、灰白、深灰色薄—中厚层黏土岩、粉砂质黏土岩、炭质黏土岩、粉砂岩为主，夹煤层及灰岩，厚113m。该地层底部为区内硫铁矿的主要产出部位，为灰、灰白色薄—中厚层鲕状黄铁矿化黏土岩，含大量团块状、结核状、致密浸染状黄铁矿，与下伏地层呈平行不整合接触。

(7)茅口组(P2m)。为灰色中厚层状硅质岩、生物屑灰岩，厚151～220m，与下伏地层整合接触。

(8)栖霞组(P1q)。灰、深灰色中厚层状硅质团块灰岩、生物屑灰岩，厚123～207m，与下伏地层整合接触。

(9)梁山组(P1l)。灰、深灰色黏土岩、粉砂岩夹硅质岩及煤，厚约35m。

1.2构造

该勘查区地处九庄—白岩厂断层东盘，茶场—新寨背斜北翼，其构造主要发育NE向断层F1，该断层为区域性断层，在区内南起洞口河冲—珍珠井—朱家湾向北延出普查区。区内断层出露走向长约2.0km，向E倾，具逆断层性质，倾角80°，断层东盘地层为下二叠统梁山组至下三叠统夜郎组,西盘地层为中二叠统龙潭组至下三叠统沙堡湾组。

1.3矿体(层)特征

九庄棋山硫铁矿产于二叠系上统龙潭组底部，岩性为灰、灰白色黄铁矿化黏土岩，含大量团块状、结核状、致密浸染状黄铁矿。该硫铁矿矿体顶板为粉砂岩、灰质泥岩；底板为炭质、黏土岩、粉砂质黏土岩。硫铁矿矿体平均厚2.10m，与下伏地层茅口组(P2m)呈假整合接触，茅口组岩性为灰色中—厚层状硅质岩、生物屑灰岩。

1.3.1矿体分布、形态、规模及产状

勘查区硫铁矿矿体呈层状产于龙潭组底部，产出层位稳定。矿体在走向上沿桐梓村的珍珠井—朱家湾—赫家坟一带分布，连续性较好，含矿层氧化露头线长约1.2km，为一小型滨海沼泽相的硫铁矿沉积矿床。矿层呈层状产出，产状与地层产状基本一致，矿层倾角30°～45°。矿层厚度由北西大麻窝向南东赫家坟方向有逐渐变薄的趋势，根据TC2探槽揭露取样化验分析，矿体平均厚2.10m，矿石品位25.93%，矿体厚度变化不大，基本稳定，矿床构造复杂程度中等。

1.3.2矿石结构、构造

根据见矿工程取样分析测试结果，原生硫铁矿石呈灰白色、浅绿灰色，矿石结构主要为自形晶粒状结构和半自形晶粒状结构，晶粒粒径0.03～3.00mm，矿石矿物排列无规律，矿石构造以星点状构造为主，少量结核状、聚晶团块状构造，其结核及聚晶团块直径3～15mm，与基质(黏土岩)界线清晰，易剥离。

1.3.3矿物成分

(1)矿石矿物。主要为黄铁矿，有极少量白铁矿、磁黄铁矿，黄铁矿在硫铁矿层中占23%～47%。

(2)脉石矿物。以高岭石、水云母为主，次为方解石、石英、赤(褐)铁矿，此外还有极少量的长石、萤石等。高岭石在矿石中占30%～50%，水云母在矿石中占20%～40%。

1.3.4矿石化学成分

矿石主要有益化学组分为S，主要以FeS2(黄铁矿)的形式赋存于矿石中，极少量以硫酸盐的形式存在。矿石主要有害组分含量：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矿石工业类型

黄铁矿石在硫铁矿层中占23%～47%，为硫铁矿的主要矿石类型。

2　矿床成因

贵州在岩相古地理的晚奥陶世—晚三叠世中期，地处扬子陆块南缘，西临扬子陆块西缘隆起。贵州境内的海水进退频繁，是海域转化为陆地的主要演变时期，其中在二叠系阳新世与乐平世之交时期，贵州的岩相古地理格局又一次改变，在南部深水沉积区进一步加深及扩大，并发育了安山质的火山碎屑浊积岩。康滇古陆的形成，成为省内浅水沉积区陆源碎屑的供应地，由西至东依次出现了陆相、海陆交互相以及海相，乐平世长兴期海侵，一直延续至中三叠统。随着海侵范围的逐渐扩大，陆源碎屑沉积逐渐演变为碳酸盐沉积。

九庄棋山硫铁矿产于二叠系上统龙潭组底部，根据1∶20万《息烽幅区域地质调查报告》，勘查区的龙潭组属滨海沼泽型沉积。勘查区内岩性以陆源碎屑岩、黏土岩为主，另有少量的碳酸盐岩、硅质岩及煤层等。勘查区陆源碎屑物质来源于勘查区西部，海浸方向位于勘查区南部。区内黄铁矿成因的一般规律是，地表母岩在强烈的化学风化作用中的产物(铝、硅、铁、锰、钙、镁等)经地表水搬运，其沉积物中的Fe2+在游离氧的条件下，立即被氧化生成Fe(OH)3胶体，这是由于黄铁矿内的铁质是以胶体溶液的形式被地表水带出、搬运，搬运过程中Fe3+再以腐植酸结合形成较稳定的腐植酸络合物，经地表水搬运至沉积盆地内。黄铁矿的基本成因为，胶体溶液的Fe3+在强还原环境下立即被还原为Fe2+，Fe2+与硫酸盐还原菌还原沉积物内硫酸盐的过程中产生大量的H2S，经化合形成水陨硫铁(FeS·nH2O)，水陨硫铁与S反应形成胶黄铁矿(FeS2·nH2O)，胶黄铁矿经过结晶脱水过程形成黄铁矿(FeS2)，S是由排硫杆菌等硫化细菌与H2S氧化形成，另有部分硫化细菌的细胞中便有S。滨海沼泽相黄铁矿成因为，在滨海沼泽相环境内沼泽植物死亡，沼泽植物被海水覆盖，处于厌氧状态，海水具有弱碱性，一般情况下，被海水淹没中的泥炭沼泽，其pH值为7.10～8.15，该类pH介质对硫酸盐还原菌以及许多微生物的形成较有利，脱硫弧菌作为硫酸盐还原菌，将有机质作为给氢体，使海水中的硫酸盐还原成H2S，H2S化合物与沉积物内已被还原的铁离子化合形成水陨硫铁(FeS·nH2O)，大量活性较强的H2S的产生，使海水中的O被消耗殆尽，同时具有弱碱性的海水环境有利于生物化学作用、沥青化作用，大量有机质在厌氧环境内分解，经再次聚合形成大量的棉絮状胶体物质，该类棉絮状胶体物质即为沥青。沥青使水流受阻，沼泽环境处于闭塞的状态下，使部分水陨硫铁(FeS·nH2O)无法与S化合，该部分水陨硫铁(FeS·nH2O)对硫化细菌及其他微生物中S的吸收，形成了结晶微粒黄铁矿，呈浸染状、细粒状等结构。

3　结　语

结合贵州息烽县九庄棋山硫铁矿勘查区地质资料，对该区地质特征及矿床成因进行了详细分析，对于区内硫铁矿找矿工作有一定的参考价值。

参考文献

[1]中华人民共和国国土资源部.DZ/T0210—2002硫铁矿地质勘查规范[S].北京：中国标准出版社，2002.

[2]贵州省地质调查院.贵州省区域地质志[M].北京：地质出版社，2013

(收稿日期2016-03-09)

刘军(1970—)，男，工程师，550018 贵州省贵阳市乌当区新添大道北段165号。