川南先鋒硫鐵礦賦存特征及成因探討

■蔣磊陳燃陳波

（1成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 四川成都610059；2四川省國(guó)土勘測(cè)規(guī)劃研究院 四川成都610041；3四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局202地質(zhì)隊(duì) 四川宜賓644002）

川南先鋒硫鐵礦賦存特征及成因探討

■蔣磊1陳燃2陳波3

（1成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 四川成都610059；2四川省國(guó)土勘測(cè)規(guī)劃研究院 四川成都610041；3四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局202地質(zhì)隊(duì) 四川宜賓644002）

先鋒硫鐵礦區(qū)的硫鐵礦含礦層位于二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M第一段（P3l1），覆蓋于下統(tǒng)茅口組（P2m）灰?guī)r古浸蝕面之上。硫鐵礦為層狀、似層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀頂?shù)装逡恢?，厚度相?duì)穩(wěn)定。硫鐵礦的成礦特征顯示其嚴(yán)格受到了區(qū)域內(nèi)玄武巖分布情況以及茅口組灰?guī)r古侵蝕面的控制作用。玄武巖既提供了大量物質(zhì)同時(shí)和古侵蝕面一起控制了礦體的形態(tài)分布。推斷硫鐵礦最終在還原條件下通過生物化學(xué)作用聚集沉積成礦[1]。

先鋒礦區(qū)硫鐵礦硫鐵礦特征成因探討

四川省興文縣先鋒硫鐵礦區(qū)位于興文縣城古宋南西242°方向，直線距離約24km。行政區(qū)劃隸屬珙縣底硐鎮(zhèn)、興文縣周家鎮(zhèn)、仙峰苗族鄉(xiāng)、九絲城鎮(zhèn)、石海鎮(zhèn)及大壩苗族鄉(xiāng)。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

本區(qū)大地構(gòu)造位于楊子準(zhǔn)地臺(tái)（Ⅰ級(jí)）上揚(yáng)子臺(tái)坳（Ⅱ）川東南陷褶束（Ⅲ）之筠連凹褶束中（Ⅳ）（圖1）。

圖1　先鋒硫鐵礦區(qū)大地構(gòu)造位置圖1.II級(jí)構(gòu)造單元界線；2.III級(jí)構(gòu)造單元界線；3.IV級(jí)單元界線；4.礦區(qū)范圍

珙長(zhǎng)背斜為本區(qū)主要構(gòu)造形跡，其北側(cè)為寬緩的東西向構(gòu)造帶；西北角為北北東向的新華夏系構(gòu)造帶、北東向構(gòu)造帶；南西邊為寬緩的東西向構(gòu)造帶、北東向構(gòu)造帶和南北向構(gòu)造帶；南東邊為寬緩的東西向構(gòu)造帶和南北向構(gòu)造帶。

峨眉山玄武巖為本區(qū)內(nèi)主要巖漿巖，其分布于硐底、底硐、復(fù)興三點(diǎn)連線以西地區(qū)，以東尖滅，區(qū)域內(nèi)出露地層主要為沉積巖分布，從寒武系至第四系，除缺失上志留統(tǒng)、石炭系、泥盆系外，其它各系均有發(fā)育，總厚度一萬米左右。

2　硫鐵礦礦體地質(zhì)特征

2.1含礦層特征

先鋒硫鐵礦區(qū)的含礦層位于二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M第一段（P3l1），覆蓋于峨眉山玄武巖之上。上統(tǒng)龍?zhí)督M地層假整合于下統(tǒng)茅口組（P2m）灰?guī)r古浸蝕面之上。含礦地層總厚0.26-14.8m，平均5.0m。含礦地層由西向東逐漸變薄。剖面巖性兩層，下部為高嶺石質(zhì)黃鐵礦（即硫鐵礦層）；上部為灰、淺灰色菱鐵質(zhì)粘土巖、粘土巖，再上即為P3l2+3含煤巖系。硫鐵礦層上距A1煤層底界約0.5～2.50m，一般1.00m左右[2][3]。

2.2礦層及頂?shù)装逄卣?/p>

2.2.1礦層特征

硫鐵礦層呈層狀，與頂?shù)装鍘r石產(chǎn)狀一致，礦層厚度相對(duì)穩(wěn)定，含礦巖石為灰～深灰色高嶺石粘土巖，黃鐵礦呈浸染、斑雜狀賦存于其中，全層命名為高嶺石質(zhì)黃鐵礦。由于黃鐵礦賦存形態(tài)各異，礦層結(jié)構(gòu)三分性明顯，分為棚礦、腰礦和底礦。底礦中還有一組藍(lán)灰色條紋，棚礦中有黃鐵礦聚晶體形成的條帶，對(duì)判別礦層的結(jié)構(gòu)具有指導(dǎo)意義。礦層底板灰?guī)r古風(fēng)化侵蝕面的起伏不平，可影響礦層厚度的局部變化。

2.2.2礦層頂?shù)装?/p>

頂板為灰至深灰色菱鐵礦質(zhì)高嶺石粘土巖，菱鐵礦呈球粒狀散布，或集合呈團(tuán)斑、結(jié)核狀產(chǎn)出，在菱鐵礦質(zhì)粘土巖的底部，見黃鐵礦呈星點(diǎn)狀散布，有時(shí)則呈豆?fàn)?、條帶狀產(chǎn)出。菱鐵礦的核心有的為黃鐵礦，顯示出成分上的過渡關(guān)系，這些特征易于鑒別礦層和頂板，界線清楚。

底板為茅口組淺灰、灰色生物碎屑灰?guī)r。礦層底部發(fā)育一組藍(lán)灰色條紋或條帶，是判別礦層底部的顯著標(biāo)志。

根據(jù)對(duì)鉆孔資料顯示，硫鐵礦層最小厚度0.52m，最大5.38m，平均厚度為2.18m。

2.3礦石特征

圖2　興文縣先鋒硫煤礦區(qū)地層柱狀對(duì)比圖

研究區(qū)內(nèi)硫鐵礦含礦地層（P2l1）平均厚度5.00m，礦層厚度平均2.18m，礦石品位全硫平均18.34%，礦石中的有害元素氟含量平均0.040%、砷含量平均0.003%。

礦石礦物中以黃鐵礦為主，白鐵礦次之，同時(shí)還含有少量膠黃鐵礦；脈石礦物則以高嶺石為主，其次為珍珠陶土；伴生礦物有三水鋁石、銳鈦礦、綠泥石、金紅石、黃銅礦、方鉛礦，在氧化帶見水針鐵礦。

礦石主要以自形-半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)和它形粒狀結(jié)構(gòu)為主，另偶爾可見碎裂狀結(jié)構(gòu)、變膠狀環(huán)帶結(jié)構(gòu)。礦石主要構(gòu)造為浸染狀構(gòu)造和斑雜狀構(gòu)造。浸染狀構(gòu)造按分布疏密程度分為密集浸染狀和星散狀；斑雜狀構(gòu)造按形態(tài)分為條帶狀、根須狀、樹枝狀、團(tuán)塊狀、結(jié)核狀等。

研究區(qū)內(nèi)硫鐵礦根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造由上至下劃分為三個(gè)自然類型：

A、密集浸染狀黃鐵礦礦石（俗稱棚礦），該礦石類型成層性好，堅(jiān)硬而穩(wěn)固，厚度0.15～0.92m，平均0.53m，含硫品位8.94～36.69%，平均23.35%。

B、樹枝狀黃鐵礦礦石（俗稱腰礦），黃鐵礦以聚晶集合體呈樹枝狀散布于基質(zhì)中為特點(diǎn)。黃鐵礦保留了白鐵礦假象、樹枝體近于垂直礦層生長(zhǎng)，上部粗大而稀疏，下部細(xì)小而密集，少量黃鐵礦晶粒呈現(xiàn)星散狀分布，見少量白鐵礦、礦石碎裂結(jié)構(gòu)發(fā)育。該礦石類型厚0.36～4.34m，平均1.61m，含硫品位8.01～35.53%，平均17.84%。

C、團(tuán)塊狀、結(jié)核狀黃鐵礦礦石（俗稱底礦），黃鐵礦以聚晶集合體呈團(tuán)塊狀、結(jié)核狀分布于基質(zhì)中為特點(diǎn)。其分布較密，少量的黃鐵礦晶粒稀疏散布，碎裂結(jié)構(gòu)常見。厚0～2.40m，平均0.93m，含硫品位7.63～30.26%，平均18.02%。

3　礦區(qū)硫鐵礦成因探討

根據(jù)研究去內(nèi)的實(shí)地踏勘和野外調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)硫鐵礦基本以玄武巖分布邊界線為界，其玄武巖主要分布于珙縣硐底、底硐、洛亥構(gòu)成的南北連線以西地帶，該連線以西玄武巖分布區(qū)硫鐵礦趨于貧化或尖滅，連線以東玄武巖尖滅或缺失，硫鐵礦則廣泛分布。硫鐵礦的沉積與巖相關(guān)系密切，以巖石類型單一的黃鐵礦高嶺石粘土巖分布區(qū)硫鐵礦富集；黃鐵礦高嶺石粘土巖、硅質(zhì)巖組合分布區(qū)

硫鐵礦半富集；巖石類型單一的硅質(zhì)巖分布區(qū)則不具硫鐵礦沉積。礦層厚度的變化在小范圍內(nèi)受到茅口組灰?guī)r古侵蝕面起伏的嚴(yán)格控制，當(dāng)基底低洼時(shí)礦層變厚，基底凸起礦層變薄甚至尖滅（圖2）。

根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)推定，硫鐵礦成因與古地理、古氣候、古環(huán)境密切相關(guān)，玄武巖噴發(fā)熔巖的噴溢和大量火山物質(zhì)的分解，提供了豐富的硫、鐵物質(zhì)來源，隨著大量火山噴出物以不同相態(tài)進(jìn)入水體，在上覆龍?zhí)督M含煤地層提供的還原環(huán)境下受生物化學(xué)作用影響，聚積于龍?zhí)督M底部，形成大范圍分布的硫鐵礦床。

4　結(jié)論

先鋒硫鐵礦區(qū)的含礦層位于二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M第一段（P3l1），覆蓋于下統(tǒng)茅口組（P2m）灰?guī)r古浸蝕面之上。礦層為層狀、似層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與頂?shù)装逡恢?，礦層厚度相對(duì)穩(wěn)定，礦層具有明顯的三分性特征明顯。礦石為自形-半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)和它形粒狀結(jié)構(gòu)為主，同時(shí)具有浸染狀構(gòu)造。

研究區(qū)硫鐵礦的形成嚴(yán)格受到了區(qū)域內(nèi)玄武巖分布情況以及茅口組灰?guī)r古侵蝕面的控制作用。玄武巖的大量分布為礦體提供了大量的物質(zhì)來源，同時(shí)又控制了礦體的分布。礦體同時(shí)接受古侵蝕面的控制，在含煤地層提供的還原條件下，通過生物化學(xué)作用，聚集沉積成礦。

[1]四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局202地質(zhì)隊(duì).四川省興文縣先鋒硫煤礦區(qū)煤礦普查年度工作設(shè)計(jì) [R].2013.

[2]珺劉寶、曾允孚.《巖相古地理基礎(chǔ)和工作方法》[M].北京：地質(zhì)出版社，1985.

[3]馮增昭.《沉積巖石學(xué)》[M].北京:石油工業(yè)出版社，1993.

P617[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-410-2

蔣磊，男，碩士研究生，研究方向?yàn)榈V床地質(zhì)學(xué)。