河北省井陉盆地沉积型硫铁矿分析

2016-08-22马奎羽宋鹏杰河北省地质调查院河北石家庄05008河北省地矿局第十一地质大队河北石家庄05008

地球 2016年4期

关键词：井陉硫铁矿黄铁矿

■马奎羽宋鹏杰（河北省地质调查院河北石家庄05008；河北省地矿局第十一地质大队河北石家庄05008）

河北省井陉盆地沉积型硫铁矿分析

■马奎羽1宋鹏杰2
（1河北省地质调查院河北石家庄050081；2河北省地矿局第十一地质大队河北石家庄050081）

文章以河北省井陉盆地的城关綿河滩硫铁矿为研究对象，通过对其矿床地质特征的研究总结，探讨矿床的成因类型，总结井陉盆地成矿规律，以期待该地区后期找矿地质工作有所突破。

城关綿河滩硫铁矿成因类型

1　区域地质

1.1地层

矿区位于井陉凹陷的西南部。井陉凹陷中的地层分布，主要是以凹陷为中心，向外变老。发育有第四系、石炭系、奥陶系等地层。

矿区第四系掩盖，通过钻孔揭露，地层由老至新分述如下：中奥陶系马家沟组灰岩（O2m）：灰、深白、灰白、褐红等色，厚—巨厚层，致密块状，见有后期方解石细脉穿插，顶部裂隙较为发育，沿裂隙有硫铁矿及粘土充填，局部地段灰岩裂隙中含硫铁矿较富。该岩层产状平缓，倾角0～10°左右，向北东或北西向倾斜。对硫铁矿体的形态起重要的控制作用，一般说来。凹的地方硫铁矿层较厚，反之较薄。石炭系中统本溪组（C2b）：一般厚22～26米，最薄19.50米，最后32.02米。本组岩性自下而上依次为：硫铁矿层或含硫铁矿的粘土岩、铝土岩或粘土岩、灰岩、黑色页岩。其中硫铁矿层或含硫铁矿的粘土岩厚度一般1.5米左右，矿体最后可达3.24米，与下伏的马家沟组灰岩呈假整合接触，为本矿区硫铁矿体所赋存的主要岩性段。石炭系上统太原组（C3t）：下部为两层较稳定的深灰色薄层灰岩及灰色砂岩、黑色页岩、粘土岩，在薄层灰岩、黑色页岩及粘土岩中，均含有较多的生物化石。上部只要为灰色、灰黄色、细至粗粒砂岩、黑色页岩和3～6米厚的煤层（第五层煤）。第四系（Q）：主要为黄土和由绵河冲洪积而来的砂、卵砾石层。

1.2构造

本矿区构造较简单。岩层走向为北东、倾向以北西为主，倾角一般为5°左右，局部大于10°。根据井陉煤矿对本矿区煤层勘探和开采的资料，区内共发育有正断层两条：F3正断层：走向北东19°，倾向南东，倾角60°，断距5米。由采煤情况推断，为成矿后的构造，对矿体的西部边缘有一定的破坏作用。F4正断层：走向北西，倾向南西，倾角60°落差25米。该断层位于矿区西部边缘，对矿体影响不大。

1.3岩浆活动

本区岩浆活动极不强烈，只是在下更新世时有玄武岩岩浆喷发，分布不广，仅见于雪花山、东窑岭等地。

2　矿床地质

2.1矿体特征

矿体呈似层状，与围岩产状一致，具有一定的层位，分布面积较大，但矿层厚度较小，矿体形态受古地理影响较大。矿体东西长约800米左右；南北宽约500米左右，矿体的连续性较好，但矿体的埋藏深度及厚度变化较大。矿体西低东高，其见矿标高在矿区东部为215米左右，西部为180米左右。据钻孔资料揭露，埋藏最浅的埋深为30.42米，埋藏最深为98.93米。矿体的最大厚度为3.24米，最小厚度为0.60米，平均厚度为1.54米。

2.2矿石特征

矿石矿物：主要为黄铁矿，次为白铁矿。黄铁矿主要为铜黄色、浅黄白色，半自形粒状结构、压碎结构，团块状构造、条带状构造等，黄铁矿颗粒一般在1～2毫米左右，个别者较此略粗大一些。沿碎裂缝隙有方解石脉及高岭石等粘土质矿物充填；白铁矿为黄铁矿之变种，数量极少，与黄铁矿紧密共生。脉石矿物及次生矿物：脉石矿物主要有：高岭石、埃洛石、水铝石、硅灰石、方解石、玉髓、白云石、石墨等。这些矿物呈细晶、微晶或隐晶状集合体，混为一体，形成粘土岩石。次生矿物有由黄铁矿氧化而来的褐铁矿。矿石的结构有：粒状自形～半自形晶结构、压碎结构、环带结构、放射状结构、包裹状结构。构造有：团块状构造、侵染状构造、条带（纹）状构造、结核状构造。该矿床属于低品位硫铁矿床。矿石中有用组份硫的含量变化较大，相邻工程（间距100米）品位变化最大可达2.95倍，矿石最高品位为25.03%，最低品位为7.5%，一般在13～17%。全区矿石平均品位为14.22%。Pb、Zn、As、C等有害组份，含量皆低，均不超过工业指标对杂质的要求，在目前经济技术条件下不能综合利用。有害组份F的化验结果，其平均含量为0.053%，比工业指标的要求略微偏高一点，但据对该类型矿石使用部门的意见，矿石中含F量略高一些，对使用影响不大。

2.3矿石结构构造

按矿石的结构、构造特征，可将本矿区的矿石划分为如下的自然类型：团块状硫铁矿：大小不一的黄铁矿及白铁矿颗粒密集共生而形成的团块，不均匀地分布在矿石中。团块越集中，矿石品位越高、最高可达25.03%；反之，团块稀疏时，品位降低。该类型是本矿区的主要矿石类型，可占所有矿石的90%以上。条带（纹）状硫铁矿：黄铁矿或白铁矿呈宽窄一不一的条带（纹）赋存于脉石矿物中。该类型矿石一般与团块状矿石共生，只局部矿石以此类型为主。侵染状硫铁矿：大小不等黄铁矿颗粒，不均匀地分布于脉石中。其数量很少，一般与其他类型矿石共生。结核状硫铁矿：结核多呈球形，成份为黄铁矿及白铁矿，与团块状矿石密切共生。似脉状硫铁矿：由黄铁矿及白铁矿所形成的小细脉，穿插在围岩或其他类型矿石中。

2.4矿床成因及其成矿模式

该矿床初步确定属“生物化学沉积矿床”。它具有生物化学沉积的金属硫化物矿床的基本特点。如：①矿体呈似层状，与围岩产状一致，具有一定的层位。②矿体分布面积较大，但矿层厚度较小。③无围岩蚀变。④矿床不受岩浆岩的控制，但与地理环境有密切的关系。

目前一般认为：黄铁矿的生成，是在还原条件下，由生物作用分解水中的硫酸铁和生物遗体腐烂时产生的硫化氢，其化学反应式为：

矿床的位置分布与中奥陶统马家沟组灰岩古侵蚀面形态及区内构造有关，向斜核部和西翼是成矿的有利地段，区内硫铁矿含矿层大范围分布于井陉坳陷盆地中，赋存于石炭系中统本溪组地层底部，中奥陶统马家沟组灰岩古侵蚀面之上。矿体产状同围岩产状一致，矿体范围分布较广，但矿层厚度较小，矿体形态随古侵蚀面起伏而变化。通过对该矿区的研究以期后期工作寻找出规模大、品位富、埋藏浅、构造简单的硫铁矿富集地段。