浅析贵州省湄潭县大林硫铁矿地质特征

2021-10-21黄凯

四川有色金属 2021年3期

黄凯

（中化地质矿山总局贵州地质勘查院，贵州贵阳 550002）

1 自然地理条件及交通位置

矿区位于贵州省湄潭县新南乡，距县城约62km（运距），有乡村公路与矿山公路联通，交通条件较为便利［1］。大林硫铁矿区南北向宽度约4.5km，东西向长约7.4km，总面积共18.25km2。地处贵州高原中部，属剥蚀型低-低中山类型的山地地貌，总体来看，矿区为北东高南西低的地势，属亚热带温暖湿润气候，降雨量较充沛［1-2］。

2 区域地质概况

在大林硫铁矿矿区中出露的地层较为丰富，构造多为简单类型，并且区内矿产资源种类和储量较为丰富，主要有锰、铁、铝、煤、硫等［1］，详见图1。

图1 大林硫铁矿矿区地质简图

2.1 区域地层

矿区出露地层比较丰富，但未曾见到岩浆岩，区内常见地层按时代由新到老主要有第四系（Q）、三叠系下统茅草铺（T1m）、三叠系下统夜郎组九级滩段（T1y3）、三叠系下统夜郎组玉龙山段（T1y2）、三叠系下统夜郎组沙堡湾段（T1y1）、二叠系上统长兴组（P3c）、二叠系上统吴家坪组（P3w）和二叠系中统茅口组（P2m），现将其岩性特征介绍如下：

（1）第四系（Q）：主要分布于矿区内低洼地带，岩性以黄色黏土、亚黏土等为主，厚度一般为0～22.5m，与下伏地层的接触关系为假整合。

（2）三叠系茅草铺组（T1m）：该组分为两层，岩层上部为浅灰-灰色中厚层白云质灰岩及灰岩，下部主要是灰-深灰色中厚层灰岩。

（3）三叠系下统夜郎组九级滩段（T1y3）：可见灰、深灰色页岩及紫红色页岩与灰绿色页岩互层，另外，在岩层局部夹少量灰色中厚层灰岩，厚127.81m～144.65m,平均厚135.46m。

（4）三叠系下统夜郎组玉龙山段（T1y2）：岩层中上部岩性为灰、灰白色中厚层灰岩，在底部常见灰色、灰绿色灰岩与紫红色页岩互层。厚度198.10m～238.30m，平均厚211.77m。

（5）三叠系下统夜郎组沙堡湾段（T1y1）：主要为浅灰色薄层灰岩及灰绿色页岩互层，在底部见有灰绿色黏土岩，厚度7.28m～19.88m，平均厚11.56m。

（6）二叠系上统长兴组（P3c）：岩性为深灰色中厚层含燧石结核的粗晶灰岩，厚51.50m～84.23m，平均厚62.12m。

（7）二叠系上统吴家坪组（P3w）：该层是本文重点探讨的含矿岩系，共分为三层。上部岩性为深灰色、灰黑色中厚层泥灰岩及粗晶灰岩；在中部可见1m～3m厚的灰黑色、黑色含黄铁矿炭质泥岩及深灰色中厚层燧石结核灰岩；岩层的底部为灰色、深灰色黏土岩硫铁矿，局部有0.1m～0.51m厚的伴生黑色煤层；总厚度为80.37m～132.89m，平均厚113.62m。

（8）二叠系中统茅口组（P2m）：岩层下部岩性为浅灰色中厚-厚层状细粒灰岩，并可见部分燧石结核，上部为块状细粒灰岩，含少量燧石结核，未见底。

2.2 区域构造

矿区构造不复杂，属于简单类型。褶皱：矿区位于珠藏向斜东翼及北转折端，岩层倾向170°～270°，一般为205°；倾角12°～28°，一般20°。断裂：在矿区内东部发现一条F1断层，该断层呈近南北走向，属于正断层，倾角75°，对矿层影响较小。矿区南东面发现有F2和F3断层，均为正断层，断距较小，对矿层影响较小［3］。

2.3 区域矿产

矿区内矿产资源种类和储量较为丰富，均产于二叠系地层中，主要有锰、铁、铝、煤、硫等。据地质资料可知，锰、铁、煤、硫主要赋存于上二叠统吴家坪组（P3w）内，而铝土矿产于梁山组地层中，均属于沉积矿产。

3 矿床地质特征

3.1 含矿岩系特征

矿区内主要矿产为硫铁矿及煤矿，产于吴家坪组底部，其中硫铁矿层为本文主要研究对象。现就含矿岩系特征从老至新叙述如下：

（1）浅灰色、灰色、中厚层、厚层细晶灰岩，为含矿岩系底板，厚度大于100m。

（2）浅灰色黏土岩，含星点状黄铁矿，厚约2.50m。

（3）硫铁矿层:主要为灰色、深灰色黏土岩硫铁矿，矿体呈似层状及透镜状发育。该硫铁矿层含硫8.72%～25.85%，平均16.57%，厚0.73m～5.60m，平均2.32 m。

（4）硫铁矿层上部为黑色煤层，厚为0m～0.51m。

（5）为深灰色泥灰岩及深灰色灰岩，厚为0.5m～2m。

3.2 矿体特征

大林硫铁矿含矿层呈似层状产出，矿体东西长5.12km，南北宽2.55km；层厚0.73m～5.60m，平均2.32m，含硫8.72%～25.85%，平均16.57%。矿石组分主要为灰色、深灰色黏土岩和星散状及结核团块状硫铁矿；有害成分As含量为0.0046%，F-含量约0.069%，Pb含量约0.0045%，Zn含量约0.0025%，Tc含量约1.68%，有害组分含量均小于最大允许含量。

矿区矿石结构简单，以结晶粒状结构最为常见，根据自形程度又可分为自形晶粒状结构和半自形晶粒状结构［2］。另外还有少部分针状结构和鲕状结构。

（1）自形晶粒状结构：黄铁矿（包括微量白铁矿）晶体发育完整，晶粒粒径为0.03mm～1.5mm，矿物排列无一定顺序。

（2）半自形晶粒状结构：该结构中黄铁矿及少量白铁矿晶体发育不完整，部分见晶体面，晶体粒径一般为0.06mm～2.5mm，矿物排列无规律［4］。

（3）针柱状结构：黄铁矿晶体发育不完整，呈针柱状分布于黏土岩中。

（4）鲕状结构：鲕粒由黄铁矿或黄铁矿与黏土混合组成，常呈椭圆形等，鲕粒粒径0.25mm～1.25mm，此类结构偶见于矿层顶部。

矿石以星点状及团块状构造为主：

（1）星点状构造（见图2a）：主要由自形、半自形粒状的黄铁矿晶体呈星点状稀疏或密集分布于黏土岩基质中。星点状构造贯穿整个矿层。

图2 大林硫铁矿矿石构造图

（2）团块状构造（见图2b）：由半自形晶粒状的黄铁矿晶体镶嵌组成不规则的集合体。集合体形态呈近等轴状，团块直径3mm～25mm，与基质（黏土岩）界线清晰，易剥离，团块状构造多见于矿层中部和下部。

3.3 矿体围岩及夹石

矿区内硫铁矿层基本赋存于吴家坪组下部，矿体顶板围岩的岩性为深灰色中厚层燧石灰岩及泥灰岩，局部可见黑色煤层；而矿层的间接底板围岩岩性为灰色中厚层细晶灰岩，在全区分布稳定，厚度大于100m，岩性单一，局部夹0.09m～2.16m灰色灰岩。

3.4 矿石质量

矿区内由于矿体埋深较浅，矿体氧化或溶洞溶蚀较严重，该区域内大部分已形成无矿带，矿石品位显著降低。其中，硫铁矿型矿石特征和含矿围岩大不相同，具有十分显著的硫化金属矿特点，极易分辨，且可以很清晰的见到矿物的赋存状态，与黏土岩等混杂形成矿石，矿石的工业类型为黄铁矿型矿石［5］。

根据矿石构造可将矿石划分为两种自然类型：①星点状硫铁矿：自形、半自形晶粒状黄铁矿等呈稀疏或密集状分布于浅灰、灰白色黏土岩和鲕状黏土岩中，在全矿层均有分布，但主要集中在矿层上部。②团块状硫铁矿：主要由半自形晶粒状黄铁矿及它形晶黄铁矿镶嵌组成不规则集合体存在于灰白色黏土岩中。

在矿层中，矿石矿物的成分以黄铁矿为主，比较单一，另有极少量的白铁矿和自然硫共存［3］。

①黄铁矿：黄铁矿成分为FeS2，含硫53.4%，比重4.9～5.2，为铜黄色，金属光泽，在黏土岩中多呈自形、半自形晶体粒状结构，少量为针柱状结构，部分黄铁矿发育有裂纹，裂纹内被脉石矿物所充填。黄铁矿粒径0.03mm～2.5mm，而黄铁矿的聚晶直径可达15mm。矿物排列无规律，黄铁矿在硫铁矿层中占23.00%～35.48%，平均为28%。

②白铁矿：成分为FeS2，含硫可达53.4%，比重4.6～4.9，与黄铁矿为同质多象变体关系，浅黄色，金属光泽，呈半自形粒状、针柱状结构，粒径0.05mm～70mm。白铁矿在矿层中占1%～4%，一般为1.5%。

③自然硫：成分为S，比重2.05～2.08，黄色，金属光泽，断口呈油脂光泽。呈纹状、丝状集合体分布于黏土岩中，含量小于0.5%，自然硫与黄铁矿含量在一定范围内呈互为消长关系，在风化带、半风化带中自然硫偏高，一般可达3%～5%，而黄铁矿含量则较低。

矿层中脉石矿物主要是水云母（伊利石），另还有部分高岭石、石英、褐铁矿、石膏、萤石、一水硬铝石及炭质等。

①水云母：呈隐晶质，少数呈显微鳞片状，为主要的脉石矿物，在矿层中的几种矿石类型里均以胶结物（基底）出现，在脉石矿物中占62%～71%。

②高岭土：次生鳞片状，常围绕黄铁矿晶体产出，含量小于3%。

③石英：呈他形粒状，含量微少。

④褐铁矿：呈浸染状、柱状和脉状分布，偶具黄铁矿假象，含量1%～3%，一般含量为1.5%。

⑤萤石：呈他形粒状，含量微少。

⑥石膏：白色片状产出，含量微少。

⑦一水硬铝石：粉晶～微晶，半自形，他形，粒径0.01mm～0.05mm，含量大于3%，主要见于矿层上部的鲕粒结构矿石中，具选择性生长于鲕粒结构矿石中。

⑧炭质：呈浸染状产于矿石中，含量小于2%。

另外，在矿石中含有部分伴生组分，分别是：砷（As）、氟（F）、铅（Pb）、锌（Zn）、炭（C）等，一般不具工业意义，仅部分达到工业边界品位，未能达到综合利用指标［4］。