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硫矿
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硫矿的矿床类型2
(一)成矿物质来自地球表部2
(二)成矿物质来自地球内部的硫矿床3
硫矿的矿床时空分布及成矿规律7
(一)时空分布规律7
(二)成矿区8
硫矿的资源特点8
(一)硫资源构成以硫铁矿为主8
(二)中国硫资源富矿少、贫矿多8
(三)共生和伴生有多种有益组分8
(四)开采条件差9(五)矿石可选性好9
硫矿床工业类型及勘探类型9硫矿的资源状况13
硫矿的矿床类型
中国硫铁矿矿床成因类型有沉积矿床、热液矿床等。
但最主要的是喷流沉积矿床。
随着对矿床地质研究的深入,硫矿床成矿物质的来源已基本确定,所以本章对硫矿床分类是基于成矿物质来源进行的。
硫矿床分类详见下表。
(一)成矿物质来自地球表部
1.含煤地层或非含煤地层中沉积硫铁矿矿床
(1)含煤地层中沉积硫铁矿矿床这类沉积硫铁矿矿床数目较多,总储量大,在中国分布范围广、层位多、面积大,产状平缓,但其矿石品位较低,矿层厚度较薄,难以用机械化大规模开采。
这类矿床绝大多数产在煤系地层底部,个别的夹在煤系中部。
含矿煤系主要有北方的本溪统与西南地区的上二叠统;其次是鄂中的马鞍煤系(下二叠统)和吉林中部的桦甸组(第三系)。
矿床一般有1~3层硫铁矿层,连续性较好,但矿层内工业硫铁矿矿体常常是不连续的,一般矿层厚度较小。
(2)非含煤地层中沉积硫铁矿矿床非含煤地层中的硫铁矿一般含硫品位中等,矿种以单一硫铁矿矿床为主,其次为硫铁多金属矿床。
矿床一般赋存在含矿地层的中下部,矿床规模大、中、小均有,少数矿床规模巨大,矿床主要分布在冀北、内蒙古西部、湘南—粤北、粤西、川北、浙西、闽西南等地。
2.蒸发岩盆地中的自然硫及酸性天然气
(1)自然硫矿床蒸发岩盆地内的自然硫矿床主要出现在中新生代古隆起边缘凹陷带或断陷盆地中,矿层为层状、似层状或透镜状,具有较大的远景,比如山东泰安汶东盆地的自然硫等矿床。
(2)酸性天然气矿床酸性天然气是指含硫化氢的游离氢化合物气体。
在标准状况下硫化氢是一种非烃类剧毒性的酸性气体,常与烃类、二氧化碳共存,可溶解于石油或地下水中。
含H2S0.1%以上的天然气具有工业意义。
中国的酸性气田多分布于扬子准地台西部,产层为震旦系、三叠系和侏罗系,以天然气为主,含H2S5%~6%,最高为10%左右。
以四川威远最为集中。
其次为产于第三系的河北赵兰庄高硫气田。
(二)成矿物质来自地球内部的硫矿床
1.大陆火山-气液矿床
(1)近代火山型自然硫矿床火山成因的自然硫矿床在地球上分布较广,在火山地区多见。
中国火山型自然硫主要分布在东部和西部,但已知矿床不多,仅有台湾大屯火山群的自然硫矿床,以及产于深断裂附近的青海硫磺山矿床等。
(2)火山构造沉陷型硫铁矿矿床火山构造沉陷型硫铁矿床分布于川、滇、黔三省交界地区,大致沿“康滇地轴”南北向断裂构造带和与之有关的峨眉山玄武岩分布区。
硫铁矿体有的呈透镜状或似层状产于峨眉山玄武岩中,有的产于二叠系龙潭组地层底部与茅口灰岩之间,如“川南煤系硫铁矿”。
(3)火山岩盆地型玢岩硫铁矿床这是中国硫铁矿的一种重要矿床类型。
主要分布在长江中下游及东南沿海一带燕山运动中晚期的断陷盆地中,以宁芜庐枞和繁昌地区为代表,是受火山喷发-浅源岩浆活动共同控制的一套由海相转为海陆交替相至陆相的庞大的矿床组合。
在宁芜中生代火山岩盆地,黄铁矿矿床常围绕玢岩铁矿带外缘分布,形成有机联系的“卫星矿带”,各类型黄铁矿床的形成与铁矿受次火山热液活动控制,只因物化条件不同,分别在不同部位成矿。
代表性矿床如安徽向山和马山硫铁矿矿床。
(4)热液充填硫铁矿矿床热液充填硫铁矿矿床包括单一的脉状硫铁矿矿床和含有大量黄铁矿(含硫品位达到工业要求)的有色金属(铜、铅锌、钨锡等)和贵金属(金银)脉状矿床。
以充填作用为其主要成矿方式,一般产于火成岩内外接触带或者附近的硅铝质围岩中。
(5)接触交代型硫铁矿床矿床包括产在岩体边部接触带和岩体内部捕虏体接触带的夕卡岩矿床以及产在同样部位但夕卡岩化不发育的交代矿床。
矿床的围岩岩性主要是碳酸盐类岩石,包括灰岩、白云质灰岩和白云岩,围岩时代从前震旦纪到白垩纪。
此类矿床在中国主要分布于豫西、湘南、鄂东及粤西。
如河南银家沟、湖南上堡、广东黑石岗、湖北巷子口
2.海底火山矿床
海底火山矿床是一种最重要的黄铁矿床类型。
矿床的形成与海底火山活动有关。
矿床多为中型以上,矿石含硫品位较高,往往伴生有铜、铅、锌以及稀有金属和贵金属。
此类矿一般绕火山喷发中心成带或成群出现。
按矿床产出的地质背景,海底火山矿床可分为4类:
产在酸性火山岩中的矿床、产在基性火山岩中的矿床、产在沉积岩和深变质岩中的矿床和产于变质岩系中的硫铁矿矿床。
产于变质岩系中的硫铁矿矿床工业意义最大,矿床一般为大型或特大型,如广东云浮大降坪,内蒙古东升庙、炭窑口均属这类矿床。
硫矿的矿床时空分布及成矿规律
(一)时空分布规律
中国硫铁矿矿床成矿时期多,延续时间长,空间分布广泛,各地质时期主要硫铁矿床的时空分布规律如下:
1.元古宙
在元古宙的前震旦纪,辽宁鞍本地区的辽河大石桥组和宽甸群的里尔峪组,赋存有沉积再造和海相火山岩矿床;冀南的阜平群赋存着海相火山岩矿床。
元古宙的震旦纪具有重要的工业意义。
如产于华北地区高于庄组、狼山区的渣尔泰群和浙江、安徽、湖南、福建等省的陡山沱组的有色金属、多金属硫铁矿床等,多为中—大型矿床。
2.古生代
古生代的寒武系产有沉积型黄铁矿,如浙西南的荷塘组黄铁矿床。
寒武系是中国海相火山岩型铜-硫铁矿的主要含矿层位之一,著名的甘肃白银矿床即产在下寒武统白银组。
中国最重要的黄铁矿成矿期为泥盆纪,产出的黄铁矿床数量多,规模较大,分布集中,为碳酸盐岩建造,其含矿地层分布地区为粤北—湘中、湘西南的棋子桥组,川北龙门山南麓的观雾山组,甘南猫儿川组,桂东南的郁江组、东岗岭组,陕中的大西沟组等。
古生代的石炭纪为中国黄铁矿的重要成矿时期,在中石炭统底部赋存有煤系沉积型黄铁矿,矿床分布在辽中、鲁西、内蒙古南部、豫西北、晋东南等地。
在西南地区,二叠纪亦是重要的煤系沉积型黄铁矿矿床成矿时期,分布于川、滇、黔及桂西南的煤系沉积黄铁矿矿床,皆产在二叠纪乐平统底部。
3.中生代
在中生代的三叠纪、侏罗纪,有少数中小型黄铁矿矿床分布于长江中下游地区,在中生代的白垩纪,有陆相火山岩黄铁矿-铁矿床分布于中国东部沿海地区。
特别是长江中下游的宁芜、庐枞地区的白垩纪火山岩系内。
另外,广东西部的白垩系钙质砾岩内有接触交代型黄铁矿矿床。
4.新生代
在吉林中部地区第三纪地层中有煤系沉积型黄铁矿矿床生成。
在自然硫矿床中,火山喷气型自然硫矿床的形成多与火山活动有关,常见于在第三纪以来,特别是现代火山活动地区,自然硫多聚集于熔岩和火山凝灰质堆积物的裂隙和孔穴中。
沉积型自然硫矿床规模大,是自然硫矿床的主要类型。
如第三纪山东泰安自然硫矿床。
(二)成矿区
中国硫矿可初步划分为14个成矿区,主要成矿带是:
内蒙古狼山渣尔泰群沉积变质型硫铁矿成矿带;晋豫中石炭统煤系地层沉积硫铁矿成矿带;鲁西下第三系自然硫成矿区;川滇黔上二叠统煤系地层沉积型硫铁矿成矿带;长江中下游(伴生)硫铁矿成矿带;闽粤湘赣桂(伴生)硫铁矿成矿带等。
硫矿的资源特点
(一)硫资源构成以硫铁矿为主
中国硫资源构成与世界硫资源相比有较大差别。
在世界硫资源构成中,石油与天然气中硫占较大比例,是硫的主要来源。
与世界硫资源相比,中国石油多数为低硫油,酸性天然气主要产于四川威远一带的气田中,油气中硫资源量合计占中国硫资源量的0.12%。
而中国的硫铁矿资源在世界上的丰富程度却居首位,遥遥领先于世界其他所有国家;除单独的硫铁矿、伴生硫铁矿外,煤系中的硫资源也主要是以硫铁矿的形式存在,仅这三部分硫铁矿资源量就占中国硫资源量的83.4%。
从中国硫储量来看,目前硫储量由硫铁矿硫、伴生硫铁矿硫和自然硫构成。
而自然硫因采选技术尚处于试验阶段,短期内还难以开发利用。
所以硫铁矿和伴生硫铁矿是中国当前以至今后相当一段时期的主要硫源。
(二)中国硫资源富矿少、贫矿多
截止到1996年底,中国硫铁矿矿石储量达46.34亿t。
而硫品位大于35%的Ⅰ级品仅占硫铁矿储量的3.7%,有96.3%的硫铁矿矿石属于含硫12%~35%的中低品位矿石,而且含硫在12%~20%的贫矿所占比重较大。
硫铁矿矿石含硫平均品位在20%以下。
中国伴生硫铁矿品位相差很大,最低的含硫在1.5%~3.0%,最高的达42.78%,一般为10%~30%,平均品位为3.67%。
中国自然硫矿床硫含量大多较低,目前仅有青海硫磺山在小规模开采,其余尚未利用。
(三)共生和伴生有多种有益组分
中国硫铁矿床中大多数都伴生、共生有多种有益组分,如夕卡岩型、热液型、火山岩型矿床都伴生有铜、铅、锌、钼、金、银、钴、镓、硒、碲、镉、锗、铊等有色、贵金属及稀有分散元素;沉积型矿床伴生和共生有铁、锰、煤、铝土矿和粘土矿等矿产,有利于综合开发和回收利用。
有些矿石中含有偏高的对硫酸生产有害的砷和汞等杂质。
(四)开采条件差
中国绝大多数硫铁矿矿床需要进行地下开采,适合地下开采矿石储量约占硫铁矿总储量的65%;而开采条件较好,适合露采的矿石储量仅占硫铁矿总储量的15%左右。
目前,仅有广东云浮大降坪、广东英德红岩、安徽马山等少数矿区的浅部资源可露采。
伴生硫铁矿资源适合露采和地下开采的各占一半左右。
(五)矿石可选性好
目前中国采用的硫铁矿选矿方法主要是浮选法,少数采用重选法。
根据沉积变质型、煤系地层沉积型和热液充填交代型矿床的硫铁矿矿石选矿试验结果来看,把硫铁矿选至含硫大于或等于35%的硫精矿,技术上是可行的,社会经济效益好,同时还可以综合回收铜、金、银等有用元素,减少运输费用。
本节主要论述硫铁矿、伴生硫铁矿、自然硫及酸性天然气等几种制取硫磺或硫酸的主要矿产的地质特征;暂不述及石膏类及自然界不常见的菱硫铁矿、陨硫铁矿、明矾石类等硫资源。
硫矿床工业类型及勘探类型
一、硫矿床工业类型
根据现行《硫铁矿地质勘探规范》,硫铁矿及自然硫矿床工业类型分别见表1和表2。
表1硫铁矿床工业类型
矿床工业
类型
围岩
矿体形状
矿石矿物组份
矿床
规模
伴(共)生矿产
矿床实例
1
2
3
4
5
6
7
碳酸盐岩及砂页岩中的硫铁矿床
第一亚类
白云岩、白云质灰岩、石灰岩、粉砂岩、细砂岩和页岩
似层状、透镜状
以黄铁矿为主,个别矿床以磁黄铁矿为主,微量的黄铜矿、方铅矿、闪锌矿。
有的矿床含少量白铁矿、磁铁矿、镜铁矿及毒砂等
以中型为主。
含硫中等
铜、铅、锌、金、银、镓、钴
张家沟、云台山、打子堂等硫铁矿
碳酸盐岩及砂页岩中的硫铁矿床
第二亚类
泥质灰岩、石灰岩、个别矿床为粉砂岩、细砂岩和白云岩
透镜状、扁豆状、囊状
以黄铁矿为主,次之磁黄铁矿、含微量闪锌矿、黄铜矿、辉铜矿等。
有些矿床铅、锌含量高,能单独圈出铅锌矿体
以小型为主。
含硫富
铅、锌、铜、钴
井冲角、四矿湖、潭山、九龙等硫铁矿
火山岩系中的硫铁矿床
第一亚类
安山岩、粗面岩、凝灰岩和闪长岩
透镜状、扁豆状、似层状
黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、黄铜矿、明矾石、石膏等
以大型为主。
含硫贫至中等
铜、硒、镓、钴、(铁)
向山、马山等硫铁矿
第二亚类
石英角斑质凝灰岩、细碧角斑岩
透镜状、扁豆状
以黄铁矿为主,少量黄铜矿、黝铜矿、方铅矿、闪锌矿
大、中、小型。
含硫中~富
铜
香子沟硫铁矿
沉积变质硫铁矿床
第一亚类
薄层变质碳质粉砂岩、千枚岩、泥质结晶灰岩、变质钙质粉砂岩
似层状、透镜状
以黄铁矿为主,局部见磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿
巨大型。
含硫富
铊、(铁)
大降坪硫铁矿
第二亚类
片岩、片麻岩等
似层状、透镜状
黄铁矿、磁黄铁矿,少量黄铜矿和磁铁矿
中型为主。
含硫贫
铜
杏树台硫铁矿
矽卡岩型硫铁矿床
石灰岩、白云岩、砂岩、页岩、闪长岩与花岗岩
透镜状、囊状、似层状
黄铁矿、磁黄铁矿,少量磁铁矿、赤铁矿、毒砂、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉铜矿、斑铜矿、辉铋矿和白钨矿
中小型为主。
含硫中等
铁、铜、铅、锌、金、银、镉、铟、钨
阳春、大田、青圹等硫铁矿
煤系沉积硫铁矿床
产出层位有上二叠统乐平煤系、中石炭本溪统及震旦系、新第三系。
围岩以粘土岩为主,少数为砂岩、粉砂岩、凝灰岩
层状、似层状、鸡窝状
黄铁矿、白铁矿
中到大型。
含硫贫
镓、(煤、油页岩、耐火粘土、铝土矿)
大树、阿东、冯村、桦甸等硫铁矿
脉状硫铁矿床
各种岩石
脉状
以黄铁矿为主,个别矿床以磁黄铁矿为主,少量或微量方铅矿、闪锌矿、黄铜矿
小到中型。
含硫中至富
铜、银、金、硒、碲、镓、钴
锦潭、龙游等硫铁矿
注:
表中各类矿床,目前工业利用较多的为第一类;单个矿床规模最大的为第三类;在全国分布较广的为第五类。
表2自然硫矿床工业类型
矿床工业类型
矿床地质特征
矿体形状
矿体厚度(m)
含硫量(%)
矿物成分
矿体
规模
矿床实例
1
2
3
4
5
6
7
8
沉积型自然硫矿床
主要产于石灰岩、泥灰岩、白云岩、粉砂岩和砂岩等与大量有机质成互的岩层中,或与石膏层互层产出
层状、似层状、透镜状、有时呈囊状或脉状
自数厘米至数米,最厚可达数十米
百分之几到二十几
主要为自然硫常有各种碳酸盐类、硫酸盐类及硅质矿物并含有机物质
巨大,具极大经济价值
泰安、塔拉克和玉力群等自然硫矿
火山型自然硫矿床
多与第三纪以后的火山活动,尤其是现代火山活动有关。
常见于熔岩、凝灰岩和火山凝灰质堆积物等的裂隙或孔穴中;或沉积于火山湖内
层状、似层状、透镜状等多种多样
不等
一般为25~50,有时高达90以上
主要为自然硫,还有火山灰等,常含少量硒和碲等元素
多为中小型,有一定工业价值
大屯火山群、龟山岛火山地区、五大莲池、羊八井等自然硫矿
盐丘型自然硫矿床
产于某些含油地区的盐丘顶盖岩帽中,顶盖岩层自下而上由石膏、硬石膏、含硫灰岩、石灰岩组成,自然硫充填于石灰岩下部的孔洞或硬石膏的裂隙中
不规则的囊状、细脉状、似层状
30~40
一般为20~40,最高达70
主要为自然硫,含地沥青等有机物及粘土物质
巨大。
具极大工业价值。
共生矿产主要有岩盐、钾盐
次生风化型自然硫矿床
由金属硫化物(主要是黄铁矿)或硫酸盐矿物(硬石膏、石膏、明矾石等)氧化分解而成。
一般呈裂隙或溶洞充填形式产出,并由多个矿体组成
脉状或囊状等
自小于1至10余米
中到富
自然硫,少量或微量黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿或明矾石等
多为小型、工业价值较小
慈口、硫磺山及西北某些铅锌矿床和黄铁矿型铜矿床氧化带的自然硫矿
注:
1.火山型矿床,亦名火山喷发型矿床,它可能是分布最广的自然硫矿床。
2.盐丘型矿床亦名冠岩型矿床,分布不太广泛,这类矿床几乎都是在勘探开发石油、天然气过程中发现的。
其下部主要为岩盐矿床,也有可观的钾盐,而在其周围常储藏有石油,因此“盐丘”有矿藏宝库之称。
二、硫矿床勘探类型
根据《硫铁矿地质勘探规范》,勘探类型见表3。
表3硫铁矿床勘探类型
勘探类型
基本特征
矿体形状
矿体厚度
矿床构造
矿体规模
矿床类型
Ⅰ
简单
稳定
—
大型
煤系硫铁矿床
Ⅱ
较简单
较稳定到不稳定
复杂
大型
硫铁矿床
较简单
较稳定
—
中型
硫铁矿床
较简单
较稳定
—
中至大型
煤系硫铁矿床
Ⅲ
复杂
不稳定
—
中至大型
硫铁矿床
较简单
较稳定
—
小型
硫铁矿床
较简单
不稳定
—
中至大型
煤系硫铁矿床
Ⅳ
很复杂
不稳定
—
小型
硫铁矿床
复杂
很不稳定
—
小型
硫铁矿床
很复杂
很不稳定
—
小至中型
硫铁矿床
硫矿的资源状况
中国硫资源十分丰富。
硫资源总量包括硫储量和硫资源量两部分。
硫储量是指硫铁矿、伴生硫铁矿和自然硫经地质勘探工作获得的储量;硫资源量包括石油、天然气、有色金属硫化物、煤、油页岩、石膏、硬石膏、明矾石和砷矿中的硫及硫铁矿表外储量。
据估算,中国硫资源总量达130亿t,其中,截止1996年底,保有硫储量14.93亿t,占总资源量的11.4%,约88%以上是硫资源量。
中国煤和石膏中硫资源量巨大,单是煤中硫一项就占资源量的74%以上,其次为石膏中的硫占总量的11.3%左右,有色金属、石油、天然气、明矾石中的硫和硫铁矿等的表外储量共占3.3%。
截止到1996年底,中国硫矿矿区数达763个,保有硫储量14.93亿t硫,其中,硫铁矿硫储量为8.42亿t,占总量的56.4%;伴生硫铁矿硫储量为3.30亿t,占总量的22.1%;自然硫储量3.21亿t,占总量的21.5%。
世界硫资源相当丰富,据美国《MineralCommoditySummaries1996》报道,世界硫储量基础为35亿t。
据研究知,以我国A+B+C级储量与世界储量基础大致可进行对比。
中国1996年底保有A+B+C级硫储量为3.7亿t,位于伊拉克之后居世界第2位。
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