煤层中黄铁矿形成的过程-ccc

煤层中黄铁矿的过程

在煤田勘探过程中,通过对黄铁矿结核层和煤层中的黄铁矿进行测试,结果表明黄铁矿结核层中的黄铁矿密度远大于煤层中的黄铁矿的密度,并且在强度、磁性方面前者都明显强于后者。二者同属沉积作用下的结晶矿物,其生成过程中的环境因素是造成物理性质差异的主要原因。

沉积黄铁矿生成的一般规律

在有游离氧存在的条件下,二价铁会很快的被氧化生成Fe (OH) 3 胶体。一般认为形成黄铁矿的铁质是以Fe (OH) 3 胶体溶液的形式被地表水带出风化壳,并在适量腐植酸的保护下或者Fe3 +与腐植酸结合形成稳定的腐植酸络和物被搬运到沉积盆地中的。沉积物中的Fe3 +离子在强还原环境下被还原为Fe2 + 离子,Fe2 +离子与细菌分解有机物或硫酸盐还原菌还原沉积物中的硫酸盐过程中产生的大量H2S化合形成水陨硫铁(FeS. nH2O) 或称单硫铁,水陨硫铁与元素硫反应形成胶黄铁矿(FeS2. nH2O) ,胶黄铁矿结晶脱水变成黄铁矿(FeS2) 。这些元素硫可以是硫化氢与沉积物中溶解的氧反应而成,也可以是由排硫杆菌等硫化细菌把硫化氢氧化而成,此外有些硫化细菌的细胞中也赋存着硫。

由此可以看出沉积黄铁矿的形成过程具有以下特点:

①.胶体化学形式进行的铁质搬运过程;

②.处于强还原环境,Fe3 +被还原为Fe2 +;

③.在富有机质或硫酸盐的环境下细菌参与的生物化学反应过

程;

④.硫元素参与反应最终形成黄铁矿矿物。

成因分析

1.黄铁矿结核层中的黄铁矿就韩台煤田而言,黄铁矿结核层应产生于浅海环境的强还原带内。由于由海岸向深海存在着一个氧化到还原的环境,从海盆地边缘向深处,除了依次沉积碎屑岩、粘土岩、碳酸岩和有机岩外,铁矿物也相应的出现不同的相,由浅至深依次为氧化物相、硅酸盐相、碳酸盐相和硫化物相。黄铁矿生成于浅海环境下较深地带,处于强还原环境,一般Eh 在- 013～- 015 之间,PH 值在712～910 之间。在浅海的强还原带内Fe3 +离子被还原为Fe2 +

离子,由于盆地底部的细粒沉积物中含有大量的细菌和有机质,细菌分解有机质产生大量的H2S,与沉积物中的Fe2 + 离子反应生成水陨硫铁胶体,同时由于沉积物上部水体中具有充分的游离氧,并且开阔的海洋环境有利于氧的循环,致使部分逸出的H2S在上升过程中被氧化生成元素硫沉积到盆地底部。另一方面沉积物中溶解的氧也可能参与了H2S 的氧化过程。这样,首先生成的水陨硫铁与元素硫反应形成了胶黄铁矿,并进一步在聚集过程中结晶脱水最终形成结核状黄铁矿矿层。

煤层中的黄铁矿

2.煤层属滨海沼泽相沉积,一般认为海水中丰富的硫酸根离子是生成海陆交互相煤层中富硫的主要原因,而且主要以铁的硫化物—

黄铁矿等无机硫的形式存在。沼泽植物死亡后,被几十厘米或更深的海水所覆盖,使之处于厌氧状态。海水具有弱碱性,通常被海水淹没的泥炭沼泽的PH值达710～815 之间。这种介质条件对于硫酸盐还原菌和许多微生物的活动很有利,脱硫弧菌等硫酸盐还原菌利用有机质作为给氢体,把海水中的硫酸盐还原成为H2S,硫化氢与沉积物中被还原的铁离子化合形成水陨硫铁。大量具有活性的硫化氢的产生使水体中的氧消耗殆尽。同时,PH 值> 7 的碱性环境有利于生物化学作用和沥青化作用的进行

即大量的有机物在厌氧条件下分解,并在缩合和聚合作用下形成棉絮状的胶体物质,同时产生大量沥青。这些都使沼泽环境闭塞,水流受阻,不利于水陨硫铁与沉积物中硫元素的化合,从而最终导致水陨硫铁吸收硫化细菌等微生物中的硫形成复杂结构的黄铁矿结晶微粒,大部分呈浸染状或细分散状散布于煤中。这种形式的硫用物理方法是很难脱除的。煤层原煤全硫含量平均达4145 % ,其中黄铁矿硫占70 %左右,而经114 的比重液洗选后全硫含量仍高达2185 %。黄铁矿硫占全硫含量的60 % ,但经114 的比重液洗选后,全硫含量只下降了20 %～30 %。这也说明了本区黄铁矿硫的分布状态。