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[摘要]：为探讨二叠系硫铁矿的形成因素与形成环境，本文探讨海陆交替沉积作用为主的晚二叠世早期的龙潭组地质过程，还原硫铁矿在成矿过程中，古泥潭沼泽的规模、形态以及水质变化状况，结合沉积硫铁矿形成过程中细菌硫酸盐还原作用，阐述二叠系龙潭组硫铁矿形成的影响因素，以期为硫铁矿的勘查与开采提供科学依据。
[关键词]：二叠系 硫铁矿 沉积 还原作用
中图分类号：TF521 文献标识码：TF 文章编号：1009-914X（2012）20- 0152 -01
前言
二叠纪是古生代的最后一个纪，此期地壳运动剧烈，古板块相对运动频繁，陆地面积扩大，海洋范围缩小，自然地理环境的变化也比较明显，海相沉积、陆相沉积作用复杂，也是硫铁矿形成的重要时期。
1. 硫铁矿形成机制与条件
富含有机质沉积的硫铁矿的沉积成矿特征比较明显，这也是判断与认识古沉积环境的重要根据。因而，硫铁矿的形成过程及其形成过程中的影响环境因素常常受到广泛关注[1]。一般来说，铁元素、硫元素供给与沉积，细菌硫酸盐还原作用与沉积硫铁矿的形成有密切关系。在缺氧条件下，环境条件中丰富的有机质作为大量的还原剂和能量来源存在，使硫酸盐被还原成自由态的硫化氢，后者在一定条件下与活性铁发生化学反应，形成单硫化物[2]，进而最终形成硫铁矿而在沉积层中富集下来成为硫铁矿。
由于二叠纪自然地理环境变化较大，主要是由温暖潮湿过渡到干旱。在这种背景下的沉积作用也存在明显分化[3]。早期环境有利于海相沉积发育，晚期部分区域保持海相沉积，但是在低洼、封闭地槽区形成古湖泊或沼泽地带，在气候等环境因素影响下，又转化为陆相沉积发育过程。
2. 二叠系龙潭组古生境变化
各种类型黄铁矿富集与共存是不同地质阶段演化的产物，但硫铁矿的形成脱离不了以下几个条件：硫酸盐的供给；铁的供给；有机质含量和活性；沉积物中有利于厌氧细菌活动的条件和发生反应的时间。只有满足了以上几个条件， 才能似使得二叠系中有丰富的硫铁富集成矿[4]。这些影响因素相互影响，共同对成矿过程产生影响，但是这些因素往往随着沉积环境的变化而变化。
在二叠纪龙潭早期，因为发生大规模海退，低洼地槽处于半咸水覆盖之下，为滨海湖泊、沼泽环境，气候以干燥为主，并且出现干湿交替现象，有机质含量较低；而到龙潭中晚期，气候又发生明显变化，地势高的地区接受风化剥蚀，而地势低的地区成为滨海湖泊接受沉积，中期随后则有缓慢的海侵，气候趋向潮湿，有机质含量直线上升[5]，使滨海潮湿地带向陆地或古岛推进形成超覆沉积，在皖南大部分地区发育淡水湖泊和沼泽。因此，在二叠纪发生了多层海相层和多层泥炭沼泽相的沉积过程，并为硫铁矿的发育富集创造了有利条件。
3. 二叠系龙潭组硫铁矿的形成因素
因为古半块运动与古气候变化，二叠世早期气候温暖潮湿，而龙潭组晚二叠世逐渐向干旱转变，间或出现潮湿气候。在此期间，大规模的海退发生，海水退去后，大面积陆地露出，但在低洼的地槽区仍然存留了大量的咸化海水，成为古湖泊，随着古气候逐渐由潮湿向干旱过渡，湖泊逐渐退化成为沼泽，偶尔的湿润气候，又会带来大量的降水，降低了湖水盐度和酸度。
海退后大面积陆地的出现，剧烈的地壳活动和地质大循环的发生为古生物提供了丰富的养料，在这种环境中，陆生植物能够产生大量的氧气，在有游离氧存在的条件下，岩石以及地表环境中的二价铁会很快的被氧化生成氢氧化铁，在水侵环境中形成含铁的胶体。而这些以氢氧化铁胶体形式存在的铁元素被地表水带出风化壳，并在陆生植物形成的腐植酸的保护下，或者以铁离子形式与腐植酸结合形成稳定的腐植酸络合物，被地表径流搬运、沉积到古湖泊或沼泽中。
古湖泊或沼泽的稳定静滞的水体中，携带铁元素的腐植酸络合物沉积下来，大量的有机质最终也沉淀下来，两者均处于缺氧环境中，而沉积硫铁矿的形成过程一般是发生在缺氧条件完成的。在古湖泊或者古沼泽内，在氧气缺乏的条件下，丰富的有机质成为化学反应过程的能量来源并且作为主要的还原剂，促进硫酸盐还原菌将沉积下来的大量硫酸盐还原成硫化氢分子。
受地质和气候环境的变迁的影响，古湖泊或沼泽的水体规模、水侵范围不断发生改变。古湖泊或沼泽中的水体由于环境的改变发生了改变，硫铁矿由于沉积的水体环境不同而产生了分异，水体中硫酸根离子被还原，有机质含量降低，水中的酸度也大幅降低，水体pH达到了5以上，接近中性或微碱性环境。
静滞水体内沉积物中的三价铁离子在强还原环境下被还原为二价铁离子，具有强还原性的二价铁离子与细菌分解有机物，或与水中的大量硫化氢分子化合形成单硫铁。单硫铁与水结合形成水合胶体，这些胶体沉积下来后，就形成了胶硫铁矿，胶硫铁矿在高温、高压的地质环境下结晶脱水就变成硫铁矿。因此，硫铁矿一般被分为同生硫铁矿和成岩硫铁矿。同生硫铁矿是指在一种静滞缺氧的水体环境中，位于沉积物-水界面处（或以上），埋藏之前形成的一种硫铁矿。成岩硫铁矿指在含氧-贫氧水体下的缺氧沉积物孔隙水中原位形成的硫铁矿。多数学者研究后认为硫铁矿埋藏后二次生长受地质环境限制，因此，硫铁矿多数保存着最初成矿时的原生结构。
从以上分析过程，我们可以看出沉积硫铁矿的形成过程的特点，即硫铁矿形成过程中，古湖泊或沼泽在古气候、古环境的影响下，由海相沉积到陆相沉积转化过程中，能够提供大量的铁元素、硫元素沉积供给、丰富的有机质和利于厌氧菌活动的水体环境参加反应。这些影响因素的共同参与引发系列反应，才能最終形成硫铁矿富集。
4、结论
综上所述，二叠系硫铁矿的形成过程与古湖泊或沼泽存在着密切的对应关系。硫铁矿既可在静滞-缺氧的水体环境中形成，还可以在由含氧-贫氧水体环境中形成。在古湖泊或沼泽的沉积环境中铁供给、硫酸根元素还原过程、水体中含氧-贫氧环境以及有机质物料数量和活性，这些条件之间相互影响，共同作用，一起作用于硫铁矿的形成过程。
参考文献：
[1] 陈善庆.贵州晚二叠世龙潭煤系的聚积规律. 贵州地质[J]. 1992， 12（ 2） ： 55-59
[2] 杜小弟，黄志诚，等.下扬子区二叠系层序地层格架[J]. 地层学杂志， 1999， 23（2）： 152-160.
[3] 吕培基， 金福全，等.安徽铜陵二叠系龙潭组火山岩的发现及其意义[J]. 合肥工业大学学报[J]. 1993，16（2）：147-150.
[4] 王文耀.苏浙皖地区的龙潭组[J]. 地层学杂志. 1993，17（3）： 232-236.
[5] 文启富，王海军.赵案庄地下矿体赋存规律研究[J]. 金属矿山，2005 ， （10） ：54 - 551
[6] 江纳言， 贾蓉芬， 等.下扬子区二叠系古地理和地球化学特征[M].北京： 石油工业出版社： 1994，94-95.
[关键词]：二叠系 硫铁矿 沉积 还原作用
中图分类号：TF521 文献标识码：TF 文章编号：1009-914X（2012）20- 0152 -01
前言
二叠纪是古生代的最后一个纪，此期地壳运动剧烈，古板块相对运动频繁，陆地面积扩大，海洋范围缩小，自然地理环境的变化也比较明显，海相沉积、陆相沉积作用复杂，也是硫铁矿形成的重要时期。
1. 硫铁矿形成机制与条件
富含有机质沉积的硫铁矿的沉积成矿特征比较明显，这也是判断与认识古沉积环境的重要根据。因而，硫铁矿的形成过程及其形成过程中的影响环境因素常常受到广泛关注[1]。一般来说，铁元素、硫元素供给与沉积，细菌硫酸盐还原作用与沉积硫铁矿的形成有密切关系。在缺氧条件下，环境条件中丰富的有机质作为大量的还原剂和能量来源存在，使硫酸盐被还原成自由态的硫化氢，后者在一定条件下与活性铁发生化学反应，形成单硫化物[2]，进而最终形成硫铁矿而在沉积层中富集下来成为硫铁矿。
由于二叠纪自然地理环境变化较大，主要是由温暖潮湿过渡到干旱。在这种背景下的沉积作用也存在明显分化[3]。早期环境有利于海相沉积发育，晚期部分区域保持海相沉积，但是在低洼、封闭地槽区形成古湖泊或沼泽地带，在气候等环境因素影响下，又转化为陆相沉积发育过程。
2. 二叠系龙潭组古生境变化
各种类型黄铁矿富集与共存是不同地质阶段演化的产物，但硫铁矿的形成脱离不了以下几个条件：硫酸盐的供给；铁的供给；有机质含量和活性；沉积物中有利于厌氧细菌活动的条件和发生反应的时间。只有满足了以上几个条件， 才能似使得二叠系中有丰富的硫铁富集成矿[4]。这些影响因素相互影响，共同对成矿过程产生影响，但是这些因素往往随着沉积环境的变化而变化。
在二叠纪龙潭早期，因为发生大规模海退，低洼地槽处于半咸水覆盖之下，为滨海湖泊、沼泽环境，气候以干燥为主，并且出现干湿交替现象，有机质含量较低；而到龙潭中晚期，气候又发生明显变化，地势高的地区接受风化剥蚀，而地势低的地区成为滨海湖泊接受沉积，中期随后则有缓慢的海侵，气候趋向潮湿，有机质含量直线上升[5]，使滨海潮湿地带向陆地或古岛推进形成超覆沉积，在皖南大部分地区发育淡水湖泊和沼泽。因此，在二叠纪发生了多层海相层和多层泥炭沼泽相的沉积过程，并为硫铁矿的发育富集创造了有利条件。
3. 二叠系龙潭组硫铁矿的形成因素
因为古半块运动与古气候变化，二叠世早期气候温暖潮湿，而龙潭组晚二叠世逐渐向干旱转变，间或出现潮湿气候。在此期间，大规模的海退发生，海水退去后，大面积陆地露出，但在低洼的地槽区仍然存留了大量的咸化海水，成为古湖泊，随着古气候逐渐由潮湿向干旱过渡，湖泊逐渐退化成为沼泽，偶尔的湿润气候，又会带来大量的降水，降低了湖水盐度和酸度。
海退后大面积陆地的出现，剧烈的地壳活动和地质大循环的发生为古生物提供了丰富的养料，在这种环境中，陆生植物能够产生大量的氧气，在有游离氧存在的条件下，岩石以及地表环境中的二价铁会很快的被氧化生成氢氧化铁，在水侵环境中形成含铁的胶体。而这些以氢氧化铁胶体形式存在的铁元素被地表水带出风化壳，并在陆生植物形成的腐植酸的保护下，或者以铁离子形式与腐植酸结合形成稳定的腐植酸络合物，被地表径流搬运、沉积到古湖泊或沼泽中。
古湖泊或沼泽的稳定静滞的水体中，携带铁元素的腐植酸络合物沉积下来，大量的有机质最终也沉淀下来，两者均处于缺氧环境中，而沉积硫铁矿的形成过程一般是发生在缺氧条件完成的。在古湖泊或者古沼泽内，在氧气缺乏的条件下，丰富的有机质成为化学反应过程的能量来源并且作为主要的还原剂，促进硫酸盐还原菌将沉积下来的大量硫酸盐还原成硫化氢分子。
受地质和气候环境的变迁的影响，古湖泊或沼泽的水体规模、水侵范围不断发生改变。古湖泊或沼泽中的水体由于环境的改变发生了改变，硫铁矿由于沉积的水体环境不同而产生了分异，水体中硫酸根离子被还原，有机质含量降低，水中的酸度也大幅降低，水体pH达到了5以上，接近中性或微碱性环境。
静滞水体内沉积物中的三价铁离子在强还原环境下被还原为二价铁离子，具有强还原性的二价铁离子与细菌分解有机物，或与水中的大量硫化氢分子化合形成单硫铁。单硫铁与水结合形成水合胶体，这些胶体沉积下来后，就形成了胶硫铁矿，胶硫铁矿在高温、高压的地质环境下结晶脱水就变成硫铁矿。因此，硫铁矿一般被分为同生硫铁矿和成岩硫铁矿。同生硫铁矿是指在一种静滞缺氧的水体环境中，位于沉积物-水界面处（或以上），埋藏之前形成的一种硫铁矿。成岩硫铁矿指在含氧-贫氧水体下的缺氧沉积物孔隙水中原位形成的硫铁矿。多数学者研究后认为硫铁矿埋藏后二次生长受地质环境限制，因此，硫铁矿多数保存着最初成矿时的原生结构。
从以上分析过程，我们可以看出沉积硫铁矿的形成过程的特点，即硫铁矿形成过程中，古湖泊或沼泽在古气候、古环境的影响下，由海相沉积到陆相沉积转化过程中，能够提供大量的铁元素、硫元素沉积供给、丰富的有机质和利于厌氧菌活动的水体环境参加反应。这些影响因素的共同参与引发系列反应，才能最終形成硫铁矿富集。
4、结论
综上所述，二叠系硫铁矿的形成过程与古湖泊或沼泽存在着密切的对应关系。硫铁矿既可在静滞-缺氧的水体环境中形成，还可以在由含氧-贫氧水体环境中形成。在古湖泊或沼泽的沉积环境中铁供给、硫酸根元素还原过程、水体中含氧-贫氧环境以及有机质物料数量和活性，这些条件之间相互影响，共同作用，一起作用于硫铁矿的形成过程。
参考文献：
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[6] 江纳言， 贾蓉芬， 等.下扬子区二叠系古地理和地球化学特征[M].北京： 石油工业出版社： 1994，94-95.