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
Fe
2 +

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。