淺析金剛石礦床控礦因素與成礦規(guī)律

王振龍

(遼寧省第六地質(zhì)大隊(duì)，遼寧普蘭店 116200)

淺析金剛石礦床控礦因素與成礦規(guī)律

王振龍

(遼寧省第六地質(zhì)大隊(duì)，遼寧普蘭店 116200)

在特定的物理化學(xué)條件下，純碳物質(zhì)經(jīng)過一系列變化可形成金剛石，本文就是對這種物理化學(xué)條件進(jìn)行分析研究，并對轉(zhuǎn)化過程中所必備的條件進(jìn)行分析，對金剛石礦床的成礦規(guī)律和控礦因素總結(jié)幾點(diǎn)淺顯的認(rèn)識。顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音

金剛石礦床;成礦規(guī)律;控礦因素

目前金剛石的主要來源有天然和人造兩種，在地球的深部約200 km左右，純碳物質(zhì)在壓力為(4.5～6)×109Pa，溫度為1 100～1 600℃條件下結(jié)晶，形成天然金剛石。在地球的深部具有金剛石形成的物理和化學(xué)條件的范圍及其有限。只要達(dá)到金剛石形成物理化學(xué)條件，任何時期都有可能形成金剛石。從目前開采的金剛石礦中，大部分金剛石形成于33億年和12～17億年這二個時期。從金剛石產(chǎn)出于地球古老穩(wěn)定大陸地區(qū)可以證實(shí)。另外，外星對地球的撞擊，產(chǎn)生的高溫、高壓也可形成金剛石。但這種方式形成的金剛石顆粒小，質(zhì)量差，不能作為首飾用的寶石。所以對金剛石礦床的成礦規(guī)律和成礦條件的分析研究對金剛石礦產(chǎn)勘查開采具有非常重要的意義。

1 金剛石礦床控礦因素

1.1 區(qū)域地球化學(xué)特征

金剛石的傳統(tǒng)礦床類型是金伯利巖型或鉀鎂煌斑巖型。但近年來在板塊碰撞帶的超高壓變質(zhì)帶中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)微粒金剛石。首次發(fā)現(xiàn)是在哈沙克斯坦的片麻巖中;第二例見于我國的大別山;第三例是在挪威西部。這些微粒金剛石粒度不大:分別為0.02 ～0.13 mm，0.01 ～0.06 mm，0.01～0.02 mm。它們主要以包體形式產(chǎn)于高壓變質(zhì)巖中。這種微粒金剛石有可能成為未來金剛石礦的新來源。據(jù)《俄羅斯科學(xué)院報告》(1997，No.1)最近對原生金剛石礦床類型又有新發(fā)現(xiàn)，即著名的烏拉爾金剛石砂礦。其原生來源類型之一是外來侵入凝灰?guī)r。96年12月在阿姆斯特丹召開的“國際21世紀(jì)金剛石成礦遠(yuǎn)景討論會”指出:20世紀(jì)在金伯利巖中找金剛石的時代已經(jīng)結(jié)束，21世紀(jì)應(yīng)在活動帶超高壓變質(zhì)巖區(qū)及煌斑巖去尋找金剛石。所有這些實(shí)例說明:突破各類礦床傳統(tǒng)成因觀念和成礦條件的束縛是發(fā)現(xiàn)新類型礦床的必由之路，而先期發(fā)現(xiàn)的礦床類型也未必是某種金屬和非金屬礦床的主導(dǎo)類型。

1.2 控礦構(gòu)造條件

金伯利巖中產(chǎn)出金剛石礦是最主要的模式，金伯利巖筒體積不大，水平截面多呈不規(guī)則橢圓形，直立剖面呈漏斗狀，埋深290～822 m，均分布在隱伏裂隙上，或隱伏裂隙交錯處，分布與古老地臺有關(guān)，古老的結(jié)晶基底剛性強(qiáng)、滲透性差，其下地幔較冷，揮發(fā)份可大量聚集，其分布一般受深大斷裂控制。

1.3 控礦巖漿巖條件

當(dāng)壓力不變，溫度迅速降低時，金剛石可處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)溫度不變而壓力迅速降低時，則金剛石由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化為亞穩(wěn)定狀態(tài)，最后轉(zhuǎn)化為石墨。如果金伯利巖漿迅速上升，溫度、壓力迅速降低，則金剛石可處于亞穩(wěn)定狀態(tài)得以保留。金剛石形成于高溫、高壓的環(huán)境6×109～7×109Pa，1 200～1 800℃，相當(dāng)于地下200～300 km處。

1.4 巖性條件

金伯利巖筒中充填角礫云母橄欖巖，包括角礫巖相、凝灰?guī)r相和斑狀金伯利巖。上部角礫巖中，金伯利巖漿膠結(jié)金伯利巖自身碎塊和圍巖角礫，甚至完全為圍巖碎塊充填，是近地表爆發(fā)作用的產(chǎn)物。巖筒中還發(fā)現(xiàn)煤、硅化木、玄武巖碎塊。金伯利巖中含有二輝橄欖巖、純橄欖巖、輝石巖和榴輝巖等深源包體。金伯利巖漿在地下深處往往晶出橄欖石、少量鎂鋁榴石等礦物。當(dāng)巖漿沿深斷裂。運(yùn)移至地表淺處時，由于溫度不斷下降，橄欖石大量晶出，揮發(fā)份大量增加，內(nèi)壓力不斷加大，當(dāng)上覆圍巖蓋層無力抵擋巖漿的沖力時，巖漿便開始了猛烈的爆發(fā)。這時巖漿隨揮發(fā)份把已結(jié)晶的金剛石、橄欖石等礦物和圍巖捕擄體一起，帶入已形成的空洞和裂隙中。這時火山管道被碎屑物充填，或者碎屑物被下面上來的巖漿膠結(jié)。由此可見金剛石不是金伯利巖的副礦物，而只是捕虜晶。

2 金剛石礦床成礦規(guī)律

金剛石礦產(chǎn)資源特點(diǎn):1)地理分布不平衡，局部資源不配套，致使國家或地區(qū)間貧富懸殊，金剛石礦產(chǎn)資源分布情況:非洲占52%，大洋洲占17.0%，亞洲占16.2%，美洲14.8%;2)礦床類型多樣，礦床規(guī)模不一;原生金剛石礦床類型主要有金伯利巖型和鉀鎂煌斑巖類型;次生金剛石礦床有沉積砂礦、濱海砂礦、前震旦紀(jì)古砂礦。3)工業(yè)級金剛石多，寶石級金剛石少。

2.1 成礦區(qū)域

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界目前保有金剛石儲量約21億克拉。推測儲量約30億克拉。它們只集中在20多個國家。金剛石儲量最大的國家是扎伊爾，為10億克拉。但扎伊爾金剛石質(zhì)量較差，寶石級僅為2% ～5%。儲量占第二位的是澳大利亞，為6.8億克拉。它是一個新興的金剛石資源大國，但它的金剛石質(zhì)量也較差，寶石級僅占5% ～10%。儲量居第三位的為博茨瓦納，其儲量大于5億克拉，且金剛石質(zhì)量較好，有的礦山寶石級金剛石占80%。原蘇聯(lián)金剛石儲量約為2.5億克拉，占世界第四位。南非、坦桑尼亞、加納、安哥拉等國儲量約為1億克拉。

我國是一個有金剛石資源但儲量不大的國家。到目前為止，全國具有一定工作程度的金剛石礦區(qū)有17個，保有儲量約2000多萬克拉。主要集中在遼寧、山東、湖南三省。既有原生礦，也有砂礦，但以原生礦為主。原生礦儲量占總儲量的98%。

2.2 成礦系列和成礦模式

2.2.1 金剛石原生礦

金剛石原生礦主要產(chǎn)于金伯利巖和鉀鎂煌斑巖中。金伯利巖的礦物組成有:橄欖石、鎂鋁榴石、金云母、鉻鐵礦、鉻透輝石、鈦鐵礦、鈣鐵礦、磷灰石、碳硅石等。次生交代礦物有:磁鐵礦、蛇紋石、綠泥石、方解石等。金伯利巖的構(gòu)造主要為塊狀或碎屑狀。金伯利巖的含礦性差別很大。有的較富，有的較貧，有的不含金剛石。一般有工業(yè)價值的金伯利巖體只占10%～20%。鎂煌斑巖是1975年在澳大利亞西部首次發(fā)現(xiàn)的一種含金剛石的新型巖石。主要礦物有:橄欖石、透輝石、金云母、斜方輝石、鉻尖晶石、白榴石、富鉀鎂閃石、鈣鐵礦、磷灰石、硅鋯鈣鉀石、重晶石、紅柱石和少量鈦鐵礦，偶見有鎂鋁榴石。巖石具斑狀結(jié)構(gòu)。

2.2.2 金剛石砂礦

金剛石砂礦的類型很多。按成因可分為河流沖積砂礦、海濱砂礦、殘積砂礦等。其中河流沖積砂礦又可細(xì)分為階地砂礦、河床砂礦、河漫灘砂礦、細(xì)谷砂礦等。我國湖南常德金剛石礦屬細(xì)谷砂礦，山東郯城金剛石礦屬殘積砂礦。金剛石砂礦礦石的礦物組成因礦床不同而不盡相同。湖南常德金剛石砂礦礦石中礦物組成如下:主要重礦物有金剛石、黃金、鈦鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、鋯英石、金紅石、石榴石(鎂鋁榴石)、水鋁石等。主要輕礦物有石英、長石、云母、蛋白石等。

2.3 成礦類型

1)金伯利巖型 主要呈管狀，其次是脈狀，這是金剛石礦最主要類型。如俄羅斯雅庫特，南非金伯利，世界最大盛產(chǎn)寶石級金剛石金伯利巖簡姆瓦維，位于坦桑尼亞。

2)鉀鎂煌斑巖型1979年在澳大利亞被發(fā)現(xiàn)，是鉆石礦床學(xué)方面一次重要突破，其規(guī)模巨大。如澳大利亞西北部的阿蓋爾礦山，儲量近6 G克拉，已采出3.5 G克拉，仍保有儲量2.5 G克拉。

3)風(fēng)化殘積坡積層型金剛石礦床 是含金剛石原生礦風(fēng)化而來，它一般分布在原生礦周圍不遠(yuǎn)的地方，規(guī)模不大，儲量有限。各金剛石主要原生礦產(chǎn)區(qū)周圍都有分布。

4)海岸和河床砂礦型金剛石礦床 廣泛分布于原生礦產(chǎn)區(qū)的河流沉積砂礦和河流入?？诟浇暮０渡爸?。

3 結(jié)語

根據(jù)對金剛石成礦規(guī)律和控礦因素的分析得出以下規(guī)律:

(1)金剛石礦產(chǎn)資源地理分布不平衡，局部資源不配套，礦床類型多樣，礦床規(guī)模不一，原生金剛石礦床類型主要有金伯利巖型和鉀鎂煌斑巖等類型;次生金剛石礦床有沉積砂礦、濱海砂礦、前震旦紀(jì)古砂礦等。

(2)金剛石礦床成礦模式有金剛石原生礦和金剛石砂礦等。

(3)金剛石礦床成礦類型主要有金伯利巖型、鉀鎂煌斑巖型、風(fēng)化殘積坡積層型和海岸與河床砂礦型金剛石礦床等。

1、陳洪治，李立志，李雪梅編，北京:地質(zhì)出版社，礦床學(xué)［M］，2007年7月.

2、樂昌碩主編，北京:地質(zhì)出版社，巖石學(xué)［M］，2005年10月.

3、朱志澄主編，武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)［M］，1999年12月.

4、張?jiān)嗟?，世界金剛石礦床的形成和分布規(guī)律，北京:地質(zhì)出版社，1982年.

5、金剛石礦床教學(xué)課件，中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，2005年.

P619.24+1

B

1004－1184(2013)05－0149－02

2013-04-01

王振龍(1988-)，男，遼寧普蘭店人，助理工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。