浅析金刚石矿床控矿因素与成矿规律

2013-08-15王振龙

地下水 2013年5期

关键词：金伯利斑岩金刚石

王振龙

(辽宁省第六地质大队，辽宁普兰店 116200)

浅析金刚石矿床控矿因素与成矿规律

王振龙

(辽宁省第六地质大队，辽宁普兰店 116200)

在特定的物理化学条件下，纯碳物质经过一系列变化可形成金刚石，本文就是对这种物理化学条件进行分析研究，并对转化过程中所必备的条件进行分析，对金刚石矿床的成矿规律和控矿因素总结几点浅显的认识。显示对应的拉丁字符的拼音

金刚石矿床;成矿规律;控矿因素

目前金刚石的主要来源有天然和人造两种，在地球的深部约200 km左右，纯碳物质在压力为(4.5～6)×109Pa，温度为1 100～1 600℃条件下结晶，形成天然金刚石。在地球的深部具有金刚石形成的物理和化学条件的范围及其有限。只要达到金刚石形成物理化学条件，任何时期都有可能形成金刚石。从目前开采的金刚石矿中，大部分金刚石形成于33亿年和12～17亿年这二个时期。从金刚石产出于地球古老稳定大陆地区可以证实。另外，外星对地球的撞击，产生的高温、高压也可形成金刚石。但这种方式形成的金刚石颗粒小，质量差，不能作为首饰用的宝石。所以对金刚石矿床的成矿规律和成矿条件的分析研究对金刚石矿产勘查开采具有非常重要的意义。

1 金刚石矿床控矿因素

1.1 区域地球化学特征

金刚石的传统矿床类型是金伯利岩型或钾镁煌斑岩型。但近年来在板块碰撞带的超高压变质带中陆续发现微粒金刚石。首次发现是在哈沙克斯坦的片麻岩中;第二例见于我国的大别山;第三例是在挪威西部。这些微粒金刚石粒度不大:分别为0.02 ～0.13 mm，0.01 ～0.06 mm，0.01～0.02 mm。它们主要以包体形式产于高压变质岩中。这种微粒金刚石有可能成为未来金刚石矿的新来源。据《俄罗斯科学院报告》(1997，No.1)最近对原生金刚石矿床类型又有新发现，即著名的乌拉尔金刚石砂矿。其原生来源类型之一是外来侵入凝灰岩。96年12月在阿姆斯特丹召开的“国际21世纪金刚石成矿远景讨论会”指出:20世纪在金伯利岩中找金刚石的时代已经结束，21世纪应在活动带超高压变质岩区及煌斑岩去寻找金刚石。所有这些实例说明:突破各类矿床传统成因观念和成矿条件的束缚是发现新类型矿床的必由之路，而先期发现的矿床类型也未必是某种金属和非金属矿床的主导类型。

1.2 控矿构造条件

金伯利岩中产出金刚石矿是最主要的模式，金伯利岩筒体积不大，水平截面多呈不规则椭圆形，直立剖面呈漏斗状，埋深290～822 m，均分布在隐伏裂隙上，或隐伏裂隙交错处，分布与古老地台有关，古老的结晶基底刚性强、渗透性差，其下地幔较冷，挥发份可大量聚集，其分布一般受深大断裂控制。

1.3 控矿岩浆岩条件

当压力不变，温度迅速降低时，金刚石可处于稳定状态。当温度不变而压力迅速降低时，则金刚石由稳定状态转化为亚稳定状态，最后转化为石墨。如果金伯利岩浆迅速上升，温度、压力迅速降低，则金刚石可处于亚稳定状态得以保留。金刚石形成于高温、高压的环境6×109～7×109Pa，1 200～1 800℃，相当于地下200～300 km处。

1.4 岩性条件

金伯利岩筒中充填角砾云母橄榄岩，包括角砾岩相、凝灰岩相和斑状金伯利岩。上部角砾岩中，金伯利岩浆胶结金伯利岩自身碎块和围岩角砾，甚至完全为围岩碎块充填，是近地表爆发作用的产物。岩筒中还发现煤、硅化木、玄武岩碎块。金伯利岩中含有二辉橄榄岩、纯橄榄岩、辉石岩和榴辉岩等深源包体。金伯利岩浆在地下深处往往晶出橄榄石、少量镁铝榴石等矿物。当岩浆沿深断裂。运移至地表浅处时，由于温度不断下降，橄榄石大量晶出，挥发份大量增加，内压力不断加大，当上覆围岩盖层无力抵挡岩浆的冲力时，岩浆便开始了猛烈的爆发。这时岩浆随挥发份把已结晶的金刚石、橄榄石等矿物和围岩捕掳体一起，带入已形成的空洞和裂隙中。这时火山管道被碎屑物充填，或者碎屑物被下面上来的岩浆胶结。由此可见金刚石不是金伯利岩的副矿物，而只是捕虏晶。

2 金刚石矿床成矿规律

金刚石矿产资源特点:1)地理分布不平衡，局部资源不配套，致使国家或地区间贫富悬殊，金刚石矿产资源分布情况:非洲占52%，大洋洲占17.0%，亚洲占16.2%，美洲14.8%;2)矿床类型多样，矿床规模不一;原生金刚石矿床类型主要有金伯利岩型和钾镁煌斑岩类型;次生金刚石矿床有沉积砂矿、滨海砂矿、前震旦纪古砂矿。3)工业级金刚石多，宝石级金刚石少。

2.1 成矿区域

据不完全统计，全世界目前保有金刚石储量约21亿克拉。推测储量约30亿克拉。它们只集中在20多个国家。金刚石储量最大的国家是扎伊尔，为10亿克拉。但扎伊尔金刚石质量较差，宝石级仅为2% ～5%。储量占第二位的是澳大利亚，为6.8亿克拉。它是一个新兴的金刚石资源大国，但它的金刚石质量也较差，宝石级仅占5% ～10%。储量居第三位的为博茨瓦纳，其储量大于5亿克拉，且金刚石质量较好，有的矿山宝石级金刚石占80%。原苏联金刚石储量约为2.5亿克拉，占世界第四位。南非、坦桑尼亚、加纳、安哥拉等国储量约为1亿克拉。

我国是一个有金刚石资源但储量不大的国家。到目前为止，全国具有一定工作程度的金刚石矿区有17个，保有储量约2000多万克拉。主要集中在辽宁、山东、湖南三省。既有原生矿，也有砂矿，但以原生矿为主。原生矿储量占总储量的98%。

2.2 成矿系列和成矿模式

2.2.1 金刚石原生矿

金刚石原生矿主要产于金伯利岩和钾镁煌斑岩中。金伯利岩的矿物组成有:橄榄石、镁铝榴石、金云母、铬铁矿、铬透辉石、钛铁矿、钙铁矿、磷灰石、碳硅石等。次生交代矿物有:磁铁矿、蛇纹石、绿泥石、方解石等。金伯利岩的构造主要为块状或碎屑状。金伯利岩的含矿性差别很大。有的较富，有的较贫，有的不含金刚石。一般有工业价值的金伯利岩体只占10%～20%。镁煌斑岩是1975年在澳大利亚西部首次发现的一种含金刚石的新型岩石。主要矿物有:橄榄石、透辉石、金云母、斜方辉石、铬尖晶石、白榴石、富钾镁闪石、钙铁矿、磷灰石、硅锆钙钾石、重晶石、红柱石和少量钛铁矿，偶见有镁铝榴石。岩石具斑状结构。

2.2.2 金刚石砂矿

金刚石砂矿的类型很多。按成因可分为河流冲积砂矿、海滨砂矿、残积砂矿等。其中河流冲积砂矿又可细分为阶地砂矿、河床砂矿、河漫滩砂矿、细谷砂矿等。我国湖南常德金刚石矿属细谷砂矿，山东郯城金刚石矿属残积砂矿。金刚石砂矿矿石的矿物组成因矿床不同而不尽相同。湖南常德金刚石砂矿矿石中矿物组成如下:主要重矿物有金刚石、黄金、钛铁矿、赤铁矿、磁铁矿、锆英石、金红石、石榴石(镁铝榴石)、水铝石等。主要轻矿物有石英、长石、云母、蛋白石等。