辽宁复县地区古生代岩石圈地幔特征

本文通过对辽宁复县地区50号金伯利岩管的研究,根据金伯利岩的地球化学和其中地幔矿物及深源捕虏体特征初步推测,复县地区古生代的上地幔反映了该区自早古生代以来上地幔的各种深部事件。它的岩石圈地幔组成与南非金伯利岩发育地区不完全相同。本区是由二辉橄榄岩、纯橄岩、方辉橄榄岩、少量云母石榴长石岩以及金伯利岩的早期堆积物——各种金云母岩所组成。特别值得注意的是,与金刚石平衡共存的是含石榴石及铬铁矿的二辉橄榄岩和方辉橄榄岩,而南非地区与金刚石平衡共存的只是方辉橄榄岩,它是该区在克拉通化过程中通过岩石圈垫底作用增生于其底部的岩石类型。复县地区上地幔中部分橄揽岩仍保留有早期地幔熔体结晶时的火成结构,方辉橄揽岩为提取苦橄质玄武岩-玄武质科马提岩的难熔残余。17亿年本区转变为稳定克拉通后,11亿年(或更晚一些)有交代作用发生,使上地幔富集不相容元素,为熔融金伯利岩准备了源区条件。50号岩管的金伯利岩相当于南非Ⅰ型与Ⅱ型金伯利岩的过渡类型,表明上地幔富集程度较高。复县地区古生代岩石圈厚度至少为170km,其下部上地幔温度为1130℃左右,fo_2接近WM缓冲反应线,与西伯利亚和西非加纳金刚石结晶时的氧逸度相似。     

金伯利岩:地球深部探测的重要探针

金伯利岩是一种偏碱性的超基性岩,来源于地幔深部,富含挥发份和钾质,属于火成岩类,金伯利岩中主要含有镁铝榴石、金刚石、橄榄石、铬铁矿、铬透辉石、镁钛铁矿,锆石、碳硅石等造岩矿物.同时金伯利岩也被认为是含金刚石最主要的岩石.本文通过文献调研方法,野外现场表明金伯利岩中含有深源包裹体;全球金伯利岩主要分布在俄罗斯、博茨瓦纳、加拿大、安哥拉、南非、刚果民主和纳米比亚;中国金伯利岩主要分布在华北地台,在山东、辽宁、吉林、山西、河南和新疆等地.这些金伯利岩常常与深大断裂甚至地幔深部地质作用关系密切,常出现标志性矿物橄榄石、石榴石、高铬磁铁矿,伴有烃类或氢气.但含金刚石金伯利岩主要沿郯庐断裂带分布,如辽宁瓦房店、山东蒙阴等地.从时代上看,以往认为的早古生代的金伯利岩,更可能都是在早期形成于华北地台之岩石圈底部,而在中生代白垩纪时期才在大规模岩石圈拆沉的地质背景下的以快速上升的,尤其是那些含金刚石的金伯利岩岩管更是快速上升的典型代表,其标型矿物是镁铝榴石、高铬磁铁矿、钙钛矿等.国内辽宁瓦房店含金刚石金伯利岩产于郯庐断裂带东侧,有着与同期金伯利岩相同的岩石矿物学特征,其中的以50号岩管为代表的金刚石矿床是我国重要的战略矿产.金伯利岩及其中的金刚石带来众多直接的深部地幔信息,中国瓦房店、蒙阴一带的金刚石来自上地幔,而一些含硼蓝色金刚石则来自下地幔,不同层圈的金刚石携带不同的标志矿物,以橄榄石为例:来自上地幔金刚石携带的橄榄石为橄榄石;过渡带金刚石携带的主要为瓦兹利石和林伍德石;下地幔的金刚石则为布里奇曼石,它们是深部探测的重要探针.     

金伯利质岩管的认识及其找矿意义

金伯利岩是世界上分布较少和较难寻找的岩石。因其含有金刚石, 具经济价值,含有地幔捕虏体,给科学界带来地壳深部和上地幔信息,一直为地学界所关注。金伯利岩多呈管状产出,岩管中含有来自上地幔的同源包体以及上升通道周边各种岩石的捕虏体,火山爆发所形成的火山碎屑的复杂性造成其岩石命名有多种不同的认识,有关术语及其用法非常多。在研究国内外关于金伯利岩成果的基础之上,本文将术语用法和岩石命名原则进行分析和总结,解剖三种类型金伯利质岩管在纵向上的变化,分析在中国所发现的含金刚石的金伯利质岩管的特征和分析可能存在的金刚石砂矿。     

山东金刚石原生矿找矿前景探讨

金刚石形成于地幔深处，含金刚石的岩石只是一种运载和保存“工具”，凡是来自上地幔的岩石均有可能携带早已形成的金刚石而形成金刚石原生矿床。世界上已知金刚石原生矿除金伯利岩，钾镁煌斑岩型外，尚在橄榄岩，橄榄玄武岩，千枚岩，科马提岩，榴辉岩等岩石中发现了金刚石，可能存在金刚石原生矿新的岩石。山东位于华北地台的南东部，鲁西，鲁东基底属A型克拉通，幔源岩浆活动强烈，具备良好的金刚石原生矿成矿地质条件，已获得的大量的成矿信息和找矿线索表明，除已发现的蒙阴金伯利岩型金刚石原生矿外，应该存在着尚未发现的金刚石原生矿，找矿前景广阔，应进一步加强金刚石原生矿勘查工作。     

新书要览

中国东部新生代玄武岩及上地幔研究(附金伯利岩)池际尚主编,中国地质出版社,1988277p 系统地论述了中国东部新生代玄武岩的地质学、岩石学、岩石化学、矿物学、微量元及上地幔的岩石学、矿物学等特征,探讨了中国东部新生代大陆裂谷岩浆作用和深部过程有关问题,对中国东部金伯利岩的岩石学、岩相学、地球化学等特征及找岩找矿方向进行系统总结,首次发表了金伯利岩中含金刚石判别式(T.A式)。     

金刚石的源岩—金刚石是捕虏晶

金刚石通常出现于金伯利岩、钾镁煌斑岩及由这些岩石风化剥蚀产生的沉积物中。会刚石是在上地幔即位于岩石圈与软流圈交界处,距地表约150～200公里深处,压力45—60×10~7pa,温度约1140～1400℃高温高压条件下,由CO_2还原或CH_4氧化而成。根据南非金伯利岩岩管中金刚石内包体矿物同位素年龄测定,金刚石在33亿年前已形成,而金伯利岩形成于90百万年。西澳阿盖尔钾镁煌斑岩岩管形成时代为12.06亿年     

我国金伯利岩中的深源岩石包体

作者研究发现山东胜利1号、辽宁50号、51号及42号岩体中,见有纯橄岩、石榴二辉橄榄岩、尖晶二辉橄榄岩及云母橄榄岩包体;河北涉县及山东红旗2号金伯利岩中见有榴辉岩包体。包体形态为浑圆状、椭圆状,其大小为1-15cm。纯橄岩和石榴二辉橄榄岩比其寄主金伯利岩富含Cr_2O_3、NiO_3、贫CaO、CO_2、K_2O、Na_2O、TiO_2和Al_2O_3,其稀土配分模式为LREE富集型。根据深源岩石包体的温度、压力条件的估算,认为纯橄岩和石榴二辉橄榄岩来自上地幔深处,为上地幔局部熔融的残余物,而河北涉县金伯利岩中榴辉岩包体来自下地壳,云母橄榄岩类为软流圈顶部的地幔交代作用带上的岩石,尖晶二辉橄榄岩是来自上地幔较浅部位,它们为金伯利岩浆的偶然捕虏体。     

山东金刚石原生矿成矿规律研究

山东金刚石矿主要分布于蒙阴地区与郯城地区。根据2009年矿产资源利用现状调查资料,山东省有金刚石矿产地9处,其中金伯利岩型原生矿4处,砂矿5处。截止2015年底,山东省保有资源储量为1357万ct,其中常马金刚石原生矿资源量为326万ct,西峪金刚石原生矿资源量为1031万ct。虽然含金刚石的岩石类型很多,但到目前为止,仅有金伯利岩和钾镁煌斑岩（橄榄金云火山岩）可以形成具有工业意义的金刚石原生矿。在山东境内,目前仅有金伯利岩可形成具有工业意义的金刚石原生矿。由于山东金刚石原生矿皆赋存在金伯利岩中,因此研究与寻找金伯利岩是寻找金刚石原生矿的前提条件。鉴于此,对金伯利岩的赋存规律的研究,对金刚石进行成矿预测与指导找矿,都具有极为重要的意义。     

徐州贾汪地区暗色岩锆石U-Pb年龄及金刚石成因探讨

对徐州贾汪地区暗色岩进行锆石U-Pb年龄测定,结合该区地质构造背景和华北板块金伯利岩岩浆活动期次特征,探讨暗色岩中的金刚石成因及成矿前景。研究表明:该区暗色岩分布时代跨度较大,从新元古代至中生代甚至新生代,几乎每个重要的岩浆活动期均有暗色岩。北许阳辉绿岩中的金刚石应来源于幔源岩浆结晶,但不具备金刚石找矿前景; 西村金伯利岩具有一定的金刚石找矿前景,但其含矿性比山东金伯利岩差; 从物质成分上看,燕山晚期—喜山期玄武玢岩具有一定的金刚石找矿前景。结合该区深部地质条件,认为该区具有基性岩上升过程中携带金刚石矿层的条件及新生代金伯利岩产出的可能性,但较高的大地热流值对金刚石保存不利。     

玄武岩深源岩石包体及金伯利岩中的尖晶石

我国东部新生代玄武岩中深源岩石包体内的尖晶石类矿物属铬尖晶石和铁尖晶石，金伯利岩及其地幔岩包体和金刚石中的尖晶石类矿物主要为铝铬铁矿。玄武岩中橄榄岩类包体内的尖晶石比其辉石岩类包体中的尖晶石含Ｃｒ高，含Ａｌ低，这与Ｃｒ为相容元素、Ａｌ为不相容元素、玄武岩中橄榄岩类包体是上地幔部分熔融出玄武岩浆后的残留物及其上地幔岩石的捕虏体、而辉石岩类是玄武岩浆结晶的产物有关。玄武岩中深源岩石包体中的尖晶石明显地比金伯利岩中的粗晶、地幔岩石包体及金刚石中的尖晶石含Ｃｒ低，含Ａｌ高，其主要原因是前者比后者形成的压力低     

鲁西蒙阴地区含金刚石金伯利岩的岩浆侵入序列及成矿模式

鲁西蒙阴地区是我国金刚石原生矿重要产地之一,其含金刚石金伯利岩命名为常马庄单元。本文对该区金伯利岩地质特征进行了梳理,按岩石命名原则对该地区含金刚石金伯利岩不同岩石类型进行了重新划分和命名,共划分了细斑微粒金伯利玢岩类、粗斑细微粒金伯利玢岩类和含碎屑细斑或中细斑微粒金伯利玢岩类3个岩石类型和13个亚类型,同时首次从早至晚划分了细斑微粒金伯利玢岩类→含围岩角砾中细斑微粒金伯利玢岩类→粗斑细微粒金伯利玢岩类的侵入序列。通过对前人研究资料的综合分析并结合野外实地考察认为:以前套用南非金伯利岩型金刚石原生矿中心式火山喷发型成矿模式作为蒙阴地区含金刚石金伯利岩的成矿模式不符合该区实际地质特征。提出了该区金刚石金伯利岩新的成矿模式为中心式—裂隙式复合潜火山隐爆岩浆序次侵入充填型岩浆侵入角砾岩筒及其伴生的岩脉、岩床模型。     

江苏徐州西村金伯利岩管地质特征及其找矿意义

西村岩管是在苏北地区发现的第一个金伯利岩管,颠覆了苏北地区无金伯利岩的历史。从岩石学、地球化学和伴生矿物等方面分析了西村岩管的地质特征,并进一步探讨其金刚石找矿意义。从区域背景和金刚石形成条件看,西村地区具备了金伯利岩侵位和金刚石矿形成的基本地质条件,而西村岩管为金刚石矿就位提供了母岩条件;西村金伯利岩与山东、辽宁金伯利岩具有相似的地球化学特征,是幔源岩浆低程度部分熔融的产物,且在岩浆上升过程中普遍遭受了壳源物质的混染,后期碳酸盐化现象普遍发育;其相容元素含量与山东金伯利角砾岩相似,均为典型的金伯利岩型配分模式,稀土元素表现为轻、重稀土元素强烈分馏的特征;伴生指示矿物主要为榴辉岩型含铬镁铝榴石、富铬透辉石和富镁铬尖晶石,其特征均表现出含矿金伯利岩的特点。     

博茨瓦纳和中国含金刚石金伯利岩的地质特征及对寻找类似岩体的启示

金刚石及其寄主岩石是人类认识地球深部物质组成和性质、壳幔和核幔物质循环重要研究对象。本文总结了中国不同金刚石类型的分布,着重对比了博茨瓦纳和中国含金刚石金伯利岩的地质特征,取得如下认识:(1)博茨瓦纳含矿原生岩石仅为金伯利岩,而中国含矿岩石成分复杂,金伯利岩主要出露在华北克拉通,展布于郯庐、华北中央和华北北缘金伯利岩带,具有工业价值的蒙阴和瓦房店矿床分布于郯庐金伯利岩带中;钾镁煌斑岩主要出露在华南克拉通,重点分布在江南和华南北缘钾镁煌斑岩带中;(2)钙钛矿原位U-Pb年龄和Sr、Nd同位素显示,86～97 Ma奥拉帕金伯利岩群和456～470 Ma蒙阴和瓦房店金伯利岩均具有低87Sr/86Sr(0.703～0.705)和中等εNd(t)(-0.09～+5)特征,指示金伯利岩浆源自弱亏损地幔或初始地幔源区;(3)博茨瓦纳金伯利岩体绝大多数以岩筒产出,而中国以脉状为主岩筒次之;博茨瓦纳岩筒绝大部分为火山口相,中国均为根部相,岩筒地表面积普遍小于前者;(4)奥拉帕A/K1和朱瓦能金伯利岩体是世界上为数不多的主要产出榴辉岩捕虏体和E型金刚石的岩筒之一,而同位于奥拉帕岩群的莱特拉卡内、丹姆沙和卡罗韦岩体与我国郯庐带的金伯利岩体类似,均主要产出地幔橄榄岩捕虏体以及P型和E型金刚石;(5)寻找含矿金伯利岩重点注意以下几点:克拉通内部和周缘深大断裂带是重要的控岩构造;镁铝榴石、镁钛铁矿、铬透辉石、铬尖晶石和铬金红石等是寻找含金刚石金伯利岩重要的指示矿物;航磁等地球物理测量需与土壤取样找矿方法相结合才能取得更好效果;(6)郯庐金伯利岩带、江南钾镁煌斑岩带和塔里木地块是中国重要含矿岩石的找矿靶区,冲积型金刚石成矿潜力巨大。     

贵州镇远马坪金伯利岩及其捕虏晶对金刚石成矿条件的指示意义

贵州镇远是中国金刚石原生矿找矿的重点区域之一。镇远地区马坪D1号岩体是1965年中国首次发现的含原生金刚石金伯利岩。该岩体岩石具典型的金伯利岩结构和组成特征,其中的锆石捕虏晶U–Pb年代学和Hf同位素分析结果表明,该地区存在未暴露的太古宙基底物质残余。基于壳幔耦合性规律,可能对应有古老的岩石圈地幔,这种古老的克拉通属性是金刚石形成的有利因素。但另一方面,马坪金伯利岩普遍含有伴生矿物含铬镁铝榴石,其CaO含量较高,多数属于G9(二辉橄榄岩)类型,不是全球富含金刚石的方辉橄榄岩原岩类型(G10),暗示当时的岩石圈发生了部分改造而可能不利于高品质金刚石的形成。需要注意的是,在金刚石找矿过程中,应该以详细的野外工作与岩石学对比研究为基础,同时依赖于金伯利岩及其相关的岩浆活动所携带的捕虏体/捕虏晶的研究,配合以岩浆成分来反演地幔源区特征,才能较全面地揭示古老大陆岩石圈的形成年龄与演化历史、物质组成与精细结构,以及大陆岩石圈根的厚度、热状态、氧逸度、流体作用等,进而为寻找金刚石提供重要的依据。     

博茨瓦纳奥拉帕金刚石矿床成矿地质特征

博茨瓦纳是世界上金刚石资源最为丰富的国家之一。奥拉帕金刚石矿床是该国最大的金刚石矿,矿床的金伯利岩为Ⅰ型,其中的包体可以分为2种:橄榄岩型和榴辉岩型;金刚石可以分为3类:橄榄岩型、榴辉岩型及两者的过渡类型-二辉岩型。其中,橄榄岩型和部分榴辉岩型金刚石来自于地幔结晶堆晶体,而榴辉岩型则与板块俯冲的构造-热事件有关。金伯利岩的形成时代主要为白垩纪,而金刚石则主要形成于元古宙和太古宙,金伯利岩和金刚石为不同时期的产物,金刚石为金伯利岩侵位期间捕获的上地幔物理破碎产物。其中年龄为900~1000Ma的金刚石为板块构造-热事件的产物,并对早期金刚石进行了改造破坏。     

湖南桃源理公港地区含金刚石沉凝灰岩的发现及其找矿意义

湖南桃源理公港地区白垩纪红盆内的灰绿色和紫红色沉积夹层曾选获过金刚石。以灰绿色岩石为研究对象,通过薄片鉴定和电子探针分析来确定岩石名称和岩石中石榴石和云母的属性。显微镜下,灰绿色岩石呈凝灰结构,由约45%的晶屑、35%的岩屑和20%的玻屑组成,为较典型的沉凝灰岩,并非前人所述的金伯利岩。沉凝灰岩中的石榴石和云母分别为G10型镁铝榴石和金云母,镁铝榴石和金云母的成分与辽宁、山东及南非典型岩管含金刚石金伯利岩中的镁铝榴石及金云母的成分基本一致,暗示其来源于含金刚石的金伯利岩。沉凝灰岩的特征表明,其来源地不会太远,这为在附近找寻火山机构奠定了基础;金伯利质岩屑、G10型镁铝榴石和金云母的发现,为在周边寻找原生金伯利岩提供了重要信息。     

湖南桃源理公港地区含金刚石沉凝灰岩的发现及其找矿意义

湖南桃源理公港地区白垩纪红盆内的灰绿色和紫红色沉积夹层曾选获过金刚石。以灰绿色岩石为研究对象,通过薄片鉴定和电子探针分析来确定岩石名称和岩石中石榴石和云母的属性。显微镜下,灰绿色岩石呈凝灰结构,由约45%的晶屑、35%的岩屑和20%的玻屑组成,为较典型的沉凝灰岩,并非前人所述的金伯利岩。沉凝灰岩中的石榴石和云母分别为G10型镁铝榴石和金云母,镁铝榴石和金云母的成分与辽宁、山东及南非典型岩管含金刚石金伯利岩中的镁铝榴石及金云母的成分基本一致,暗示其来源于含金刚石的金伯利岩。沉凝灰岩的特征表明,其来源地不会太远,这为在附近找寻火山机构奠定了基础; 金伯利质岩屑、G10型镁铝榴石和金云母的发现,为在周边寻找原生金伯利岩提供了重要信息。     

中南部非洲金刚石矿床的成矿地质背景、成矿类型及矿床特征

中南部非洲是世界上金刚石资源最为丰富的地区之一,其金刚石矿床主要产于津巴布韦克拉通和卡普瓦尔克拉通内,主要分为两种类型:①原生金刚石矿床;②次生金刚石矿床,且以原生金刚石矿床的研究程度较高,代表了中南部非洲的研究现状。本文通过总结前人研究资料发现,该地区的金伯利岩分为Ⅰ型和Ⅱ型,其内包体可以分为两种:橄榄岩型和榴辉岩型;金刚石可以分为三类:橄榄岩型、榴辉岩型及两者的过渡类型——二辉岩型。其中,橄榄岩型和部分榴辉岩型金刚石来自于地幔结晶堆晶体,而另一部分榴辉岩型则与板块俯冲的构造—热事件有关。金伯利岩的年龄主要分布于白垩纪、二叠纪、寒武纪及元古宙,而金刚石的年龄主要为元古宙和太古宙,金伯利岩和金刚石为不同时期的产物,金刚石为金伯利岩侵位期间捕获的上地幔物理破碎产物。其中900～1000Ma左右的金刚石为板块构造—热事件的产物,并对早期金刚石进行了改造破坏。次生金刚石矿床为原生矿床风化后的产物,可分为四种类型,构造特征、基岩地质及地貌演化等对该类矿床的分布具有重要的影响作用。     

湖南桃源理公港地区含金刚石沉凝灰岩的发现及其找矿意义

湖南桃源理公港地区白垩纪红盆内的灰绿色和紫红色沉积夹层曾选获过金刚石。以灰绿色岩石为研究对象,通过薄片鉴定和电子探针分析来确定岩石名称和岩石中石榴石和云母的属性。显微镜下,灰绿色岩石呈凝灰结构,由约45%的晶屑、35%的岩屑和20%的玻屑组成,为较典型的沉凝灰岩,并非前人所述的金伯利岩。沉凝灰岩中的石榴石和云母分别为G10型镁铝榴石和金云母,镁铝榴石和金云母的成分与辽宁、山东及南非典型岩管含金刚石金伯利岩中的镁铝榴石及金云母的成分基本一致,暗示其来源于含金刚石的金伯利岩。沉凝灰岩的特征表明,其来源地不会太远,这为在附近找寻火山机构奠定了基础; 金伯利质岩屑、G10型镁铝榴石和金云母的发现,为在周边寻找原生金伯利岩提供了重要信息。     

金伯利岩含金刚石性的矿物学判别标志

金刚石及其紧密伴生的镁铝榴石、铬尖晶石、钛铁矿、单斜辉石及橄揽石,形成于高温,尤其是高压的上地幔条件下,被快速上升的金伯利岩浆携带至地表,这些矿物形成的特殊的地质条件和环境,必然反映到它们的矿物学特征上来。文章通过对我国金伯利岩中金刚石伴生矿物的研究,探讨了金伯利岩含金刚石性的矿物学标志。