辽宁瓦房店金伯利岩中尖晶石族矿物种类划分及指示意义

晶体矿物学理论认为不同成岩环境金伯利岩中尖晶石族矿物由于形成物理化学条件不同,其晶体结构和化学成分会发生明显的变化,通过对无矿、贫矿、富矿金伯利岩岩管中的尖晶石族矿物晶胞参数和化学成分的测定,研究尖晶石族矿物化学成分和晶胞参数变化与无矿、贫矿、富矿金伯利岩的内在关系,可以提高金伯利岩型金刚石矿床找矿效率。为了确定辽宁瓦房店金伯利岩中的尖晶石族矿物种属,探讨辽宁瓦房店金伯利岩中尖晶石族矿物化学成分和晶胞参数与金伯利岩含矿性关系,本文运用电子探针波谱仪对50件尖晶石族矿物中的MgO、FeO、TiO2、Al2O3、MnO及Cr2O3进行微区化学成分分析,运用单晶X射线衍射仪对136个尖晶石族矿物晶胞参数进行测定。数据统计显示:瓦房店金伯利岩中尖晶石族矿物为铬铁矿和镁铬铁矿,以化学分子式中A、B组主要阳离子占位特征为基础,可把矿区的尖晶石族矿物划分为10个亚种;如果用尖晶石族矿物化学成分中Cr2O3与(Cr2O3+Al2O3)含量的比值Cr'来表示尖晶石族矿物与金伯利岩含矿性的关系,金伯利岩岩体含矿性由富矿→中等含矿→贫矿,相应岩体中尖晶石族矿物Cr'值分别为89.5%、83.4%~87.1%和70.2%,逐渐变低;从无矿金伯利岩岩体→贫矿和中等含矿金伯利岩岩体→富矿金伯利岩岩体,金伯利岩体中第一世代尖晶石族矿物晶胞参数分别为0.831~0.832 nm、0.834~0.836 nm、0.837 nm,有逐渐变大的趋势。本文认为,辽宁瓦房店金伯利岩中第一世代尖晶石族矿物晶胞参数大小和Cr'参数可以作为判断辽宁瓦房店金伯利岩含矿性的指示标型。     

辽宁瓦房店金伯利岩中石榴石特征及种类鉴定

辽宁瓦房店金刚石矿区金伯利岩中的石榴石一直被当作镁铝榴石。为了确定矿区颜色复杂的石榴石种类,本文对矿区的石榴石进行了系统的采样分析,测定了112件石榴石样品的晶胞参数、50件样品的微区化学成分和40件样品的红外光谱。利用石榴石晶胞参数、红外光谱、化学成分和化学分子式方法对矿区石榴石进行分类,结果显示:晶胞参数分类法误差大,容易得出错误结论;红外图谱分类法准确度不高,只能作为参考方法;化学成分分类法太过笼统,达不到详细划分石榴石种类的目的;化学分子式分类法可把矿区的石榴石详细划分6个矿种:镁钙铁-铝铬铁榴石、镁铁钙-铝铬铁榴石、镁钙铁-铝铬榴石、镁钙-铝铬铁镁榴石、镁铁钙-铝铬榴石、镁铁钙-铝铁铬榴石,每种石榴石都充分反映了A、B离子的种类及占位特征,是4种分类方法中最为科学的方法。研究认为瓦房店金刚石矿区金伯利岩中石榴石A端元成分以Mg²⁺离子占位为主;B端元成分以Al³⁺离子占位为主。由于阳离子替代普遍,A、B端元成分复杂,瓦房店金伯利岩中不存在单纯意义上的镁铝榴石。     

安徽省泗县山头金刚石砂矿中指示矿物特征研究

安徽省泗县山头地区分布着金刚石砂矿,其金刚石来源一直存在争议,尤其是在安徽省宿州栏杆地区发现了碱性基性岩型的金刚石后,一些学者认为栏杆地区可能是砂矿的来源.本文对山头金刚石砂矿中指示矿物(石榴子石和铬铁矿)进行了电子探针分析,结果显示石榴子石矿物化学式A32+B23+(SiO4)3中的A主要由Mg2+、Fe2+和Ca2+离子占位,B主要由Al3+离子和少量的Mn3+离子占位,以铁铝榴石(Alm)为主,其次是镁铝榴石(Pyp),属于铁铝-镁铝-钙铝石榴子石系列的G3、G4石榴子石;铬铁矿中Cr2O3的含量绝大多数大于40 wt％,MgO的含量平均在8 wt％左右,TiO2含量在0.11～2.26 wt％之间,属于中铬-铬铁矿,与山东、辽宁金伯利岩中发现的中铬-铬铁矿成分基本一致,说明其物源并非来自栏杆地区碱性基性岩型金刚石原生矿.     

金伯利岩中铬的相态及找矿地球化学信息--以华北地台为例

对华北地台金伯利岩地球化学找矿信息提取表明:铬是判别岩体含矿与否的重要指示元素。铬的相态分属尖晶石、镁铝榴石和镁钛铁矿三类矿物族。研究得出,各矿物指示含矿的化学成分标型为:铬尖晶石Cr2O3>53%,Al2O3<11%,MgO<12%,Cr#值大于0 7。镁铝榴石Cr2O3>5%,Al2O3<19%,Cr#值大于0 2。镁钛铁矿Cr2O3>1%,MgO>11%。由于铬尖晶石相对稳定,其化学组成为提取金伯利岩找矿信息的首选对象。     

华北克拉通金伯利岩型金刚石矿床含矿性判别

金伯利岩型金刚石原生矿床含矿性评价是了解金刚石成矿规律和指导区域性找矿的重要依据。华北克拉通是我国重要的金刚石成矿远景区,目前已发现了两个重要的含金刚石金伯利岩岩区（山东蒙阴和辽宁瓦房店）。近年来,对岩区内不同品位金刚石典型矿床的研究表明金伯利岩中的金刚石品位取决于以下两个重要的地质过程：金伯利岩岩浆对金刚石的捕获作用和金伯利岩岩浆对金刚石的熔蚀作用。在华北克拉通下方存在一个金刚石稳定区,温度为950~1200 ℃,压力为4. 4~6. 1 GPa。山东蒙阴和辽宁瓦房店金伯利岩岩浆在上升过程中穿过该区域并捕获其中的金刚石,成为含矿岩浆;而铁岭和鹤县等金伯利岩岩浆在上升过程中不穿过该区域,成为不含矿岩浆。在穿过金刚石稳定区时,富矿的金伯利岩捕获了更多的金刚石以及金刚石的伴生指示矿物（如镁铝榴石,镁铬铁矿）;而贫矿的金伯利岩则相对捕获了少量的金刚石和指示矿物。这些指示矿物往往参加了金刚石的形成过程,有些作为缓冲剂控制了反应（岩浆或熔体）的氧化还原状态,有些则作为反应物或者生成物参与到反应中。部分指示矿物（如镁铝榴石）还进一步地记录了金刚石形成后金伯利岩岩浆对金刚石的交代作用。金伯利岩岩浆温度（T）,氧逸度（fO2）和挥发份(H2O和CO2)均会对金刚石的熔蚀作用产生影响,其中氧逸度作用最大,温度次之,而挥发份作用最弱。在华北克拉通,金伯利岩中指示矿物（镁铝榴石、镁铬铁矿）和金伯利岩岩浆特征（温度,氧逸度和挥发份）共同组成了金伯利岩型金刚石原生矿的评价指标。     

山东、辽宁金伯利岩中石榴石的类型、标型特征及其与金刚石的关系

金伯利岩中的镁铝榴石是寻找金刚石的重要指示矿物。镁铝榴石的Cr2O3、CaO等氧化物含量及其颜色、折光率等物理光学性质可作为这种石榴石的标型特征。 本文将山东、辽宁等地金伯利岩中的石榴石的电子探针分析结果按分子数配分的方法计算了端员分子百分数及其他化学参数。用MPV—1显微光度仪测定了石榴石的透射率色散值,通过计算求得颜色指数。按Dawson等人的分类,本次研究样品以铬镁铝榴石为主,其次是低钙-铬镁铝榴石、钙铬-镁铝榴石和镁铬-钙铬-镁铝榴石;钛镁铝榴石和钙镁铝-铁铝榴石等少量。作者用铬、钙、镁三组份数绘制了石榴石与金刚石关系判别图解,分为五个区(A、B、C、D、E)、落入A区的低钙-铬镁铝榴石、铬镁铝榴石和钙铬-镁铝榴石等与金刚石的形成关系最密切。     

金刚石中的矿物包裹体

山东、辽宁金伯利岩区金刚石中的矿物包裹体是单晶相及多晶相的。大部分原生矿物包裹体为橄榄石,也有铬尖晶石、镁铝榴石、单斜辉石、斜方辉石、自然铁、针镍矿、柯石英、方解石及石墨。云母为后生包裹体矿物。橄榄石包裹体矿物富含Fo及Cr_2O_3。镁铝榴石矿物包裹体为紫红色,含Cr_2O_3,MgO及镁铬榴石分子高,形成压力为7.5GPa。单斜辉石包裹体矿物为绿色,形成温度和压力分别为:1531℃和4.5GPa。铬尖晶石包裹体矿物含Cr_2O_3及Cr/(Cr+Al)比值高,而含Al_2O_3低。柯石英的SiO_2含量为99.15％。自然铁含有少量的Co,Ni。针镍矿在金刚石中较常见。在橄榄石矿物包裹体内,见有方解石产出,其为同生矿物包裹体。     

辽宁瓦房店和山东蒙阴金伯利岩中铬铁矿成分特征及指示意义

为了研究瓦房店和蒙阴矿区铬铁矿成分与金伯利岩含矿性关系,对2个矿区的铬铁矿进行了系统的采样,利用电子探针波谱技术测定了不同品位含矿岩管金伯利岩中的100个铬铁矿微区化学成分.分析结果表明：不同世代的铬铁矿的化学成分不同,主要差别在铬和铝2个元素上.如果用Cr/（Cr+Al）=Cr'来表示铬铁矿与金伯利岩含矿性的关系,那么金刚石包裹体中铬铁矿的Cr'值为89.75%;富矿岩体中的第一世代铬铁矿Cr'值为89.47%;中等含矿岩体中第一世代铬铁矿Cr'值为86.83%,第二世代铬铁矿Cr'值为82.74%;贫矿的岩体中第三世代铬铁矿Cr'值为68.98%.金伯利岩岩体中含金刚石由富到贫,对应岩石中铬铁矿Cr'值依次变低,具有明显的找矿矿物学特征.     

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.     

山东蒙阴县西峪矿区深部与外围金刚石指示矿物——利用金刚石指示矿物预测金伯利岩的含矿性

金伯利岩中的石榴子石、铬铁矿和铬透辉石是寻找金刚石矿的重要指示矿物,根据这些指示矿物的含量可大致推断金刚石原生矿的存在及含矿性。石榴子石中G10组指示金伯利岩中金刚石的存在,其含量越高,岩体中金刚石品位相对较富。由西峪G10组含量小于常马G10组含量,可推断西峪金刚石品位小于常马金刚石品位,事实证明推断正确;S1、S2、S6组铬铁矿是与金刚石共生的铬铁矿,西峪矿区62粒S6组和1粒S7组铬铁矿与深源捕虏体橄榄岩有关,几乎全部来自金伯利岩,具有重要指示意义;Cr_2O_3≥1.2%的铬透辉石含量越多,金刚石品位越高。通过统计分析,地表铬透辉石中Cr_2O_3≥1.2%含量略大于岩管深部,西峪矿区深部矿体平均品位略低于地表矿体平均品位,说明可通过铬透辉石定性地推断金伯利岩的含矿性。结合CSAMT和钻探等地质工作,在西峪岩管群深部-205m以下找到金刚石原生矿,在外围通过槽探工程发现红旗15-1岩脉,并在选矿样中选获18颗金刚石,充分证明了根据金刚石指示矿物找矿方法定性预测金伯利岩含矿性的有效性和可行性。