湖北省大洪山重砂金剛石異常源的啟示

楊道政

(鄂東北地質(zhì)大隊(duì)，湖北孝感 432100)

0 引言

湖北省大洪山地區(qū)系指宜城、隨州、鐘祥和京山四縣市鄰界以大洪山脈為中心向四周降低的中—低山區(qū)。大洪山主峰海拔高程1 049．1 m。以主峰為樞紐，兩條主要支脈由北西向南東延伸分為大洪山—花山—許家寨—仙人嶺北東支脈和齊公巖—姑娘寨—王家大尖—天門關(guān)南東支脈①湖北區(qū)調(diào)所，宜城幅、隨縣幅1∶20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，1980。。區(qū)內(nèi)水系發(fā)育，以大洪山為發(fā)源地的主要水系有大富水、小富水、均水等。1973年—1990年湖北省第八地質(zhì)大隊(duì)、區(qū)調(diào)所、鄂東北地質(zhì)大隊(duì)及宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所等單位圍繞金剛石地質(zhì)找礦先后在本區(qū)進(jìn)行了大量工作。1991年鄂東北地質(zhì)大隊(duì)在《湖北省大洪山地區(qū)金剛石普查總結(jié)地質(zhì)報(bào)告》中將大洪山南東支脈區(qū)域劃為鉀鎂煌斑巖帶和北西支脈區(qū)域?yàn)橹厣敖饎偸惓А７治鲅芯空J(rèn)為鉀鎂煌斑巖帶與重砂金剛石無相關(guān)關(guān)系，重砂金剛石來源于青白口系花山群礫巖。這種認(rèn)識在該區(qū)金剛石找礦認(rèn)識上是一個(gè)重大進(jìn)展，而且，對大洪山金剛石找礦前景有了明確的指示意義［1］②鄂東北地質(zhì)大隊(duì)，客店坡東半幅、古城畈幅、三陽店幅1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，1986。。筆者曾參加該區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及元古代地層和疊層石專題研究，前兩年還有幸接觸區(qū)域礦產(chǎn)規(guī)劃工作。野外觀察和前人資料分析顯示重砂金剛石不僅來源于花山群礫巖，還可能來源于打鼓石群中的古火山口相沉積改造巖等巖類。從此觀點(diǎn)出發(fā)綜合分析已有地質(zhì)、物化探資料可更加縮小重砂金剛石來源靶區(qū)。在靶區(qū)內(nèi)根據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征、巖石成份、結(jié)構(gòu)構(gòu)造，特別是巖石中指示礦物特征和產(chǎn)狀特征尋找含金剛石古火山改造巖類對重新探尋重砂金剛石源具有其明顯的意義。

1 大洪山重砂金剛石異常區(qū)地質(zhì)特征

大洪山地區(qū)地處揚(yáng)子地臺北緣大巴山—大洪山臺緣坳陷東段。北以襄樊—廣濟(jì)斷裂為界與秦嶺地槽毗鄰。其地質(zhì)構(gòu)造可進(jìn)一步劃分為大洪山—仙人嶺復(fù)背斜，謳樂—客店坡向斜及大洪山推復(fù)體。大洪山重砂金剛石異常區(qū)主體位于軸向北西—南東的大洪山—仙人嶺復(fù)背斜上。復(fù)背斜核部地層為薊縣系打鼓石群及穿插其間的暗色巖體。翼部為青白口系花山群、震旦系及暗色巖類。復(fù)背斜是多期構(gòu)造運(yùn)動的疊加產(chǎn)物。打鼓石期形成北北西向褶皺?；ㄉ狡隈薨檮t表現(xiàn)為兩種類型:一是北東東向橫跨疊加褶皺;二是花山群層間滑脫形成的倒轉(zhuǎn)或平臥褶皺;燕山期褶皺形態(tài)即現(xiàn)今的前震旦系為核部、震旦系為翼部的復(fù)式背斜。

打鼓石群呈斑塊分布于復(fù)背斜核部。出露面積約100 km2。自老至新可劃分為太陽寺組、韓家洼組、羅漢嶺組、陳家沖組、李家咀組、垱鋪嶺組。為一套由碎屑巖相逐漸過渡到碳酸鹽巖相的海侵系列沉積?；ㄉ饺簢@打鼓石群褶皺基底呈北面—南東向帶狀分布，面積約110 km2。由老至新可分為洪山組、六房咀組。為一套陸緣凹陷沖積扇泥石流、片汜沉積到深水濁流沉積再過渡到淺水泥質(zhì)沉積。震旦系主要為蓮沱組紫紅色礫巖、砂礫巖、陡山沱組、燈影組泥質(zhì)巖白云巖類。南西翼出露面積大且北西翼零星出露。

金剛石重砂異常分布于大富水、小富水及均水支流。三條水系均發(fā)源于大洪山脈，源頭指向背斜核部打鼓石群切割區(qū)。異常區(qū)所處的區(qū)域相對周邊為隆起區(qū)，不受異地重砂礦物干擾。第四系下更新統(tǒng)冰積巖的分布與流向表明該區(qū)第四紀(jì)以來就已具有與現(xiàn)代水系基本一致的剝蝕與搬運(yùn)特征。異常區(qū)北起洪山寺、白果樹灣，南至廠河、余家臺，面積約140多平方千米(圖1)。主要指示礦物包括金剛石鎂鋁榴石、α-碳硅石、鐵鋁—鎂鋁榴石、鈦鐵礦、鉻鐵礦。前人重砂采樣303個(gè)，其中36個(gè)發(fā)現(xiàn)了金剛石。金剛石重砂分別取自Ⅰ、Ⅱ級階地、河漫灘、河床沙洲及人工重砂。多集中在大富水、均水上游。其中大富水源頭羅家灣河床沙洲采出三顆，均水上游新屋灣河漫灘采出二顆。與階地重砂中的金剛石礦物比較多有磨損或破碎現(xiàn)象，表明礦物曾經(jīng)歷短距離搬運(yùn)，來自集水區(qū)的源頭。另一個(gè)富集段在廠河附近，且顆粒相對較大，說明其來源不是大富水源頭區(qū)，而是羅漢嶺—仙人嶺集水區(qū)。金剛石異常區(qū)北部富集段與榔頭寨—三陽店鉻鐵礦異常及榔頭寨鐵鋁—鎂鋁榴石Ⅲ級異常套合;南部富集段與六房咀—余家臺鎂鋁榴石Ⅱ級異常及六房咀—余家臺鐵鋁—鎂鋁榴石Ⅲ級異常套合。這種巧合啟示我們把探索重砂金剛石源的目光投向這兩個(gè)地域范圍。

圖1 湖北大洪山重砂金剛石異常區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Geological sketch map showing the diamond anomly of Dahongshan，Hubei1．白堊系;2．震旦系;3．青白口系六房咀組;4．青白口系洪山組;5．薊縣系打鼓石群;6．變輝綠巖;7．花崗巖;8．整合及不整合地層界線;9．?dāng)鄬?10．重砂金剛石產(chǎn)出點(diǎn)。

重砂金剛石礦物多為八面體，曲面菱形十二面體或八面體與十二面體的聚形，存在不同程度的溶蝕。所發(fā)現(xiàn)的金剛石粒徑都＜2．8 mm;重量輕于0．088克拉，未見寶石級晶粒，少數(shù)晶體內(nèi)見色斑和包體。這是古金剛石特征，反映其經(jīng)歷了變質(zhì)作用。值得一提的是異常區(qū)鉻鐵礦多為八面體，渾圓—半渾圓狀，粒徑0．2～1 mm，除一般為基性巖來源外，還有幾粒落入金剛石形成的穩(wěn)定相范圍。種種跡象顯示含金剛石重砂礦物物源除花山群外，還會以其它形式地質(zhì)體存在于異常區(qū)。

圖2 葫蘆塔硅質(zhì)礫巖與白云巖接觸關(guān)系示意圖Fig.2 Sketch map of the contact between Huluta siliceous conglomerate and dolomitic marble1．人工重砂樣;2．硅質(zhì)礫巖;3．砂質(zhì)礫巖;4．砂巖;5．砂質(zhì)泥板巖;6．白云巖。

2 羅漢嶺葫蘆塔礫巖

產(chǎn)于大洪山金剛石異常區(qū)南部羅漢嶺—仙人嶺集水區(qū)源頭的—套紫紅色硅質(zhì)中礫巖。硅質(zhì)細(xì)中礫巖、砂質(zhì)細(xì)礫巖、細(xì)粒石英砂巖。出露范圍不大，僅在葫蘆塔山脊見及。前人在人工重砂樣品中選出一顆金剛石及其它指示重砂礦物如:石榴石、α-碳硅石等。1∶5萬三陽店幅將其歸屬花山群底部礫巖，也曾有人將其歸類陳家沖組。從其成分和產(chǎn)狀特征來看(圖2)成因是較為復(fù)雜的。僅就硅質(zhì)礫巖來看成分較為單一，不像花山群那么混雜。礫石成分以硅質(zhì)巖為主，次有石英巖狀砂巖、石英砂巖、石英粉砂巖等;填隙物和膠結(jié)物也以硅質(zhì)為主，次有微量綠泥石、方解石、鐵質(zhì)。圓度較好，沿層分布的礫石有一定的排列方向，似有沉積形成的特征。然而礫巖層不僅在打鼓石群白云巖層露頭之上產(chǎn)出，而且產(chǎn)出在白云巖層間和切穿白云巖層并將白云巖層分割包圍，使白云巖呈位移不大的角礫巖。這種礫巖和角礫巖的組合特征就很難解釋成花山期的沉積成因了［2－5］。有資料介紹火山口相沉積金伯利巖，幾乎看不見巖漿成因標(biāo)志，只有通過人工重砂研究發(fā)現(xiàn)金剛石指示礦物才能確定［6］。葫蘆塔硅質(zhì)礫巖中不僅發(fā)現(xiàn)了金剛石，還伴隨有重砂指示礦物石榴子石、α-碳硅石、鉻鐵礦、輝石、角閃石、鋯石等。結(jié)合其脈狀、分枝狀產(chǎn)出特征推測葫蘆塔硅質(zhì)礫巖為古火山口相含金剛石巖類被長期地質(zhì)營力改造的產(chǎn)物。

3 洪山寺—榔頭寨地域的地質(zhì)特征

大洪山金剛石異常區(qū)北部洪山寺—榔頭寨一帶是又一重砂金剛石相對密集區(qū)，是大、小富水和均水的源頭區(qū)。這一帶被水系切割的地貌、地質(zhì)和巖石、地層、構(gòu)造當(dāng)與金剛石源都有某種聯(lián)系。洪山寺—茶棚為一小面積侵蝕低地。低地周圍發(fā)育有一系列弧形斷層和放射狀斷層，后者往往截?cái)嗲罢撸M成似三角形環(huán)狀構(gòu)造。凹地多被殘坡積物和農(nóng)田覆蓋，只零星出露有打鼓石群、花山群、震旦系巖層(圖3)。大洪山重砂金剛石異常位于區(qū)域航磁負(fù)異常區(qū)內(nèi)［7］。地面磁測顯示榔頭寨東部為正負(fù)相間高幅振蕩磁異常;西部洪山寺一帶為40～80γ穩(wěn)定正磁異常。與其相伴金剛石指示元素異常 Cr-Ni-Ti-Y-La組合。其中 Cr:200×10－6;Ti:7 000×10－6;Ni:70 ×10－6;Y:100 ×10－6;La:70 ×10－6。上述物化探異常、重砂異常與環(huán)形構(gòu)造斷裂體系相結(jié)合懷疑該地域有可能存在含金剛石火山口相改造巖類存在，有必要進(jìn)一步探查。

4 結(jié)語

(1)從世界金剛石發(fā)現(xiàn)史來看，都是先發(fā)現(xiàn)砂礦，再發(fā)現(xiàn)原生礦。除南非第一個(gè)金伯利巖巖茼是在開采砂礦時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)的以外，許多國家往往經(jīng)歷了十幾年甚至幾十年時(shí)間，花費(fèi)了大量投資才找到一個(gè)具有工業(yè)價(jià)值的原生礦。分析大洪山重砂金剛石異常區(qū)的地質(zhì)特征，從年代地質(zhì)學(xué)的角度考慮，花山群礫巖中的金剛石也應(yīng)是前花山期形成的。打鼓石群中存在含金剛石火山口相改造巖順理成章。從巖石學(xué)角度考慮，重砂金剛石不僅和花山群礫巖有關(guān)，而且和其它巖群中存在的被改造的火山巖類有關(guān)。因此應(yīng)當(dāng)從花山群礫巖含礦的局限中跳出來，繼續(xù)深入開展金剛石找礦研究工作。洪山寺—榔頭寨和廠河—羅漢嶺兩個(gè)靶區(qū)就值得再研究。

(2)根據(jù)合成金剛石溫壓情況，生成金剛石一般借助催化劑 Ni等元素的作用在1 200～1 500℃和55～65千巴可使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石。含金剛石火山角礫巖與碳酸鹽有著十分密切的關(guān)系，在空間上與暗色巖體也有密切關(guān)系。我們可簡單理解為碳酸鹽巖在金剛石形成時(shí)起密封增壓和保壓的作用，而暗色巖中豐富的催化劑元素起著催化作用有利金剛石形成。地處緊鄰襄—廣大斷裂臺緣凹陷的大洪山地區(qū)。含金剛石火山口相改造巖出現(xiàn)在打鼓石群白云巖中正合上述條件。只是古含金剛石原生巖類在漫長的變質(zhì)作用、構(gòu)造作用和其它地質(zhì)營力的改造過程中已改變得面目全非了。如巴西很早以前就發(fā)現(xiàn)了前寒武紀(jì)含金剛石“千枚巖”?！扒稁r”外觀上是一種灰色、白色、淺褐色片狀巖石，呈層狀、分枝狀和脈狀產(chǎn)出。局部具角礫狀構(gòu)造，角礫多棱角狀，部分因溶蝕具渾圓狀。這種情況在找尋金剛石原生礦床時(shí)值得借鑒。

圖3 洪山寺環(huán)形斷裂構(gòu)造區(qū)地質(zhì)圖Fig.3 The geological map of Hongshansi Ying tectonic units．薊縣系羅漢嶺組;2．薊縣系陳家沖組;3．青白口系洪山組下段;4．青白口系洪山組中段;5．青白口系洪山組上段;6．震旦系蓮沱組;7．地層界線;8．不整合地層界線;9．?dāng)鄬?10．重砂金剛石產(chǎn)出地點(diǎn)。

前人在大洪山地區(qū)已做了大量細(xì)致的探尋工作，積累了豐富的地質(zhì)資料。拓展思維換個(gè)角度觀察:含金剛石礫巖層也許正是原生金剛石礦床假象，而不是花山群洪山組礫巖，兩者的產(chǎn)狀應(yīng)是可以區(qū)別的。

在前人工作的基礎(chǔ)上，再返大洪山進(jìn)行金剛石原生礦床的勘察的必要性是明晰的，槽探、井探、硐探至鉆探手段可以快速探明成果!

本文得到湖北省地礦局李松生教授級高級工程師的悉心指導(dǎo)，特此致謝!

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