山東金剛石特征及其成礦規(guī)律

摘 要：山東省是金剛石重要產(chǎn)區(qū)，大量的金伯利巖巖管和巖脈發(fā)育與郯廬斷裂帶有著密切關(guān)系。在山東有四個金剛石成礦富集區(qū)，奠定了金剛石找礦的基礎(chǔ)和找礦方向。目前，在山東發(fā)現(xiàn)的原生礦型金剛石以淺色為主，占98%；金剛石晶體多見晶面蝕象，數(shù)量超過80%；天然完整率高于50%，粒徑小于2mm的顆粒達90%以上；多為金剛光澤、強金剛光澤；絕對硬度最高可達10100kg/mm2。通過資料分析，山東金剛石成礦分布具有巖體、巖脈成群、成帶特征；巖管型金伯利巖礦體的金剛石儲量大，在巖帶和巖體的中間部位金剛石含量高，顆粒大；金伯利巖的結(jié)構(gòu)為粗晶結(jié)構(gòu)、角礫狀時，金剛石含量多且顆粒大；金剛石含量與金伯利巖中的含鉻礦物多少有關(guān)，因此，鉀鎂煌斑巖型、榴輝巖型等也是勘探金剛石的靶區(qū)。

關(guān)鍵詞：山東；金剛石；物理特征；成礦分布規(guī)律

引言

金剛石是純碳在高溫、高壓下形成的礦物，它的折射率非常高，色散性能強，特別在硬度上它是自然界中最堅硬的物質(zhì)，是精細研磨材料、高硬切割工具和各類鉆頭，也被用于精密儀器的部件；質(zhì)優(yōu)粒大的寶石級金剛石可用作裝飾品，質(zhì)差粒細的用于機械工業(yè)。金剛石原生礦僅產(chǎn)出于金伯利巖筒或少數(shù)鉀鎂煌斑巖中，我們在其他地方發(fā)現(xiàn)的金剛石都是被河流、冰川等搬運來到。盡管人造金剛石上個世紀50年代已經(jīng)出現(xiàn)，但大顆粒的天然金剛石仍然價值連城。因此，金剛石作為一種稀有、貴重的非金屬礦產(chǎn)，仍然被許多國家列入重要的戰(zhàn)略物質(zhì)，在其國民經(jīng)濟中具有重要作用。

山東省的金剛石資源十分豐富，是我國第一個發(fā)現(xiàn)型原生工業(yè)金剛石礦床的省份，也是我國金剛石礦產(chǎn)資源第二大省，其產(chǎn)品中，寶石級的占15-20%。山東發(fā)現(xiàn)的金剛石多分布在蒙陰縣內(nèi)，據(jù)記載，在明朝時期郯城地區(qū)就有金剛石出土。后來在山東膠縣七寶山地區(qū)，沂沭河中下游地區(qū)相繼皆有金剛石問世，以郯城于家泉東西嶺、神泉院一帶發(fā)現(xiàn)最多。柳紅埠西、莫疃北、陳家埠、郭家團、黃家?guī)X等地經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)大顆粒的金剛石。如1937年發(fā)現(xiàn)的金雞鉆石重56.5g；1939年在郯城拾獲重43.5g的鉆石；1977年12月21日，在臨沭縣常林大隊農(nóng)民魏振芳發(fā)現(xiàn)的常林鉆石重31.75g，被列為世界名鉆；1981年采得的陳埠1號鉆石重24.5g；1993年山東701礦選到的蒙山1號重23.0g。迄今，我國已發(fā)現(xiàn)的14g以上的金剛石皆產(chǎn)于山東省境內(nèi)。

1 山東地質(zhì)構(gòu)造背景

山東位于中朝準地臺的東南緣的魯西斷隆和膠遼臺隆上，沂沭斷裂帶控制著魯西、魯東地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)展及其演化。山東金剛石原生礦就分布在魯西斷隆的中部、蒙山與新莆山凸起及金星頭凹陷中，沂沭斷裂帶與蒙陰金剛石原生礦的形成有著極其密切的關(guān)系。在魯西臺背斜的中心部位的長達約55km、寬約18km的范圍內(nèi)，發(fā)育有13個含金剛石的金伯利巖巖管和90個金伯利巖巖脈，這說明巖管和巖脈嚴格受沂沭斷裂帶及次級構(gòu)造的控制。

2 山東金剛石特征

2.1 金剛石的顏色

山東原生礦型金剛石以淺色為主，其中無色者占約41%，淺色者占57%以上，深色及有色者多于1%。據(jù)勘探區(qū)統(tǒng)計，無色金剛石占65.7%；彩色金剛石主要以淺黃色為主，占19.9%；淺灰色次之占9.6%；其它為不同的色彩，具有重要的寶石學地理標志意義；有色與其產(chǎn)出量比約25%，較其它區(qū)域的15%-21%略高；特別是相應的復合色更多見；有些具塑性變形滑動線的金剛石晶體，在切琢過程中由于天然色彩感光角度變化，而產(chǎn)生自然增色，使原有色彩自然加深、反射加強。

2.2 晶型特征

金剛石是原子晶體，一塊金剛石就是由N個碳原子構(gòu)成的聚合體。原生礦中的金剛石和粗碎屑沉積巖中的次生金剛石，常見晶形多為八面體、菱形十二面體，晶體較完整；粗碎屑沉積巖中的次生金剛石晶體完整率，由下寒武統(tǒng)礫巖中的不完整到中石炭統(tǒng)礫巖中的完整率為50～60%變化，侏羅系蒙陰組礫巖中的金剛石晶體完整率大于70%；松散砂礦中的次生金剛石，晶形以菱形十二面體或曲面體為主，與原生金剛石晶形類同度小于40%，常見熔蝕邊現(xiàn)象。

山東金剛石晶體多見晶面蝕象，即晶體表面天然非晶態(tài)的溶解或腐蝕的線紋、凹坑、丘凸（點）等微形貌現(xiàn)象。具有表面蝕象的原始晶體數(shù)量超過80%。晶面蝕象主要有：線型蝕象、片狀蝕象、凹坑類蝕象、毛玻璃化及丘點現(xiàn)象等。

2.3 晶粒大小

山東金剛石原生礦選礦資料顯示，金剛石晶體的天然完整率高于50%，由于開采選礦等人為因素的影響，會使完整晶體變少；在完整晶體中，棱角分明且規(guī)則晶體少，歪晶及不規(guī)則晶體較多；破碎的晶塊，會導致晶體粒度變小和自帶顯性或隱性的裂紋，降低鉆石的出品率和凈度級別。

山東原生礦型金剛石的晶體大小懸殊，粒徑小于2mm的顆粒數(shù)達90%以上，而大于8mm粒徑的晶體僅占1.6%，目前已發(fā)現(xiàn)的最大金剛石的長徑大于30mm；結(jié)晶態(tài)的晶體粒度小，溶解態(tài)的曲面晶體粒度較大，并以曲面的六八面體、八面體與六八面體聚形晶為最大。

2.4 其他物理特性

金剛石的表面光澤基本為金剛光澤、強金剛光澤，很少為亞金剛光澤或半-弱金剛光澤；溶解態(tài)的表面金剛光澤有所減弱，具毛玻璃化現(xiàn)象，光澤多為半-弱金剛光澤。據(jù)實驗測定，山東寶石級金剛石晶體的絕對硬度大都很高，最高達10100kg/mm2，較國外鉆石硬度高。表明山東金剛石形成時的圍壓和天然地質(zhì)條件下的熱輻射高，結(jié)晶致密，并由此易出現(xiàn)彩色金剛石，也增加了切琢難度。

金剛石解理決定于晶體格架中面網(wǎng)內(nèi)鍵的密度和面網(wǎng)間鍵的密度，斷口主要為參差狀和貝殼狀斷口。山東原生礦金剛石晶體含有較高比例的包裹體，常有：石墨包裹體占95%以上，其它包裹體有金剛石、橄欖石、鎂鋁榴石、透輝石、金云母、鉻鐵礦、磁鐵礦及鋯石等，近年還發(fā)現(xiàn)了存在霧狀包裹體的金剛石，其對鉆石凈度有影響。

3 山東金剛石成礦分布規(guī)律

山東區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造背景造就了良好的金剛石原生礦成礦地質(zhì)條件，山東金剛石礦產(chǎn)資源在原生礦與次生礦中均有賦存。沂蒙山區(qū)是我國金剛石的重要產(chǎn)區(qū)，也是我國最早發(fā)現(xiàn)金伯利巖型金剛石原生礦床的地區(qū)，并且郯城地區(qū)也分布有次生金剛石砂礦。沂蒙山區(qū)原生礦中以工業(yè)級金剛石為主，寶石級金剛石占15%；郯城地區(qū)砂礦中以產(chǎn)出大顆粒金剛石而聞名。

3.1 原生礦中的金剛石成礦規(guī)律

在山東金剛石原生礦中，金剛石成礦巖體、巖脈具有成群、成帶特點。從平面上看，自南往北有三個金伯利巖帶：常馬莊原生礦帶，西峪原生礦帶，坡里原生礦帶，它們分別嵌布在被北西向斷裂切割的凸起帶上，呈北北東-左列式雁行展布。無論是巖管和巖脈均成群出現(xiàn)，成帶狀分布，兩者相伴產(chǎn)出，形成山東金剛石礦成礦地區(qū)。

山東金剛石總體以斑晶狀態(tài)產(chǎn)出于橄欖巖型金伯利巖中，以巖管型礦體金剛石儲量大，巖脈型金伯利巖中金剛石含量少，但質(zhì)量高。

據(jù)勘探與選礦表明：（1）金剛石在同一巖帶（群）、不同的巖體中的品位變化具有對稱分布的趨勢：在巖帶和巖體的中間部位金剛石含量高、顆粒大，含礦富；而其兩側(cè)則含量低、粒度小，含礦貧。（2）含礦性除與空間位置相關(guān)外，尚與金伯利巖體的巖性、巖石化學、圍巖蝕變和空間分布有關(guān)，巖石中外來物質(zhì)愈少、含鎂鋁榴石愈多、含Ni、Co等微量元素愈高、圍巖蝕變愈強、越近于礦體延深最大部位，含礦性愈高。（3）當金伯利巖的結(jié)構(gòu)為粗晶結(jié)構(gòu)、角礫狀，即橄欖石以渾圓的角礫出現(xiàn)時，金剛石含量多且顆粒大。（4）高含量的金剛石與金伯利巖中的含鉻礦物高（如高鉻鎂鋁榴石）有關(guān)；而橄欖石、金云母等含鐵量高時，金剛石含量就低；若見到斑晶狀斜方輝石，巖體必定不含金剛石。因此，原生礦金剛石除在金伯利巖外，尚可能存在鉀鎂煌斑巖型、榴輝巖型和科馬提巖型，如我國四川省西昌-攀枝花裂谷帶鉀鎂煌斑巖型金剛石。

3.2 次生礦中的金剛石分布規(guī)律

呈次生狀態(tài)的金剛石，遍及整個魯中、魯南地區(qū)，賦存在不同地質(zhì)時代的粗碎屑沉積巖中，具天然的次生破碎、斷口、磨損現(xiàn)象；郯城金剛石砂礦屬沖積層產(chǎn)狀被破壞的階地砂礦，金剛石產(chǎn)在殘余二級階地的沖積砂礫層中，金剛石顆粒大，寶石級金剛石較多，是寶石工業(yè)的重要原料基地。

松散砂礦層中的次生金剛石主要分布在沂河流域的蒙陰、沂南、臨沭、郯城、費縣等地。往南擴展到江蘇省地界并被古河流帶入到海洋的淺部地區(qū)。在一些局部地段，金剛石在松散物砂礦層中能夠富集成具經(jīng)濟開采價值的工業(yè)礦體。砂礦中的金剛石晶體較為完整，顏色多、粒度大，富集成礦。

4 結(jié)論

金剛石原生礦帶位于魯西臺背斜的中心部位，其四個主要的原生金剛石礦富集地區(qū)分別是：魯中南地區(qū)，蒙陰地區(qū)，威海-臨沭地區(qū)和棲霞-桃村地區(qū)。

4.1 魯中南地區(qū)：魯中、南地區(qū)除第四紀于泉組金剛石砂礦層位外，結(jié)合山東幔源巖漿活動的規(guī)律和國外已知金剛石原生礦的成礦時代分析，山東可能存在前寒武紀、早古生代、侏羅紀-白堊紀、新近紀4期金剛石原生礦。魯西泗水-平邑等盆地有來源很深的橄欖玄武巖、白榴玄武巖、歪長玄武巖、橄欖玄武巖等基性-超基性巖體分布。魯中南地區(qū)具備金伯利巖型、鉀鎂煌斑巖型金剛石原生礦成礦條件，具有大型金剛石原生礦的找礦前景。

4.2 蒙陰地區(qū)：已發(fā)現(xiàn)蒙陰地區(qū)的金伯利巖形成于早古生代中上奧陶世，只保留了金伯利巖巖管的根部相，火山口相、火山道相金伯利巖已被剝蝕殆盡。魯南地區(qū)廣泛發(fā)育寒武紀、奧陶紀地層，具備良好的早古生代金伯利巖型金剛石原生礦的成礦條件和保存條件，是尋找品位高、規(guī)模大、質(zhì)量好、保存完好的金伯利巖巖管型金剛石原生礦的有利地區(qū)。

4.3 威海-臨沭地區(qū)：山東東部的威海-臨沭地區(qū)，是秦嶺大別榴輝巖帶的東延部分，是古華北板塊與揚子板塊的碰撞造山帶。威海、榮成、臨沭等地廣泛發(fā)育的榴輝巖中發(fā)現(xiàn)了金剛石，含金剛石的榴輝巖為柯石英榴輝巖。該地區(qū)榴輝巖中金剛石的發(fā)現(xiàn)，表明榴輝巖的生成與演化環(huán)境，具備金剛石的生成和保存條件，具有榴輝巖型、鉀鎂煌斑巖型金剛石原生礦的找礦前景。

4.4 棲霞-桃村地區(qū)：山東棲霞-桃村地區(qū)和遼寧復縣金剛石原生礦區(qū)相似，為古老穩(wěn)定地臺的組成部分，系A(chǔ)型克拉通，具備金伯利巖型、鉀鎂煌斑巖型金剛石原生礦成礦地質(zhì)條件根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造背景和地質(zhì)演化史分析，該區(qū)具有金伯利巖型、鉀鎂煌斑巖型金剛石原生礦的找礦前景。

參考文獻

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作者簡介：周玉增（1956-），男，高級工程師，山東聊城人，1982年1月畢業(yè)于山東礦業(yè)學院地質(zhì)勘探專業(yè)。

楚英軍（1988-），男，山東安丘市人，河北工程大學資源勘查工程專業(yè)畢業(yè)。