淺析金剛石礦床特征及找礦方法

伍先軍 陳建文

（湖南省地勘局四一三隊(duì)，湖南 常德 415000）

金剛石作為一種寶貴的礦產(chǎn)資源，其在全世界的儲(chǔ)量和產(chǎn)量都是非常稀少的[1-3]。據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)表明，目前全世界已經(jīng)探明的金剛石儲(chǔ)量大約在25億克拉左右，其中澳大利亞的金剛石儲(chǔ)量最大[4-5]。金剛石作為重要的礦產(chǎn)資源不僅儲(chǔ)量有限，產(chǎn)量也不夠高。目前全世界每年的金剛石產(chǎn)量大約在1億克拉左右，這其中有大約80%的金剛石屬于工業(yè)級(jí)金剛石，而更加昂貴價(jià)值更大的寶石級(jí)金剛石所占比例僅僅占到20%不到，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了需要?？萍嫉陌l(fā)展以及人們生活水平的日益提高，乃至國(guó)防和航空事業(yè)的迅猛發(fā)展，導(dǎo)致金剛石的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大，其需求量大幅提高。如果按照現(xiàn)在的金剛石開(kāi)采水平，現(xiàn)有的金剛石儲(chǔ)量也僅夠開(kāi)采20-30年。隨著越來(lái)越多的國(guó)家都展開(kāi)了對(duì)金剛石礦的找礦工作，世界金剛石可探明儲(chǔ)量也開(kāi)始增大，好多國(guó)家都發(fā)現(xiàn)了新的金剛石礦床。人們需要對(duì)金剛石礦床特征更加深入的了解，同時(shí)需要更多的科研工作者投入到找礦工作中去，促進(jìn)和提高現(xiàn)代找礦技術(shù)的發(fā)展。

1. 金剛石礦床成礦特征

1.1 遼寧瓦房店金剛石礦床特征

遼寧瓦房店金剛石礦區(qū)是我國(guó)最大的金剛石礦區(qū)之一，處于郯廬深斷裂帶的東側(cè)和金州斷裂帶西側(cè)，該礦區(qū)在長(zhǎng)寬各幾十千米的范圍內(nèi)，包括了眾多的金伯利巖管和巖脈，數(shù)據(jù)表明共有一百余個(gè)金伯利巖體。瓦房店金剛石礦區(qū)位于地臺(tái)凹陷區(qū)之內(nèi)，太古宙和古元古代變質(zhì)巖和花崗巖構(gòu)成了該凹陷區(qū)基底。該區(qū)金伯利巖體侵入新元古界，少量侵入到古生界之中。

該礦區(qū)巖脈主要是金伯利巖，其金伯利巖主要是超基性巖石，礦區(qū)包括三個(gè)礦帶。通過(guò)分析該礦區(qū)一百余個(gè)金伯利巖體的賦存特征，巖脈呈現(xiàn)北東東方向，巖管主要呈現(xiàn)北北東方向。金伯利巖管的形態(tài)較為復(fù)雜多樣，多如橢圓形，葫蘆形或者菱形。通過(guò)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造以及金伯利巖體的研究和理論分析，認(rèn)為瓦房店金剛石礦區(qū)金剛石儲(chǔ)量豐富，保守估計(jì)儲(chǔ)量應(yīng)在150萬(wàn)克拉左右。

1.2 山東蒙陰金剛石礦床

山東省是我國(guó)金剛石儲(chǔ)量第二大的省份，同時(shí)也是最早探明出原生金剛石礦床的省份，另外發(fā)現(xiàn)較早的還有砂礦。山東省金剛石礦區(qū)主要是山東蒙陰金剛石礦區(qū)，該礦區(qū)位于郯廬大斷裂帶的西側(cè)，但不是位于主斷裂帶之中。其礦床呈現(xiàn)出成群成帶的分布特征。

山東礦區(qū)原生礦金剛石顏色各異，色差范圍變化較大，但主要是淡棕色，其中寶石級(jí)金剛石較少，不到總儲(chǔ)量的20%，金剛石砂礦主要是彩鉆且顆粒較大。原生礦主要存在于山東蒙陰，蒙陰礦區(qū)是中國(guó)最大的原生礦已開(kāi)采幾十年，該礦區(qū)包含三條原生金剛石礦帶：位于蒙陰礦區(qū)南部的常馬莊礦帶、位于蒙陰礦區(qū)中部的西峪村礦帶以及位于蒙陰礦區(qū)北部的坡里金剛石原生礦帶，三條礦帶共包含100余條金伯利巖巖體，但是三條礦帶儲(chǔ)量不等，常馬莊礦帶儲(chǔ)量最大，坡里金剛石原生礦帶儲(chǔ)量最小。礦帶含礦性跟空間位置以及金伯利巖性等有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，礦帶中部含量豐富，礦帶兩側(cè)含量較少。

1.3 湖南金剛石礦床特征

湖南的金剛石儲(chǔ)量相對(duì)較少，金剛石礦床主要分布在沅水流域，并且礦床為沖擊砂礦床。湖南礦區(qū)主要的礦床有四個(gè)，但是儲(chǔ)量均較小，四個(gè)礦床共計(jì)儲(chǔ)量70萬(wàn)克拉左右。該礦床金剛石形狀較有特點(diǎn)，一般為八面體和十二面體，金剛石顏色相對(duì)其他礦區(qū)來(lái)說(shuō)較淺，所以透明度高，品相好，雜質(zhì)少。

湖南金剛石礦床的金剛石較分散，但是金剛石質(zhì)量好，寶石級(jí)的比例較大，一般達(dá)到了40%左右，少數(shù)區(qū)域甚至達(dá)到了70%左右。在湖南金剛石開(kāi)采歷史上，曾經(jīng)出產(chǎn)過(guò)多顆較大的金剛石，其中“湖南三號(hào)”金剛石達(dá)到了43.38克拉。

1.4 西藏金剛石砂礦特征

西藏金剛石礦區(qū)主要為砂礦，多見(jiàn)于山地南部地段的沖擊層中。按照金剛石分布特點(diǎn)可以劃分為兩種類(lèi)型：溝谷型，沖-洪積扇型。溝谷型中金剛石較普遍，見(jiàn)礦率高，但是金剛石粒徑較小。該礦區(qū)金剛石顏色較淡，一般為無(wú)色或者淡黃色，透明度較高。金剛石晶形好，粒形多為八面體，較少的為十二面體和八面體的連體晶體。

西藏礦區(qū)尤其是巧西和紅區(qū)金剛石的發(fā)現(xiàn)為研究金剛石的成因提供了重要參考意義，對(duì)我們了解地幔深處的地質(zhì)和地幔構(gòu)成具有重要價(jià)值。

2. 金剛石礦床成因

金剛石礦床形成原因[6-9]普遍認(rèn)為有兩種，一種是巖漿晶說(shuō)，另一種是幔源成因說(shuō)。形成金剛石的三個(gè)因素為：第一，形成金剛石的原始巖漿中必須含有足量的原生碳。而據(jù)現(xiàn)代化學(xué)技術(shù)分析數(shù)據(jù)可得，原生碳含量較高的巖漿巖中只有金伯利巖和超基性巖的含量達(dá)到了產(chǎn)生金剛石的含量要求，所以，一般來(lái)說(shuō)，金剛石只產(chǎn)生于超基性巖和金伯利巖之中；第二，生成金剛石就一定要滿足生成金剛石的所需熱量條件和壓力條件，據(jù)實(shí)驗(yàn)室和理論計(jì)算資料得知，產(chǎn)生金剛石時(shí)其所需溫度要達(dá)到1300℃左右，其所需壓力要達(dá)到40千巴左右；第三，金剛石的晶出過(guò)程發(fā)生在巖漿的熔融體中，這種巖漿的熔融體不僅具有超高的流動(dòng)的液體態(tài)的特征，而且其中還有大量的含碳物質(zhì)和鐵、鎳硫化物，這些都對(duì)金剛石的產(chǎn)生起了非常重要的催化作用。各種物質(zhì)在適宜的環(huán)境中按照如下反應(yīng)式形成金剛石：

2FeS+CO2=2FeO+S2+C(金剛石)

現(xiàn)在隨著金剛石形成原因的研究越來(lái)越深入，幔源成因說(shuō)被越來(lái)越多的研究人員所接受，總體來(lái)說(shuō)，金剛石就是在地幔中且距離地面150～200公里的位置處，在一定變化范圍內(nèi)的超高溫超高壓下，通過(guò)含碳物質(zhì)的一系列化學(xué)反應(yīng)最終形成金剛石。

金剛石幔源成因說(shuō)的確立為金剛石的相關(guān)研究奠定了理論基礎(chǔ)，人們可以通過(guò)幔源成因說(shuō)所確定的金剛石形成條件指導(dǎo)金剛石礦床的找礦工作，從而促進(jìn)找礦工作的深入進(jìn)行。

3. 金剛石礦床找礦方法

3.1 遙感地質(zhì)技術(shù)

這種技術(shù)具有視野廣、區(qū)域性大的特點(diǎn)，在初期勘察的時(shí)候，可以借助一下特點(diǎn)做出鑒別，從而縮小靶區(qū)范圍。

（1）金剛石礦床“黃土”。金剛石在被長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)化期中，其中的鐵被氧化成赤鐵礦和褐鐵礦。其在地表表現(xiàn)為土狀，且風(fēng)化后的巖石較多都為碎塊，并且能形成有助于遙感鑒別的負(fù)地形。在進(jìn)行鑒別時(shí)就能較容易的發(fā)現(xiàn)鱗片狀金云母和圓形顆粒，這一般就是橄欖石或者金伯利巖球。

（2）金剛石礦床“蘭土”。金伯利巖屬于暗色巖，在劇烈的風(fēng)化作用和原巖蝕變下，形成風(fēng)化產(chǎn)物，其主要組成為葉蛇紋石、膠蛇紋石、纖維蛇紋石和綠泥石等礦物。其散布情況為松散土狀，其散布范圍較大，且易出現(xiàn)低凹地形，對(duì)植被生長(zhǎng)有利。含有較高含量的鉻、鎳、鉆、鎂以及稀上元素，且含有低含量的鈦、鋁、鈣、鹼金屬、全鐵和錳。通過(guò)其有限的分布面比如橢圓形、圓形或筒、管、脈等，能夠與超基性、基性巖風(fēng)化紅土、赭土區(qū)分開(kāi)來(lái)。

（3）金剛石礦床風(fēng)化球。其大小從0.5～10cm不等，有的較大的呈球形、橢球形體，風(fēng)化作用將其從巖石中釋放出來(lái)。金伯利巖將這些球膠結(jié)起來(lái)，球脫落后出現(xiàn)被稱(chēng)為球印模的凹坑。其鑒別的標(biāo)示可為其風(fēng)化物面積以及呈褐色的風(fēng)化殼。

（4）地貌形態(tài)。風(fēng)化作用使金伯利巖流失形成的金剛石主要積聚在沙洲、沙壩、河灘及河谷階地以及風(fēng)化殼、負(fù)地形處，可借助衛(wèi)星圖片分析從而鑒別出金剛石礦床，衛(wèi)星圖片的比例尺以萬(wàn)分之一為最佳。

3.2 航磁異常分辨

航磁異常常常是發(fā)現(xiàn)金剛石礦床的最佳手段，金伯利巖和其圍巖可分為不同的種類(lèi)，同時(shí)可表現(xiàn)為正異常、弱異常、負(fù)異常。

（1）如果片麻巖及混合巖區(qū)呈現(xiàn)磁性，則不容易分辨金伯利巖是否正常。如果呈圓形、橢圓形、筒狀或脈狀體的多具有弱磁性，那么就容易識(shí)別。

（2）可以通過(guò)航磁異常形態(tài)的不同辨別暗色巖和金伯利巖，如果是連續(xù)的、規(guī)模較大的異常形態(tài)則為暗色巖，不連續(xù)且規(guī)模較小的為金伯利巖。

（3）航磁異常受到各種干擾，不易分辨時(shí)，應(yīng)采用綜合物探方法，如重力測(cè)量，垂直電測(cè)深，對(duì)稱(chēng)電測(cè)剖面法，感應(yīng)法等手段加以驗(yàn)證，排除干擾。

3.3 地面地質(zhì)追索

通過(guò)分析遙感和航磁異常，對(duì)較明顯的異常點(diǎn)進(jìn)行地面地質(zhì)追索，進(jìn)而分析巖石類(lèi)型、構(gòu)造、地形等地質(zhì)條件。借助于巖相程序來(lái)研究碎屑巖、礫巖層、底礫巖等，對(duì)金剛石含性、重礦物源地和重砂等做出趨勢(shì)分析圖。

對(duì)于和金剛石礦床有共源關(guān)系的地幔巖石要重點(diǎn)分析，比如偏堿性火山巖、堿性雜巖、煌斑巖類(lèi)、橄欖巖、榴輝巖，甚至蛇紋巖等。

3.4 地球化學(xué)法

將地球化學(xué)法與地質(zhì)、物探、重砂、遙感等手段相結(jié)合進(jìn)行金剛石礦床的找礦工作，針對(duì)不同的地區(qū)合理選擇相對(duì)應(yīng)的的找礦手段。

[1].涂懷奎. 金剛石礦床成礦特征和找礦方向討論[J]. 建材地質(zhì),1997 (2): 14-18.

[2].劉瑞. 中國(guó)東部堿性基性巖與金剛石礦床成礦機(jī)制研究[J]. 長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2003 (4): 1-4.

[3].董振信. 我國(guó)金伯利巖型金剛石礦床的若干地質(zhì)特征及其找礦標(biāo)志[J]. 礦床地質(zhì), 1991, 10(3):