山東省蒙陰地區(qū)金剛石原生礦形成時(shí)代的討論

楊斌，馬祥縣，唐璐璐，羅文強(qiáng)，孫秀珠

(山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過(guò)程與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南　250013)

山東省蒙陰地區(qū)金剛石原生礦形成時(shí)代的討論

楊斌，馬祥縣，唐璐璐，羅文強(qiáng)，孫秀珠

(山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過(guò)程與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南250013)

到哪些地方去找未發(fā)現(xiàn)的金剛石原生礦,這就涉及到金剛石原生礦的形成時(shí)代問(wèn)題。正確認(rèn)識(shí)蒙陰地區(qū)金剛石原生礦的形成時(shí)代，不僅有重要的理論意義，而且具有重要的現(xiàn)實(shí)找礦指導(dǎo)作用。地質(zhì)證據(jù)表明，蒙陰地區(qū)金剛石原生礦形成時(shí)代為白堊紀(jì)，同位素測(cè)年表明，蒙陰地區(qū)金伯利巖形成時(shí)代遠(yuǎn)早于白堊紀(jì)，通過(guò)對(duì)以往地質(zhì)資料的研究，認(rèn)為同位素測(cè)試年齡是多解性的，應(yīng)結(jié)合相關(guān)地質(zhì)證據(jù)確定其形成時(shí)代。

金剛石原生礦；形成時(shí)代；白堊紀(jì)；山東蒙陰

引文格式：楊斌，馬祥縣，唐璐璐，等.山東省蒙陰地區(qū)金剛石原生礦形成時(shí)代的討論[J].山東國(guó)土資源，2015,31(4)：19-21. YANG bin, MA Xiangxian, TANG lulu, etc. Discussion on Forming Age of Primary Diamond Ore in Mengyin Area of Shandong Province[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(4):19-21.

0　引言

正確認(rèn)識(shí)蒙陰地區(qū)金剛石原生礦的形成時(shí)代，不僅有重要的理論意義，而且具有重要的現(xiàn)實(shí)找礦指導(dǎo)作用。山東省郯城金剛石砂礦中的金剛石粒級(jí)、重量以及其晶體特征與蒙陰地區(qū)金伯利巖中的金剛石相比，存在明顯的差異。郯城地區(qū)砂礦先后出土過(guò)特大金剛石，如1937年秋，在郯城縣金雞嶺下菜地發(fā)現(xiàn)重281.25克拉金剛石，1977年12月在臨沭縣岌山鄉(xiāng)常林村農(nóng)田發(fā)現(xiàn)重158.786克拉的金剛石，1981年8月在常林鉆石發(fā)現(xiàn)地以西4km處，又選到一顆重124.27克拉的金剛石。蒙陰地區(qū)原生礦從發(fā)現(xiàn)到今天只選獲到一顆重119.09克拉的金剛石。同時(shí)砂礦和原生礦兩者之中的伴生礦物鐵鋁榴石、鉻透輝石、鉻鐵礦、鈣鈦礦等物理特性相比也明顯不同[2]。因此，不少?gòu)氖陆饎偸业V事業(yè)的地質(zhì)工作者認(rèn)為，山東省郯城地區(qū)的金剛石砂礦供源并不完全來(lái)自蒙陰地區(qū)金剛石原生礦。那么，到哪些地方去找未發(fā)現(xiàn)的金剛石原生礦，這就不得不涉及已發(fā)現(xiàn)的金剛石原生礦的形成時(shí)代問(wèn)題。若把它確定為白堊紀(jì)末期，那么只能到前晚白堊世地層分布區(qū)或新生代地層覆蓋區(qū)工作；若被確定為古生代[3-5]，其找礦范圍要比其上廣泛的多，且被晚于奧陶紀(jì)以后形成的地層所覆蓋，找礦難度要增大不少[6]。

1　蒙陰地區(qū)金剛石原生礦形成時(shí)間

通過(guò)分析、研究和對(duì)比前人的資料認(rèn)為蒙陰地區(qū)金剛石形成于晚白堊世有3個(gè)直接證據(jù)，4個(gè)間接證據(jù)和相關(guān)的旁證資料。

1.1直接地質(zhì)證據(jù)

(1)常馬礦區(qū)的紅旗1號(hào)金伯利巖巖脈切穿了早白堊世的輝綠巖(同位素年齡1.13億a)。

(2)常馬礦區(qū)的紅旗30號(hào)金伯利巖巖脈侵入到中生代生成的正長(zhǎng)斑巖和斜閃煌斑巖中。

(3)西峪礦區(qū)的紅旗28號(hào)金伯利巖巖管內(nèi)有白堊紀(jì)青山組火山巖和輝綠巖的碎塊。

1.2間接地質(zhì)證據(jù)

(1)西峪礦區(qū)勝利Ⅶ號(hào)金伯利巖巖體被古近紀(jì)官莊群礫巖覆蓋(資料來(lái)自《山東省蒙陰縣西峪金剛石礦帶普查報(bào)告》)(圖1)。

1—奧陶紀(jì)灰?guī)r；2—古近紀(jì)官莊群礫巖；3—金伯利巖；4—角度不整合界線；5—鉆孔位置及編號(hào)圖1　勝利Ⅶ號(hào)金伯利巖鉆探剖面示意圖

(2)西峪礦區(qū)紅旗6號(hào)金伯利巖巖管垂深100m斑狀金伯利巖(全巖/K-Ar)測(cè)定年齡為0.77～0.88億年。

(3)蒙陰盆地古近紀(jì)官莊群礫巖選獲到金剛石和伴生礦物鎂鋁榴石，工作證實(shí)其供源地為西峪礦區(qū)。

(4)西峪礦區(qū)金伯利巖巖管群，經(jīng)勘探證實(shí)，分別從地表垂深90m,170m,250m，330m,450m和600m的不同高度平面圖形態(tài)段的變化規(guī)律，可以看出金伯利巖群嚴(yán)格受新華夏構(gòu)造體系控制。地表分布的7個(gè)巖管到垂深600m時(shí)，都先后逐漸歸并到NNE斷裂中。既然新華夏構(gòu)造體系是中生代的產(chǎn)物，受控于其金伯利巖自然要晚于新華夏構(gòu)造。

1.3旁證地質(zhì)資料

(1)按中國(guó)大地構(gòu)造劃分，山東是華北地臺(tái)的一部分[7]。從震旦紀(jì)起，到古生代末，地殼一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。到了中生代才活躍起來(lái)，從此華北地臺(tái)開(kāi)始解體，其間在山東境內(nèi)形成了蒙陰盆地、平邑盆地、萊蕪盆地等，與此同時(shí)，大面積的巖漿和火山活動(dòng)開(kāi)始發(fā)生，在蒙陰金伯利巖南部的橄輝云斜煌斑巖和北部的八陡巖管含角礫碳酸云母巖及角礫碳酸巖，就是這個(gè)時(shí)代形成的。研究認(rèn)為這些巖石與蒙陰地區(qū)金伯利巖是同源巖漿的分異產(chǎn)物。

(2)從晚奧陶世末，由于加里東運(yùn)動(dòng)使華北地臺(tái)由海上升為陸地，遭受剝蝕，因此缺失晚奧陶世晚期—早石炭世地層，直到晚石炭世，華北地臺(tái)才又穩(wěn)定下降接受沉積，形成海陸交互相沉積地層，平行不整合蓋于奧陶紀(jì)石灰?guī)r地層之上。這一地質(zhì)事實(shí)充分說(shuō)明，加里東運(yùn)動(dòng)，只使得地臺(tái)發(fā)生整體上升，沒(méi)有強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)，地層間也未有發(fā)生角度不整合現(xiàn)象，斷裂活動(dòng)也較微弱。深達(dá)地幔的金伯利巖巖漿運(yùn)移上侵到地表層可能性很小。

2　同位素年齡及可利用程度分析

1986年以前，在蒙陰地區(qū)金伯利巖的不同巖體上采巖石樣品，測(cè)得的同位素年齡見(jiàn)表1(山東省地礦局第七地質(zhì)隊(duì)金剛石地質(zhì)報(bào)告，1988)。

從表1可知，除紅旗6號(hào)金伯利巖巖管100m深處斑狀金伯利巖用K-Ar法測(cè)得的數(shù)據(jù)與現(xiàn)有地質(zhì)直接證據(jù)吻合外，其他結(jié)果都偏老。原因可能是多方面的：①金伯利巖的外來(lái)成分較多較復(fù)雜，其中有不少來(lái)自新太古代圍巖碎屑和碎塊；②金伯利巖的蝕變及交代作用很普遍且強(qiáng)烈，特別是強(qiáng)碳酸鹽化作用；③金伯利巖的巖石類(lèi)型多差異性大所引起；④金伯利巖巖漿侵入期次不同，西峪巖管群可分5次侵入活動(dòng)；⑤金伯利巖巖管中捕虜體較多，有深源捕虜體鎂鋁榴石純橄欖巖，有新太古代花崗質(zhì)侵入巖。這些因素肯定對(duì)同位素年齡測(cè)定有影響。

1988年以后在蒙陰地區(qū)金伯利巖中選單礦物作同位素年齡測(cè)定其分析結(jié)果見(jiàn)表2(山東省地礦局第七地質(zhì)隊(duì)金剛石地質(zhì)報(bào)告，1988)。從英國(guó)奇切斯特金剛石服務(wù)有限公司測(cè)試的結(jié)果判定“山東已發(fā)現(xiàn)的金伯利巖的形成時(shí)代是古生代，而不是中生代”(山東省地礦局第七地質(zhì)隊(duì)金剛石地質(zhì)報(bào)告，1988)。

筆者認(rèn)為，不作具體分析，不結(jié)合金伯利巖與圍巖的直接關(guān)系等地質(zhì)資料而下結(jié)論，有些片面，可靠性差，不要以為用金伯利巖中的單礦物測(cè)得的年齡值質(zhì)量高、可信，問(wèn)題出在這種礦物能否代表金伯利巖的形成時(shí)間，普遍認(rèn)為金伯利巖的斑晶是在巖漿期結(jié)晶出來(lái)的。金伯利巖巖漿最淺也地處B地幔[8-10]，距地表數(shù)百千米以下，它的生成環(huán)境、儲(chǔ)集的時(shí)間、運(yùn)移到地表等地質(zhì)問(wèn)題，至今都沒(méi)有完全弄清楚，這些因素肯定對(duì)同位素年齡測(cè)定有影響。但不管如何設(shè)想，金伯利巖中單礦物形成時(shí)代要比金伯利巖的形成時(shí)代要老，這應(yīng)該是肯定的。表2測(cè)試的年齡值是云母、鈣鈦礦形成時(shí)間，它不能代替金伯利巖的形成時(shí)代。

表1　蒙陰金伯利巖同位素年齡

表2　云母、鈣鈦礦形成時(shí)間

注：①傳統(tǒng)的云母Rb-Sr方法測(cè)定的年代；②用SHRIMP離子探針測(cè)定的鈣鈦礦年代

3　結(jié)論

(1)依據(jù)直接、間接和旁證地質(zhì)資料，都說(shuō)明蒙陰地區(qū)發(fā)現(xiàn)的金剛石原生礦形成時(shí)代在白堊紀(jì)晚期。

(2)同位素測(cè)試年齡與直接證據(jù)矛盾時(shí)，要特別慎重，要結(jié)合實(shí)際地質(zhì)現(xiàn)象分析。測(cè)試年齡是旁證，具有很重要參考價(jià)值，但它是多解性的，不能依它來(lái)下定論。

(3)蒙陰地區(qū)發(fā)現(xiàn)的金剛石原生礦是同時(shí)代的產(chǎn)物，不存在古生代金剛石原生礦。但在山東還理應(yīng)有比現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的金剛石原生礦要老的金剛石原生礦，因?yàn)樵谕硎渴郎暗[巖和侏羅紀(jì)汶南組礫巖都選獲到金剛石。這兩地層中的金剛石來(lái)源要早于現(xiàn)在已找到的金剛石原生礦。

[1]萬(wàn)國(guó)棟.山東金剛石原生礦的發(fā)現(xiàn)[J].地球,1984,(2):19.

[2]王久華.山東金剛石資源分布規(guī)律與結(jié)晶學(xué)特性[J].上海國(guó)土資源,2001,32(4):43-48.

[3]池際尚,陸風(fēng)香.華北地臺(tái)金伯利巖及古生代巖石圈地幔特征[M].北京：科學(xué)出版社,1996.

[4]仲衛(wèi)國(guó),周登詩(shī),劉繼太,程曉萍,解麗華.山東費(fèi)縣大井頭地區(qū)金剛石原生礦找礦前景探討[J].山東地質(zhì),2003,19(1):43-49.

[5]尹作為,路鳳香,陳美華,徐紅弈.山東蒙陰金剛石的形成時(shí)代及地質(zhì)環(huán)境[J].地學(xué)前緣,2005,12(4):614-621.

[6]劉繼太.山東金剛石原生礦找礦前景探討[J].山東地質(zhì),2002,18(3-4):100-104.

[7]山東省地質(zhì)礦產(chǎn)局.山東省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1991.

[8]吳福元,孫德有.中國(guó)東部中生代巖漿作用與巖石圈減薄[J].長(zhǎng)春科技大學(xué)學(xué)報(bào),1999,29(4):313-318.

[9]鄭建平.中國(guó)東部地幔置換作用與中新生代巖石圈減薄[M].武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,1999.

[10]殷莉,張瑞生,鄭建平.金剛石包裹體礦物化學(xué)特征與華北東部克拉通巖石圈地幔屬性[J].地質(zhì)科技情報(bào),2008,27(5):21-28.

Discussion on Forming Age of Primary Diamond Ore in Mengyin Area of Shandong Province

YANG bin, MA Xiangxian, TANG lulu, LUO Wenqiang, SUN Xiuzhu

(Shandong Institute of Geological Sciences, Shandong Key Laboratory of Geological Processes and Resource Utilization in Metallic Minerals, Shandong Jinan 250013, China)

Where to look for undiscovered primary diamond ore involves the forming of primary diamond ore. Correct understanding ore-forming age of primary diamond ore not only has important theoretical significance, but also has important practical guidance to mineral prospecting. As showed by geological evidences, the ore-forming age of primary diamond ore is Cretaceous period. As showed by isotopic dating, the ore-forming age of kimberlite in Mengyin area is far earlier than Cretaceous period. Based on previous geological data, it is regarded that isotope test age is not very correct. Its forming age should be determined combining with related geological evidences.

Diamond primary ore; forming age; Cretaceous; Mengyin area in Shandong province

2014-11-19；

2014-12-01；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41272047)

楊斌(1975—)，男，山東濟(jì)寧人，研究員，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作；E-mail：yangbin71311@163.com

P612

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