三論蒙陰地區(qū)金剛石原生礦的形成時(shí)代

楊斌，孫秀珠，羅文強(qiáng)，馬祥縣，唐璐璐

(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)

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地質(zhì)與礦產(chǎn)

三論蒙陰地區(qū)金剛石原生礦的形成時(shí)代

楊斌，孫秀珠，羅文強(qiáng)，馬祥縣，唐璐璐

(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)

該文以地質(zhì)基本事實(shí)為依據(jù)，以地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展史為主線，結(jié)合華北地臺(tái)奧陶紀(jì)后演化史，以及石炭紀(jì)以后古金剛石砂礦儲(chǔ)集層為佐證，再加金伯利巖切穿輝綠巖和煌斑巖脈的實(shí)證，都顯示出蒙陰地區(qū)金剛石原生礦形成時(shí)代不在奧陶紀(jì)而在中生代。

形成時(shí)代；金剛石原生礦；中生代；蒙陰地區(qū)

對(duì)蒙陰地區(qū)金伯利巖的形成時(shí)代，筆者一直在探討[1-2]，一些在該地區(qū)從事勘查和科研的學(xué)者，提出了一些不同、相似或相同的意見(jiàn)。自20世紀(jì)1965年8月至80年代末把蒙陰金剛石原生礦形成定為白堊紀(jì)，中英合作隊(duì)工作后，才把其形成時(shí)間提前到奧陶紀(jì)[3-4]，王照波等[5]認(rèn)為金伯利巖的侵位時(shí)間應(yīng)該在250～30Ma之間。該文以地質(zhì)基本事實(shí)為依據(jù)，以地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展史為主線，結(jié)合華北地臺(tái)奧陶紀(jì)后演化史，又以石炭紀(jì)以后古金剛石砂礦儲(chǔ)集層為佐證，這些地質(zhì)事實(shí)都顯示出蒙陰地區(qū)金剛石原生礦形成時(shí)代不在奧陶紀(jì)而在中生代。

1 該區(qū)金剛石原生礦的地質(zhì)基本事實(shí)

1.1 構(gòu)造位置

山東金剛石原生礦產(chǎn)于蒙陰縣境內(nèi)華北地臺(tái)東南緣的魯西隆起區(qū)中部[6-8]。常馬礦帶(Ⅰ礦帶)、西峪礦帶(Ⅱ礦帶)和坡里礦帶(Ⅲ礦帶)，由南而北呈右行斜列式展布(圖1)。Ⅰ礦帶賦存在NW向蒙山斷裂北側(cè)(下盤)，Ⅱ礦帶賦存在NW向新泰-垛莊斷裂南北兩側(cè)，Ⅲ礦帶賦存于NW向銅冶店-蔡莊斷裂北側(cè)(下盤)。

1--古近紀(jì)官莊群；2--石炭紀(jì)；3--中生界；4--寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)；5--新太古代片麻巖；6--中生代閃長(zhǎng)巖；7--金伯利巖；8--地質(zhì)界線/不整合線；9--斷裂及傾向；10--金剛石原生礦帶編號(hào)圖1 蒙陰地區(qū)金剛石原生礦礦帶分布圖

3個(gè)礦帶均分布在NNE向上五井?dāng)嗔?上盤)，Ⅱ礦帶在鄰近，Ⅰ礦帶在其西南延伸線上，Ⅲ礦帶居其東約17.5km。

1.2 礦帶與斷裂構(gòu)造的分布關(guān)系

Ⅰ礦帶共有2個(gè)金伯利巖巖管和8條金伯利巖脈組成，圍巖均為新太古代變質(zhì)巖[7-9]。所有巖脈皆呈NNE走向，脈壁平齊且陡，走向和傾斜方向皆呈舒緩波狀延伸，圍巖鉀化明顯，控礦斷裂顯壓扭性質(zhì)。金伯利巖巖管地表形態(tài)受多組次級(jí)斷裂或節(jié)理密集裂隙控制，巖管內(nèi)經(jīng)常見(jiàn)直徑10～20cm的石灰?guī)r碌柱狀塊體，表面光滑如鏡。勘探證實(shí)勝利1號(hào)巖管主體呈上大下小藕狀。Ⅰ礦帶的金伯利巖巖體自西向東呈右行斜列式展布，距蒙山斷裂7.5km。

Ⅱ礦帶共有8個(gè)金伯巖巖管10條脈組成[9-11]。分布新泰-垛莊斷裂上、下盤近鄰，圍巖有新太古代變質(zhì)巖，有寒武-奧陶紀(jì)石灰?guī)r。金伯利巖巖脈同樣為NNE向延伸，和Ⅰ礦帶脈體特征一樣。巖管地表形態(tài)受多組次級(jí)斷裂控制。6號(hào)金伯利巖巖管出露地表，圍巖為變質(zhì)片麻狀花崗巖，在其外側(cè)發(fā)育著許許多多旋卷構(gòu)造，一般直徑20cm，大者達(dá)1m以上，由多層旋迴面，面光滑如鏡，尤如洋蔥頭一層一層，核心巖塊鉀化強(qiáng)烈。這一地質(zhì)現(xiàn)象曾被認(rèn)為是尋找隱伏金伯利巖的標(biāo)志。6號(hào)巖管內(nèi)含大量石灰?guī)r角礫，棱角明顯，多為碎塊。這表明金伯利巖巖管形成時(shí)爆發(fā)力是巨大的，并且具有強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)力。

Ⅱ礦帶分布在變質(zhì)巖區(qū)的金伯利巖管群中，經(jīng)勘探證實(shí)，地表所有巖管最終收縮歸并到NNE向斷裂內(nèi)，說(shuō)明其是主要的儲(chǔ)礦構(gòu)造。

Ⅱ礦帶南部的部分金伯利巖分布在新泰-垛莊斷裂南側(cè)(上盤)，既有巖脈，也有巖管，又有巖床，圍巖為寒武-奧陶紀(jì)石灰?guī)r。

Ⅲ礦帶由25條金伯利巖巖脈組成[9-11]。皆為NNE向延伸，脈壁尤如刀切，同樣顯示壓扭性。圍巖為新太古代混合花崗巖和寒武-奧陶紀(jì)石灰?guī)r。

3個(gè)礦帶的金伯利巖巖體均未發(fā)現(xiàn)被NW向斷裂切錯(cuò)和破壞的現(xiàn)象，見(jiàn)Ⅰ礦帶中的紅旗1號(hào)巖脈被NW向斷裂阻擋，在其一側(cè)呈喇叭狀態(tài)。

1.3 金伯利巖侵入的地層和火成巖

Ⅰ，Ⅱ礦帶的金伯利巖巖管內(nèi)有石灰?guī)r角礫；說(shuō)明形成時(shí)上覆有石灰?guī)r地層。

Ⅱ礦帶的部分金伯利巖侵入到奧陶紀(jì)馬家溝群。

Ⅰ礦帶的紅旗1號(hào)金伯利巖巖脈探槽揭露證實(shí)切穿輝綠巖，紅旗30號(hào)金伯利巖脈切穿斜長(zhǎng)煌斑巖和正長(zhǎng)斑巖。

2 金剛石砂礦儲(chǔ)集層

山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院(原沂沭隊(duì)、809隊(duì)、第七地質(zhì)隊(duì))在魯西幾十年的金剛石找礦工作中，除發(fā)現(xiàn)蒙陰金剛石原生礦，還發(fā)現(xiàn)了6個(gè)含金剛石層位。

(1)棗莊地區(qū)寒武紀(jì)李官組礫巖。

(2)石炭紀(jì)本溪組礫巖。

(3)上侏羅世三臺(tái)組礫巖。

(4)古近紀(jì)官莊群石灰質(zhì)礫巖。

(5)古近紀(jì)—新近紀(jì)白彥組礫巖。

(6)第四紀(jì)中更新世郯城砂礦以及東汶河中、下地區(qū)含礦層。

3 對(duì)蒙陰金剛石原生礦形成時(shí)代的分析

自1965年8月至20世紀(jì)80年代末把蒙陰金剛石原生礦形成定為白堊紀(jì)，中英合作隊(duì)工作后，才把其形成時(shí)間提前到奧陶紀(jì)，其依據(jù)為二。一是金伯利巖的侵入的最高層位中奧陶世馬家溝群，二是測(cè)得金伯利巖中單礦物同位素年齡值4億多年。

假設(shè)蒙陰地區(qū)金剛石原生礦的形成時(shí)代為奧陶紀(jì)，那么當(dāng)時(shí)這里是一處被一片海相沉積地層所覆蓋，銅冶店-蔡莊斷裂、新泰-垛莊斷裂和蒙山斷裂都沒(méi)有，因?yàn)檫@些NW向斷裂是控制中生代斷陷盆地——萊蕪盆地、新泰-蒙陰盆地、平邑盆地的生成和演化的唯一主導(dǎo)因素，這是不容置疑的地質(zhì)事件。NNE向上五井?dāng)嗔?，從它分隔中生代沂源盆地和草埠盆地?lái)看，上五井?dāng)嗔言诋?dāng)時(shí)也不存在。眾說(shuō)周知，所有內(nèi)生礦產(chǎn)的形成必須具備有利的構(gòu)造空間，這對(duì)特殊的金伯利來(lái)說(shuō)也不會(huì)例外。因而奧陶紀(jì)時(shí)期該地區(qū)沒(méi)有形成金伯利巖的斷裂構(gòu)造條件。

蒙陰地區(qū)金剛石原生礦在奧陶紀(jì)形成后，應(yīng)該同整個(gè)華北地臺(tái)一起抬升成陸，因而缺失志留紀(jì)和泥盆沉積，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)8400萬(wàn)年?，F(xiàn)已查明蒙陰地區(qū)寒武-奧陶紀(jì)沉積厚度1100～1500m。假設(shè)金剛石原生礦在寒武紀(jì)以下1000m爆發(fā)形成巖管，其埋深充其量不超過(guò)2500m。若每年剝蝕0.03mm，在上述抬升時(shí)間內(nèi)早已把巖管連根剝蝕完了。那么除寒武紀(jì)李官組外其余5個(gè)含礦層中的金剛石便成了無(wú)源之水，無(wú)本之木了。事實(shí)卻不是這樣，既是在NW向斷裂下盤的金伯利巖巖管所遭受的剝蝕嚴(yán)重估算也不超過(guò)2000m，勝利巖管中的碌柱狀石灰?guī)r角礫就是有利的證據(jù)，它肯定是上覆石灰?guī)r掉入巖管的，但不會(huì)掉入很深，在巖漿中翻覆滾動(dòng)、熔蝕、研磨，才使其表面光亮如鏡。

總之，以上事實(shí)和分析，都顯示出蒙陰地區(qū)金剛石原生礦形成時(shí)代不在奧陶紀(jì)，而是中生代，這才符合上述實(shí)際金伯利巖展布和金伯利巖脈和巖管的地表特點(diǎn)和深延狀況。中生代正是該地區(qū)引張和擠壓相互交替的鼎盛期，為巖漿上侵創(chuàng)造極為有利的構(gòu)造環(huán)境。一般來(lái)說(shuō)輝綠巖脈、煌斑巖脈和正長(zhǎng)斑巖脈是在引張期形成，而金伯利巖巖漿則是在擠壓階段上侵，因而在礦帶內(nèi)金伯利巖切穿輝巖和煌斑巖脈便成了天然地質(zhì)事件。

4 結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)地質(zhì)工作者普遍認(rèn)為金剛石原生礦與深大斷裂有著密切的成因聯(lián)系，似乎沒(méi)有深大斷裂金伯利巖型金剛石原生礦根本不可能產(chǎn)生。是否這樣，且不論，先看事實(shí)。目前已知在亞洲、歐洲、非洲、北美洲、南美洲和大洋洲都有金剛石原生礦產(chǎn)出，分布幾十個(gè)國(guó)家。據(jù)了解，澳大利亞是目前世界上產(chǎn)金剛石較多的國(guó)家，那里金剛石產(chǎn)地就沒(méi)有深大斷裂，巴西金剛石原生礦產(chǎn)地也無(wú)深大斷裂……。

金伯利巖型金剛石原生礦也屬內(nèi)生礦產(chǎn)，只是一種特殊的類型罷了。這種巖漿巖內(nèi)具有足夠的碳元素物質(zhì)，又具備適宜的壓力、溫度以及充裕的結(jié)晶時(shí)間，就能形成金剛石礦?，F(xiàn)在人工合成的金剛石就是最好的佐證。那種認(rèn)為金伯利巖巖漿來(lái)自地幔，并且只是攜帶先前已有的金剛石晶體的傳送帶，是一種推測(cè)。它主要依據(jù)于對(duì)某一種礦物同位素年齡測(cè)試的結(jié)果。同位素年齡值數(shù)據(jù)是真，但卻往往有多解性，需在結(jié)合地質(zhì)依據(jù)加以利用才準(zhǔn)確可靠。

[1] 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),19-22.

[2] 楊斌,陳文韜,馬祥縣,唐璐璐,羅文強(qiáng). 二論蒙陰地區(qū)金剛石原生礦的形成時(shí)代[J]. 山東國(guó)土資源, 2016,32(3):38-41.

[3] 尹作為,路鳳香,陳美華,等.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.

[4] 羅聲宣,任喜榮,朱源,等.山東金剛石地質(zhì)[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,1999.

[5] 王照波,王慶軍. 華北板塊東緣金剛石成礦區(qū)域地質(zhì)背景分析與成礦預(yù)測(cè)[J]. 山東國(guó)土資源, 2014,30(10):8-14.

[6] 孔慶友,張?zhí)斓?于學(xué)峰,等.山東礦床[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2006.

[7] 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.

[8] 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.

[9] 周玉增.山東金剛石特征及其成礦規(guī)律[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013,(2)：18-21.

[10] 仲衛(wèi)國(guó),周登詩(shī),劉繼太.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.

[11] 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.

Third Discussion on the Ore-forming Age of Primary Diamond in Mengyin Area of Shandong Province

YANG Bin, SUN Xiuzhu, LUO Wenqiang, MA Xiangxian, TANG Lulu

(Key Laboratory of Geological Processes of Mineralization of Metal Minerals and Resources Utilization in Shandong Province; Shandong Institute of Geological Sciences, Shadnong Jinan 250013, China)

In this paper, based on basic geological facts, regarding the history of geological structures as the main line, combining with Ordovician evolution history in North China platform, regarding ancient diamond placer reservoir after Carboniferous, the fact of kimberlite cutting through empirical diabase and lamprophyre dykes as the evidences, it is showed that the formation age of primary diamond ore in Mengyin area is not in Ordovician period. It should be in Mesozoic period.

Ore-forming age; diamond primary ore; Mesozoic; Mengyin area

2016-03-09；

2016-04-11；編輯：王敏

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41272047)“魯西地區(qū)金剛石礫巖物源分析及沉積——構(gòu)造反演研究”資助

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

A

楊斌，孫秀珠，羅文強(qiáng)，等.三論蒙陰地區(qū)金剛石原生礦的形成時(shí)代[J].山東國(guó)土資源，2016,32(9)：14-16.YANG Bin, SUN Xiuzhu, LUO Wenqiang，etc.Third Discussion on the Ore-forming Age of Primary Diamond in Mengyin Area of Shandong Province[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(9)：14-16.