廣西大化金伯利巖類巖石的巖石學(xué)特征

鄭 翔，彭懋媛，胡貴昂，陸 剛，黃祥林

（廣西區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院，廣西　　桂林 541003）

廣西大化金伯利巖類巖石的巖石學(xué)特征

鄭 翔，彭懋媛，胡貴昂，陸 剛，黃祥林

（廣西區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院，廣西桂林 541003）

產(chǎn)于廣西大化縣的金伯利巖類巖石鉀鎂煌斑巖及金伯利斑巖，經(jīng)巖石化學(xué)、重砂、巖礦鑒定、電子探針等分析，其主要化學(xué)成分為SiO2（42.60%～42.69%）、Al2O3（10%～11.07%），K2O＞Na2O、K/Al= 0.874 6～1.037 9、K/Na=4.970 7～5.215 6；主要礦物含鉻，有含鉻金云母（Cr2O31.05% ～1.72%）、含鉻橄欖石（Cr2O30.1%～0.64%）、含鉻透長石（Cr2O30.06%～0.2%）、含鉻透輝石（Cr2O30～0.1%）、鉻尖晶石、碳硅石等；巖石中微量元素Cr（404.9～478.6）×10-6、Ni（168.6～222.9）×10-6、Co（28.27～39.75）×10-6、Nb（36.55～50.19）×10-6，含量較高。巖石具同種礦物多世代結(jié)構(gòu)、煌斑結(jié)構(gòu)、卵斑結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具隱晶質(zhì)-顯微球粒狀結(jié)構(gòu)、顯微柱粒狀-顯微放射狀結(jié)構(gòu)、顯微席狀交織結(jié)構(gòu)。巖中包體（捕擄晶、捕擄體）含量高，包體種類既有同源包體亦有異源包體。

金伯利斑巖；鉀鎂煌斑巖；化學(xué)成分；礦物成分；大化；廣西

筆者等于2011年開展1∶25萬廣西南丹縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作中，首次發(fā)現(xiàn)了金伯利巖類巖石鉀鎂煌斑巖與金伯利斑巖（前人曾定名為云斜煌斑巖），巖管位于大化縣雅龍鄉(xiāng)南東，產(chǎn)于北北東向與北西向斷裂交匯處，侵入上泥盆統(tǒng)融縣組灰?guī)r和泥巖中。露頭可見長度＞50 m、寬度＞30 m，并沿北北東向延伸零星分布，傾向南東，傾角較陡，多為負(fù)地形。2012年經(jīng)廣西區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院與中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所共同采樣，取金云母作同位素年齡測定，其40Ar/39Ar坪年齡為98.4±1.2 Ma。

金伯利巖類巖石是一種偏堿質(zhì)（鉀質(zhì)）的、以淺成-超淺成相為主的超基性巖。鉀鎂煌斑巖與金伯利巖同屬堿質(zhì)超基性巖，一些學(xué)者認(rèn)為二者成分是過渡的，均產(chǎn)在地臺，與深大斷裂有關(guān)，二者差異只是成巖作用上有差異，分異凝結(jié)不同。IUGS分類方案中，將鉀鎂煌斑巖劃歸金伯利巖類［1］。

1　巖石化學(xué)特征

1.1一般特征

顯微鏡觀察，該類巖石可分鉀鎂煌斑巖與金伯利斑巖兩個類型。在野外觀察，這兩種巖性無法區(qū)分，二者關(guān)系不清。巖石新鮮面呈灰綠-暗綠色，強(qiáng)碳酸鹽化、微蛇紋石化、微綠泥石化及不均勻的鉀長石化，風(fēng)化后呈淺褐灰色。肉眼可見1～7 mm的金云母及碳酸鹽化橄欖石晶體，巖石具同種礦物多世代結(jié)構(gòu)、煌斑結(jié)構(gòu)。巖中包體（捕擄晶、捕擄體）含量高、包體種類既有同源包體亦有異源包體。

1.2主要化學(xué)成分及微量元素標(biāo)型特征

巖石化學(xué)分析結(jié)果見表1，其中：SiO242.60%～42.96%，Al2O310% ～11.07%，MgO 3.55%～5.02%，K2O 6.62%～7.10%，Na2O 1.42%～1.59%，K2O＞Na2O，含揮發(fā)分CO210.05% ～11.50%，H2O 0.95% ～1.27%。K/Al＞0.8，在0.874 6～1.037 9；K/Na＞3，在4.970 7～5.215 6。巖石中微量元素（wB/10-6）Cr（404.9～478.6）、Ni（168.6～222.9）、Co（28.27～39.75）、Nb（36.55～50.19）含量較高。據(jù)電子探針分析，主要礦物含鉻，其中：金云母含 Cr2O31.05% ～1.72%，含TiO21.82%～4.13%（捕擄體、捕擄晶中的金云母不含鉻，一般含鈦稍高）；橄欖石含Cr2O30.1% ～0.64%，透長石含 Cr2O30.06% ～0.2%，同時含TiO21.22% ～2.5%；透輝石Cr2O30～0.1%，鈦鐵礦中含MgO 0.66%～1.05%。上述化學(xué)成分特征，基本符合鉀鎂煌斑巖的劃分標(biāo)準(zhǔn)和原則［1-5］。

表1　廣西大化金伯利巖類巖石化學(xué)成分Table 1 Chemical compsition of kimberlite petrographic category in Dahua，Guangxi wB/%

據(jù)靳是琴等［6］研究，金伯利巖中含碳可達(dá)1.9% ～4.3%，橄欖石中含Cr2O30.02% ～0.38%是金剛石高含量的標(biāo)志。本地區(qū)金伯利巖類巖石中含碳達(dá)2.73% ～3.389%。橄欖石含 Cr2O30.1% ～0.64%。這對尋找金剛石礦有重要指示意義［7］，當(dāng)然，也要考慮不同礦區(qū)指示意義可能有所不同。

2　巖石類型及特征

2.1巖石類型

據(jù)顯微鏡觀察，巖石以鉀鎂煌斑巖為主，其次是金伯利斑巖。在2011年所采集蝕變較輕的13塊標(biāo)本中，7625-3、4、5、6、7為碳酸鹽化橄欖金云鉀鎂煌斑巖；在7625-3橄欖金云鉀鎂煌斑巖中，含橄欖金云金伯利斑巖團(tuán)塊（2～30 mm），二者呈漸變過渡關(guān)系；7635-14為碳酸鹽化橄欖金云金伯利斑巖。主要礦物都具有3個世代，具同種礦物多世代特征。

2.1.1碳酸鹽化橄欖金云金伯利斑巖 斑晶：主要由第1和第2世代呈渾圓狀含鉻金云母（粒度（0.2 mm×1 mm）～（1 mm×7 mm））及渾圓狀、卵圓狀含鉻橄欖石（0.2～2.2 mm）組成，使巖石形成同種礦物多世代結(jié)構(gòu)。金云母、橄欖石晶體邊緣常被熔蝕，具含鎂鈦鐵礦和碳酸鹽礦物反應(yīng)邊，或者金云母也沿橄欖石邊緣交代，形成反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)、變余卵斑結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)。巖石局部受應(yīng)力作用，部分金云母晶片已揉皺，含鉻橄欖石斑晶已碎裂（圖1）。

基質(zhì)：主要由第3世代的顯微針柱狀含鉻金云母組成，其間夾雜有極微量含鉻透輝石（＜0.2 mm）及微量顯微針柱狀磷灰石、含鎂鈦鐵礦等。呈變余席狀交織結(jié)構(gòu)（圖1）。

巖中含各種同源和異源包體，因同化混染作用，使巖石呈不清晰的角礫狀或斑雜狀構(gòu)造。

巖石中常見顯微放射柱狀含鉻透長石呈微-細(xì)脈狀穿插于巖石裂隙中交代巖石。

2.1.2碳酸鹽化橄欖金云鉀鎂煌斑巖 鉀鎂煌斑巖的礦物成分與金伯利斑巖相當(dāng)，但是，斑晶晶形及其大小、基質(zhì)組分、結(jié)構(gòu)與金伯利巖有所不同。鉀鎂煌斑巖以富鉀特征最為明顯，分異凝結(jié)時出現(xiàn)了大量含鉻透長石。巖石除強(qiáng)烈碳酸鹽化外，透長石同化混染、交代強(qiáng)烈。礦物晶形不同于金伯利斑巖，主要區(qū)別是：第1世代橄欖石斑晶不呈渾圓狀，不具卵斑結(jié)構(gòu)而呈碎裂自形晶，呈六方雙錐和平頂六方雙錐（圖2），晶體稍大（0.2～3 mm）。斑晶具同種礦物多世代結(jié)構(gòu)、變余煌斑狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)，其基質(zhì)不具席狀交織結(jié)構(gòu)，于巖體邊緣呈變余隱晶質(zhì)-變余顯微球粒狀結(jié)構(gòu)（圖2a、c），巖體內(nèi)部呈變余顯微柱粒狀結(jié)構(gòu)（圖2b）。鏡下可見鉀鎂煌斑巖與金伯利斑巖團(tuán)塊呈漸變過渡關(guān)系。

圖1　金伯利斑巖顯微照片　?。?）Fig.1 Micrograph of kimberlite-prophyry Phl—金云母；“Ol”—橄欖石假晶

圖2　鉀鎂煌斑巖顯微照片　?。?）Fig.2 Micrographs of lamproite

斑晶：主要由第1、2兩個世代呈半自形-自形晶片狀的含鉻金云母（粒度多在（0.2 mm×1 mm）～（1 mm×7 mm））、長六方雙錐及平頂長六方雙錐狀含鉻橄欖石（粒度0.2～3 mm）及微量自形晶柱粒狀含鉻透輝石（0.2～1 mm）組成。其中，含鉻金云母微硅化或微碳酸鹽化；含鉻橄欖石與含鉻透輝石（可見近似正方形的八邊形橫切面）多已碳酸鹽化，微蛇紋石化、微綠泥石化（圖3c）。各種斑晶普遍具含鎂鈦鐵礦和碳酸鹽類礦物反應(yīng)邊（圖2），部分具金云母反應(yīng)邊（圖2a），使巖石具同種礦物多世代結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)、煌斑結(jié)構(gòu)。

基質(zhì)：有顯微長柱狀含鉻金云母（＜0.2 mm）、顯微放射柱狀（＜0.2 mm）及顯微球粒狀含鉻透長石、碳酸鹽化透輝石（＜0.2 mm）、顯微粒狀橄欖石（＜0.2 mm）及微量顯微針柱狀磷灰石（粒度≤0.1 mm）、柱粒狀鈦鐵礦（粒度＜0.1 mm）等。形成變余顯微放射柱狀結(jié)構(gòu)、變余顯微柱粒狀結(jié)構(gòu)（圖2b）、變余隱晶質(zhì)-顯微球粒狀結(jié)構(gòu)（圖2a、c）。

巖石中含有金伯利斑巖團(tuán)塊及各種異源、同源包體，透長石脈沿巖石裂隙交代，使巖石形成不清晰的角礫狀構(gòu)造、斑雜狀構(gòu)造。

2.2巖石礦物成分

巖漿期主要礦物有：含鉻金云母（28%～48%）、含鉻橄欖石（18%～30%）、含鉻透輝石及透輝石（11%～15%）、含鉻透長石（0～20%）、碳硅石（＜1%）、含鉻尖晶石（＜1%）、含鎂鈦鐵礦（＜1%）、鈦鐵礦（＜1%）、鉻鐵礦（＜1%）、磷灰石（＜1%）、鋯石（＜1%）、金紅石（＜1%）等。

巖漿期后蝕變礦物及熱液交代礦物：碳酸鹽類礦物（16%～28%）、含鉻透長石（2%～20%）、綠泥石（0～5%）、蛇紋石（0～5%）、石英（0～5%）、黃鐵礦（＜1%）、褐鐵礦（＜1%）、赤鐵礦（＜1%）、毒砂（＜1%）。

據(jù)人工重砂分析，在副礦物中含有微量灰綠色碳硅石碎屑、微量呈淺肉紅色-淺褐紅色石榴子石碎屑以及鉻尖晶石等，詳見表2。

2.3主要礦物特征

（1）含鉻橄欖石（橄欖石）。多碳酸鹽化、微蛇紋石化，多呈破裂假晶，具變余弧狀裂紋。常見2～3個世代，大小為0.1～2.2 mm，≥0.2～2.2 mm者為斑晶。在鉀鎂煌斑巖中，第1世代斑晶較自形，呈六方雙錐或平頂六方雙錐自形晶岀現(xiàn)（圖2），個別橄欖石還具金云母反應(yīng)邊（圖2a）；在金伯利斑巖中，第1世代斑晶常被溶蝕成渾圓狀、卵圓狀，形成卵斑結(jié)構(gòu)，第2、3世代晶體稍自形，均具含鎂鈦鐵礦和碳酸鹽反應(yīng)邊。

表2　廣西大化金伯利巖類巖石的副礦物成分Table 2 Accessory mineral of kimberlite petrographic category in Dahua，Guangxi

（2）含鉻金云母（金云母）。呈半自形-自形晶片狀（（0.2 mm×1 mm）～（1 mm×7 mm）為斑晶，＜（0.2 mm×1 mm）者為基質(zhì)），顯微長柱-針柱狀，解理沿（001）極完全，Ng—淺黃色-褐黃色、Np—無色或淺黃、淺褐黃色，具弱多色性，Ng =Nm＞Np正吸收性，（-）2V=0°～5°、5°～10°，常見3個世代，其中1、2世代往往是過渡的。局部因受應(yīng)力作用，其粗大的晶片已破碎或揉皺彎曲，常見微量金云母沿橄欖石晶體裂隙和邊緣交代（圖2）。

金伯利斑巖中，第1世代金云母（斑晶）呈渾圓形、卵圓形片狀，具含鎂鈦鐵礦、碳酸鹽礦物反應(yīng)邊，晶片中常包裹有鈦鐵礦、鋯石，偶見碳硅石。同時，于基質(zhì)中，大量第3世代金云母呈顯針柱狀，交織分布，形成顯微席狀交織結(jié)構(gòu)（圖1）。

鉀鎂煌斑巖中，3個世代金云母均呈自形-半自形晶，在巖體邊緣可見極少量碎屑狀鎂鐵黑云母（0.2 mm±）捕擄晶與金云母相伴沿定向分布（圖3d）。

將其光性特征、化學(xué)成分與國內(nèi)外金伯利巖中的金云母進(jìn)行了比較，其光性特征與國內(nèi)各地金伯利巖中的金云母光性特征基本相當(dāng)（表3）；其化學(xué)成分與國內(nèi)及世界各地金伯利巖中的金云母成分也很相近（表4）。

（3）含鉻透長石。Na2O 0.41% ～5.96%，K2O 6.58%～13.44%，K＞Na，含Cr2O30.01% ～0.21%，N＜樹膠，于巖體邊緣呈隱晶質(zhì)-顯微球粒狀，巖體內(nèi)部呈顯微放射柱狀，干涉色呈一級灰白，b‖Ng，a∧Np=5°，常呈放射狀聚集晶體，不勻勻地分布于鉀鎂煌斑巖基質(zhì)中；部分含鉻透長石聚集體呈脈狀，沿裂隙交代巖石；部分在金云母團(tuán)塊中與之共同組成包體（圖3a）。

（4）含鉻透輝石（透輝石）。晶體呈自形晶短柱狀，多已碳酸鹽化、微綠泥石化，可見近似正方形的八邊形橫切面，顆粒大小不等，0.05～0.2 mm，主要分布于鉀鎂煌斑巖基質(zhì)中（圖3c）。

（5）磷灰石。呈顯微短柱狀-顯微針柱狀，偶爾可見2個世代，主要分布于基質(zhì)中。

（6）含鎂鈦鐵礦（鈦鐵礦）。呈顯微柱狀，其中含MgO 0～0.66%，金云母包體中鈦鐵礦含MgO 1.05%。含鎂鈦鐵礦中MgO的含量對巖石的含礦性有重要指示意義［7］。

金伯利巖類巖石產(chǎn)狀特殊，來自深源（達(dá)260 km），巖漿上升又是一個相當(dāng)復(fù)雜而漫長的過程。在這漫長的過程中礦物結(jié)晶先后不同。據(jù)鏡下觀察，本區(qū)礦物結(jié)晶順序見表5。

表3　廣西大化金伯利巖類巖石與國內(nèi)金伯利巖中原生金云母的光性特征Table 3 Optical characteristics of protogenic phlogolite of kimberlites petrographic category from Dahua of Guangxi and kimberlite from other places

表4　廣西大化金伯利巖類巖石與其他產(chǎn)地金伯利巖中原生金云母的化學(xué)成分Table 4 Chemical compositions of protogenic phlogolite of kimberlites petrographic category from Dahua of Guangxi and kimberlite from other places　wB/%

續(xù)表4

據(jù)電子探針分析，同一種礦物有的含鉻，有的不含鉻；鈦鐵礦中，有的含鎂，有的不含鎂，這與巖石包體（捕擄體、捕擄晶）的同化混染有關(guān)。

表5　廣西大化金伯利巖類巖石主要礦物結(jié)晶順序Table 5 Crystallographic order of main minerals of kimberlite petrographic category in Dahua，Guangxi

2.4巖石包體（捕擄體與捕擄晶）特征

在金伯利巖類巖石中，金伯利斑巖與鉀鎂煌斑巖的巖漿來源都很深［8］，溫度高，上升緩慢，上升中要穿過地殼，往往捕擄不同時代、不同巖性的圍巖碎塊和同源包體。據(jù)化學(xué)分析，本地金伯利巖類中，巖漿分異不好，分異指數(shù)很低（DI= 49.24～67.9）。據(jù)鏡下觀察，包體 （捕擄體與捕擄晶）含量在2%～15%。有同源包體和異源包體，以同源包體居多。各種包體均多呈渾圓形-半渾圓形或呈碎屑狀，多具含鎂鈦鐵礦、碳酸鹽礦物或金云母反應(yīng)邊。常與母巖混熔界線模糊，由于這些包體的熔融混染，導(dǎo)致巖石成分復(fù)雜多變、結(jié)構(gòu)不均勻（圖3）。

（1）來自圍巖的異源包體（1%～4%）。其中有重結(jié)晶灰?guī)r（＜1%，大小1～10 mm）、大理巖（＜1%，1～7 mm）、碳酸鹽化硅化巖團(tuán)塊（＜1%，1～20 mm）、石英捕擄晶及石英聚集體（3% ±，2～8mm）。

（2）同源包體（≥8%）。其中有金伯利斑巖團(tuán)塊（2%，10～30 mm）、橄欖金云團(tuán)塊（0～1%，1.2～2 mm）、透長石金云母團(tuán)塊（1% ～5%，1～7 mm）、金云母團(tuán)塊（3%，1～2.5 mm）、黑云母團(tuán)塊（1%～2%，0.2～1.5 mm）、橄欖石（＜1%，1 mm±）、鎂鐵黑云母捕擄晶（＜1%，1.2 mm±）等。

3　結(jié)束語

（1）金伯利巖類巖石是金剛石的母巖，本地區(qū)鉀鎂煌斑巖和金伯利斑巖的發(fā)現(xiàn)，對本區(qū)區(qū)域構(gòu)造的研究和尋找鉀鎂煌斑巖型及金伯利型金剛石礦具有重要意義。

（2）本地區(qū)橄欖金云鉀鎂煌斑巖與橄欖金云金伯利斑巖多已碳酸鹽化、微蛇紋石化、微綠泥石化；巖中包體種類較多，含量較高。雖然巖石同化混染與風(fēng)化都較強(qiáng)，會直接影響到化學(xué)成分的準(zhǔn)確性和巖石的鑒別，但已盡量采集蝕變稍微輕的樣品，所得巖石與礦物的化學(xué)成分、巖石的礦物組分、礦物晶形及巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等與理論上的金伯利類巖石特征基本相符合。

（3）本地區(qū)金伯利巖類巖石中含有含鉻橄欖石、含鉻金云母、含鉻透輝石、含鎂鈦鐵礦等礦物及肉紅色-淺褐紅色石榴子石、灰綠色碳硅石碎屑和鉻尖晶石等礦物，這對巖石的含礦性研究具有重要指示意義。

（4）由于1∶25萬修測工作的精度和進(jìn)度關(guān)系，目前，在野外對不同巖性的區(qū)分及其相互關(guān)系，對巖石相帶劃分及其含礦性尚需深入研究；巖中包體的種類較多，包體（捕擄體、捕擄晶）可以提供巖漿來源深度和形成溫度，也值得進(jìn)一步研究。

圖3　包體特征Fig.3 Inclusion characteristic

化學(xué)分析由國土資源部武漢礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心完成，金云母同位素年齡測定由中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所完成，電子探針分析由桂林理工大學(xué)廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點實驗室完成，在此一并致謝。

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Petrological characteristics of kimberlite category in Dahua of Guangxi

ZHENG Xiang，PENG Mao-yuan，HU Gui-ang，LU Gang，HUANG Xiang-lin
（Guangxi Institute of Region Geological Survey，Guilin 541003，China）

The kimberlite type rock（lamproite and kimberlite-prophyry）was discovered in Dahua of Guangxi. Through chemical analysis，panning analysis，mineral-rock identification and electronic probe results，the major chemical compositions are SiO242.60%-42.69%，Al2O310%-11.07%，K2O＞Na2O，K/Al=0.874 6-1.037 9，K/Na=4.970 7-5.215 6.In the major mineral of Cr，they are Cr-phlogolit（Cr2O31.05%-1.72%），olivine with Cr（Cr2O30.1%-0.64%），sanidine with Cr（Cr2O30.06%-0.2%），diopside with Cr（Cr2O30-0.1%）and chrom-spinel etc.The content of trace elements in rock is high：Cr（404.9-478.6）×10-6，Ni（168.6-222.9）×10-6，Co（28.27-39.75）×10-6，Nb（36.55-50.19）×10-6.There are texture of generations，for example，lamorophyric texture，oval-striped texture.The groundmass has cryptocrystalline-micrgranular ball-shuped texture，microgranular pillar-shaped-microradioactive-spaped texture and microsill-like damascened texture.There are more rock-exclaves（xenocryst，xenolith）.The enclosure has not only cognate enclosure，but also accidental inclusion.

kimberlite-prophyry；lamproite；chemical composition；mineral composition；Dahua；Guangxi

P588.125

A

1674-9057（2016）03-0418-08

10.3969/j.issn.1674-9057.2016.03.002

2015-11-03

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作項目 （1212011120794）

鄭 翔 （1975—），男，研究方向：地質(zhì)調(diào)查與巖礦鑒定，67130173@vip.qq.com。

彭懋媛，高級工程師，2304473830@qq.com。

引文格式：鄭翔，彭懋媛，胡貴昂，等.廣西大化金伯利巖類巖石的巖石學(xué)特征［J］.桂林理工大學(xué)學(xué)報，2016，36（3）：418-425.