安徽省宿州欄桿地區(qū)震旦系金山寨組底礫巖中金剛石和輝綠巖中金剛石對比

馬玉廣，萬才宇

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局第二水文工程地質(zhì)勘查院， 安徽蕪湖 241000）

0 引言

安徽省地勘局第二水文地質(zhì)勘查院，于1982年12月在宿州欄桿地區(qū)震旦系金山寨組底礫巖中發(fā)現(xiàn)次生金剛石53顆以及眾多金剛石找礦指示礦物，粒徑多在0.2～2mm。2017年9月，安徽省地勘局第二水文地質(zhì)勘查院在欄桿地區(qū)輝綠巖圈定原生金剛石礦體二處，提交工業(yè)級資源儲量約25萬克拉，金剛石粒徑0.2～0.6mm。本文通過對金山寨底礫巖中金剛石和輝綠巖中金剛石物理特性的對比，研究表明二者存在明顯差別，前者為次生沉積的Ia型金剛石、后者為原生的Ib型金剛石，反映二種金剛石來源深度的不同。

1 形貌學研究對比

金剛石屬高級晶族礦物，對稱型為3L46L29PC，按照對稱型的特點分析，應(yīng)有六面體(6)、八面體(8)、菱形十二面體(12)、三角三八面體(24)、四角三八面體(24)、四六面體(24)、六八面體(48)7種單形以及由單形構(gòu)成的聚形出現(xiàn)。欄桿地區(qū)底礫巖中金剛石晶形不完整，多數(shù)晶面光滑，面縫合線消失，部分渾圓，多數(shù)；顏色主要有無色、黑色、淡紅色，粒徑差距較大，0.2～1mm；多數(shù)晶體表面具綠色或褐黃色斑（見圖1）。而輝綠巖中金剛石晶形較好，多為以立方體與八面體聚形存在；顏色主要為黃色，少量為淡黃色，粒徑集中，0.2～0.3mm（見圖2）。

圖1 底礫巖中金剛石形態(tài)特征Fig.1 Morphology of diamond from basal conglomerate

圖2 輝綠巖中金剛石形態(tài)特征Fig. 2 Morphology of diamond from diabase

2 晶面蝕象研究對比

金剛石在巖漿的渾圓化作用下，使晶體上布滿了各種形態(tài)的蝕象。復雜的金剛石蝕象，在晶體的分布有一定規(guī)律，它反映了晶體構(gòu)造特征，如三方生長層（階梯狀）是生長態(tài)，復三方生長層被認為是熔蝕態(tài)。蝕象按形態(tài)分為11種。倒三角凹坑蝕象分布在八面體（111）晶面上，與（111）三角形晶面構(gòu)成反向平行。四角凹坑分布在六面體的（100）晶面上，與六面體晶面外形差45°。蛀穴狀蝕象形成分別在階梯狀發(fā)育的似菱形十二面體及平面-曲面晶體中。蛀穴狀蝕象形成規(guī)則的圓形凹坑及不規(guī)則港灣狀。麻點狀蝕象分布在曲面晶體上，由大小一致的麻點狀熔蝕凹坑密集分布。圓板狀蝕象是在曲面晶體上有多層狀圓板凸出臺面。塊狀蝕象是在曲面晶體上由不規(guī)則的凹形及凸形塊段組成。束狀暈線是一組密集的線狀突起分布在曲面晶體上，在面縫合線或六面體晶棱處褶曲。滑線是金剛石的塑性變形在晶面反映。疊瓦狀蝕象是由三角錐小丘互相疊加而成。熔蝕溝是在晶體的破裂紋上，出現(xiàn)槽形熔蝕坑。毛玻璃蝕象為一種輕度、均勻、密集質(zhì)點狀熔蝕凹坑，晶面呈粗糙云霧狀，金剛石成乳白色，透明度降低。

金山寨組底礫巖中金剛石熔蝕坑較為復雜，部分能清楚地看見束狀暈線，滑線和熔蝕坑，其中（100）面不發(fā)育（見圖3）。而輝綠巖中金剛石（100）面發(fā)育，表面熔蝕坑不發(fā)育，表面較為完整；只有一個樣品表面見四角凹坑，但與六面體晶面外形平行，并不相差45°（見圖4）。

圖3 底礫巖中金剛石表面蝕象特征Fig.3 Features of etched figure of crystal face of diamond from basal conglomerate

圖4 輝綠巖中金剛石熔表面蝕象特征Fig.4 Features of etched figure of molten face of diamond from diabase

3 金剛石拉曼光譜研究對比

拉曼光譜可以很好地鑒定礦物中的結(jié)構(gòu)。金剛石主要由C組成，C主要呈為sp3雜化，對應(yīng)的拉曼譜峰為1332cm-1.但Maria Luce Frezzotti教授指出在金剛石形成過程中，極少數(shù)有缺陷的C原子可能呈sp2雜化，從而導致出現(xiàn)新的拉曼譜峰位置1430cm-1,1470cm-1,1590cm-1和1600cm-1.而當金剛石出現(xiàn)H雜質(zhì)并與C原子結(jié)合時時，金剛石拉曼譜峰會出現(xiàn)1080cm-1和1140cm-1等譜峰。

金山寨組底礫巖中金剛石和輝綠巖中金剛石的拉曼測試結(jié)果表明（見圖5、圖6），二者的譜峰都在1332cm-1，并未出現(xiàn)新的譜峰，這表明金剛石中的C全部為sp3雜化。兩種巖石中的金剛石結(jié)晶度很高，并無不同。

圖5 底礫巖中金剛石拉曼光譜特征Fig.5 Raman spectra characteristics of diamond from basal conglomerate

圖6 輝綠巖中金剛石拉曼光譜特征Fig.6 Raman spectra characteristics of diamond from diabase

4 金剛石紅外光譜研究對比

金剛石的類型是作為其經(jīng)濟價值的重要衡量指標。目前一般是通過金剛石中的氮含量將金剛石分為I型金剛石和Ⅱ型金剛石，前者氮含量較高，后者氮含量較少或不含氮。I型金剛石中，根據(jù)氮的賦存狀態(tài)，可以分為IaA型金剛石、IaB型金剛石、IaAB型金剛石和Ib型金剛石。IaA型金剛石中氮為偶氮，IaB型金剛石中氮為孤氮，IaAB型金剛石既含偶氮，又含四氮或多氮，而Ib型金剛石中氮為四氮或多氮。Ⅱ型金剛石中，根據(jù)是否含硼，可分為IIa型金剛石（無硼）和IIb型金剛石（含硼）。不同類型的金剛石對應(yīng)的紅外譜峰不同，IaA型金剛石紅外譜峰為1282cm-1，無1130cm-1，IaB型金剛石紅外譜峰為1175cm-1，無1130cm-1，IaAB型金剛石紅外譜峰為1282cm-1、1171cm-1，無1130cm-1，Ib型金剛石紅外譜峰為1130cm-1。IIa型金剛石在1430～1000cm-1區(qū)域未較強的氮附加峰，而IIb型金剛石在1430～1000cm-1區(qū)域未較強的氮附加峰外，具有2800cm-1硼峰。

金山寨組底礫巖中金剛石光譜位置在1430cm-1,1370cm-1，1282cm-1，1175cm-1，1100cm-1和1010cm-1，為Ia型金剛石（IaA和IaAB）（見圖7），而輝綠巖中金剛石紅外光譜位置在1130cm-1，為Ib型金剛石（見圖8）。

5 結(jié)論

圖7 底礫巖中金剛石紅外光譜特征Fig.7 Infrared spectrum characteristics of diamond from basal conglomerate.

圖8 輝綠巖中金剛石紅外光譜特征Fig. 8 Infrared spectrum characteristics of diamond from diabase

目前金剛石礦床理論認為，金剛石在太古代到元古代克拉通地幔深部形成，然后被新元古代至新生代的堿性超基性、基性火山巖攜帶至地表。據(jù)Haggerty（1986年）提出金剛石礦床成因模型（見圖9）認為，在含金剛石的地幔鍥中，Ib型金剛石分布在淺部，Ia型金剛石分布在中部，而II型金剛石分布在底部。金伯利巖來源較深（150～250km），主要捕獲地幔中的Ia型金剛石，同時捕獲少量的Ib金剛石；基性巖源區(qū)較金伯利巖源區(qū)淺（75～150km），一般不會捕獲II型金剛石，但有可能捕獲Ib型金剛石。

圖9 金剛石礦床成因模型（Haggerty 1986)Fig. 9 Genetic model of diamond deposits (After Haggerty, 1986)

因此，筆者認為欄桿地區(qū)金山寨組底礫巖中次生金剛石與輝綠巖中原金剛石品級不同、來源也不同，前者屬屬Ia型金剛石、后者屬Ib型金剛石，且前者來源深度大于后者。

參考文獻：

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