沂源縣東唐莊超基性巖管巖石礦物學(xué)特征研究

從相軍，李海賓，胡建超，李 翔，張明山，楊志江

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊(duì)，山東 濟(jì)南 250100）

魯西地區(qū)擁有我國(guó)發(fā)現(xiàn)最早的原生金剛石礦，其顆粒之大、品位之高，均居全國(guó)首位，已發(fā)現(xiàn)金伯利巖礦床產(chǎn)于魯西隆起區(qū)，基底以早前寒武紀(jì)變質(zhì)變形花崗質(zhì)巖為主。迄今，共發(fā)現(xiàn)常馬莊、西峪和坡里三個(gè)金伯利巖帶。通過(guò)多年的金剛石找礦和研究工作表明，魯西地區(qū)具有良好的金剛石找礦遠(yuǎn)景。早期研究者主要對(duì)地質(zhì)特征、成礦時(shí)代進(jìn)行了粗略的研究，對(duì)礦物巖石學(xué)特征研究較為欠缺。因此本文在前人研究的基礎(chǔ)之上，依托“山東省沂源縣西里地區(qū)金剛石礦遠(yuǎn)景調(diào)查”項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)相似巖體礦物學(xué)的研究，對(duì)金伯利巖體的礦物學(xué)、巖石學(xué)特征進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

山東省沂源縣大張莊鎮(zhèn)超基性巖管由中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊(duì)于2015年發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)該巖體進(jìn)行研究分析，查明該巖體呈巖管狀產(chǎn)出，總體沿北東30°方向展布，斷面上看呈上寬下窄的“喇叭口”。本文在野外地質(zhì)勘查以及室內(nèi)資料研究分析的基礎(chǔ)之上，通過(guò)各種測(cè)試手段對(duì)超基性巖管的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特征進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，推斷其應(yīng)為金伯利巖同源的超基性巖，為下一步金伯利巖的成礦物質(zhì)來(lái)源、礦床成因的研究提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

山東魯西地區(qū)為我國(guó)主要的金剛石原生礦產(chǎn)區(qū)之一，魯西地區(qū)大地構(gòu)造位置屬于華北板塊(Ⅰ)華北陸塊(Ⅱ)魯西隆起(Ⅲ)魯中隆起區(qū)(Ⅳ)馬牧池?cái)嗦?Ⅴ)馬牧池凸起(Ⅵ)北部和沂山凸起(Ⅵ)南部。

區(qū)內(nèi)地層出露比較齊全，發(fā)育地層由老至新可分為新太古代泰山巖群、古生代寒武系、奧陶系以及第四系地層。新太古代泰山巖群巖性以變質(zhì)花崗巖為主，次為灰—灰黑色黑云變粒巖，夾角閃變粒巖、斜長(zhǎng)角閃巖陽(yáng)起石片巖；古生代寒武系巖性以灰?guī)r以及白云巖為主；奧陶系巖性主要為灰色厚—巨厚層狀灰?guī)r，夾數(shù)層灰黃、灰紅色薄—中層狀白云巖；第四系主要為粘土質(zhì)粉砂，含礫中粗砂。

研究區(qū)內(nèi)脆性斷裂較發(fā)育，通過(guò)調(diào)查大致查明規(guī)模較大的有北東向、北西向、近東西向三組正斷裂。

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要以石英閃長(zhǎng)玢巖、黑云二長(zhǎng)花崗巖為主。

2 巖體產(chǎn)出特征

新發(fā)現(xiàn)的超基性巖管位于山東省沂源縣西南約30km，通過(guò)野外地質(zhì)踏勘，巖管?chē)鷰r為萬(wàn)山莊超單元前麻峪單元綠泥透閃片巖和傲徠山超單元蔣峪單元二長(zhǎng)花崗巖。通過(guò)地質(zhì)路線調(diào)查、磁法異常、視電阻率垂向電測(cè)深及探槽等手段，查明該巖體呈巖管狀產(chǎn)出，巖管的平面形態(tài)呈NE走向的橢圓狀，該巖體長(zhǎng)軸(走向延伸)約30m，短軸寬度11.0～14.4m，該巖管總體產(chǎn)狀直立。斷面上看呈上寬下窄的“喇叭口”。巖體受到強(qiáng)烈的風(fēng)化和蝕變現(xiàn)象。圍巖蝕變主要為金云母化、蛇紋石化、碳酸鹽化等類型。

3 超基性巖的礦物巖石學(xué)特征

3.1 礦物成分

經(jīng)巖礦鑒定巖石為輝石金云母陽(yáng)起石金伯利巖，其礦物成分主要為金云母，其含量約占30%～35%；輝石，其含量約占10%～15%；陽(yáng)起石，其含量約占52%～53%；不透明礦物約占2%～3%。副礦物主要為磷灰石。次生礦物主要為方解石、綠泥石、蛇紋石。巖體內(nèi)較多見(jiàn)被方解石充填的網(wǎng)狀裂隙(見(jiàn)圖1)。

圖1 角礫狀含方解石脈輝石金云母陽(yáng)起石細(xì)粒金伯利巖

3.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

通過(guò)對(duì)巖體進(jìn)行巖礦鑒定分析表明：巖石具有細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2)，塊狀構(gòu)造。主要礦物的結(jié)構(gòu)構(gòu)造如下：金云母呈葉片狀，片徑一般0.1～0.7mm，雜亂狀分布，有的金云母集合體呈條紋狀聚集，較大顆粒的金云母呈斑晶狀。金云母多被綠泥石交代析出鐵質(zhì)呈假像，少見(jiàn)殘留，顯金黃—淺黃色的多色性，多色性明顯。輝石假像主呈柱狀、粒狀，直徑一般0.1～0.7mm，集合體主呈條紋狀聚集分布，蛇紋石化析出少量鐵質(zhì)呈假像。陽(yáng)起石呈柱狀、粒狀、微粒狀等，直徑一般0.03～0.5mm，呈集合體狀分布于金云母粒間，顆粒間呈緊密鑲嵌狀，不顯方向性特征。顯淡綠色調(diào)，多色性極弱，陽(yáng)起石為二軸負(fù)晶，光軸角較大，可見(jiàn)閃石式解理。不透明礦物呈黑色微粒狀，星散狀分布。

圖2 超基性巖管鏡下照片(細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu))

3.3 巖石化學(xué)成分

新發(fā)現(xiàn)超基性巖體巖石地球化學(xué)特征(見(jiàn)下表)表明，SiO2含量為35.7%～40.3%，Al2O3含量3.1%～4.45%，平均為3.77%，Al含量偏低，樣品化學(xué)成分變化不大。Na2O+K2O含量為0.35%～0.47%，平均為0.41%，較超基性巖中含量偏低。從巖漿巖分類圖解[1](見(jiàn)圖3)中可知巖石類型為橄欖輝長(zhǎng)巖型；在SiO2-K2O圖解中(見(jiàn)圖4)[2]，樣品投影點(diǎn)落入低鉀(拉斑)系列。

新發(fā)現(xiàn)巖體與典型礦床金伯利巖化學(xué)成分對(duì)比(%)

圖3 侵入巖SiO2-(Na2O+K2O)圖解

圖4 侵入巖SiO2-K2O圖解

通過(guò)對(duì)巖體進(jìn)行稀土元素分析，∑REE為0.20‰，LREE為0.19‰，HREE為0.014‰，LREE/HREE等于13.17，LREE/HREE值較高反映了巖體形成時(shí)巖漿分異程度較高。該巖體稀土元素總量偏低，輕稀土富集，重稀土含量偏低，稀土元素的虧損可能是成礦熱液的蝕變作用較強(qiáng)，導(dǎo)致稀土元素發(fā)生活化遷移，致使巖石中稀土元素的含量較低。輕重稀土分餾十分明顯，并具有明顯的負(fù)Eu異常。

3.4 礦物的生成順序

礦物生成順序是指在同一個(gè)礦化階段中礦物結(jié)晶先后順序，而同一種礦物在同一礦化階段中多次先后結(jié)晶則稱為礦物生成世代[3]。

新發(fā)現(xiàn)超基性巖中所含礦物的生成順序可以分為三個(gè)階段：變質(zhì)階段、熱液階段、表生階段。變質(zhì)階段主要形成方解石和磷灰石；熱液階段為主要的成礦階段，主要有輝石、金云母、蛇紋石、綠泥石、陽(yáng)起石等礦物；表生階段主要表現(xiàn)為褐鐵礦化現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4 問(wèn)題討論

4.1 巖礦鑒定

通過(guò)對(duì)巖體采樣進(jìn)行巖礦鑒定分析，巖體主要礦物為金云母、輝石、陽(yáng)起石等礦物，鑒定結(jié)果為輝石金云母陽(yáng)起石細(xì)粒金伯利巖。

4.2 化學(xué)成分與其他礦區(qū)對(duì)比

新發(fā)現(xiàn)巖體化學(xué)成分與“勝利1號(hào)”巖管及西峪礦區(qū)化學(xué)成分的對(duì)比顯示，本次發(fā)現(xiàn)的超基性巖SiO2含量與后兩者含量差別不大，同屬SiO2極度不飽和的超基性巖。

Al2O3、Fe2O3、FeO、Cr2O3、MnO2等元素的含量與常馬莊、西峪礦區(qū)超基性巖相比，含量差別不大，CaO、Na2O含量明顯高于后兩者，MgO、K2O、TiO2含量明顯低于后兩者。通過(guò)分析認(rèn)為，該超基性巖與常馬莊、西峪礦區(qū)金伯利巖的巖漿類型基本相同，由于后期的方解石化、透輝石化等蝕變交代作用，使得Ca、Mg、K、Na等元素含量發(fā)生了明顯的變化。

通過(guò)以上分析以及巖礦鑒定基本判定新發(fā)現(xiàn)的超基性巖體應(yīng)與常馬莊、西峪礦區(qū)金伯利巖屬同一巖石成因的超基性巖。

5 結(jié)論

(1) 本次新發(fā)現(xiàn)巖體圍巖為萬(wàn)山莊超單元前麻峪單元綠泥透閃片巖和傲徠山超單元蔣峪單元二長(zhǎng)花崗巖。

(2) 巖體礦物成分主要為金云母，輝石，陽(yáng)起石，不透明礦物；副礦物主要為磷灰石；次生礦物含方解石、綠泥石、蛇紋石。

(3) 根據(jù)巖礦鑒定以及巖石化學(xué)成分分析，此次發(fā)現(xiàn)的超基性巖體與典型礦床的化學(xué)成分基本相同，此巖體應(yīng)與金伯利巖體屬同源巖漿巖或?yàn)榻鸩麕r。

(4) 新發(fā)現(xiàn)巖體富含金云母，人工重砂未分選出金剛石，故本次發(fā)現(xiàn)超基性巖貧礦。

[1]MIDDLEMOST EAK. Naming materials in the magma/igneous rock system[J]. Earth-Science Reviews, 1994, 37(3-4): 215-224.

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[3]王時(shí)麒，段體玉，鄭姿姿.岫巖軟玉(透閃石玉)的礦物巖石學(xué)特征及成礦模式[J].巖石礦物學(xué)雜志，2002，21(S1)：79-90.