山東省費(fèi)縣朱田地區(qū)金剛石原生礦找礦方向探討

王玉峰

(1.山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 臨沂 276006；2.山東省地礦局金剛石成礦機(jī)理與探測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 臨沂 276006)

0 引言

研究表明，鉀鎂煌斑巖、金伯利巖等金剛石原生礦多成群成帶產(chǎn)出，呈現(xiàn)顯著的集群特征[1]。就礦找礦，在已知含礦巖體外圍進(jìn)行找礦勘查，相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)找礦新突破。費(fèi)縣朱田地區(qū)處在蒙陰坡里、西峪和常馬三大金剛石原生礦帶左行雁列式向南延伸約35km的位置(圖1)。自1970年以來(lái)，該地區(qū)重砂礦物測(cè)量工作中累計(jì)選獲30余顆金剛石和大量高鉻鉻鐵礦、鎂鋁榴石、鉻透輝石等金剛石指示礦物[2]，找礦前景優(yōu)越[3]，被劃為魯西地區(qū)金剛石原生礦一級(jí)找礦靶區(qū)(1)山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，平邑—費(fèi)縣地區(qū)金剛石資源潛力評(píng)價(jià)與找礦方向研究報(bào)告，2011年。。然而，受地表殘坡積層覆蓋和強(qiáng)風(fēng)化蝕變作用，找礦工作進(jìn)展并不順利。

圖1 費(fèi)縣朱田區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖

但是，在區(qū)內(nèi)大井頭巖體的深部勘查中，于地表下580m處見(jiàn)到斑點(diǎn)狀外貌的、含深源角礫成分的火山巖。經(jīng)巖礦鑒定、巖石地球化學(xué)分析及人工重砂礦物組合特征，將大井頭巖體定性為鉀鎂煌斑巖[4]，并從中新選獲金剛石8顆，其中有5顆選自地

表選礦大樣(圖2a)，另外3顆選自鉆孔巖芯重砂樣。其中1顆具有天然金剛石所特有的毛玻璃化蝕象(圖2b)。此外，大井頭巖體中還選獲大量鉻鐵礦(圖2c)、鎂鋁-鐵鋁榴石(圖2d)、鉻透輝石(圖2e)、鎂鈦鐵礦(圖2f)等指示礦物，使得該地區(qū)找礦工作迎來(lái)轉(zhuǎn)機(jī)。

a—地表選礦大樣金剛石；b—鉆孔毛玻璃化金剛石；c—鉻鐵礦；d—鎂鋁-鐵鋁榴石；e—鉻透輝石；f—鎂鈦鐵礦圖2 大井頭巖管中新選獲的金剛石及指示礦物

除大井頭鉀鎂煌斑巖管外，費(fèi)縣朱田地區(qū)尚存在小泉莊西、大瑤草灣南、東小山北等鉀質(zhì)超基性巖體。在這些巖體周邊殘坡積重砂取樣中，均選獲金剛石及其指示礦物。隨著勘查程度的提高和資料的積累，有必要對(duì)該地區(qū)金剛石成礦地質(zhì)條件進(jìn)行分析探究，為今后工作指明重點(diǎn)和方向。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

費(fèi)縣朱田地區(qū)處于華北板塊(Ⅰ)東南緣(圖1)，魯西隆起區(qū)(Ⅱ)、魯中隆起(Ⅲ)、尼山-平邑?cái)嗦?Ⅳ)之臨沂凸起(Ⅴ)西北部。區(qū)域上主要出露為古生代寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)的灰?guī)r、白云巖及泥頁(yè)巖，零星分布有石炭系、侏羅系及白堊系等沉積巖系。區(qū)域地層整體傾向NE，傾角在5°～15°之間，呈蓋層狀。蓋層之下為早前寒武紀(jì)變質(zhì)變形侵入巖，其中新太古代片麻狀二長(zhǎng)花崗巖在區(qū)域西南部大面積出露(圖3)。

1—山前組；2—沂河組；3—土峪組；4—北庵莊組；5—東黃山組；6—三山子組；7—炒米店組；8—饅頭組；9—張夏組；10—傲徠山序列二長(zhǎng)花崗巖；11—地質(zhì)界線；12—平行不整合地質(zhì)界線；13—斷層；14—鉀質(zhì)超基性巖體；15—大井頭鉀鎂煌斑巖圖3 費(fèi)縣朱田地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

區(qū)域深大斷裂發(fā)育，東距沂沭斷裂帶最西側(cè)的鄌郚-葛溝斷裂約55km，南北兩側(cè)分別被切穿地殼的泗水-梁邱斷裂和平邑-臨沂斷裂所夾持，切穿基底的燕甘斷裂從區(qū)內(nèi)西部穿過(guò)(圖1)。由深至淺，各級(jí)次斷裂一應(yīng)俱全。

區(qū)域巖漿活動(dòng)以侵入形式為主，其次為噴發(fā)形式，主要活躍于新太古代、古生代、中生代及新生代等地質(zhì)歷史時(shí)期。值得關(guān)注的是，區(qū)域內(nèi)出露多個(gè)與金剛石原生礦關(guān)系密切的巖漿巖體，如大井頭鉀鎂煌斑巖、新莊一帶的鉀質(zhì)超基性雜巖脈及埠西橋、歸后莊等地的凝灰質(zhì)角礫巖體，展現(xiàn)出良好的金剛石原生礦成礦地質(zhì)條件。

2 區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)條件分析

2.1 地質(zhì)構(gòu)造條件優(yōu)越

區(qū)內(nèi)地層以古生代寒武紀(jì)--奧陶紀(jì)的灰?guī)r、白云巖及泥頁(yè)巖為主，呈蓋層狀，受區(qū)域性掀斜作用[5]，地層整體傾向在15°～35°之間，傾角介于8°～15°。蓋層厚度自SW向NE遞增，其中大井頭巖管一帶沉積蓋層厚度在630m左右，具備金伯利巖、鉀鎂煌斑巖等金剛石母巖侵爆所需要的密閉條件。

蓋層之下為新太古代泰山巖群和早前寒武紀(jì)變質(zhì)變形侵入巖組成的結(jié)晶基底，年齡超過(guò)2.5Ga，屬于典型的A型克拉通，古生代時(shí)期厚度達(dá)200km[6-8]，具備金剛石形成和保存的溫度、壓力條件[9]。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，據(jù)其展布方向大致可分為NNW，NW和NNE向3組。其中NNW向燕甘斷裂是區(qū)域性主干斷裂，它從區(qū)內(nèi)西側(cè)穿過(guò)，由其派生的NNE向次級(jí)斷裂在區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育，它們與區(qū)域性NW向基底深大斷裂的次級(jí)斷裂，共同控制著區(qū)內(nèi)地層展布，并為深源巖漿的上升侵位提供淺部構(gòu)造條件。目前已知的小泉莊西、大瑤草南和東小山北等地的鉀質(zhì)超基性巖，均與NNE向斷裂相關(guān)。大井頭巖管更是產(chǎn)于NNE向斷裂和NW向斷裂的交會(huì)部位?？傊焯锏貐^(qū)各級(jí)斷裂發(fā)育，具備金剛石原生礦產(chǎn)出的有利構(gòu)造條件。

2.2 鉀質(zhì)超基性巖體的出露

朱田地區(qū)已發(fā)現(xiàn)多處鉀質(zhì)超基性巖體，除大井頭鉀鎂煌斑巖外，比較有代表性的巖體有小泉莊西、大瑤草灣南、東小山北等3處鉀質(zhì)超基性巖，其形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模及周邊自然重砂礦物特征見(jiàn)表1。

表1 朱田地區(qū)主要鉀質(zhì)超基性巖體特征

主量元素分析數(shù)據(jù)顯示(表2)，小泉莊西、大瑤草南、東小山北等3處巖體的SiO2含量分別為44.23%，44.84%和42.22%，同大井頭巖體比較接近，均屬于超基性巖的范疇。且3處巖體中的K2O含量均較高，分別達(dá)9.32%，4.04%和5.15%，K2O/Na2O更是高達(dá)46.60%，44.89%和3.90%，這與典型鉀鎂煌斑巖的高K2O含量和高鉀鈉含量比值一致[10-11]。同時(shí)，3處巖體樣品的燒失量(LOI)分別高達(dá)12.02%，16.29%和10.98%，明顯高于一般巖漿巖。在樣品CO2含量較低、排除灰?guī)r干擾的情況下，認(rèn)為這些巖體富含氣體揮發(fā)性，符合鉀鎂煌斑巖的特征[12-15]。

表2 大井頭鉀鎂煌斑巖主量元素測(cè)試數(shù)據(jù)及相關(guān)參數(shù)表

注：大井頭鉀鎂煌斑巖和小泉莊西、大瑤草南、東小山北等鉀質(zhì)煌斑巖樣品測(cè)試由山東省地礦局金剛石成礦機(jī)理與探測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成?；烊局笖?shù)= (SiO2+Al2O3+Na2O)/(MgO+2K2O)

不過(guò)，小泉莊西等3個(gè)巖體的Al2O3含量均偏高，而MgO，TiO2含量均偏低(圖4)。結(jié)合大井頭巖體成分特征，推測(cè)可能與巖漿混染程度較高有關(guān)。混染指數(shù)可用來(lái)反映深源巖漿中殼源物質(zhì)的混染程度，未發(fā)生混染的巖體混染指數(shù)接近于1，數(shù)值越大，受殼源混染的程度越高[18]。包括大井頭巖體在內(nèi)，朱田地區(qū)4個(gè)代表性巖體的混染指數(shù)介于3.55～4.55之間(大井頭巖體地表強(qiáng)風(fēng)化樣品更是高達(dá)5.48)，而西澳白榴透輝鉀鎂煌斑巖混染指數(shù)僅為2.40，山東蒙陰根部相金伯利巖的混染指數(shù)只有1.22。由此推測(cè)，朱田地區(qū)4個(gè)代表性巖體在上升侵爆的過(guò)程中捕獲了更多的殼源硅鋁質(zhì)成分，抑或巖體處于火山通道相、火山口相，受到更多圍巖成分的混染。

圖4 朱田地區(qū)鉀質(zhì)超基性巖體與蒙陰、西澳金剛石原生礦的主量元素折線對(duì)照?qǐng)D

此外，區(qū)內(nèi)尚存在小泉莊西南強(qiáng)硅化、褐鐵礦化地質(zhì)體，大井頭東南凝灰質(zhì)角礫巖及東黃山組底部凝灰質(zhì)角礫巖，在這些巖體周邊同樣存在金剛石重砂礦物異常，展現(xiàn)出較廣闊的找礦前景。

2.3 金剛石及指示礦物的大量發(fā)現(xiàn)

自1970年以來(lái)，朱田地區(qū)累計(jì)選獲大量金剛石及其重砂礦物，主要分布在北部的大井頭村—小泉莊—北小山西和東北部的東小山—博平2個(gè)地區(qū)。

大井頭村-小泉莊-北小山重砂礦物異常區(qū)呈近NWW條帶狀展布，西起大井頭巖體，東至小泉莊、北小山，南北止于兩側(cè)分水嶺，面積約3km2。該異常區(qū)內(nèi)累計(jì)選獲金剛石15顆、鉻-鎂鋁榴石3顆、含Na2O鎂鋁-鐵鋁榴石2顆、鉻-透輝石4顆、鎂鈦鐵礦1顆、利馬礦59顆、鉻鐵礦2367顆。特別是這些鉻鐵礦，表面基本無(wú)磨蝕或者輕微磨蝕，在指示源巖屬性和金剛石含礦性的同時(shí)，又指示了搬運(yùn)的近源性，具有重要的找礦指導(dǎo)意義[19]。

東小山-博平重砂礦物異常區(qū)呈NNE向展布，重砂礦物主要分布在朱田河?xùn)|岸的殘坡積層中。該異常區(qū)內(nèi)累計(jì)發(fā)現(xiàn)2顆金剛石、201顆鉻鐵礦、3顆石榴子石和2顆利馬礦。其中一顆金剛石，粒徑-1+0.5mm，淺棕黃色，透明，金剛光澤，為GΔ軸壓扁的曲面菱形十二面體單晶，其晶面粗糙，有麻點(diǎn)狀蝕象，發(fā)育有熔蝕溝，晶面上見(jiàn)一條原生裂隙，裂隙附近有2個(gè)小片石墨包體。

另外，小泉莊西南、良田莊西北、博平村西南等地也選獲數(shù)顆鉻鐵礦、透輝石等指示礦物。

從分布圖上看(圖5)，朱田地區(qū)重砂礦物具有NNE向和NWW向線狀分布的特征，與區(qū)內(nèi)NNE，NW向2組重要斷裂走向較為吻合。也從側(cè)面反映，NNE向和NW向2組斷裂在控礦作用和找礦勘查中具有重要意義。

1—金剛石及顆粒數(shù)；2—鉻鐵礦及顆粒數(shù)；3—石榴石及顆粒數(shù)；4—透輝石及顆粒數(shù)；5—利馬礦及顆粒數(shù)；6—鉀質(zhì)超基性巖；7—重礦物的線狀分布圖5 朱田地區(qū)金剛石重砂礦物異常圖

3 金剛石原生礦找礦方向探討

3.1 超基性巖體的深部勘查

縱觀世界各地金剛石原生礦資料，一個(gè)完整的鉀鎂煌斑巖巖管或者金伯利巖巖管均由火山口相、火山通道相和根部相組成[16,20-21]。然而，鉀鎂煌斑巖、金伯利巖等超基性巖極易遭受風(fēng)化蝕變，尤其是火山口相的巖石，含角礫成分多、固結(jié)程度差，更容易遭受風(fēng)化剝蝕而改變?cè)瓉?lái)面貌。有的甚至受后期強(qiáng)烈沖蝕而成負(fù)地形，極大地提高了找礦勘查難度。

自大井頭巖管發(fā)現(xiàn)以來(lái)，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)未能界定其巖性和含礦性，就是因?yàn)榻乇砘鹕娇谙嗟膸r石遭受強(qiáng)烈風(fēng)化蝕變作用，原巖礦物成分難以辨認(rèn)，而長(zhǎng)期被定性為火山角礫巖。

同樣，處于燕甘斷裂下降盤(pán)的小泉莊西、大瑤草南和東小山北等巖體均遭受不同程度地風(fēng)化蝕變，由于當(dāng)前缺少深部工程控制，對(duì)其深部巖性特征尚缺乏充分認(rèn)識(shí)。今后應(yīng)加強(qiáng)其深部巖性、形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模及含礦性方面的勘查與研究。

3.2 NNE向斷裂旁側(cè)異常巖性的追索揭露

世界金剛石原生礦勘查研究表明，深大斷裂及其次級(jí)斷裂對(duì)鉀鎂煌斑巖、金伯利巖等金剛石原生礦的控制作用顯著[16,22]。朱田地區(qū)各級(jí)次斷裂構(gòu)造發(fā)育，自巖石圈斷裂、地殼斷裂、基底斷裂乃至蓋層斷裂一應(yīng)俱全，其中大井頭鉀鎂煌斑巖管產(chǎn)于NNE向斷裂與NW向斷裂交會(huì)部位，小泉莊西、大瑤草南及東小山北等地鉀質(zhì)超基性巖也均與NNE向斷裂密切相關(guān)。

今后工作要注重對(duì)NNE向斷層的追索和觀察，特別是NNE向的張性斷裂、NNE向斷裂與NW向斷裂交會(huì)的部位，尤其留意斷裂帶附近出露的可疑巖石和碳酸鹽化、綠泥石化、絹云母化等蝕變現(xiàn)象，做到追本溯源。同時(shí)，對(duì)斷裂附近的“山間洼”、“石中土”、“坡中溝”、“崗間草”及崎嶇波狀地形進(jìn)行觀察探究，必要時(shí)通過(guò)工程手段進(jìn)行揭露。

3.3 重砂礦物異常信息的深度挖掘

重砂測(cè)量法是一種金剛石原生礦勘查的先行方法，相對(duì)于地球化學(xué)、地球物理等方法，重砂法更為直接、經(jīng)濟(jì)和高效。重砂法的工作原理是通過(guò)野外系統(tǒng)采樣，對(duì)選獲的金剛石及其指示礦物進(jìn)行投圖，根據(jù)其數(shù)量、大小及磨圓度等特征，確定其來(lái)源方向和搬運(yùn)距離，以尋找含礦巖體。縱觀中國(guó)及世界各地的金剛石原生礦找礦史，絕大多數(shù)礦體都是通過(guò)重砂法發(fā)現(xiàn)的。

朱田地區(qū)重砂測(cè)量工作程度較高，主要水系已得到基本控制，并選獲大量金剛石及鉻鐵礦、鎂鋁-鐵鋁榴石、利馬礦等指示礦物，圈定了大井頭-小泉莊、東小山-博平等2個(gè)重砂礦物異常區(qū)。今后要加強(qiáng)對(duì)重砂礦物異常數(shù)據(jù)的深度挖掘，結(jié)合指示礦物電子探針數(shù)據(jù)，對(duì)其屬性進(jìn)行準(zhǔn)確判別歸類，明確其指示意義。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合采樣點(diǎn)地形地貌特征，確定分水嶺位置，重點(diǎn)研究供源方向，盡可能縮小找礦靶區(qū)，盡早發(fā)現(xiàn)金剛石母巖。

3.4 音頻大地電磁測(cè)深成果的高效利用

近年來(lái)，音頻大地電磁測(cè)深方法在工程勘查、地?zé)?、地下水及隱伏礦產(chǎn)方面取得較好效果，同樣在蒙陰地區(qū)金剛石原生礦深部及外圍勘查中得到很好應(yīng)用[23]，金伯利巖管多呈低阻異常，異常剖面形態(tài)多呈“U”字型。

朱田地區(qū)處于燕甘斷裂下降盤(pán)一側(cè)，地表沉積蓋層連同其中的含金剛石巖體得以保存，同時(shí)由于長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)化蝕變作用，提高了找礦勘查難度。大井頭地區(qū)音頻大地電磁測(cè)深資料顯示，該地區(qū)存在一傾向SSW、延伸約2000m的低阻異常，后經(jīng)鉆探工程驗(yàn)證，該低阻異常體正是大井頭巖管，故該方法值得在該地區(qū)進(jìn)行推廣應(yīng)用。

此外，與一般金屬礦產(chǎn)不同，金剛石原生礦數(shù)量少、出露面積小、易于風(fēng)化蝕變等特點(diǎn)，決定其找礦難度較一般金屬礦要大。因此，找礦應(yīng)貼合實(shí)際，同時(shí)要敢于創(chuàng)新，不為傳統(tǒng)觀念束縛。如博茨瓦納的奧拉帕巖管是在得出構(gòu)造隆升、河流倒流的認(rèn)識(shí)后發(fā)現(xiàn)的，杰旺年巖管則是基于“蟻穴找礦”理論找到的。很多巖管在遙感影像上呈環(huán)帶狀，因此遙感解譯手段值得率先進(jìn)行。

總之，金剛石原生礦勘查工作應(yīng)拓寬思路，不應(yīng)被傳統(tǒng)方法和思維局限，只要是有利可行、行之有效的方法，均可以嘗試應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

費(fèi)縣朱田地區(qū)處在華北板塊東南緣，結(jié)晶基底古老且深厚，沉積蓋層廣布且穩(wěn)定，具備金剛石原生礦形成和侵爆的溫壓條件。同時(shí)，區(qū)域上斷裂構(gòu)造發(fā)育，從巖石圈斷裂、超殼斷裂至基底斷裂及其次級(jí)斷裂一應(yīng)俱全，為含礦母巖侵爆位置提供了通道和空間。

區(qū)內(nèi)除大井頭含金剛石鉀鎂煌斑巖管以外，尚發(fā)現(xiàn)小泉莊西、大瑤草灣南、東小山北等3處鉀質(zhì)超基性巖，在這些巖體周邊均存在金剛石重砂礦物異常，建議今后將超基性巖體深部、重砂礦物異常周邊及NNE向斷裂旁側(cè)作為重點(diǎn)工作方向，重視重砂礦物異常信息的提取和找礦新理論的提升，拓寬找礦思路，并充分利用高新科技手段，盡快形成以大井頭鉀鎂煌斑巖管為代表的魯西地區(qū)第四金剛石原生礦帶。