遼寧瓦房店金剛石礦田金伯利巖地質(zhì)特征

付海濤, 萬方來, 蔣麗麗, 徐 華, 李祎昕, 楊 磊

1)遼寧省地質(zhì)勘探礦業(yè)集團(tuán), 遼寧沈陽 110032; 2)遼寧省第六地質(zhì)大隊(duì)有限責(zé)任公司, 遼寧大連 116200;3)遼寧省物測(cè)勘查院有限責(zé)任公司, 遼寧沈陽 110121

遼寧省是我國(guó)重要的金伯利巖分布區(qū), 遼南的瓦房店地區(qū)、遼東的桓仁地區(qū)、遼北的鐵嶺地區(qū)和遼西的葫蘆島地區(qū)都有金伯利巖出露(圖1a)。其中,遼南的瓦房店地區(qū)最為典型, 從 1971年在該區(qū)發(fā)現(xiàn)第一個(gè)金伯利巖體以來, 已發(fā)現(xiàn)超過 100個(gè)金伯利巖體, 既有巖管也有巖脈, 該區(qū)已提交 4個(gè)大型原生金伯利巖型金剛石礦床和3個(gè)近源小型金剛石砂礦床。金伯利巖既是金剛石礦的載體, 也是研究地球深部信息的重要對(duì)象, 其作為地球上來源最深的巖漿巖含有大量的深部物質(zhì)信息, 因而具有重要的科學(xué)價(jià)值(路鳳香和桑隆, 2002)。長(zhǎng)期以來, 專家學(xué)者對(duì)瓦房店地區(qū)的金伯利巖做了大量研究工作,認(rèn)為該區(qū)金伯利巖體的巖漿來源深度約為 215 km,以18 m/s的上升速度沿著一定寬度的裂隙快速上侵而形成目前看到的金伯利巖(鄭建平等, 1989), 侵位時(shí)間約為 465 Ma(張宏福和楊岳衡, 2007), 金伯利巖受斷裂構(gòu)造控制, 巖管產(chǎn)出于構(gòu)造交匯部位(齊玉興等, 1998), 金伯利巖的分布與構(gòu)造盆地有關(guān)(付海濤, 2020)。最新研究結(jié)果表明, 瓦房店地區(qū)存在逆沖推覆構(gòu)造, 可能對(duì)金伯利巖體的形態(tài)造成了破壞(張國(guó)仁等, 2020)。

在金剛石礦勘查過程中對(duì)金伯利巖體地質(zhì)特征進(jìn)行了研究, 認(rèn)為有必要對(duì)區(qū)內(nèi)金伯利巖分布規(guī)律重新認(rèn)識(shí), 將原來的4個(gè)礦帶劃分為3個(gè)不同產(chǎn)出特征的區(qū)域可能更為合理(圖 1)。同時(shí)認(rèn)為, 逆沖推覆構(gòu)造是影響區(qū)內(nèi)金伯利巖體形態(tài)特征的重要因素。

1 瓦房店金剛石礦田金伯利巖分布規(guī)律

瓦房店金剛石礦田位于遼寧省南部, 行政區(qū)隸屬于大連市。大地構(gòu)造位置位于華北陸塊遼東新元古代—古生代坳陷帶, 跨兩個(gè)四級(jí)構(gòu)造單元, 東側(cè)為城子坦—莊河太古宙基底隆起, 西側(cè)為大連新元古代—古生代凹陷, 總面積約4000 km2。東側(cè)隆起區(qū)主要出露新太古界片麻巖; 西側(cè)凹陷區(qū), 出露有古元古界、新元古界、古生界、中生界, 以及溝谷中的新生界。其中, 新元古界分布面積最大, 約占全區(qū)總面積的60%。

瓦房店礦田的金伯利巖可簡(jiǎn)化分為三類五種巖性, 即塊狀金伯利巖、含巖球金伯利巖和角礫狀金伯利巖。其中塊狀金伯利巖分為兩種巖性, 一是斑狀金伯利巖, 呈暗綠色, 圓斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造,圓斑晶為蛇紋石化、滑石化、碳酸鹽化橄欖石(假像)和橢圓餅狀金云母。斑晶含量一般 15%～20%, 基質(zhì)為橄欖石(假像)、鉻鐵礦、銳鈦礦及隱晶或微晶質(zhì)方解石等組成; 二是斑狀金云母金伯利巖, 呈灰綠色, 地表風(fēng)化后呈灰-黃褐色, 斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。金云母含量大于15%。斑晶為蛇紋石化、碳酸鹽化橄欖石(假像), 一般直徑 3～5 mm, 最大可達(dá)10 mm以上, 含量一般小于30%。金云母呈淡黃色,風(fēng)化后呈銀白色薄片狀, 片徑3～5 mm。含巖球斑狀金伯利巖, 巖石呈灰綠-黑綠色, 風(fēng)化后表面呈黃綠色、黃褐色, 具有特殊的球狀構(gòu)造。風(fēng)化強(qiáng)烈的巖石巖球脫落, 在其殘坡積物中可見大小不等的圓形球蛋。此種金伯利巖在1號(hào)、30號(hào)和42號(hào)等巖管均有見到。其中 42號(hào)巖管, 巖球含量平均達(dá)25.6%, 球徑一般為 10～30 mm, 最大為 150 mm,巖球由核心及外殼組成, 核心一般為渾圓狀橄欖石(假像), 少數(shù)核心為蝕變片麻巖, 外殼由細(xì)粒斑狀金伯利巖組成。這類金伯利巖除巖球外, 其它則是斑狀金云母金伯利巖或斑狀金伯利巖。角礫狀金伯利巖也分為兩種巖性, 一是含圍巖角礫金伯利巖,呈灰綠、暗綠色, 發(fā)育強(qiáng)碳酸鹽化時(shí)呈灰白色, 地表風(fēng)化后呈黃褐色。碎屑結(jié)構(gòu)、角礫狀構(gòu)造。角礫為圍巖角礫和早期的金伯利凝灰角礫巖, 角礫大小由幾 mm, 到幾百 mm 不等, 圍巖角礫邊部常見有滑石化和綠泥石化, 膠結(jié)物為斑狀(金云母)金伯利巖; 二是含金伯利巖物質(zhì)角礫巖, 該巖性中角礫為不規(guī)則棱角狀圍巖角礫, 角礫含量 95%以上, 角礫大小不一, 大的可達(dá)2 m, 膠結(jié)物主要由小于2 mm的各種圍巖細(xì)碎屑及金伯利巖組成。

巖管以角礫狀金伯利巖為主, 其中最著名的50號(hào)巖管角礫狀金伯利巖約占 80%, 塊狀金伯利巖約占20%。而脈狀金伯利巖則基本上都是塊狀金伯利巖。區(qū)內(nèi)金伯利巖的蝕變作用主要為蛇紋石化和碳酸鹽化, 地表褐鐵礦化、綠泥石化比較發(fā)育,深部逐漸變?nèi)?。?qiáng)烈碳酸鹽化是礦區(qū)金伯利巖顯著的、普遍的蝕變作用。

1.1 金伯利巖體平面分布特征

已發(fā)現(xiàn)的金伯利巖體主要集中在礦田中部長(zhǎng)約33 km、寬約15 km的范圍內(nèi)(稱為礦田核心區(qū)),這個(gè)區(qū)內(nèi)分布有113個(gè)金伯利巖體, 其中24個(gè)為巖管。礦田北部, 在礦田核心區(qū)西北側(cè)27 km處發(fā)現(xiàn)7個(gè)疑似金伯利巖體。這些金伯利巖體成群成帶分布, 局部地段巖體成帶性非常明顯, 在小比例尺圖面上可以清晰看到金伯利巖體呈線狀或孤狀展布(圖1b)。以往在礦田核心區(qū)將金伯利巖劃分為3個(gè)礦帶, 將西北側(cè)出露有可疑巖體的地段劃分為第Ⅳ礦帶。本次研究, 根據(jù)金伯利巖體相鄰關(guān)系將金伯利巖劃分為1個(gè)巖群區(qū)、1個(gè)巖帶區(qū)和1個(gè)單巖體區(qū)(圖 1)。

圖1 遼寧金伯利巖區(qū)域分布(a)和瓦房店金剛石礦田地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)(根據(jù)遼寧省地質(zhì)勘查院, 2017改編)Fig.1 Regional distribution of kimberlites in Liaoning (a) and a simplified geological map of the Wafangdian diamond ore field (b) (adapted from Liaoning Provincial Institute of Geological Exploration, 2017)

①巖群區(qū)金伯利巖成群分布, 僅有少量單獨(dú)的金伯利巖體, 位于原Ⅰ、Ⅱ礦帶的西南端, 分布有37個(gè)金伯利巖體, 其中 10個(gè)是巖管, 巖群區(qū)有5個(gè)巖群和3個(gè)單獨(dú)的金伯利巖體, 1、2號(hào)巖管以及50號(hào)和51-68-74號(hào)巖管兩個(gè)大型原生金剛石礦床分布在此區(qū)。

②巖帶區(qū)金伯利巖成帶分布, 范圍包括原Ⅰ礦帶中部、Ⅱ礦帶區(qū)東部和Ⅲ礦帶, 區(qū)內(nèi)有 58個(gè)金伯利巖體, 其中8個(gè)是巖管, 包括30號(hào)巖管大型原生金剛石礦床和34、38、110、111號(hào)等巖管, 巖帶區(qū)內(nèi)各巖體之間相距很近, 平面上構(gòu)成直線狀或孤線狀4條巖帶。

③單巖體區(qū), 雖然局部也有相距較近的金伯利巖體, 但不具備巖群或巖帶的特征, 這一區(qū)域包括原Ⅰ礦帶東端和Ⅳ礦帶, 區(qū)內(nèi)有 18個(gè)金伯利巖體和7個(gè)疑似金伯利巖體, 其中6個(gè)是巖管, 42號(hào)大型原生金剛石礦床出露在此區(qū)域內(nèi)。

1.2 金伯利巖體地表形態(tài)特征

本區(qū)金伯利巖體受斷裂構(gòu)造控制特征明顯, 按產(chǎn)出形態(tài)分為巖脈和巖管, 巖脈形態(tài)簡(jiǎn)單, 產(chǎn)狀比較穩(wěn)定, 巖管形態(tài)較為復(fù)雜。

巖脈一般呈北東東至近東西向展布, 走向65°～90°, 方向性明顯, 嚴(yán)格受密集節(jié)理帶控制,相鄰脈體相互平行, 走向一般比較穩(wěn)定, 傾向南東,傾角 70°～85°之間, 長(zhǎng)度幾十米到千余米不等, 脈寬0.2～1.0 m, 個(gè)別地段可達(dá)3～5 m。一般來說, 脈體形態(tài)簡(jiǎn)單規(guī)整, 與圍巖界線清楚, 脈幅變化較小,僅在局部有膨大或變窄現(xiàn)象, 單個(gè)脈沿走向具有尖滅再現(xiàn)分枝復(fù)合現(xiàn)象, 局部可見幾條相互平行的脈組成一個(gè)小脈帶。脈狀金伯利巖巖性比較簡(jiǎn)單主要為強(qiáng)碳酸鹽化斑狀金云母金伯利巖, 一般均含有金剛石。

巖管的形態(tài)比較復(fù)雜, 地表出露形態(tài)有橢圓狀、棱形狀、葫蘆狀和不規(guī)則狀等(圖2)有的巖管具有明顯的長(zhǎng)軸方向, 有的巖管則呈近等軸狀, 能看出長(zhǎng)軸方向的基本上其長(zhǎng)軸方向均為近東西向或北東向, 規(guī)模較大的以近東西向?yàn)橹? 如30號(hào)、50號(hào)巖管。地表出露面積最大的是 42號(hào)巖管, 面積約41 200 m2, 小巖管的面積甚至小于100 m2。巖管多數(shù)向南傾斜, 傾角 75°～85°。

圖2 典型金伯利巖管形態(tài)示意圖Fig.2 Schematic diagram of typical kimberlite pipe morphology

1.3 典型金伯利巖體深部形態(tài)特征

自從發(fā)現(xiàn)金伯利巖以來, 本區(qū)的金剛石勘查工作基本上沒有中斷, 對(duì) 4個(gè)大型原生礦床施工了大量的鉆探工作量, 對(duì)巖體形態(tài)的控制也比較好。

50號(hào)巖管是區(qū)內(nèi)最著名的巖管, 位于巖群區(qū),已開發(fā)利用。據(jù)勘探報(bào)告記載, 該巖管出露標(biāo)高130～200 m, 主礦體部分地表呈不規(guī)則菱形, 東西較長(zhǎng)、南北較窄, 長(zhǎng)寬比為 4.8:1, 東部為脈狀。巖管縱向變化較大, 在+60 ～ –20 m標(biāo)高部位膨大, 地表與+60 m標(biāo)高巖管面積的比值為 1:1.9, 地表與–20 m標(biāo)高巖管面積的比值為1:2.3, 巖管傾向南南西, 傾角70°～78°。在–70 m標(biāo)高左右急劇收縮尖滅。圖3示意了50號(hào)巖管不同標(biāo)高的形態(tài)。根據(jù)礦區(qū)鉆孔資料建立的三維礦體模型顯示, 50號(hào)巖管主礦體部分呈靴子狀, 底部西端翹起似鞋跟、東端有拖尾似鞋尖, 底界平直, 總體上為一個(gè)厚大板狀體, 向南傾斜, 傾角約85°。

30號(hào)巖管是目前區(qū)內(nèi)工程控制最深的巖管, 位于巖帶區(qū)。地表形態(tài)為長(zhǎng)橢圓形, 長(zhǎng)軸方向 70°, 長(zhǎng)212 m, 平均寬80 m。詳查報(bào)告認(rèn)為, 巖管分為30-1和 30-2兩個(gè)礦體。30-1出露于地表, 傾向南東, 傾角50°左右, 延深120 m, 在其南東側(cè)存在隱伏礦體,編號(hào)為30-2。圖4兩條勘探線剖面示意了30號(hào)巖管的深部形態(tài)。根據(jù)礦區(qū)鉆孔資料, 認(rèn)為30號(hào)巖管是近直立的金伯利巖管, 在被近水平斷層錯(cuò)斷后, 鉆孔揭露到的礦體向南東方向逐漸加深從而顯示側(cè)伏的特征(付海濤等, 2017)?？傮w來看, 30號(hào)巖管還是一個(gè)相對(duì)完整的巖管, 只是局部有些錯(cuò)動(dòng)。30號(hào)巖管是區(qū)內(nèi)面積第二大的巖管, 邊部出露有含金伯利巖物質(zhì)的角礫巖, 鉆孔中在巖管南側(cè)見有該類型角礫巖, 但與地表見到的角礫巖不具有上下對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖4 30號(hào)巖管深部形態(tài)示意圖Fig.4 Schematic diagram of the deep morphology of No.30 kimberlite pipe

42號(hào)巖管位于單巖體區(qū), 地表南北兩側(cè)出露有含金伯利巖物質(zhì)角礫巖, 中間為金伯利巖管(圖 5),呈筒狀, 不同標(biāo)高形態(tài)變化不大, 是區(qū)內(nèi)唯一一個(gè)上下近等粗的筒狀巖管, 也是目前我國(guó)面積最大的金伯利巖體。地表出露標(biāo)高約 150 m, 鉆探控制巖體延深超過560 m, 由于是區(qū)內(nèi)4個(gè)大型原生金剛石礦床中品位最低的, 所以工作程度相對(duì)較低, 有部分鉆孔終孔在巖體之中, 也就是說這個(gè)巖管向下還有延深。

圖5 42號(hào)巖管不同標(biāo)高水平投影斷面示意圖Fig.5 Schematic diagram of the morphology of No.42 kimberlite pipe at different elevation levels

相對(duì)來說, 本區(qū)金伯利巖管的工程控制程度要好于巖脈, 尤其是 4個(gè)大型原生金剛石礦床的控制程度更高。位于50號(hào)巖管北側(cè)1 km處由51號(hào)、68號(hào)和74號(hào)三個(gè)巖管組成的大型原生金剛石礦床,雖然地表出露面積相差不大, 但鉆孔控制的范圍內(nèi),51號(hào)巖管明顯比另外兩個(gè)巖管大很多, 至少向下延深了近 400 m, 不同標(biāo)高處巖管的水平斷面面積略大于地表出露面積; 74號(hào)巖管是向下延深較小的一個(gè), 僅在少數(shù)幾個(gè)鉆孔中見到; 68號(hào)巖管不同標(biāo)高水平斷面的面積變化也不大。根據(jù)鉆孔資料, 西端的68號(hào)巖管在–200 m左右、東端的51號(hào)在–240 m標(biāo)高處巖管突然中斷, 這兩點(diǎn)的連線角度與 50號(hào)巖管底部界面的連線角度基本相同。

本區(qū)金伯利巖脈一般控制程度較低, 鉆孔中見到的脈體與地表見到的脈體不論是厚度還是巖性變化都不大, 但未發(fā)現(xiàn)向下延深較大的脈體。

2 瓦房店礦田金伯利巖地球化學(xué)特征

前人研究成果認(rèn)為, 遼寧金伯利巖的化學(xué)組成與世界金伯利巖平均成分相比, 堿度偏低; 與南非、前蘇聯(lián)和我國(guó)山東金伯利巖成分相比, Fe質(zhì)偏高; 與上地幔巖石相比, 鐵族元素降低, 稀有及稀土元素、放射性元素、鎢鉬族元素、親銅元素等相對(duì)富集(李星云等, 1989)。

有學(xué)者認(rèn)為, 用混染指數(shù)C.I——(SiO2+Al2O3+Na2O)/(MgO+2K2O), 可以較好地反映金伯利巖中殼源巖石的混染程度, 受混染的金伯利巖C.I＞1.5, 我國(guó)部分金伯利巖受到了混染作用的影響(董振信, 1991)。本次研究對(duì)不同分區(qū)典型巖管的樣品分析結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 結(jié)果顯示, 本區(qū)金伯利巖的混染指數(shù)具有一定的規(guī)律性, 巖群區(qū)的 1號(hào)、50號(hào)和51號(hào)巖管的C.I＜1.5, 巖帶區(qū)和單巖體區(qū)的金伯利巖的C.I≥1.5(見表1)。說明瓦房店礦田巖群區(qū)的金伯利巖受混染的影響可能較小, 更適合于開展深部物質(zhì)信息的研究。同時(shí), 對(duì)典型金伯利巖體與世界金伯利巖成分進(jìn)行了對(duì)比(見表 2), 結(jié)果顯示, 瓦房店礦田的金伯利巖總體上富 Ca、Al, 特別是位于巖帶區(qū)的巖體 Ca含量更高, 甚至高出世界平均值的3～4倍; 貧Mg、Na, 巖帶區(qū)的巖體甚至只有世界平均值的 30%左右; 本次研究的巖體中除51號(hào)巖管外, 其它巖體呈現(xiàn)貧K特征; 位于單巖體區(qū)的 42號(hào)巖管, 貧 Mg、K、Na、P, 富 Si、Al、Ca、Ti、Fe, 是區(qū)內(nèi)唯一個(gè)富Si、Fe的巖體。

表1 瓦房店礦田典型金伯利巖體混染指數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of contamination index of typical kimberlites in Wafangdian ore field

表2 瓦房店礦田典型金伯利巖體元素含量與世界平均值的比值Table 2 Ratio of element content of typical kimberlites in Wafangdian ore field compared to the world average

3 瓦房店礦田金伯利巖地球物理特征

瓦房店礦田金伯利巖最重要的地球物理特征是其具有明顯而不均勻的磁性, 表 3記錄了礦田典型金伯利巖的磁化率和剩余磁化強(qiáng)度。從表3上可以看到, 各巖體的磁性變化較大, 有的巖體磁化率變化可達(dá)百倍以上, 有的巖體磁化率則變化較小。50號(hào)巖管的剩磁明顯高于其它巖體。碳酸鹽化金伯利巖(如11號(hào)脈)的磁性明顯降低, 甚至達(dá)到無磁性狀態(tài)。

表3 瓦房店礦田典型金伯利巖磁性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistical table of magnetic parameters of typical kimberlites in Wafangdian ore field

根據(jù)航磁和地磁測(cè)量結(jié)果, 金伯利巖體具有磁異常。面積較大的30號(hào)和42號(hào)巖管, 1:5萬航磁測(cè)量有明顯的異常顯示, 異常強(qiáng)度超過100 nT, 而面積相對(duì)較小的50號(hào)巖管只有在降低測(cè)線高度至幾十米時(shí)才能觀測(cè)到很弱的異常(安戰(zhàn)鋒等,2017)。地磁測(cè)量是本區(qū)發(fā)現(xiàn)金伯利巖的重要手段,1:2000地磁ΔZ測(cè)量結(jié)果, 50號(hào)巖管, 50 nT等值線大致是巖管的出露邊界; 30號(hào)巖管, 100 nT等值線揭示了隱伏礦體的范圍。42號(hào)巖管, 1:5000地磁ΔZ測(cè)量結(jié)果 200 nT等值線大致是巖管的出露邊界。51號(hào)巖管是通過 1:2000地磁測(cè)量而發(fā)現(xiàn)的,而68號(hào)和74號(hào)巖管在1:2000地磁測(cè)量結(jié)果中卻沒有異常。不同的巖體磁測(cè)比例尺不同, 有些小巖管需要用 1:1000地磁測(cè)量才能用磁異常圈出巖體的范圍。

總體上看, 本內(nèi)地層基本上屬無磁性地質(zhì)體,金伯利巖屬中等磁性地質(zhì)體, 與區(qū)內(nèi)輝綠巖、橄欖玄武巖等磁性相當(dāng)。

表4是30號(hào)和50號(hào)兩個(gè)巖管的電阻率統(tǒng)計(jì)結(jié)果?？傮w上, 金伯利巖屬中低電阻率地質(zhì)體, 50號(hào)巖管電阻率略高于30號(hào)巖管。當(dāng)圍巖是高阻的泥灰?guī)r、片麻巖時(shí), 金伯利巖顯示為低阻體; 當(dāng)圍巖是粉砂巖、頁巖時(shí), 金伯利巖與圍巖之間幾乎無電阻率差異, 很難在這些巖性中判斷出金伯利巖的位置。

表4 瓦房店礦田30號(hào)、50號(hào)金伯利巖管電阻率統(tǒng)計(jì)表Table 4 Resistivity of No.30 and No.50 kimberlite pipes in Wafangdian ore field

4 問題與討論

4.1 影響本區(qū)金伯利巖形態(tài)的主要因素

巨(大)型構(gòu)造是控制金伯利巖產(chǎn)區(qū)的重要因素(李開善, 1981); 金伯利巖漿沿裂隙快速上侵(鄭建平等, 1989); 就位于寒武系毛莊組以下層位的地層之中, 礦田見有金伯利巖被同位素年齡為 95～144 Ma的橄欖玄武巖所穿切(趙春強(qiáng)等, 2018); 測(cè)年結(jié)果顯示, 30號(hào)巖管432 Ma, 42號(hào)巖管341 Ma、356 Ma、455 Ma, 50號(hào)巖管422 Ma、462 Ma, 51號(hào)巖管 463 Ma(董振信, 1994), 最老的年齡與張宏福和楊岳衡(2007)的結(jié)果相近。根據(jù)南京大學(xué)(2016)研究結(jié)果, 本區(qū)中生代存在兩期(165～166 Ma和138 Ma)對(duì)金剛石礦床起破壞作用的巖漿事件(樣品取自30號(hào)巖管鉆孔中和42號(hào)巖管旁的閃長(zhǎng)玢巖)。在礦田東部的早侏羅統(tǒng)砂礫巖中發(fā)現(xiàn)有金剛石砂礦。雖然山東蒙陰坡里地區(qū)金伯利巖帶形成于中生代燕山晚期(褚志遠(yuǎn)等, 2019), 但目前遼寧還沒有相似的研究成果見報(bào)。因此認(rèn)為, 本區(qū)金伯利巖侵位于中寒武世之后侏羅紀(jì)之前。

本區(qū)金伯利巖體, 除42號(hào)巖管以外, 其它被稱為巖管的金伯利巖體絕大部分仍具有脈的特征, 具有明顯的拉長(zhǎng)形態(tài)(以往將長(zhǎng)寬比小于10的稱為巖管)。以規(guī)模較大的50號(hào)和30號(hào)巖管為例, 地表形態(tài)以及鉆孔控制的深部形態(tài), 這兩個(gè)巖體均具有厚大板狀特征。平面上近等軸狀的有 1號(hào)、34號(hào)、38號(hào)和75號(hào)等小巖體(圖2), 但從鉆孔控制結(jié)果看,這些巖管深部有的與脈體相連, 比如38號(hào)與111號(hào)巖管通過巖墻連成一體。區(qū)內(nèi)脈狀金伯利巖體的邊界與圍巖清晰, 侵位時(shí)受斷裂構(gòu)造控制的特征明顯。厚板狀的巖管可能侵位于斷裂構(gòu)造的復(fù)合部位,或者是不同方向斷裂構(gòu)造的交叉部位。由于脈狀體未見角礫狀金伯利巖或含金伯利物質(zhì)角礫巖, 說明脈狀體是沿壓(扭)性斷裂侵入的。

根據(jù)已有資料, 本區(qū)金伯利巖體在侵位后基本上未遭受太多的改造, 對(duì)巖體形態(tài)影響最大的是逆沖推覆構(gòu)造。在進(jìn)行三維建模過程中發(fā)現(xiàn)30號(hào)巖有被近水平斷層錯(cuò)斷的現(xiàn)象, 經(jīng)過野外工作發(fā)現(xiàn)礦田存在推覆構(gòu)造體系, 初步判斷該推覆構(gòu)造形成于中晚侏羅世, 晚于金伯利巖侵位時(shí)間,對(duì)區(qū)內(nèi)金伯利造成了不同程度的破壞, 從而很好地解釋了區(qū)內(nèi)有些金伯利巖體向下延深不大或突然尖滅的現(xiàn)象。這套推覆構(gòu)造體系, 從南東東向北西西方向運(yùn)動(dòng), 在 50號(hào)巖管附近可見該推覆構(gòu)造線理產(chǎn)狀顯示構(gòu)造面為傾角 15°左右向南東傾、由110°向 290°方向運(yùn)動(dòng)。位于礦田核心區(qū)東北部的42號(hào)巖管在鉆孔控制的深度內(nèi)未見明顯錯(cuò)斷的現(xiàn)象; 30號(hào)巖管位于中部偏北的位置, 雖然被錯(cuò)斷了但巖管基本上還是連續(xù)的, 鉆孔資料和音頻大地電磁測(cè)量結(jié)果未見明顯的地層重疊現(xiàn)象; 南部的 50號(hào)巖管則被徹底錯(cuò)斷, 礦區(qū)地表可見不同巖性層多次重復(fù), 鉆孔巖心可見地層重疊現(xiàn)象,音頻大地電磁測(cè)量結(jié)果有重復(fù)出現(xiàn)的高低阻異常。重力剖面測(cè)量反演結(jié)果, 30號(hào)巖管所在位置的地層受推覆構(gòu)造影響而產(chǎn)生的折曲明顯弱于50號(hào)巖管所在的位置, 30號(hào)巖管受破壞的程度也弱于50號(hào)巖管。礦田南部金伯利巖體受逆沖推覆構(gòu)造的影響明顯大于北部。在逆沖推覆構(gòu)造鋒帶局部可見規(guī)模不大的平臥褶皺導(dǎo)致地層發(fā)生倒轉(zhuǎn), 目前尚未發(fā)現(xiàn)金伯利巖被錯(cuò)斷后發(fā)生倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

總體來看, 本區(qū)深大斷裂提供了金伯利巖巖漿的上侵通道, 淺部壓(扭)性斷裂提供了就位空間。金伯利巖侵位后受到推覆構(gòu)造的影響, 巖體形態(tài)發(fā)生了變化, 顯現(xiàn)出西淺東深向東側(cè)伏或向下突然尖滅的形態(tài)特征。也就是說, 本區(qū)影響金伯利巖體形態(tài)的主要因素是斷裂構(gòu)造, 巖漿侵位時(shí)斷裂構(gòu)造控制了巖體形態(tài), 成巖后斷裂構(gòu)造對(duì)巖體形態(tài)進(jìn)行了改造, 特別是逆沖推覆構(gòu)造使部分金伯利巖體變成多個(gè)斷塊, 在開展深部找礦時(shí)需要對(duì)巖體的不連續(xù)性加以注意。

4.2 本區(qū)金伯利巖與深大斷裂的關(guān)系問題

有研究認(rèn)為, 瓦房店地區(qū)與郯廬斷裂活動(dòng)相關(guān)的北北東向斷裂構(gòu)造控制了金伯利巖的空間分布范圍(趙建軍等, 2011); 郯廬斷裂的雛形出現(xiàn)在中生代的中央造山帶東段(梁光河, 2018), 斷裂開始形成于中、晚三疊世(萬天豐等, 1996), 郯廬斷裂北段左行走滑斷裂形成于100 Ma左右(竇立榮等, 1996); 有研究認(rèn)為, 瓦房店地區(qū)的金伯利巖與晚侏羅世—早白堊世的大火山巖省的有關(guān)(曾普勝等, 2021); 瓦房店地區(qū)的金伯利巖可能在早古生代之前形成于華北地臺(tái)之巖石圈底部, 而在中生代白堊紀(jì)時(shí)期才在大規(guī)模巖石圈拆沉的地質(zhì)背景下快速上升(王十安等,2021)。但目前尚無支持這些認(rèn)識(shí)的測(cè)年數(shù)據(jù)。也有研究認(rèn)為, 郯廬斷裂帶是一條長(zhǎng)壽斷裂, 具有長(zhǎng)期復(fù)雜的活動(dòng)歷史。在《郯廬斷裂》(國(guó)家地震局地質(zhì)研究所, 1987)一書中記載: 李四光認(rèn)為該斷裂控制了遼東與遼西古生代沉積盆地; 徐嘉煒認(rèn)為該斷裂東支可能在太古代末產(chǎn)生, 長(zhǎng)期繼承活動(dòng); 黃汲清認(rèn)為形成于前震旦紀(jì), 中、新生代重復(fù)活動(dòng); 馬杏垣認(rèn)為元古代以前控制東北元古代褶皺帶的構(gòu)造發(fā)展, 主要活動(dòng)期在中生代; 于丕休等認(rèn)為太古代以來長(zhǎng)期活動(dòng)。另外, 有研究認(rèn)為, 古郯廬斷裂是震旦紀(jì)開始形成的(喬秀夫和張安棣, 2002)。本文認(rèn)為,區(qū)內(nèi)金伯利巖受古郯廬斷裂帶的次級(jí)斷裂控制, 郯廬斷裂在本區(qū)至少在古生代就已經(jīng)存在。

5 結(jié)論

本區(qū)金伯利巖成群、成帶分布, 南西部以巖群為主, 中部以巖帶為主, 東北部則以單巖體分布為主。根據(jù)巖體的化學(xué)成分, 巖群區(qū)的金伯利巖體受圍巖成分混染的程度小于巖帶區(qū)或單巖體區(qū)的金伯利巖。4個(gè)大型原生礦床中, 位于巖群區(qū)的50號(hào)和51號(hào)巖管混染指數(shù)分別為1.36和1.26, 小于1.5的判別標(biāo)準(zhǔn); 巖帶區(qū)的 30號(hào)巖管混染指數(shù)為 1.5, 是巖帶區(qū)混染指數(shù)最小的巖體; 單巖體區(qū)的 42號(hào)巖管混染指數(shù)為1.61, 高于1.5的判別標(biāo)準(zhǔn), 因此認(rèn)為巖群區(qū)的巖體更適合用于研究深部信息。

本區(qū)的金伯利巖與其它地區(qū)的金伯利巖相比,地球化學(xué)特征和地球物理特征既有相似性也有獨(dú)特性。影響巖體形態(tài)的主要因素是斷裂構(gòu)造, 斷裂構(gòu)造提供了巖漿上侵通道和就位空間, 成巖后的逆沖推覆構(gòu)造對(duì)巖體形態(tài)造成了不同程度的影響。

致謝: 本文為遼寧省地質(zhì)勘查項(xiàng)目“瓦房店金剛石整裝勘查區(qū)增儲(chǔ)專項(xiàng)”(編號(hào): LNZC2019-0078-20)資助的成果。感謝項(xiàng)目組全體成員和遼寧金剛石勘查技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)各位專家、同事付出的辛勤勞動(dòng)和大力支持, 感謝遼寧省第六地質(zhì)大隊(duì)有限責(zé)任公司總經(jīng)理韓雙、總工程師許洪斌給予的大力支持, 感謝審稿專家的悉心指導(dǎo)。

Acknowledgements:

This study was supported by Liaoning Province Geological Exploration Project (No.LNZC2019-0078-20).