淺析金剛石礦床特征及找礦方法

伍先軍 陳建文

（湖南省地勘局四一三隊，湖南 常德 415000）

金剛石作為一種寶貴的礦產(chǎn)資源，其在全世界的儲量和產(chǎn)量都是非常稀少的[1-3]。據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)表明，目前全世界已經(jīng)探明的金剛石儲量大約在25億克拉左右，其中澳大利亞的金剛石儲量最大[4-5]。金剛石作為重要的礦產(chǎn)資源不僅儲量有限，產(chǎn)量也不夠高。目前全世界每年的金剛石產(chǎn)量大約在1億克拉左右，這其中有大約80%的金剛石屬于工業(yè)級金剛石，而更加昂貴價值更大的寶石級金剛石所占比例僅僅占到20%不到，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了需要。科技的發(fā)展以及人們生活水平的日益提高，乃至國防和航空事業(yè)的迅猛發(fā)展，導(dǎo)致金剛石的應(yīng)用范圍迅速擴大，其需求量大幅提高。如果按照現(xiàn)在的金剛石開采水平，現(xiàn)有的金剛石儲量也僅夠開采20-30年。隨著越來越多的國家都展開了對金剛石礦的找礦工作，世界金剛石可探明儲量也開始增大，好多國家都發(fā)現(xiàn)了新的金剛石礦床。人們需要對金剛石礦床特征更加深入的了解，同時需要更多的科研工作者投入到找礦工作中去，促進和提高現(xiàn)代找礦技術(shù)的發(fā)展。

1. 金剛石礦床成礦特征

1.1 遼寧瓦房店金剛石礦床特征

遼寧瓦房店金剛石礦區(qū)是我國最大的金剛石礦區(qū)之一，處于郯廬深斷裂帶的東側(cè)和金州斷裂帶西側(cè)，該礦區(qū)在長寬各幾十千米的范圍內(nèi)，包括了眾多的金伯利巖管和巖脈，數(shù)據(jù)表明共有一百余個金伯利巖體。瓦房店金剛石礦區(qū)位于地臺凹陷區(qū)之內(nèi)，太古宙和古元古代變質(zhì)巖和花崗巖構(gòu)成了該凹陷區(qū)基底。該區(qū)金伯利巖體侵入新元古界，少量侵入到古生界之中。

該礦區(qū)巖脈主要是金伯利巖，其金伯利巖主要是超基性巖石，礦區(qū)包括三個礦帶。通過分析該礦區(qū)一百余個金伯利巖體的賦存特征，巖脈呈現(xiàn)北東東方向，巖管主要呈現(xiàn)北北東方向。金伯利巖管的形態(tài)較為復(fù)雜多樣，多如橢圓形，葫蘆形或者菱形。通過對地質(zhì)構(gòu)造以及金伯利巖體的研究和理論分析，認(rèn)為瓦房店金剛石礦區(qū)金剛石儲量豐富，保守估計儲量應(yīng)在150萬克拉左右。

1.2 山東蒙陰金剛石礦床

山東省是我國金剛石儲量第二大的省份，同時也是最早探明出原生金剛石礦床的省份，另外發(fā)現(xiàn)較早的還有砂礦。山東省金剛石礦區(qū)主要是山東蒙陰金剛石礦區(qū)，該礦區(qū)位于郯廬大斷裂帶的西側(cè)，但不是位于主斷裂帶之中。其礦床呈現(xiàn)出成群成帶的分布特征。

山東礦區(qū)原生礦金剛石顏色各異，色差范圍變化較大，但主要是淡棕色，其中寶石級金剛石較少，不到總儲量的20%，金剛石砂礦主要是彩鉆且顆粒較大。原生礦主要存在于山東蒙陰，蒙陰礦區(qū)是中國最大的原生礦已開采幾十年，該礦區(qū)包含三條原生金剛石礦帶：位于蒙陰礦區(qū)南部的常馬莊礦帶、位于蒙陰礦區(qū)中部的西峪村礦帶以及位于蒙陰礦區(qū)北部的坡里金剛石原生礦帶，三條礦帶共包含100余條金伯利巖巖體，但是三條礦帶儲量不等，常馬莊礦帶儲量最大，坡里金剛石原生礦帶儲量最小。礦帶含礦性跟空間位置以及金伯利巖性等有關(guān)，一般來說，礦帶中部含量豐富，礦帶兩側(cè)含量較少。

1.3 湖南金剛石礦床特征

湖南的金剛石儲量相對較少，金剛石礦床主要分布在沅水流域，并且礦床為沖擊砂礦床。湖南礦區(qū)主要的礦床有四個，但是儲量均較小，四個礦床共計儲量70萬克拉左右。該礦床金剛石形狀較有特點，一般為八面體和十二面體，金剛石顏色相對其他礦區(qū)來說較淺，所以透明度高，品相好，雜質(zhì)少。

湖南金剛石礦床的金剛石較分散，但是金剛石質(zhì)量好，寶石級的比例較大，一般達到了40%左右，少數(shù)區(qū)域甚至達到了70%左右。在湖南金剛石開采歷史上，曾經(jīng)出產(chǎn)過多顆較大的金剛石，其中“湖南三號”金剛石達到了43.38克拉。

1.4 西藏金剛石砂礦特征

西藏金剛石礦區(qū)主要為砂礦，多見于山地南部地段的沖擊層中。按照金剛石分布特點可以劃分為兩種類型：溝谷型，沖-洪積扇型。溝谷型中金剛石較普遍，見礦率高，但是金剛石粒徑較小。該礦區(qū)金剛石顏色較淡，一般為無色或者淡黃色，透明度較高。金剛石晶形好，粒形多為八面體，較少的為十二面體和八面體的連體晶體。

西藏礦區(qū)尤其是巧西和紅區(qū)金剛石的發(fā)現(xiàn)為研究金剛石的成因提供了重要參考意義，對我們了解地幔深處的地質(zhì)和地幔構(gòu)成具有重要價值。

2. 金剛石礦床成因

金剛石礦床形成原因[6-9]普遍認(rèn)為有兩種，一種是巖漿晶說，另一種是幔源成因說。形成金剛石的三個因素為：第一，形成金剛石的原始巖漿中必須含有足量的原生碳。而據(jù)現(xiàn)代化學(xué)技術(shù)分析數(shù)據(jù)可得，原生碳含量較高的巖漿巖中只有金伯利巖和超基性巖的含量達到了產(chǎn)生金剛石的含量要求，所以，一般來說，金剛石只產(chǎn)生于超基性巖和金伯利巖之中；第二，生成金剛石就一定要滿足生成金剛石的所需熱量條件和壓力條件，據(jù)實驗室和理論計算資料得知，產(chǎn)生金剛石時其所需溫度要達到1300℃左右，其所需壓力要達到40千巴左右；第三，金剛石的晶出過程發(fā)生在巖漿的熔融體中，這種巖漿的熔融體不僅具有超高的流動的液體態(tài)的特征，而且其中還有大量的含碳物質(zhì)和鐵、鎳硫化物，這些都對金剛石的產(chǎn)生起了非常重要的催化作用。各種物質(zhì)在適宜的環(huán)境中按照如下反應(yīng)式形成金剛石：

2FeS+CO2=2FeO+S2+C(金剛石)

現(xiàn)在隨著金剛石形成原因的研究越來越深入，幔源成因說被越來越多的研究人員所接受，總體來說，金剛石就是在地幔中且距離地面150～200公里的位置處，在一定變化范圍內(nèi)的超高溫超高壓下，通過含碳物質(zhì)的一系列化學(xué)反應(yīng)最終形成金剛石。

金剛石幔源成因說的確立為金剛石的相關(guān)研究奠定了理論基礎(chǔ)，人們可以通過幔源成因說所確定的金剛石形成條件指導(dǎo)金剛石礦床的找礦工作，從而促進找礦工作的深入進行。

3. 金剛石礦床找礦方法

3.1 遙感地質(zhì)技術(shù)

這種技術(shù)具有視野廣、區(qū)域性大的特點，在初期勘察的時候，可以借助一下特點做出鑒別，從而縮小靶區(qū)范圍。

（1）金剛石礦床“黃土”。金剛石在被長時間的風(fēng)化期中，其中的鐵被氧化成赤鐵礦和褐鐵礦。其在地表表現(xiàn)為土狀，且風(fēng)化后的巖石較多都為碎塊，并且能形成有助于遙感鑒別的負(fù)地形。在進行鑒別時就能較容易的發(fā)現(xiàn)鱗片狀金云母和圓形顆粒，這一般就是橄欖石或者金伯利巖球。

（2）金剛石礦床“蘭土”。金伯利巖屬于暗色巖，在劇烈的風(fēng)化作用和原巖蝕變下，形成風(fēng)化產(chǎn)物，其主要組成為葉蛇紋石、膠蛇紋石、纖維蛇紋石和綠泥石等礦物。其散布情況為松散土狀，其散布范圍較大，且易出現(xiàn)低凹地形，對植被生長有利。含有較高含量的鉻、鎳、鉆、鎂以及稀上元素，且含有低含量的鈦、鋁、鈣、鹼金屬、全鐵和錳。通過其有限的分布面比如橢圓形、圓形或筒、管、脈等，能夠與超基性、基性巖風(fēng)化紅土、赭土區(qū)分開來。

（3）金剛石礦床風(fēng)化球。其大小從0.5～10cm不等，有的較大的呈球形、橢球形體，風(fēng)化作用將其從巖石中釋放出來。金伯利巖將這些球膠結(jié)起來，球脫落后出現(xiàn)被稱為球印模的凹坑。其鑒別的標(biāo)示可為其風(fēng)化物面積以及呈褐色的風(fēng)化殼。

（4）地貌形態(tài)。風(fēng)化作用使金伯利巖流失形成的金剛石主要積聚在沙洲、沙壩、河灘及河谷階地以及風(fēng)化殼、負(fù)地形處，可借助衛(wèi)星圖片分析從而鑒別出金剛石礦床，衛(wèi)星圖片的比例尺以萬分之一為最佳。

3.2 航磁異常分辨

航磁異常常常是發(fā)現(xiàn)金剛石礦床的最佳手段，金伯利巖和其圍巖可分為不同的種類，同時可表現(xiàn)為正異常、弱異常、負(fù)異常。

（1）如果片麻巖及混合巖區(qū)呈現(xiàn)磁性，則不容易分辨金伯利巖是否正常。如果呈圓形、橢圓形、筒狀或脈狀體的多具有弱磁性，那么就容易識別。

（2）可以通過航磁異常形態(tài)的不同辨別暗色巖和金伯利巖，如果是連續(xù)的、規(guī)模較大的異常形態(tài)則為暗色巖，不連續(xù)且規(guī)模較小的為金伯利巖。

（3）航磁異常受到各種干擾，不易分辨時，應(yīng)采用綜合物探方法，如重力測量，垂直電測深，對稱電測剖面法，感應(yīng)法等手段加以驗證，排除干擾。

3.3 地面地質(zhì)追索

通過分析遙感和航磁異常，對較明顯的異常點進行地面地質(zhì)追索，進而分析巖石類型、構(gòu)造、地形等地質(zhì)條件。借助于巖相程序來研究碎屑巖、礫巖層、底礫巖等，對金剛石含性、重礦物源地和重砂等做出趨勢分析圖。

對于和金剛石礦床有共源關(guān)系的地幔巖石要重點分析，比如偏堿性火山巖、堿性雜巖、煌斑巖類、橄欖巖、榴輝巖，甚至蛇紋巖等。

3.4 地球化學(xué)法

將地球化學(xué)法與地質(zhì)、物探、重砂、遙感等手段相結(jié)合進行金剛石礦床的找礦工作，針對不同的地區(qū)合理選擇相對應(yīng)的的找礦手段。

[1].涂懷奎. 金剛石礦床成礦特征和找礦方向討論[J]. 建材地質(zhì),1997 (2): 14-18.

[2].劉瑞. 中國東部堿性基性巖與金剛石礦床成礦機制研究[J]. 長春工程學(xué)院學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2003 (4): 1-4.

[3].董振信. 我國金伯利巖型金剛石礦床的若干地質(zhì)特征及其找礦標(biāo)志[J]. 礦床地質(zhì), 1991, 10(3):