淺議我國金剛石原生礦分布概況及找礦方法

吳成平　石睿　鄧茂盛

摘要：為了解我國金剛石原生礦找礦情況，更好地服務于新一輪金剛石找礦工作，介紹了金剛石原生礦成礦類型、指示礦物及相關巖石，編制了金剛石原生礦或與金剛石有關巖體的分布圖，梳理了地質、物探、化探、遙感等多種金剛石原生礦找礦方法。我國金剛石原生礦分布地區廣、找礦方法多，但金剛石資源稀少，通常礦床規模不大，找礦難度大，應以已知礦為突破口，研究成礦規律、找礦模型，合理選擇金剛石找礦方法。

關鍵詞：金剛石原生礦；分布概況；找礦方法

前言

金剛石不僅作為珍貴的寶石供人們使用，在現代工業生產中也有廣泛的用途。早在明清乃至唐宋以前，我國就有金剛石開發和應用的記載[1]，20世紀50年代，為尋找金剛石礦床，我國成立了專業的金剛石找礦隊伍，為金剛石找礦事業做出了很大的貢獻，至今地質專家們仍在為我國尋找金剛石礦不懈努力。我國金剛石礦分布廣泛，遼寧、貴州、湖南、山東、新疆、江蘇等17個省份均發現金剛石原生礦或與金剛石礦有關的巖體。但從60年代以后，新發現的原生礦數量總體偏少，在國際國內金剛石資源日益緊缺的今天，需總結以往金剛石找礦經驗和找礦方法，探索新的方法技術。近期，全國新一輪金剛石找礦工作將華北克拉通郯廬斷裂帶、鄂爾多斯古陸、太行山斷裂帶、揚子克拉通雪峰古陸、塔里木克拉通等5個區域作為戰略選區，推進我國金剛石找礦工作。本文總結了我國金剛石原生礦找礦分布概況，在前輩工作的基礎上編制了我國金剛石原生礦或與金剛石有關巖體的分布圖，并介紹了金剛石原生礦找礦方法，希望藉此對金剛石找礦工作有所幫助。

1. 金剛石原生礦成礦類型

隨著金剛石原生礦成礦理論不斷發展，金剛石原生礦成礦類型亦不斷豐富，目前人們認為金剛石的成礦類型主要有4種，包括金伯利巖（鉀鎂煌斑巖）型、超高壓變質型、隕石撞擊型及蛇綠巖型[2]。（1） 金伯利巖（鉀鎂煌斑巖）型金剛石礦源層主要位于古老克拉通范圍內的上地幔深部，巖石圈和軟流圈交界部位，金伯利巖或鉀鎂煌斑巖等主巖僅作為把金剛石從上地幔深部攜帶到地表的載體。含礦的金伯利巖主要發現于克拉通內部，而含礦鉀鎂煌斑巖則主要發現于克拉通邊緣活動帶和古、中元古代地臺區。（2） 超高壓變質型金剛石，含金剛石的巖石為長英質片麻巖、石英巖和大理巖等表殼巖石，表明在板塊和地體邊界，陸殼物質俯沖到大于150km深度之后，又折返到地表。（3） 隕石撞擊型金剛石是隕石撞擊地球后，在隕石坑中形成的熔融體中結晶而成。（4） 蛇綠巖型金剛石，在全球5個造山帶的10處蛇綠巖的地幔橄欖巖或鉻鐵礦中均發現金剛石和其他超高壓礦物的基礎上提出的一種新的天然金剛石產出類型。認為早期俯沖的地殼物質到達地幔過渡帶后被肢解，加入到周圍的強還原流體和熔體中，當熔融物質向上運移到地幔過渡帶頂部，鉻鐵礦和周圍的地幔巖石以及流體中的金剛石等深部礦物一并結晶。之后，攜帶金剛石的鉻鐵礦和地幔巖石被上涌的地幔柱帶至淺部，經歷了洋盆的拉張和俯沖階段，最終在板塊邊緣就位。除隕石撞擊型金剛石原生礦未在國內發現，其他三種類型均有產出。

2. 金剛石指示礦物及相關巖石

金剛石伴生礦物在原生礦中的數量遠多于金剛石，而且搬運距離比金剛石近[3]，在金剛石原生礦找礦中應對這些指示礦物充分重視。一般情況下金伯利巖型金剛石原生礦的指示礦物有鎂鋁榴石、鉻尖晶石[4]、鉻透輝石和鎂鈦鐵礦等，鉀鎂煌斑巖的標志性伴生礦物為鎂鋁尖晶石、鉻金紅石等[5]，有這些指示礦物出現的地區且有金剛石出土，是預測金剛石原生礦的重要依據。

除了金伯利巖、鉀鎂煌斑巖中發現金剛石，在千枚巖、片麻巖、斑巖、碧玄巖、橄欖玄武巖、蛇紋巖、橄欖巖、榴輝巖中均發現過金剛石[6]，古老地臺上發育堿性鎂鐵質巖或超鎂鐵巖、堿性超鎂鐵煌斑巖、碳酸巖、科馬提巖和堿性玄武巖的區域，可作為大范圍優選遠景區的依據之一，但在局部地區它們又成為尋找金伯利巖的干擾巖體[7]。目前認為金伯利巖的圍巖或蓋層為含碳巖石時，對金剛石的富集是有利的[8]，因此炭質板巖、頁巖以及碳酸鹽區有利于金剛石形成。

3. 我國金剛石原生礦分布概況

我國有計劃地開展金剛石找礦工作始于1952年，在華北地臺、揚子地臺、塔里木地臺范圍內，多個省份發現了金剛石和金伯利巖、鉀鎂煌斑巖[6]，金剛石原生礦床主要分布于華北克拉通的遼寧瓦房店和山東蒙陰，其次是湖南沅水流域，但主要是金剛石砂礦床[9]。目前，發現金剛石或與金剛石有關巖體中，按照金剛石原生礦成礦類型劃分，我國大部分地區金剛石礦床屬于金伯利巖或鉀鎂煌斑巖型，如山東蒙陰、河北涉縣、吉林集安、遼寧瓦房店、貴州馬坪、河南鶴壁等地區；江蘇新沂地區屬于超高壓變質型；西藏羅布莎、丁青、澤當、日喀則、當窮、普蘭、東波、新疆薩爾托海等地區則屬于蛇綠巖型。各省金剛石找礦情況具體如下：

（1） 20世紀50年代，湖南沅水地區開始進行金剛石系統普查，90年代地質工作者在寧鄉境內找到了在成分上類似于西澳鉀鎂煌斑巖的堿性巖群[10]。（2） 1965年，山東蒙陰[11]發現金剛石原生礦，且魯西、魯東具備良好的金剛石原生礦成礦地質條件，開展了大規模的金剛石原生礦普查。（3） 1965年起，在河北省境內開展大面積自然重砂掃面工作，80年代，重點圍繞涉縣東艾口[12]發現金剛石和鎂鋁榴石開展評價，采用重砂小樣控制支流和選礦大樣分段控制主流的方法沿漳河水系進行追索，發現了匡門—張家口金伯利巖帶。（4） 20世紀60～70年代，吉林省開展了金剛石普查工作，并在集安地區[13， 14]發現59條金伯利巖脈，分布面積約39km2，雖然其后總體工作程度低，但是尋找大型金剛石原生礦床的有利地區。（5） 20世紀60年代中期，在貴州省鎮遠馬坪地區發現金剛石原生礦，但認為是鉀鎂煌斑巖[15]根部相，礦體已遭到嚴重剝蝕。20世紀末，在黔東清水江流域亮江次級小支流中發現大量金剛石[5]。2014年貴州省101地質隊在施秉翁哨地區開展野外地質調查工作的過程中，發現鉀鎂煌斑巖兩處[16]。2014年～2015年，在黔東地區開展了1∶5萬航磁測量，為該地區金剛石找礦提供支持。（6） 20世紀60～70年代，在遼寧復縣、鐵嶺、桓仁、錦西等地[17]發現了金伯利巖，70年代以來，利用磁法配合重砂方法在遼南地區[18]找到了金剛石原生礦床。90年代，在瓦房店地區又新發現金伯利巖體3處。遼寧金剛石勘查工作已發現百余

個金伯利巖巖體，且金剛石品質較好。（7） 80年代以來，西藏自羅布莎蛇綠巖的一個礦區的鉻鐵礦中發現了金剛石，而后在康金拉礦區及雅魯藏布江縫合帶多個地幔橄欖巖體、班公湖—怒江縫合帶的丁青地幔橄欖巖中陸續發現金剛石[2]。（8） 1987年，在湖北大洪山地區[19]發現鉀鎂煌斑巖，并在北京召開的金伯利巖國際研討會上得到確認，是大洪山地區金剛石找礦類型的新突破。（9） 20世紀90年代，在山西北部[20]找到了含金剛石的金伯利巖和鉀鎂煌斑巖，重砂選獲細粒級金剛石，雖然不具經濟意義，但提供了重要的找礦線索。（10） 20世紀70年代，新疆巴楚地區[21]找到一種角礫狀構造的鎂鐵—超鎂鐵巖，經新疆地質局科研所鑒定為金伯利巖。90年代，新疆喀拉喀什河水系重砂礦物中發現了大量鈦鐵礦，并找到了可作為尋找金剛石的指示礦物鎂鈦鐵礦[22]。（11） 20世紀60至90年代，河南省也進行了大量的金剛石普查工作，共發現金剛石及其指示礦物異常區6處，鶴壁地區發現了金伯利巖體79個[23]。在漳河東艾口、安陽河王家嶺等地區共出土金剛石6顆。（12） 20世紀80年代，蘇北新沂—泗洪及賈汪地區被選定為全國重要金剛石找礦遠景區之一，該地區共獲金剛石268顆，并發現大量鎂鋁榴石等指示礦物[24，25]。2015年，蘇北金剛石找礦靶區銅山張集普查及泗洪梅花評價項目在徐州張集—房村地區開展了以航磁為主、航放為輔的1：1萬航空物探綜合測量，為進一步開展金剛石原生礦找礦工作提供了基礎資料。（13） 1998年，浙江省龍游[26， 27]發現原生金剛石，至今已在深斷裂控制區發現含金剛石似金伯利巖管140余處，具有重大的科研和找礦價值。（14） 2011年～2012年，安徽省宿州欄桿地區[28]的輝綠巖、橄欖玄武巖、火山角礫巖、玻基輝橄巖中分別選出金剛石，累計數量超過200顆。（15） 2015年，從內蒙古賀根山[29]蛇綠巖鉻鐵礦取樣，通過重砂選礦，挑選出了130余粒晶形完好的金剛石。

4. 金剛石原生礦找礦方法

4.1 地質方法

4.1.1 區域地質類比及地質追索法

（1） 區域地質類比法。該方法主要通過與已知金剛石原生礦地質條件進行對比，尋找相似之處。例如，前蘇聯通過對西伯利亞的地質條件的研究，認為與盛產金伯利巖的南非極為相似，從而在西伯利亞開展找礦并取得成功，開創了區域地質類比法尋找金伯利巖的先例[30]。（2） 地質追索法。金剛石原生礦較少，規模較小，但具有有成群、成帶出現的特點，地質追索法以某個地區找到的第一個原生礦為基礎，在初步查明原生礦與構造的關系后，進行構造追索，進而直接尋找新的金剛石原生礦。

4.1.2 重砂法

重砂法是尋找金剛石原生礦的最基本、最有效手段[31]，在重砂法實踐中不僅要注意金剛石，準確判定金剛石指示礦物也至關重要，這將又省又快地對工作區做出評價，對金剛石的普查找礦十分有利。我國和南非、前蘇聯等國家的第一個金伯利巖都是重砂法找到的。

通常根據氣候、地貌等條件，重砂法采用兩類方法，包括土壤方格網重砂法和水系重砂法。在氣候干旱、地表水系不發育的準平原化地區，采用地表土壤方格網重砂法。水系發育地區則采用水系重砂法，通常用重砂小樣控制支流和選礦大樣分段控制主流的方法對水系進行追索，但應注意次生儲礦層在普查中的干擾。重砂法找到了河南中部第一顆金剛石，發現了匡門—張家口金伯利巖帶，湖南、貴州、廣西用此法發現許多礦點。

4.2 物探方法

大部分地區的金伯利巖或鉀鎂煌斑巖具有一定磁性，金伯利巖普遍表現為低電阻率的特征，與圍巖之間亦存在密度差，某些地區的金伯利巖放射性強度不高，但規律明顯。金剛石母巖的地球物理特征為物探方法的使用提供了物理基礎。物探方法不僅可以確定金剛石母巖的位置，還可以確定其邊界、埋深和規模等信息[32]，具體方法包括地面磁法、電法、重力、放射性法，卡帕測量以及航空物探方法等[3]。在地面物探方法中，磁法效果最佳，應用最廣，是直接或間接尋找金伯利巖等與金剛石有關巖體的有效手段之一。電法和重力測量因效率低且質量不穩，不宜用于大面積普查找礦，一般用于協助磁法，圈定巖體邊界。物探方法的選擇使用應根據工作地區的區域地質特征和自然地理條件而確定[33]。航空物探方法經濟、高效、探測面積大，已在遼寧、貴州、江蘇等多省應用于金剛石找礦工作。航磁測量是金剛石找礦的重要手段，航放作為輔助方法在金剛石找礦中也有所應用，近年來航磁梯度測量也正在我國金剛石找礦區開展試驗工作。卡帕測量則通過研究鐵磁性礦物的分布規律，追索金剛石原生礦。

4.3 化探方法

鉀鎂煌斑巖的試驗表明金剛石原生巖體一般均含有某些特征元素，其中Cr、Ni、Ti和Nb含量偏高，具有地球化學探礦前提。金伯利巖中微量元素Cr、Ni、Co含量，高于鎂鐵質巖而低于超鎂鐵巖；Nb、Ti、Ba、As、U、Th含量高于鎂鐵質巖和超鎂鐵巖，在外應力作用下，形成高含量的分散暈（流）異常。但地球化學尋找金剛石需與地質、物探、遙感等其他方法配合使用，應盡可能在收集基礎地質和綜合找礦資料基礎上，確定重點找礦區[7， 34]。

4.4 遙感方法

圖2 金剛石原生礦找礦方法

遙感方法具有視野廣、區域性大的特點，可利用該方法縮小靶區范圍[34]。風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化殼、負地形處；金剛石被長時間風化，在地表表現為土狀，在進行鑒別時就能發現鱗片狀金云母和圓形顆粒；金伯利巖屬于暗色巖，在劇烈的風化作用和原巖蝕變下，形成風化產物，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，呈現金剛石礦床“蘭土”；金剛石礦床風化球，脫落后出現球印模凹坑，可通過風化物面積及呈褐色風化殼加以鑒別。

5. 結束語

（1） 我國大部分省份已開展金剛石找礦或進行了找礦前景分析，金伯利巖（鉀鎂煌斑巖）型金剛石礦床主要分布于古老克拉通及其邊緣活動帶，分布于我國的東北、中東部、西南等省份，超高壓變質型金剛石礦床主要分布在大別—蘇北—膠東一帶；蛇綠巖型金剛石礦床主要分布于板塊邊緣的西藏、新疆地區。

（2） 從1952年有計劃地開展金剛石找礦工作，至今已有64年的歷史，已知金剛石產地的勘查開發利用程度較高，部分金剛石原生礦已枯竭停產，金剛石原生礦通常規模小，找礦工作難度大，有的地區幾十年金剛石找礦工作仍未取得顯著進展，亟需利用我國新一輪金剛石找礦工作的契機，集合優勢資源，深入開展金剛石找礦工作。

（3） 根據已知到未知的原則，金剛石原生礦找礦以研究程度高、資料豐富、物化遙異常明顯的金剛石已知礦為突破口，總結金剛石成礦規律、找礦模型，在外圍或有金剛石成礦指示的區域進一步開展詳細工作。金剛石原生礦有較多的找礦方法，在研究成礦地質背景、地球物理特征、地球化學特征、指示礦物的基礎上，發揮區域地球物理、遙感的先導作用，以地質觀察研究為基礎，以重砂法為主要手段，綜合利用多種方法是尋找金剛石原生礦的重要途徑。

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