山東省費縣朱田地區金剛石原生礦找礦方向探討

王玉峰

(1.山東省第七地質礦產勘查院，山東 臨沂 276006；2.山東省地礦局金剛石成礦機理與探測重點實驗室，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出，呈現顯著的集群特征[1]。就礦找礦，在已知含礦巖體外圍進行找礦勘查，相對容易實現找礦新突破。費縣朱田地區處在蒙陰坡里、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，該地區重砂礦物測量工作中累計選獲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]，找礦前景優越[3]，被劃為魯西地區金剛石原生礦一級找礦靶區(1)山東省第七地質礦產勘查院，平邑—費縣地區金剛石資源潛力評價與找礦方向研究報告，2011年。。然而，受地表殘坡積層覆蓋和強風化蝕變作用，找礦工作進展并不順利。

圖1 費縣朱田區域地質構造簡圖

但是，在區內大井頭巖體的深部勘查中，于地表下580m處見到斑點狀外貌的、含深源角礫成分的火山巖。經巖礦鑒定、巖石地球化學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，使得該地區找礦工作迎來轉機。

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，費縣朱田地區尚存在小泉莊西、大瑤草灣南、東小山北等鉀質超基性巖體。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，有必要對該地區金剛石成礦地質條件進行分析探究，為今后工作指明重點和方向。

1 區域地質背景

費縣朱田地區處于華北板塊(Ⅰ)東南緣(圖1)，魯西隆起區(Ⅱ)、魯中隆起(Ⅲ)、尼山-平邑斷隆(Ⅳ)之臨沂凸起(Ⅴ)西北部。區域上主要出露為古生代寒武紀—奧陶紀的灰巖、白云巖及泥頁巖，零星分布有石炭系、侏羅系及白堊系等沉積巖系。區域地層整體傾向NE，傾角在5°～15°之間，呈蓋層狀。蓋層之下為早前寒武紀變質變形侵入巖，其中新太古代片麻狀二長花崗巖在區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—傲徠山序列二長花崗巖；11—地質界線；12—平行不整合地質界線；13—斷層；14—鉀質超基性巖體；15—大井頭鉀鎂煌斑巖圖3 費縣朱田地區地質簡圖

區域深大斷裂發育，東距沂沭斷裂帶最西側的鄌郚-葛溝斷裂約55km，南北兩側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內西部穿過(圖1)。由深至淺，各級次斷裂一應俱全。

區域巖漿活動以侵入形式為主，其次為噴發形式，主要活躍于新太古代、古生代、中生代及新生代等地質歷史時期。值得關注的是，區域內出露多個與金剛石原生礦關系密切的巖漿巖體，如大井頭鉀鎂煌斑巖、新莊一帶的鉀質超基性雜巖脈及埠西橋、歸后莊等地的凝灰質角礫巖體，展現出良好的金剛石原生礦成礦地質條件。

2 區內成礦地質條件分析

2.1 地質構造條件優越

區內地層以古生代寒武紀--奧陶紀的灰巖、白云巖及泥頁巖為主，呈蓋層狀，受區域性掀斜作用[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變質變形侵入巖組成的結晶基底，年齡超過2.5Ga，屬于典型的A型克拉通，古生代時期厚度達200km[6-8]，具備金剛石形成和保存的溫度、壓力條件[9]。

區內斷裂構造比較發育，據其展布方向大致可分為NNW，NW和NNE向3組。其中NNW向燕甘斷裂是區域性主干斷裂，它從區內西側穿過，由其派生的NNE向次級斷裂在區內廣泛發育，它們與區域性NW向基底深大斷裂的次級斷裂，共同控制著區內地層展布，并為深源巖漿的上升侵位提供淺部構造條件。目前已知的小泉莊西、大瑤草南和東小山北等地的鉀質超基性巖，均與NNE向斷裂相關。大井頭巖管更是產于NNE向斷裂和NW向斷裂的交會部位。總之，朱田地區各級斷裂發育，具備金剛石原生礦產出的有利構造條件。

2.2 鉀質超基性巖體的出露

朱田地區已發現多處鉀質超基性巖體，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處鉀質超基性巖，其形態、產狀、規模及周邊自然重砂礦物特征見表1。

表1 朱田地區主要鉀質超基性巖體特征

主量元素分析數據顯示(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9.32%，4.04%和5.15%，K2O/Na2O更是高達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，3處巖體樣品的燒失量(LOI)分別高達12.02%，16.29%和10.98%，明顯高于一般巖漿巖。在樣品CO2含量較低、排除灰巖干擾的情況下，認為這些巖體富含氣體揮發性，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試數據及相關參數表

注：大井頭鉀鎂煌斑巖和小泉莊西、大瑤草南、東小山北等鉀質煌斑巖樣品測試由山東省地礦局金剛石成礦機理與探測重點實驗室完成。混染指數= (SiO2+Al2O3+Na2O)/(MgO+2K2O)

不過，小泉莊西等3個巖體的Al2O3含量均偏高，而MgO，TiO2含量均偏低(圖4)。結合大井頭巖體成分特征，推測可能與巖漿混染程度較高有關。混染指數可用來反映深源巖漿中殼源物質的混染程度，未發生混染的巖體混染指數接近于1，數值越大，受殼源混染的程度越高[18]。包括大井頭巖體在內，朱田地區4個代表性巖體的混染指數介于3.55～4.55之間(大井頭巖體地表強風化樣品更是高達5.48)，而西澳白榴透輝鉀鎂煌斑巖混染指數僅為2.40，山東蒙陰根部相金伯利巖的混染指數只有1.22。由此推測，朱田地區4個代表性巖體在上升侵爆的過程中捕獲了更多的殼源硅鋁質成分，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 朱田地區鉀質超基性巖體與蒙陰、西澳金剛石原生礦的主量元素折線對照圖

此外，區內尚存在小泉莊西南強硅化、褐鐵礦化地質體，大井頭東南凝灰質角礫巖及東黃山組底部凝灰質角礫巖，在這些巖體周邊同樣存在金剛石重砂礦物異常，展現出較廣闊的找礦前景。

2.3 金剛石及指示礦物的大量發現

自1970年以來，朱田地區累計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個地區。

大井頭村-小泉莊-北小山重砂礦物異常區呈近NWW條帶狀展布，西起大井頭巖體，東至小泉莊、北小山，南北止于兩側分水嶺，面積約3km2。該異常區內累計選獲金剛石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，又指示了搬運的近源性，具有重要的找礦指導意義[19]。

東小山-博平重砂礦物異常區呈NNE向展布，重砂礦物主要分布在朱田河東岸的殘坡積層中。該異常區內累計發現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，有麻點狀蝕象，發育有熔蝕溝，晶面上見一條原生裂隙，裂隙附近有2個小片石墨包體。

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

從分布圖上看(圖5)，朱田地區重砂礦物具有NNE向和NWW向線狀分布的特征，與區內NNE，NW向2組重要斷裂走向較為吻合。也從側面反映，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；2—鉻鐵礦及顆粒數；3—石榴石及顆粒數；4—透輝石及顆粒數；5—利馬礦及顆粒數；6—鉀質超基性巖；7—重礦物的線狀分布圖5 朱田地區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化蝕變，尤其是火山口相的巖石，含角礫成分多、固結程度差，更容易遭受風化剝蝕而改變原來面貌。有的甚至受后期強烈沖蝕而成負地形，極大地提高了找礦勘查難度。

自大井頭巖管發現以來，較長時間內未能界定其巖性和含礦性，就是因為近地表火山口相的巖石遭受強烈風化蝕變作用，原巖礦物成分難以辨認，而長期被定性為火山角礫巖。

同樣，處于燕甘斷裂下降盤的小泉莊西、大瑤草南和東小山北等巖體均遭受不同程度地風化蝕變，由于當前缺少深部工程控制，對其深部巖性特征尚缺乏充分認識。今后應加強其深部巖性、形態、產狀、規模及含礦性方面的勘查與研究。

3.2 NNE向斷裂旁側異常巖性的追索揭露

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

今后工作要注重對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、絹云母化等蝕變現象，做到追本溯源。同時，對斷裂附近的“山間洼”、“石中土”、“坡中溝”、“崗間草”及崎嶇波狀地形進行觀察探究，必要時通過工程手段進行揭露。

3.3 重砂礦物異常信息的深度挖掘

重砂測量法是一種金剛石原生礦勘查的先行方法，相對于地球化學、地球物理等方法，重砂法更為直接、經濟和高效。重砂法的工作原理是通過野外系統采樣，對選獲的金剛石及其指示礦物進行投圖，根據其數量、大小及磨圓度等特征，確定其來源方向和搬運距離，以尋找含礦巖體。縱觀中國及世界各地的金剛石原生礦找礦史，絕大多數礦體都是通過重砂法發現的。

朱田地區重砂測量工作程度較高，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個重砂礦物異常區。今后要加強對重砂礦物異常數據的深度挖掘，結合指示礦物電子探針數據，對其屬性進行準確判別歸類，明確其指示意義。在此基礎上，結合采樣點地形地貌特征，確定分水嶺位置，重點研究供源方向，盡可能縮小找礦靶區，盡早發現金剛石母巖。

3.4 音頻大地電磁測深成果的高效利用

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

朱田地區處于燕甘斷裂下降盤一側，地表沉積蓋層連同其中的含金剛石巖體得以保存，同時由于長時間風化蝕變作用，提高了找礦勘查難度。大井頭地區音頻大地電磁測深資料顯示，該地區存在一傾向SSW、延伸約2000m的低阻異常，后經鉆探工程驗證，該低阻異常體正是大井頭巖管，故該方法值得在該地區進行推廣應用。

此外，與一般金屬礦產不同，金剛石原生礦數量少、出露面積小、易于風化蝕變等特點，決定其找礦難度較一般金屬礦要大。因此，找礦應貼合實際，同時要敢于創新，不為傳統觀念束縛。如博茨瓦納的奧拉帕巖管是在得出構造隆升、河流倒流的認識后發現的，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帶狀，因此遙感解譯手段值得率先進行。

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

4 結語

費縣朱田地區處在華北板塊東南緣，結晶基底古老且深厚，沉積蓋層廣布且穩定，具備金剛石原生礦形成和侵爆的溫壓條件。同時，區域上斷裂構造發育，從巖石圈斷裂、超殼斷裂至基底斷裂及其次級斷裂一應俱全，為含礦母巖侵爆位置提供了通道和空間。

區內除大井頭含金剛石鉀鎂煌斑巖管以外，尚發現小泉莊西、大瑤草灣南、東小山北等3處鉀質超基性巖，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向斷裂旁側作為重點工作方向，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第四金剛石原生礦帶。