金刚石矿资源地质特征

一、 矿床时空分布及成矿规律

    (1) 中国已知具工业价值的金刚石原生矿床均为含金刚石金伯利岩型，其时空分布与成矿规律是： 
    1) 含矿金伯利岩体多出露于地台区，地台与地槽衔接的深大断裂地带，如华北地台的郯庐断裂带。
    2) 侵入地质时代为新元古代—古生代，以古生代为主，同位素年龄约为1 800～370Ma。
    3) 沿深断裂带含矿金伯利岩体呈岩管（筒）、岩脉、岩墙（床）状产出，常含深源捕虏体（超基性岩和暗色矿物等）。在空间分布上，岩体附近常分布有超基性、基性岩体和碳酸盐岩。
    4) 金伯利岩属超浅成偏碱性超基性岩。岩体分异程度较弱，岩体化学成分除常见于超基性和基性岩中的Ni、Co、Cr、Sc、Cu、Pb、Rb、Ca外，常富含Nb、Ta、Ba、Sr和稀土元素，且H₂O和CO₂含量偏高。Sc和Nb含量对金刚石找矿具有特别意义。
    5) 含矿金伯利岩矿物构成中，主要矿物为橄榄石和金云母；指示矿物有铬镁铝榴石、镁铬铁矿、镁钛铁矿、铬透辉石；副矿物有磁铁矿、铈钙钛矿、碳硅石、金红石、榍石、锆石、磷灰石和金刚石等；次生蚀变矿物以蛇纹石、碳酸盐类矿物为主；另外，还含有捕虏体矿物如橄榄石、透辉石和角闪石等，以及其他围岩矿物。
    6) 金伯利岩结构有块状、斑状和角砾状三种主要类型。
    7) 金伯利岩的含矿性差异在于∶岩管状岩体含矿富，粗斑多斑结构含矿高，富铬、富镁、高温高压矿物多的岩体含矿性强；第一代（原生的）富镁贫铁的橄榄石与金刚石呈正消长关系，高铬镁铝榴石含量与金刚石呈正消长关系，金云母含量及金云母富铁量与金刚石呈反消长关系。
    (2) 中国金刚石砂矿床在华北地台、扬子地台和塔里木地台等均有发现。具有工业意义的矿床为产于华北地台和扬子地台的第四纪金刚石砂矿。

二、 矿 床 类 型

    中国已知金刚石矿床可分为岩浆岩型，即金伯利岩型原生矿床和金刚石砂矿床两类。

（一） 金伯利岩型金刚石原生矿床

    金刚石原生矿床的产出形态即为含矿金伯利岩体的产出形态，可分为岩管型、岩脉型和岩床型3种。
    中国已发现金伯利岩管有20余个，主要分布在山东和辽宁两省。金伯利岩管一般呈圆形、椭圆形和不规则型产出，直径数米至数百米，长径与短径比约2∶1～4∶1，岩管截面有膨大和狭缩现象，至一定深度常渐变成岩脉状。岩管产状一般很陡，倾角约75°～85°。岩管含矿性高，中国已探明的金刚石原生矿大多属此种矿床。
    中国已发现金伯利岩脉有400余条，分布于辽宁、山东、贵州3省，虽部分含金刚石，但具工业价值的极少。目前已知仅山东蒙阴红旗1号、红旗5号金伯利岩脉金刚石原生矿具工业价值。
    金伯利岩床见于山东、河南等省，沿围岩层面作平缓面状侵入，倾角一般10°，含矿性低，很少形成工业矿床。

（二） 金刚石砂矿床

    按形成时代可分为古砂矿和现代（第四纪）砂矿两个亚类。中国具工业价值的金刚石砂矿均为现代（第四纪）砂矿，分布在山东、湖南、辽宁和江苏等省。包括残坡积、洪坡积、河流冲积等形成的各种砂矿。

三、 典 型 矿 床

（一） 辽宁瓦房店（复县）金刚石矿田

    该矿床属金伯利岩型金刚石原生矿田。位于辽宁省瓦房店市以西，矿田长约28km，宽约18km，面积约500km²。矿田处于华北地台辽东台隆复县—新金拗陷的复州拗陷内。拗陷的基底为太古宇鞍山群角闪斜长片麻岩和混合岩化花岗岩、变粒岩。上覆三个构造层，下为中新元古等构造层，由长城系、蓟县系的片麻岩、白云质大理岩、千枚岩、石英质砂岩、粉砂质页岩等组成，42号、30号、50号、51号、68号、74号金伯利岩体均侵入于蓟县系地层中；中为古生界构造层，由寒武系、奥陶系、石炭系的灰岩、砂页岩夹煤层组成；上为中生界构造层，以侏罗系砂岩、砾岩为主。区内盖层构造简单，总体为北北东向复式褶皱。断裂构造主要有郯(城)—庐（江）断裂、金州断裂、碧流河断裂、庄河—桓仁断裂带以及大辛寨断裂等。郯庐断裂走向北东15°～85°，倾角50°～85°。据地球物理探测该断裂已切穿了上地幔，进入软流圈，对金刚石矿的形成和演化起了重要的控矿作用。在晚加里东早海西旋回，复州拗陷区发生频繁的升降运动，伴随上升运动发生了多期次岩浆活动，主要为橄榄玄武岩、拉辉煌斑岩、辉绿岩、花岗闪长岩等，同时也发生了金伯利岩的侵入。以近东西向和北东向为主的构造控制着金伯利岩体的侵入，并控制着金伯利岩体的展布方向和矿体形态。
    复县矿田已发现18个金伯利岩管和58条金伯利岩脉。金伯利岩体在空间展布上具有成群成带分布的特点，总体走向65°～75°，由北向南划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个金伯利岩带，矿带间相距约5～6km。
    Ⅰ矿带位于矿田北部，长28km，宽2km。金伯利岩体多而集中，矿带连续性好，由11个岩管和53条岩脉组成，其中42号和30号岩管含金刚石达大型矿床规模，较大的岩脉有9号、10号和11号岩脉。
    Ⅱ号矿带位于矿田中部，延伸约15km，宽约1～2km。带内金伯利岩体集中分布于头道沟一带，由5个岩管和4条岩脉组成，其中具工业价值的岩体为50、51、68、74号岩管。
    Ⅲ号矿带位于矿田南部，长约6km，宽约0.5km，已发现2个岩管和1条岩脉，不具工业意义。
    矿田内脉状金伯利岩体的展布严格受北东东—近东西向的裂隙或节理控制，一般走向70°～80°，倾向南东，倾角70°～80°。脉体长一般100～500m，最长1 040m，脉宽0.2～0.7m。脉体变化小，局部膨大或变窄，沿走向有明显尖灭再现分支复合现象。岩性为强碳酸盐化金伯利岩，普遍含金刚石，但品位低，不具工业价值。
    岩管状金伯利岩体形态比较复杂，地表出露形态有椭圆形、肾形、舌形、葫芦形和不规则形等（图4.12.2）。地貌多呈负地形。岩管的长轴方向多为北东东—近东西向，倾向多为南东，倾角75°～85°，向深部有时具多次膨大或变窄现象（图4.12.3）。岩管规模从数百至上万平方米，其中42号岩管规模最大，出露面积41 200m²，控制深560m。岩性亦为金伯利岩，岩石结构有块状、角砾状和球状3种类型。

图 4.12.2辽宁复县金刚石矿田金伯利岩管形态规模平面图①.

①据辽宁省地质局第六地质队

图 4.12.3辽宁复县金刚石矿田30号岩管横剖面图①

① 据辽宁省地质局第六地质队

    复县金刚石矿田内已探明3个金刚石原生矿床，即瓦房店（42号岩管）、涝田沟（30号岩管）和头道沟（51、68、74、50号岩管）金刚石矿区。
    复县矿田金伯利岩含金刚石品位大致0.12mg/m³至数百毫克立方米，品位变化系数40～100，属品位不均匀矿床。金刚石质地较佳，以无色为主，黄色次之。晶体多呈八面体和十二面体，粒重为千分之几至数十克拉，粒度大于1mm的约占44%，完整度达70%，含包裹体的金刚石占约30%。据对60 842颗金刚石鉴定结果，选出Ⅱ型金刚石2 351颗，占鉴定总数的3.86%。

（二） 山东省蒙阴县金刚石矿田

    该矿田属金伯利岩型金刚石原生矿床。位于山东省蒙阴县，南起常马庄，北至坡里一带，矿化范围约1 000km²。矿田处于华北地台鲁西台背斜中心部位，郯庐断裂带东40～70 km，次级北西向断裂发育。基底岩层为太古宇变质岩。岩浆岩除超基性浅成岩外，发育有中生代闪长岩-花岗闪长岩和一些小型脉岩。金伯利岩的侵入时代暂定为古生代晚奥陶世至石炭纪和中生代。在矿化范围内发现百余个金伯利岩体，可划分为3个含金刚石金伯利岩矿带。
    Ⅰ矿带位于蒙阴矿田南端，蒙阴县城南常马庄一带。带长约14km，宽约5km，沿350°方向展布，由9脉1管组成，岩体呈雁行左列式排列（图4.12.4）。岩体中的红旗1号岩脉和胜利1号岩管具工业价值，已经进行勘探，规模达大型。
    Ⅱ矿带位于蒙阴矿田中部，距蒙阴县城15km的西峪村一带，与Ⅰ矿带相距14km。带长12km，宽1.5～1km，沿5°～20°方向展布。带内共发现12个岩管和15条岩脉，其中红旗5号岩脉具工业意义，已进行勘探。
    Ⅲ矿带位于矿田北部，蒙阴县城东北35km的坡里一带，距Ⅱ矿带约16km。矿带由30条岩脉组成，沿30°～40°方向展布。部分岩脉含金刚石，但品位低，不具工业价值。
    蒙阴矿田的金刚石含矿性自南向北由富渐贫，Ⅰ矿带富，Ⅱ矿带中富，Ⅲ矿带贫。在同一矿带中，中部岩脉（管）含矿富，两侧的岩体含矿贫。含矿性除与空间位置相关外，尚与金伯利岩体的岩性、岩石化学、围岩蚀变和空间分布有关，岩石中外来物质愈少，含镁铝榴石愈多，含Ni、Co等微量元素愈高，围岩蚀变愈强，越近于矿体延深最大部位，含矿性愈高。
    蒙阴矿田金刚石的颜色以无色、微黄色、浅棕色为主；晶形大多为八面体、曲面菱形十二面体；粒重自千分之几克拉至百余克拉，自矿田西南向东北颗粒变小，晶体完整度较差，原生碎块和次生碎块较多，常含包裹体，其成分主要为石墨、橄榄石和铬铁矿等。

图 4.12.4山东蒙阴常马庄矿带展布图①

1. 金伯利岩及编号；2.中生代闪长玢岩；3.中生代辉绿岩；4.中生代花岗斑岩；5.第四纪河流堆积；6.寒武纪灰岩、页岩；7.太古宇太平顶组；8.太古宇万山庄组；9.断层及产状；10.地质界线①据山东省地质局第七地质队

（三） 湖南省沅江流域金刚石砂矿床

    矿床类型属现代（第四纪）金刚石砂矿型。

    湖南沅江位于湖南西部，河流全长1 047km。主要支流有渠水、巫水、舞阳河、溆河、辰水、武水和酉水。从上游至下游河谷中普遍发育六级贯通价地，在安江常德一带可见到七、八级阶地。
    沅江流域地处扬子地台古隆起区。出露有元古宇板溪群、震旦系、中生界和新生界第三系、第四系地层。金刚石砂矿赋存于第四纪砂砾层中，按形态和成因可分为细谷及阶地细谷砂矿、河成阶地砂矿、河谷砂矿和河床砂矿等，其中以细谷和细谷阶地砂矿工业价值最大，占已探明金刚石砂矿储量的89%。自1954年起对湖南省沅江流域开展金刚石矿地质勘查以来，探明有金刚石储量并提交了地质勘查报告的有常德县丁家港矿区、桃源县桃源矿区、黔阳县新庄垅矿区及沅陵县窑头矿区4处矿产地。
    具有代表性的常德丁家港矿位于常德城西17km，面积约180km²。矿床属细谷型砂矿。系发育于阶地砂矿范围内的坳谷切穿阶地的含矿砂砾层，深达基岩，流水使金刚石再次富集而成的矿床。丁家港细谷源头于六、七阶地，主干细谷长13 km，平均宽52m，最宽1 100m，还包括10余条大小不等呈树枝状的小支谷，细谷网面积为14.4km²。全矿由61个矿体组成，主要矿体规模见表4.12.10，矿石平均品位3.6mg/m³。金刚石总体颗粒小，但质地较好，以单晶为主，约占总产量的98%；晶体比较完整，以八面体、十二面体、六八面体为多；绝大多数晶体浅色透明或呈黄、褐色等；粒重多小于28mg，一般为10.9～15mg；22%晶体中含包裹体；60%的晶体表面有裂纹，表面溶蚀不严重。矿石中含重矿物有20余种，其中黄金、锆石和钛矿物含量较高，可综合利用。黄金品位11.9～15mg/m³，锆石品位15～30g/m³，含钛矿物品位10～25g/m³。

表 4.12.10湖南常德丁家港矿区主要矿体规模