浅析金刚石矿床特征及找矿方法

来源:环球人文地理
关键字:金刚石,矿床
发布时间:2014-08-27 08:26

　　摘要：金刚石是一种珍稀而贵重的矿产资源，在现代社会其应用范围和利用价值越来越大，但是储量和产量相对较小。为了能够更深入的了解金刚石矿床特征以及选择利用更加合理高效的找矿方法，本文主要论述了金刚石分布现状，分析了金刚石矿床特征，探讨了金刚石矿床成因及找矿方法，对我国的金刚石找矿工作提供了参考依据。

　　关键词：成矿特征；矿床成因；找矿

　　金刚石作为一种宝贵的矿产资源，其在全世界的储量和产量都是非常稀少的[1-3]。据权威数据表明，目前全世界已经探明的金刚石储量大约在25亿克拉左右，其中澳大利亚的金刚石储量最大[4-5]。金刚石作为重要的矿产资源不仅储量有限，产量也不够高。目前全世界每年的金刚石产量大约在1亿克拉左右，这其中有大约80%的金刚石属于工业级金刚石，而更加昂贵价值更大的宝石级金刚石所占比例仅仅占到20%不到，远远满足不了需要。科技的发展以及人们生活水平的日益提高，乃至国防和航空事业的迅猛发展，导致金刚石的应用范围迅速扩大，其需求量大幅提高。如果按照现在的金刚石开采水平，现有的金刚石储量也仅够开采20-30年。随着越来越多的国家都展开了对金刚石矿的找矿工作，世界金刚石可探明储量也开始增大，好多国家都发现了新的金刚石矿床。人们需要对金刚石矿床特征更加深入的了解，同时需要更多的科研工作者投入到找矿工作中去，促进和提高现代找矿技术的发展。

　　1. 金刚石矿床成矿特征

　　1.1 辽宁瓦房店金刚石矿床特征

　　辽宁瓦房店金刚石矿区是我国最大的金刚石矿区之一，处于郯庐深断裂带的东侧和金州断裂带西侧，该矿区在长宽各几十千米的范围内，包括了众多的金伯利岩管和岩脉，数据表明共有一百余个金伯利岩体。瓦房店金刚石矿区位于地台凹陷区之内，太古宙和古元古代变质岩和花岗岩构成了该凹陷区基底。该区金伯利岩体侵入新元古界，少量侵入到古生界之中。

　　该矿区岩脉主要是金伯利岩，其金伯利岩主要是超基性岩石，矿区包括三个矿带。通过分析该矿区一百余个金伯利岩体的赋存特征，岩脉呈现北东东方向，岩管主要呈现北北东方向。金伯利岩管的形态较为复杂多样，多如椭圆形，葫芦形或者菱形。通过对地质构造以及金伯利岩体的研究和理论分析，认为瓦房店金刚石矿区金刚石储量丰富，保守估计储量应在150万克拉左右。

　　1.2 山东蒙阴金刚石矿床

　　山东省是我国金刚石储量第二大的省份，同时也是最早探明出原生金刚石矿床的省份，另外发现较早的还有砂矿。山东省金刚石矿区主要是山东蒙阴金刚石矿区，该矿区位于郯庐大断裂带的西侧，但不是位于主断裂带之中。其矿床呈现出成群成带的分布特征。

　　山东矿区原生矿金刚石颜色各异，色差范围变化较大，但主要是淡棕色，其中宝石级金刚石较少，不到总储量的20%，金刚石砂矿主要是彩钻且颗粒较大。原生矿主要存在于山东蒙阴，蒙阴矿区是中国最大的原生矿已开采几十年，该矿区包含三条原生金刚石矿带：位于蒙阴矿区南部的常马庄矿带、位于蒙阴矿区中部的西峪村矿带以及位于蒙阴矿区北部的坡里金刚石原生矿带，三条矿带共包含100余条金伯利岩岩体，但是三条矿带储量不等，常马庄矿带储量最大，坡里金刚石原生矿带储量最小。矿带含矿性跟空间位置以及金伯利岩性等有关，一般来说，矿带中部含量丰富，矿带两侧含量较少。

　　1.3 湖南金刚石矿床特征

　　湖南的金刚石储量相对较少，金刚石矿床主要分布在沅水流域，并且矿床为冲击砂矿床。湖南矿区主要的矿床有四个，但是储量均较小，四个矿床共计储量70万克拉左右。该矿床金刚石形状较有特点，一般为八面体和十二面体，金刚石颜色相对其他矿区来说较浅，所以透明度高，品相好，杂质少。

　　湖南金刚石矿床的金刚石较分散，但是金刚石质量好，宝石级的比例较大，一般达到了40%左右，少数区域甚至达到了70%左右。在湖南金刚石开采历史上，曾经出产过多颗较大的金刚石，其中“湖南三号”金刚石达到了43.38克拉。

　　1.4 西藏金刚石砂矿特征

　　西藏金刚石矿区主要为砂矿，多见于山地南部地段的冲击层中。按照金刚石分布特点可以划分为两种类型：沟谷型，冲-洪积扇型。沟谷型中金刚石较普遍，见矿率高，但是金刚石粒径较小。该矿区金刚石颜色较淡，一般为无色或者淡黄色，透明度较高。金刚石晶形好，粒形多为八面体，较少的为十二面体和八面体的连体晶体。

　　西藏矿区尤其是巧西和红区金刚石的发现为研究金刚石的成因提供了重要参考意义，对我们了解地幔深处的地质和地幔构成具有重要价值。

　　2. 金刚石矿床成因

　　金刚石矿床形成原因[6-9]普遍认为有两种，一种是岩浆晶说，另一种是幔源成因说。形成金刚石的三个因素为：第一，形成金刚石的原始岩浆中必须含有足量的原生碳。而据现代化学技术分析数据可得，原生碳含量较高的岩浆岩中只有金伯利岩和超基性岩的含量达到了产生金刚石的含量要求，所以，一般来说，金刚石只产生于超基性岩和金伯利岩之中；第二，生成金刚石就一定要满足生成金刚石的所需热量条件和压力条件，据实验室和理论计算资料得知，产生金刚石时其所需温度要达到1300℃左右，其所需压力要达到40千巴左右；第三，金刚石的晶出过程发生在岩浆的熔融体中，这种岩浆的熔融体不仅具有超高的流动的液体态的特征，而且其中还有大量的含碳物质和铁、镍硫化物，这些都对金刚石的产生起了非常重要的催化作用。各种物质在适宜的环境中按照如下反应式形成金刚石：

　　2FeS+CO2=2FeO+S2+C(金刚石)

　　现在随着金刚石形成原因的研究越来越深入，幔源成因说被越来越多的研究人员所接受，总体来说，金刚石就是在地幔中且距离地面150~200公里的位置处，在一定变化范围内的超高温超高压下，通过含碳物质的一系列化学反应最终形成金刚石。

　　金刚石幔源成因说的确立为金刚石的相关研究奠定了理论基础，人们可以通过幔源成因说所确定的金刚石形成条件指导金刚石矿床的找矿工作，从而促进找矿工作的深入进行。

　　3. 金刚石矿床找矿方法

　　3.1 遥感地质技术

　　这种技术具有视野广、区域性大的特点，在初期勘察的时候，可以借助一下特点做出鉴别，从而缩小靶区范围。

　　（1）金刚石矿床“黄土”。金刚石在被长时间的风化期中，其中的铁被氧化成赤铁矿和褐铁矿。其在地表表现为土状，且风化后的岩石较多都为碎块，并且能形成有助于遥感鉴别的负地形。在进行鉴别时就能较容易的发现鳞片状金云母和圆形颗粒，这一般就是橄榄石或者金伯利岩球。

　　（2）金刚石矿床“兰土”。金伯利岩属于暗色岩，在剧烈的风化作用和原岩蚀变下，形成风化产物，其主要组成为叶蛇纹石、胶蛇纹石、纤维蛇纹石和绿泥石等矿物。其散布情况为松散土状，其散布范围较大，且易出现低凹地形，对植被生长有利。含有较高含量的铬、镍、钻、镁以及稀上元素，且含有低含量的钛、铝、钙、硷金属、全铁和锰。通过其有限的分布面比如椭圆形、圆形或筒、管、脉等，能够与超基性、基性岩风化红土、赭土区分开来。

　　（3）金刚石矿床风化球。其大小从0.5~10cm不等，有的较大的呈球形、椭球形体，风化作用将其从岩石中释放出来。金伯利岩将这些球胶结起来，球脱落后出现被称为球印模的凹坑。其鉴别的标示可为其风化物面积以及呈褐色的风化壳。

　　（4）地貌形态。风化作用使金伯利岩流失形成的金刚石主要积聚在沙洲、沙坝、河滩及河谷阶地以及风化壳、负地形处，可借助卫星图片分析从而鉴别出金刚石矿床，卫星图片的比例尺以万分之一为最佳。

　　3.2 航磁异常分辨

　　航磁异常常常是发现金刚石矿床的最佳手段，金伯利岩和其围岩可分为不同的种类，同时可表现为正异常、弱异常、负异常。

　　（1）如果片麻岩及混合岩区呈现磁性，则不容易分辨金伯利岩是否正常。如果呈圆形、椭圆形、筒状或脉状体的多具有弱磁性，那么就容易识别。

　　（2）可以通过航磁异常形态的不同辨别暗色岩和金伯利岩，如果是连续的、规模较大的异常形态则为暗色岩，不连续且规模较小的为金伯利岩。

　　（3）航磁异常受到各种干扰，不易分辨时，应采用综合物探方法，如重力测量，垂直电测深，对称电测剖面法，感应法等手段加以验证，排除干扰。

　　3.3 地面地质追索

　　通过分析遥感和航磁异常，对较明显的异常点进行地面地质追索，进而分析岩石类型、构造、地形等地质条件。借助于岩相程序来研究碎屑岩、砾岩层、底砾岩等，对金刚石含性、重矿物源地和重砂等做出趋势分析图。

　　对于和金刚石矿床有共源关系的地幔岩石要重点分析，比如偏碱性火山岩、碱性杂岩、煌斑岩类、橄榄岩、榴辉岩，甚至蛇纹岩等。

　　3.4 地球化学法

　　将地球化学法与地质、物探、重砂、遥感等手段相结合进行金刚石矿床的找矿工作，针对不同的地区合理选择相对应的的找矿手段。