如前面所介绍的,伯纳特兄弟于1870年发现了金伯利金刚石矿。正是这一发现,使人们知道了在哪种岩石中有可能含有金刚石。
原来,那是一种在远古时代的岩浆冷却以后所形成的火山岩。接着,研究者又发现,在这种火山岩中除了金刚石,还含有被称为石榴石和橄榄石的两种矿物。因此,在那些出产石榴石和橄榄石的地点,找到金刚石矿的可能性就相对大。于是,石榴石和橄榄石就成为寻找金刚石的“指示矿物”。
根据指示矿物来寻找金刚石矿的方法并不是在哪一天突然发现的。上世纪70年代,美国史密森研究所的地球化学家约翰·贾尼在仔细研究了石榴石和金刚石之间的关系后发表了他的研究结果。但是,在那之前,即上世纪50年代,德比尔斯公司的地质人员早就根据指示矿物在世界各地寻找金刚石矿了。
世界各地都发现了金刚石矿。其中,澳大利亚、刚果、俄罗斯、博茨瓦纳和南非是著名的五大金刚石产地。
美国马萨诸塞大学的地球物理学家史蒂文·哈格蒂博士在1999年研究了世界各地含有金刚石的熔岩的年代,结果发现,这些含有金刚石的熔岩至少是在过去7个不同的时期在各地喷出的岩浆所形成的,其中最古老的熔岩则是在大约10亿年前形成的。在这7个岩浆喷发时期中,以在非洲各地和巴西等地区于12亿年前至8000万年前喷出的岩浆中所含有的金刚石为最多。那时正值恐龙时代极盛期的中生代白垩纪。含有金刚石的熔岩,最晚的,是在2200万年以前喷出的岩浆形成的。至于在那以后形成的熔岩中是否含有金刚石,则还无法肯定。
1971年以来的二十年中,在中国陆续发现了几颗50克拉以上和100克拉以上的金刚石,按发现时间的先后排列如下:
1.1971年9月25日,在江苏省宿迁公路旁发现一颗重52.71克拉的金刚石。
2.1977年12月21日,在山东省临沭县常林大队,女社员魏振芳发现1颗重158786克拉的优质巨钻,全透明,色淡黄,可称金刚石的“中国之最”。被命名为“常林钻石”
3.1981年8月15日,在山东郯城陈埠发现一颗124.27克拉的巨粒金刚石。被命名为“陈埠一号”。
4.1982年9月,在山东郯城陈埠发现一颗96.94克拉的金刚石。
5.1983年5月,在山东郯城陈埠发现一颗92.86克拉的金刚石。
6.1983年11月14日,在山东蒙阴发现一颗119.01克拉的巨粒金刚石,被命名为“蒙山一号”。蒙阴金刚石矿是全国最大的原生矿。
据1987年资料,中国主要金刚石成矿区有:①辽东—吉南成矿区,有中生代和中古生代两期金伯利岩。②鲁西、苏北、皖北成矿区,下古生代可能有多期金伯利岩。③晋、豫、冀成矿区,已在太行山、嵩山、五台山等地发现金伯利岩。④湘、黔、鄂、川成矿区,已在湖南沅水流域发现了4个具工业价值的金刚石砂矿。
湖南金刚石,产于湖南省常德丁家港、桃源、黔阳等地。湖南金刚石以砂矿为主,主要分布在沅水流域,分布零散,品位低,但质量好,宝石级金刚石约占40%。相传在明朝年间,湖南沅江流域就有零星的金刚石发现,大规模的寻矿则始于二十世纪五十年代。沅江整个水域均有金刚石分布,但有开采价值的仅常德丁家港、桃源县车溪冲、溆浦县(黔阳)新庄垅、沅陵县窑头等4处。
湖南金刚石的颜色深浅不一,内外颜色差异明显,呈带状、斑状分布。其褐色系列金刚石,晶体呈黄褐色,内部洁净,表面有大量的褐色斑点,其褐斑的颜色有**、黄褐色、褐色、黑色等,主要分布在金刚石的溶蚀面上,褐色主要由自然界放射性粒子的辐照造成。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109~15mg;22%晶体中含包裹体;60%的晶体表面有裂纹,表面溶蚀不重。
新疆省和田地区墨玉县发现金刚石 1945年,墨玉县出土了一颗重05克拉的金刚石,被一个苏联人收购,存放在苏联莫斯科展览馆内。1963年为我国驻苏大使馆发现,将此事转告国家地质部,地质部又责成新疆地质局调查,调查任务交给驻和田第寸’地质大队。经过二十多年的访问调查,终于在1984年证实了这一事实。{日出土地点不是原来所记载的波朋村,而是在吐斯阿克其。吐斯阿克其距和田65公里,距墨玉县城40公里。 1984年10月17目,墨玉县前进公社二管理区三大队二小队社员买卖提奴尔麻木提在吐斯阿克其发现第二颗金刚石。这颗金刚石重O2028克拉,主晶形为八而体,晶棱弯曲呈弧形,略带黄棕色,透明。在紫外线下不发光;x射线下发天蓝色,经自治区地质局鉴定,确为金刚石。 1985年7月6日,吐斯阿克里再传喜讯,墨玉县金矿职工王峻青在该地距地面25米深处,发现~颗重O221克拉的金刚石。这样,吐斯阿克其先后出土金刚石三颗。金刚石是碳在高温度高压下形成的结晶体,为自然界最硬的矿物,硬度lO,~-般川作高级研磨切割材料,亦用作首饰。
图21 重达1014695ct的蒙山5号金刚石晶体
Figure 21 The No5 Mengshan diamond crystal weighing 1014695ct
中国出产金刚石的记载是在明朝(1488年),湖南沅水流域的农民在淘砂金时就常淘到金刚石,山东郯城地区明朝时也有金刚石的发现。20世纪20~30年代,山东胶县七宝山地区也发现过金刚石。1917年编写的《临沂县志》记载:“金刚石有明净如水而无色者,有白黄红绿诸色者用于宝饰,小者可划玻璃,往往拣而得之,不恒有。”(叶寅生,1997)。其后,最重要的一些发现包括:1937年,山东农民罗振邦在郯城金鸡岭翻地时偶尔发现了重28125ct的金刚石,淡**,晶形似一只刚出壳的雏鸡,结合产地其被命名为“金鸡钻石”;1939年,也是在山东的郯城,又有人拾获了一颗重21875ct的金刚石(白立仑,1997),后来,这两颗金刚石据说均被日军驻临沂的顾问掠走,至今下落不明(涂怀奎,1998)。1965年,山东省地质局809队在山东蒙阴常马庄发现了我国第一个具有工业价值原生金伯利岩型金刚石矿床“红旗1号”;1971年6月,辽宁省地质局区调队在辽宁瓦房店发现含金刚石的金伯利岩管,随后确定了3个含金刚石的金伯利岩矿带。1977年12月21日,山东省临沭县岌山公社常林大队村民魏振芳在田里发现一颗淡**,重158786ct的天然金刚石,引起轰动。该晶体呈八面体、透明,属宝石级钻石,被命名为“常林钻石”,是中国目前可见最大的钻石(走向世界,2009)。70年代末,复州河城的金刚石砂矿发现一颗无色透明的宝石级金刚石,重108ct。1981年8月15日,山东临沂县郯城陈埠矿区发现一颗棕**12427ct的巨粒金刚石,晶体呈立方体与菱形十二面体的聚形,命名为“陈埠1号”。1983年11月14日,山东蒙阴王村矿区胜利1号金伯利岩筒中发现了一颗淡**透明11901ct的金刚石,被命名为“蒙山1号”。1986年,湖南沅水流域的桃园县群众挖到一颗不规则椭圆形,透明度较好,重4315ct的金刚石,其后湖南的农民还挖到过一颗重621ct的金刚石。1991年于瓦房店发现“岚崮1号”钻石,这是辽宁发现最大的一颗透明宝石级钻石,重6015ct,呈八面体。2006年5月27日,山东蒙阴建材701矿在胜利1号岩管生产线上选出一颗呈拉长八面体晶形、重达1014695ct特大金刚石(图21)。表21为部分我国已发现的大于2g(10ct)的金刚石/钻石晶体。
表21 我国已发现的大于2g(10ct)的金刚石/钻石 Table 21 Diamonds above 2g(10ct)found in China
自发现中国第一个具有工业价值金伯利岩型金刚石原生矿床“红旗1号”,到1977年,基本探明了山东常马庄、王村、西峪、头寸和红喜庄5个有工业价值的金刚石原生矿床;此后数年,山东陆续发现60余个金伯利岩。
1971年,辽宁省地质局区调队在辽宁瓦房店发现含金刚石的金伯利岩管,继而发现了3个含金刚石的金伯利岩矿带(包括几十个岩体,其中最富的品位为16ct/m3)。其后,至1980年又探明了30号、42号、50号、57号、68号和74号等6个具有工业价值金刚石原生矿床。1992年辽宁省地矿局地质6队,采用金刚石重砂测量和高精度地面磁法测量新技术,在辽宁瓦房店岚崮山地区发现了3个新的含金刚石的金伯利岩岩体;2009年,辽宁地质队又在原有工作基础上,在瓦房店位于110号岩管东侧下方找到一个金刚石储量大约在21×104ct的中型金刚石矿(中国新闻网,2010-1-21;东北新闻网(沈阳),2010-02-05)。
1990年10月,湖南宁乡县云影窝地区含金刚石的橄榄金云火山岩岩体的发现具有重要意义。至今,该区已发现了25个橄榄金云火山岩岩体(脉)。经对6个岩管进行采样选矿试验,在4个岩管中发现了65颗微粒金刚石,这些发现虽然不具经济意义,但为扬子地台金刚石的找矿提供了重要的线索,表明我国南方原生金刚石的成矿条件良好并具备较为广阔的找矿前景(王仲会,1998;梅厚钧等,1998;张培元,2001)。
图22 中国三个主要金刚石 / 钻石产地的大地构造区位及金刚石 / 钻石发现情况
( 据 Yang et al2009; Zheng et al,2006; Zheng et al,2007 等修改 )
Figure 22 Geotectonic locations and diamond exploration situation of the three major diamond fields in China
(After Yang et al,2009; Zheng et al,2006; Zheng et al,2007)
至今,我国目前已基本查明了辽宁、山东、湖南、江苏等省金刚石原生矿床与砂矿金刚石矿产资源的储量(金刚石/钻石产地及分布见图22)。截至2000年年底,中国保有金刚石储量2295×104ct,在世界上30多个钻石产出国中大约居第10位。20世纪90年代到21世纪初期,我国年产金刚石约(10~15)×104ct,但在2002年前后,辽宁50号岩筒的金刚石开采基本结束,2009年以后山东蒙阴胜利1号岩金刚石的产量和质量也开始下降。实际上,最近两年国内金刚石的产量已经很难统计,较为重要的可能是湖南省沅水流域间歇性的金刚石砂矿开采,农闲期间,有大小规模不等的淘砂机在4~5个地区进行钻石砂矿的开采,有些开采点一个点的淘砂机就可达5台(图版Ⅰ),每天可以有上百克拉的产量,但总体上估计年产量不会超过10×104ct。
2211 区域地质背景
辽宁瓦房店金伯利岩区位于辽东半岛的南部,金州断裂以西瓦房店境内,范围约900km2。区域上分布在华北克拉通冀鲁辽陆核的东北部,辽东地块的西部及郯庐断裂带以东。岩带的基底为太古宙鞍山群结晶片岩和片麻岩,金伯利岩主要侵入到震旦系的石英岩、泥灰岩、页岩和寒武系的灰岩中。
区域内以金州断裂为界分为两个沉积环境和地质发展史有明显差异的构造单元。东侧为新金凸起,处于长期隆起区,由前震旦纪古老变质岩系组成,并有中生代燕山期花岗岩侵入;西侧为复州坳陷区,沉积了自新元古界以来的一套沉积岩系,岩浆活动不强烈,除金伯利岩外还有辉绿岩、橄榄流纹斑岩等,岩石大多呈脉状和床状。金州断裂是区内重要的断裂构造,南起大连湾,由金州北经瓦房店,纵贯辽东半岛,分割新金凸起和复州凹陷,断裂走向NE10°~30°,倾向NW,倾角30°~70°,形成于古元古代、控制新元古代及古生代地层并长期活动的正断层(郑建平等,1989)。已发现的瓦房店金伯利岩体,分布在复州凹陷与新金凸起的交接带,并偏向于坳陷区(图23)。
2212 矿区构造与金伯利岩体产状及分布
金伯利岩体的产出和分布主要受近EW向的隐伏基底深断裂控制。东西向基底构造为导矿构造,又为储矿构造(黄蕴慧等,1992)。地表与区内金伯利岩有关的次级断裂构造还有北东向及北西向。北东向断裂控制了部分金伯利岩管和岩脉延伸方向,也控制了多数岩管的边界,性质有压性和扭性,以压性为主。北西向张性断裂控制了少数金伯利岩管和岩脉的边界(池际尚等,1996)。金刚石成矿区111个金伯利岩体成群产出,成带分布,从北往南,组成NEE75°Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个平行岩带,Ⅰ带分布有42,30号等金伯利岩管,Ⅱ岩带分布有50,51号等金伯利岩管。已探明的3个金刚石原生矿为瓦房店(42号岩管)、涝田沟(30号岩管)和头道沟(50、51、68、74号岩管)金刚石矿。
Ⅰ矿带位于矿田北部,西南端起自石灰窑、经马圈子、方屯、老田沟、太阳沟、二道沟、大王沟至庙下一带,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号岩管达金刚石大型矿床规模,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,西南端起自小关里,经头道沟、吴店、画花湾一带,延伸约15km,宽约1~2km。带内金伯利岩体集中分布于矿带的西段头道沟一带,由5个岩管和4条岩脉组成,其中金刚石品位较高的岩管为50、51、68、74号岩管。50号岩管主要为露天开采,运输通道从地面呈螺旋状延伸至坑底,矿石通过机车拖到地面,采完后目前留下一个深近200m、宽数十米的大坑(图版Ⅰ1)。2002年,50号岩管地表矿已经基本采空,但最近在其附近深部又发现了一个新的基本达到中型规模的矿体(21×104ct)。另外,辽宁地矿局2012年宣布(2012111日)在外围发现了储量达到100×104ct的大型金伯利岩原生钻石矿,289ct/m3(辽宁省地质矿产勘查局局长于文礼,中新社及http://newshexuncom/2012-01-13/137216042html)。
图23 瓦房店地区地质及金刚石矿化带分布简图(比例尺1∶50万 )
(据付海涛,2005)
Figure 23 Simplified geologic map of Wafangdian area and its diamond mineralization zone (scale 1∶500000)
(After Fu Haitao,2005)
1 第四系 2 寒武系张夏组 3 寒武系馒头组 4 震旦系甘井子组 5 震旦系南关岭组 6 震旦系长岭子组 7 青白口系桥头组 8 青白口系南芬组 9 青白口系钓鱼台组 10 太古宙片麻岩 11 闪长岩 12 断层及编号 13 地层界线 14 隐伏断裂带及编号 15 原生金刚石矿带及编号16金伯利岩管及编号
Ⅲ号矿带位于矿田南部,矿带长约6km,宽约05km,在李家店、大高屯、满洲转一带,目前仅发现由2个小岩管和1条岩脉组成,其中脉状金云母金伯利岩,金云母的含量明显比其他岩筒增大,含矿性较差。该矿带工业价值不大。
本区金伯利岩按岩体形态分为岩管和岩脉两种。岩管状金伯利岩体形态较复杂,地表出露形态有椭圆形、肾形、舌形、葫芦形和不规则形等。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。岩管深部产状多与围岩岩性和断裂性质有关,如果岩管产出的围岩是石英砂岩、片麻岩等刚性岩石,则产状陡,形态变化小而延深较大。如果岩管产于页岩、粉砂岩、泥灰岩中,则岩管形态垂向变化大,见有膨大—缩小—膨大的特点,显示垂向层间双重控制作用。同时岩管随垂深增加而急剧收缩、尖灭或呈脉状(辽宁地质矿产局第六地质队,1992;孙德梅,1993;张培元,2001)。例如矿田内规模最大Ⅰ矿带东段的42号岩管,由42-1、42-2号双生管及42-3号小管组成(见图版Ⅰ3)。矿区出露地层为元古宇青白口系石英砂岩、粉砂岩、页岩,产状平缓,岩管周围出露有流纹岩、安山岩、辉绿岩等呈脉状和岩床状产出,并切穿金伯利岩管。岩管总体倾向北西,其形态在地表与深部变化不大。其中42-1号岩管地表为不规则状,具有两个长轴方向,倾角70°~80°。42-2号呈椭圆状,倾角一般为75°~85°。42-3号管倾向南,倾角75°~85°。而位于II矿带西段含矿性最好的头道沟矿区50号岩管,围岩地层为元古宇下震旦统南芬组与桥头组,岩筒则呈一个巨大的倒三角锥形,岩管呈不规则菱形,长轴呈东西向,长272m,东段110m,呈脉状,宽40~60m,面积00064km2,岩管总体倾向南东,倾角85°,垂深240m,急剧向南东侧伏,向隐伏50-2岩体过渡。岩管在60~-20 m部位膨大,在-70m标高左右急剧收缩尖灭。
区内金伯利岩脉长一般100~500m,最长的9号脉1040m。脉宽一般02~07m,与围岩界线清楚。岩脉一般呈70°~80°方向展布,脉体间走向近于平行,产状稳定,局部岩脉顺层侵入倾角也由陡变缓,呈岩床状。单个脉体走向具有明显分枝复合现象(庄德厚,1984)。金伯利岩脉普遍含金刚石,但品位中等或偏低。
山东临沂市沂蒙县钻石占全国的445%,在全国已探明储量中占有绝对优势,从矿产类型来说,我国金刚石以原生矿为主,山东临沂市沂蒙县是全国最大、最早的金刚石原生矿发现地.
故选:D.
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