金刚石原生矿选矿工艺改进的探讨

田钧

（苏州中材非金属矿工业设计研究院，江苏 苏州 215004）

摘要 在金刚石原生矿选矿过程中，要保持产品的最高经济价值，必须最大限度地保护金刚石晶体的完整。为此，在建设金刚石原生矿矿山之前，首先要通过大规模的试验，测定金刚石的解离系数，再根据解离系数确定入选粒度和中矿破碎的段数、破碎比。现用的金刚石选别工艺和设备完全可以保证选矿的高回收率，不会对金刚石晶体造成破损。因此，保护金刚石晶体要靠解离过程解决，根据正确的解离系数来确定破碎比和选择相应的破碎设备，是保护金刚石晶体的重要途径。在选择破碎设备时，必须考虑金刚石虽硬但质脆易碎的特性。

关键词 金刚石；保护晶体；解离系数；原生破碎与次生破碎。

作者简介：田钧，男，教授级高级工程师，长期从事金刚石矿物加工技术的研究和设计工作。电话：0512 68265454。

与有色金属、黑色金属、煤炭等矿物的选矿提纯不同，不少非金属矿的选矿，除提高产品回收率和产品纯度外，还必须尽可能地保护矿物结构的原始状态即保护其晶体的完整。这是由非金属矿物的物理化学特性和用途所决定的，如石棉，利用的主要是它的耐火特性和纤维长度，对其产品按其长度进行分级，长纤维石棉可用于纺织、制作防护服等，售价高；而短纤维只能作石棉水泥制品、沥青充填物、用于铺路等，其价格就便宜多了。又如石墨，其精矿是按含碳量和鳞片大小来分级的，大鳞片石墨可用于制造冶金用的坩埚、石墨纸、密封垫片、电极等，而小鳞片和隐晶质石墨只能用于铸造业，大小鳞片石墨精矿的价格也相差悬殊。再如云母，最大的特类工业云母片比最小的Ⅳ类价格要高得多。还有水晶、冰洲石各类宝石等对其晶体保护更显突出。因此保护晶体是对一些非金属矿选矿的特殊要求。

保护晶体在金刚石原生矿选矿过程中尤显突出。金刚石是自然界中非常稀少的一种矿物，是碳的结晶体，属等轴晶系，六八面体对称型。金刚石的折光率很高，其新鲜解理面或人工琢磨面具有闪耀夺目的金刚石光泽，因此是宝石中的极品，其价值也是黄金、铂无法相比的。这也说明保护金刚石晶体的重要性。由纯碳结晶的金刚石是无色透明的，但一般都含有某些杂质，呈玫瑰、蓝、黄、绿、黑、紫等颜色。晶体外形完整，无色或色彩鲜艳，透明度高，无裂隙和杂质，都是宝石级的金刚石，晶体愈大价值愈高。不够宝石级的金刚石可利用其特殊硬度、抗磨性制作拉丝模、切削刀具、硬度计压头、玻璃刀、刻线笔、砂轮刀、地质钻头、锯片、砂轮、磨料等。

金刚石分为Ⅰ型和Ⅱ型两种。Ⅰ型是普通金刚石，Ⅱ型又分为Ⅱa型和Ⅱb型。Ⅱa型为热超导金刚石，Ⅱb型为半导体金刚石。Ⅱ型金刚石主要用于空间技术、电子工业和国防尖端工业。

无论是作首饰用的宝石级金刚石还是各种工业用金刚石，除用作磨料的碎钻外，都必须具有一定的完整晶体和棱角。金刚石虽然是世界上最硬的矿物，但它质脆，在冲击力作用下很容易被打碎，因此在金刚石原生矿选矿过程中保护金刚石晶体是首要的要求，只有最大限度地保护金刚石晶体，才可使企业取得最大的经济效益。较好的宝石级金刚石的价格为几万美元1 ct，若晶体被破碎，成为碎钻，只能作磨料，其价格每克拉只有几美元。这就充分说明了保护金刚石晶体的重要性。宝石级金刚石含量在不同国家不同矿山是不一样的，但总的来讲宝石级的含量更贫，一般占金刚石总量的15%左右。

金刚石生成在其母岩（金伯利岩、煌斑岩）之中，是从地下深层由灼热岩浆带上来的碳元素在高温、高压下形成的。所以金刚石原生矿的矿体多呈底部直径小上部直径大的圆筒状，称金伯利岩岩管，岩浆也可能沿裂隙涌上，呈墙状，称金伯利岩岩脉。

金刚石晶体被破碎是由两种情况造成的，第一种叫原生破碎，是金刚石晶体在地质成矿过程中造成的，是无法避免的。另一种是次生破碎，是在采、选过程中由机械作用对金刚石晶体造成的损坏。在开采过程中由于凿岩钻孔和爆破作业中所产生的金刚石晶体破碎，虽然被破碎的金刚石量是很少的，但也应尽量减少，完全避免在现在的技术条件下是难以实现的。选矿加工过程中造成的金刚石晶体破损是主要的。因此在选矿工艺中要注意保护金刚石晶体，不被或尽量不被破碎就显得相当重要。破碎作业的机械作用是破碎金刚石晶体的主要原因，而在选别作业中对金刚石晶体的破损极少。

地表的金伯利岩在自然环境中逐步风化而形成金刚石砂矿，金刚石从母岩中解脱出来，呈单体颗粒，所以不需用机械来解离，也就不存在次生破碎的问题，只需通过分选作业回收金刚石。

金伯利岩的抗压强度一般为20～70MPa（普氏硬度为2～7），常规破碎设备都能满足破碎的要求。但如何控制各段破碎的粒度，才能达到保护金刚石晶体的目的，是一直在探索的问题。首先要确定入选粒度，入选粒度过大将增加中矿再碎和选别作业的段数，导致车间成本增加，能耗加大；入选粒度过小将引起大粒级金刚石晶体受损坏。入选粒度要根据大多数大金刚石粒度来确定，还必须考虑50%的保险系数。国外一般为25～32mm，国内设计一般为18～20mm，通过这么大尺寸筛孔、形状规整的金刚石相应的重量为400 ct和50 ct，这么大的金刚石是非常罕见的，完全不会造成金刚石次生破碎。

金刚石原生矿选矿的入选粒度上限是根据地质部门试样加工资料来确定的，因为金刚石在原生矿中含量非常稀少，试样量是有限的，所以其代表性就可能不够，在生产中根据实际情况有可能需要调整。在设计建材七〇一矿二期工程（开采我国第一个金刚石岩管——胜利1号岩管）时，根据山东省第七地质队所提交的该岩管地质报告，最大金刚石颗粒不大于16mm。为了保险，入选粒度选为20mm，但在1976年至1980年期间，建材七〇一矿在选矿过程中曾选到45789 ct、40970 ct的金刚石和2106 ct、1942 ct的碎块（估计这两碎块为一颗约80 ct金刚石被碎破的）。1983年11月在原矿仓上，人工破碎大块矿石时发现了一颗11901 ct的大金刚石。因此，该矿为了保护大颗粒金刚石，已将入选粒度从20mm提高到30mm。采取措施后连续选到了大颗粒金刚石：1991年5月选到一颗6575 ct的金刚石，同年10月选到一颗6703 ct的金刚石，2005年5月选到一颗4574 ct的金刚石，2006年5月选到一颗1014695 ct的金刚石，2007年3 月23 日选到一颗3959 ct的金刚石，两天后又选到一颗7190 ct的金刚石。可见改进的效果之明显。

入选后的破碎比要根据金刚石的解离系数来确定，金刚石的解离系数是指在金刚石原生矿的破碎作业中，破碎机排矿口尺寸与在该作业中被解离出的金刚石粒度之比。它与矿石的物理机械性质有关，经过国外多年的试验，中等硬度矿石的解离系数在2～4 之间，最致密的坚硬矿石，解离系数接近1。要正确地确定金刚石的解离系数，需加工处理大量的矿石，因金刚石在金伯利岩中的含量非常低，所以必须根据加工几千吨甚至上万吨矿石所回收到的金刚石量才能够确定次生破碎率。如坦桑尼亚威廉姆逊金刚石公司，在建设生产用选矿厂之前先建了一个试验选矿厂，以进行可选性试验和确定该矿金刚石的解离系数，该厂每天可加工矿石上千吨。这项工作在国内尚未开展。一是在计划经济时代，国家不管金刚石质量，一律按国家定价收购，宝石和磨料均按每克拉680元计。这就意味着在保护金刚石晶体方面无任何要求，企业在无任何压力之下，就只顾提高回收率。把宝石变成碎钻，即或百分之百回收，又会有什么经济效益？二是那时我国经济实力还不够，没条件进行这么大规模的试验。现在情况已有了转变，而且这项工作是保护金刚石晶体的关键，应该列专题进行试验。

国外经过多年的摸索，解离金刚石必须逐步实现。也就是采用多段破碎多段选别的流程，要及时回收解离出来的单体金刚石，避免进入下一段破碎，尽量减少金刚石被破碎的几率。要根据解离系数来确定选别作业中矿再破碎时的破碎比。

在金刚石矿石破碎过程中采用的均为常规破碎设备。金刚石硬度大，是耐高压矿物，它的抗压强度比金伯利岩大100 多倍，但金刚石质脆不耐冲击，金刚石在动负荷下破碎所需能量约为静负荷的03～04倍。所以在金刚石原生矿选矿工艺中采用按挤压原理工作的破碎设备，如颚式破碎机、圆锥破碎机和对辊破碎机。但不可采用按冲击原理工作的破碎设备，如锤式破碎机、反击式破碎机等。在解离细粒中矿时，一般采用按选择性磨矿（摩擦磨矿）条件操作的球磨机或棒磨机。因为破碎机要把矿石破碎到这么小的粒度是无能为力的。在七〇一矿，我们对中矿磨矿解离金刚石做了试验，试验结果证明这一磨矿作业采用低转数（临界转数的50% 以下）、低钢球充填率（一般为03左右）、高浓度（75%左右）在选择钢球直径配比时，要适当多加些小球，同时磨机还要采用光滑衬板，就可使磨机在“泻落”状态下工作，以磨剥为主，可实现保护金刚石晶体的目的。金刚石在磨矿作业中次生破碎率将会很低。

为了简化多段破碎、多段选别的复杂流程，国内外均试图采用自磨机（无介质磨矿）。按工作原理自磨机对保护金刚石晶体是最佳设备，但通过多年的试验，实际并非想象的那样理想。首先产量比预计的低，在经济上不如多段破碎流程。在20世纪60年代，为了保护石棉纤维，我们曾在鞍山钢铁公司做了自磨机破碎石棉矿的试验。试验证明其产量低，在经济上无优势可言。自磨机的工作原理是靠矿石之间自身撞击磨剥而实现破碎的，其产量与矿石自身的比重有关，矿石相对密度越大，其产量也越大。自磨机用于相对密度大的金属矿如铁矿等，一般效果比较好，但用于相对密度轻1倍的金伯利岩、蛇纹岩等非金属矿，其产量就很低，显示不出自磨机的优越性。其次自磨机对入料粒度配比要求比较严格，不易控制，另外自磨工作过程还要产生难磨粒子，这部分难磨粒子越聚越多，使其产量直线下降，很难处理。1987年3月中国非金属矿工业总公司组织了自磨和多段破碎工艺流程试验结果现场评定会。会议决定保留多段破碎选矿工艺流程。虽然还做过液电破碎试验等，但都难以实现工业化生产。

鉴于上述情况，目前我们应在完善多段破碎多段选别流程上下功夫，首先要通过试验确定金刚石的解离系数，与此同时还要对现有破碎设备液压系统进行适当调节，使破碎机的压力既满足金伯利岩的破碎要求，又可实现对金刚石晶体的保护。

在试验过程中要在作业前、后取样，测试金刚石的破碎率，而且要分清原生破碎与次生破碎。到目前为止仍是用显微镜对破碎面进行肉眼观察鉴定，受观察者主观因素影响比较大，准确程度达不到百分之百。但尚未找到不受主观因素影响的更科学的鉴定方法，这就给研究金刚石晶体保护问题带来一定的困难。

为了减少金刚石的破碎率，建材七〇一矿还加了手选皮带（原设计考虑在粗碎矿石运输皮带上进行手选），另在中矿解离作业球磨机前增加了一台PYD900型圆锥破碎机，将中矿破碎至12mm再进入球磨机。这样降低球磨机入料粒度可提高球磨机的效率，达到节能的目的。在采取上述三项措施前金刚石的破碎率见表1，采取三项措施后金刚石的破碎率见表2。

表1 采取措施前金刚石的破碎率

表2 采取措施后金刚石的破碎率

从表2看，采取措施后金刚石的破碎率有了改善，但还不够。这证明保护金刚石晶体大有文章好做，今后最好在每采取一项措施时，在其前后分别测试金刚石的破碎率，另外，金刚石破碎率的统计应分原生破碎与次生破碎，以便于对问题的分析。

金刚石的分选技术比较成熟，因为金刚石相对密度为35，比金伯利岩重，所以粗选采用重选，曾采用过淘洗盘、跳汰机和重介质分选锥，现在主要采用先进的重介质旋流器，将大量的废石分出，然后对粗精矿再进行精选回收：根据重砂中所含重矿物的成分选用磁选、电选，抛弃一部分其他矿物；利用金刚石的亲油性和在X光照射下发光的特性采用油选和X光分选回收；最终用手选将金刚石捡出。金刚石的分选方法基本定型，今后的任务就是要改进设备，提高设备的性能，实现自动化。综上所述，金刚石晶体的保护问题，主要应在选择性破碎和解离过程中解决。

An Approach to Improvement of Processing Technology of Primary Diamond Mineral in China

Tian Jun

（Suzhou Zhongcai Design and Research Institute of Non-metallic Minerals Industry，Suzhou，Jiangsu，China）

Abstract：The author of the article considered that the completeness of the crystal of a diamond should be protected as full as possible to preserve the maxmum economical value of the diamond productTo this end，it is necessary to carry out at first a large-scale test before the construction of a mine of primary diamond mineral to determine the coefficient of liberation of diamond，and then to determine the feed size for processing，number of crushing stages of middlings and reduction ratio according to the coefficient of liberationThe applied technology and equipment for the beneficiation of diamond at present can completely ensure a high recovery ratio of diamond concentrate without damage of diamond crystalsSo，the protection of diamond crystal should be achieved through liberation processTo determine crushing ratio and select correspondent crushing equipment in accordance with the correct coefficient of liberation is an important way to protect the diamond crystalIn the selection of crushing equipment，it is necessary to take account of the characteristics of diamond that though it is hard but is easy to be crushed because of its brittle nature

Key words：diamond，protection of crystals，coefficient of liberation，primary crushing and secondary crushing

辽宁金伯利岩的侵位时代前人已有比较多的工作，但是不同的研究结果有一定的差异。为了准确确定金伯利岩的侵位时代，本项目对辽宁瓦房店50号岩管原岩、尾矿、42号岩管原岩、111号岩管和1号岩脉风化样品等5个样品进行了研究，首次在辽宁的金伯利岩石中获得了较多的斜锆石的样品，部分重砂样品见表27。

电子探针分析使用JXA-8100型电子探针分析仪测得，分析电压150kV。锆石的阴极发光（CL）及背散射（BSE）图像从加载在该仪器上的附件——美国GATAN公司MonoCL3+阴极发光系统上获得。阴极发光图像放大倍数从40～250倍不等，相关图已标注比例尺，其空间分辨率为6nm。

锆石部分U–Pb定年和重砂矿物微量元素含量分析利用LA-ICP-MS方法完成。LA-ICP-MS加载在安捷伦公司的Agilent7500a等离子体质谱仪和Coherent Lambda Physik GmbH的GeoLas2005激光剥蚀系统的联机上进行。激光剥蚀过程采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度，二者在进入ICP之前通过一个T型接头混合。在等离子体中心气流（Ar+He）中加入了少量氮气，以提高仪器灵敏度、降低检出限和改善分析精密度。每个时间分辨分析数据包括大约20～30s的空白信号和50s的样品信号。详细的仪器操作条件同Liu et al（2008）。本次实验激光能量50mJ，频率8Hz，激光束斑直径32μm。

表27 辽宁金伯利岩重砂矿物统计表　Table 27 Heavy minerals in kimberlites from Liaoning

重砂分选单位：河北廊坊诚信地质服务有限公司。

锆石U–Pb同位素定年中采用锆石标准91500作外标进行同位素分馏校正，每分析5个样品点，分析2次91500标样。对于与分析时间有关的U-Th-Pb同位素比值漂移，利用91500的变化采用线性内插的方式进行了校正。而矿物微区元素含量LA-ICP-MS分析以USGS参考玻璃（如BCR-2G，BIR-1G和BHVO-2G）为校正标准，NIST610为内标，采用多外标、内标法对元素含量进行定量计算，这些USGS玻璃中元素含量的推荐值据GeoReM数据库。

对分析数据的离线处理（包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、U–Pb谐和年龄的计算和元素含量计算）采用软件ICP-MS Data Cal62（Liu et al，2008）完成。

2241 金伯利岩中石榴子石重砂矿物特征

石榴子石是金伯利岩中最重要的副矿物之一，是抗蚀变作用最强的硅酸盐矿物。辽宁金伯利岩中石榴子石的端元组分主要为镁铝榴石，其次为铁铝榴石和钙铬榴石（表28，29，210）。石榴子石粒度一般为4～5mm，最小为005mm左右，最大达3～4cm。在金伯利岩中石榴子石常呈椭圆状、扁圆状和棱角状碎块，具晶面者很少见。这种形态特征，除与结晶习性有关外，更重要的可能是金伯利岩喷发过程中受磨蚀和熔蚀作用所致（董振信，1981）。金伯利岩中石榴子石的次生蚀变边发育。石榴子石表面常见有叠瓦状、棱柱状、瘤状、鲕状及核桃状等蚀象。辽宁金伯利岩中石榴子石颜色一般可分为紫色和橙色2个系列。前者包括蓝紫、淡紫、淡粉、玫瑰、紫红等色；后者包括浅橙、橙黄等色。镁铝榴石常以紫色系为主，而铁铝榴石则以橙色系居多。

辽宁金伯利岩中石榴子石的Cr2O3含量变化范围较大（0～1056%），但大部分Cr含量较高，Al2O3含量在15455%～22126%之间，Cr2O3和Al2O3呈明显的负相关关系，这与Cr3+、Al3+具有相同的地球化学性状而成类质同象替代有关。石榴子石的MgO含量变化也较大，在5249%～22828%之间。CaO含量为

表28 辽宁111号岩管金伯利岩中重砂石榴子石的化学成分及端元组分　Table 28 Chemical composition and end-member components of heavy mineral garnets in the No 111 kimberlite pipe of Liaoning

表29 辽宁42号岩管金伯利岩原岩中重砂石榴子石的化学成分及端元组分　Table 29 Chemical composition and end-member components of heavy mineral garnets in the No 42 kimberlite pipe of Liaoning

续表

表210 辽宁50号岩筒金伯利岩原岩中石榴子石的化学成分及端元组分　Table 210 Chemical composition and end-member components of heavy mineral garnets in the No 50 kimberlite pipe of Liaoning

0752%～6947%。TiO2含量一般低于05%，最低仅为0009%，最高可达1327%。

石榴子石的稀土元素球粒陨石标准化分布型式如图27所示。LW4、LW5石榴子石样品的球粒陨石标准化曲线可以分为两组，其中一组含镁和铬较低的石榴子石（铁铝榴石为主）较为平缓，LREE亏损，HREE则相对较富集，δEu和δCe无异常或较低负异常；另外一组含镁和铬较高的镁铝榴石则轻稀土亏损，重稀土非常富集，球粒陨石标准化曲线呈现为从右向左的倾斜线（图27，右）。但111号岩管中石榴子石主要为低镁的铁铝石榴子石，其ΣREE和HREE含量明显高于其余另外2个岩管的样品，LREE亏损更为显著，重稀土的富集程度较高，表现为一条左端较陡右端较缓的左倾曲线，δCe和δEu表现为强烈的负异常（图28），显示石榴子石的来源和前面2个岩筒明显不同。

利用石榴子石的Ca组分和Cr组分作压力效应图（图29），除111号岩管石榴子石外，其余石榴子石形成压力均大于30×105kPa，最高可接近60×105kPa，部分石榴子石的形成压力还在金刚石稳定区（>40×105kPa）内，表明其来源深度较深。

图27 金伯利岩原岩中重砂石榴子石稀土元素球粒陨石标准化分布型式图

（左：辽宁42号岩管；右：辽宁50号岩筒）

Figure 27 The chondrite-normalized diagram showing the distribution pattern of REEs of heavy mineral garnets in kimberlites

（Left: The No 42 kimberlite pipe of Liaoning; Right: The No50 kimberlite pipe of Liaoning）

图28 辽宁111号岩管金伯利岩风化自然重砂石榴子石稀土元素球粒陨石标准化分布型式图

Figure 28 The chondrite-normalized diagram showing the distribution pattern of REEs of heavy mineral garnets in the No 111 kimberlite pipe of Liaoning

图29 辽宁和山东金伯利岩中石榴子石Ca组分—Cr组分的压力效应图

（据董振信，1992）

Figure 29 Pressure effect of Ca—Cr in kimberlites from Liaoning and Shandong

（after Dong Zhenxin，1992）

2242 重砂锆石的稀土微量元素及其U-Pb年龄

辽宁瓦房店金伯利岩中含有大量锆石，锆石颗粒呈无色至深浅不同的黄褐色。辽宁瓦房店锆石形态呈短柱状、浑圆状为多，可见表面多种晶面发育。阴极发光图像显示辽宁瓦房店金伯利岩中锆石大部分都具有或宽或窄的岩浆振荡环带，但部分锆石可以看到继承锆石的残留核，部分表现出无分带或弱分带的特征，阴极发光（CL）图偏暗（图210，211）。

锆石的稀土含量较高（表211，212，213，214），从7391μg/g（LW4-17）到261638μg/g（LW3-01）不等，锆石都显示明显的HREE富集，正Ce异常和较低的负Eu异常，表现出壳源锆石的特征（图212，213）。

图210 金伯利岩中的锆石

（选自LW1）

Figure 210 Zircons in kimberlites

（selected from LW1）

图211 锆石阴极发光图像

（选自LW4）

Figure 211 Cathodoluminescence images of zircons

（selected from LW4）

表211 辽宁1号岩脉金伯利岩中锆石稀土元素含量及有关地球化学参数　Table 211 REEs contents and relevant geochemical parameters of zircons in the No1 kimberlite pipe of Liaoning

表212 辽宁111号岩管金伯利岩中锆石稀土元素含量及有关地球化学参数　Table 212 REEs contents and relevant geochemical parameters of zircons in the No111 kimberlite pipe of Liaoning

续表

测试单位：中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室

表213 辽宁42号岩管金伯利岩中锆石稀土元素含量及有关地球化学参数　Table 213 REEs contents and relevant geochemical parameters of zircons in the No42 kimberlite pipe of Liaoning

测试单位：中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室

表214 辽宁50号岩筒金伯利岩中锆石稀土元素含量及有关地球化学参数　Table 214 REEs contents and relevant geochemical parameters of zircons in the No50 kimberlite pipe of Liaoning

测试单位：中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室

辽宁金伯利岩中所有锆石的Th/U比值均较高，介于010～195之间，反映出岩浆锆石的特点（吴元保，郑永飞，2004）。锆石U–Pb年龄数据见表215，216，217，218，除部分锆石因Pb的丢失或加入导致年龄异常外，大部分数据都在谐和线附近，显示出一致性，其中1号脉多数数据不一致线与谐和曲线相交上交点年龄为2897Ma，下交点年龄为1082Ma（图214）；111号岩管上交点年龄为2390Ma，下交点年龄为463Ma（图215）；42号岩管上交点年龄为2498Ma，下交点年龄为1144Ma（图216）。50号岩筒上交点年龄为2378Ma，下交点年龄为1276Ma（图217）。两地最老及最年轻的锆石均出现在LW1样品中，较老者取其207Pb/206Pb年龄为33367±247Ma，较年轻者取其206Pb/238U年龄为1277±16Ma（Composton et al ，1992；万渝生等，2004）。因为重砂锆石不一定形成于同一次地质事件中，但辽宁金伯利岩锆石不一致线与谐和曲线相交上交点大部分年龄均较老（24～29Ga），与华北克拉通新太古代古大陆拼合（24～26Ga）事件（翟明国，卞爱国，2000）、华北克拉通东部晚太古代TTG片麻岩结晶基底年龄一致（Zhao et al，1998；赵国春等，2002；李江海等，2006），说明金伯利岩中存在古老结晶基底的锆石或者金伯利岩的形成与这个时代板块构造活动有关，而有分别对应11～12Ga，和古生代463Ma年下交点年龄的锆石显示出金伯利岩在中元古代和上中奥陶统经历过明显的岩浆活动或受到岩浆热事件明显的影响，造成过铅同位素的掉失，其中最小下交点年龄463Ma和根据斜锆石确定的480Ma的年龄接近，可能是金伯利岩岩浆晚期结晶产物。

图212 金伯利岩重砂锆石稀土元素球粒陨石标准化分布型式图

（左：辽宁1号岩管；右：辽宁111号岩管）

Figure 212 The chondrite-normalized diagram showing the distribution pattern of REEs of heavy mineral zircons in kimberlites

（Left: The No 1 kimberlite pipe of Liaoning; Right: The No111 kimberlite pipe of Liaoning）

图213 原岩重砂锆石稀土元素球粒陨石标准化分布型式图

（左：辽宁金伯利岩42号岩管；右：辽宁金伯利岩50号岩筒）

Figure 213 The chondrite-normalized diagram showing the distribution pattern of REEs of heavy mineral zircons in protolith

（Left: The No42 kimberlite pipe of Liaoning; Right: The No50 kimberlite pipe of Liaoning）

2243 斜锆石稀土、U-Pb年龄及Hf同位素组成

辽宁金伯利岩中的斜锆石仅在辽宁瓦房店1号岩管内有发现。斜锆石大小10～100µm，颜色较深，多呈半自形柱状或碎屑状（图218）。斜锆石的U–Pb定年测定在中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室Cameca1280 SIMS上完成，测试的技术方法参照Li et al（2010a），采用年龄为20596MaPhalaborwa斜锆石作为参考标准（Heaman，2009）。分析前样品表面喷～30 nm高纯度的Au，测试时O-2加速电压为13kV，电流为10nA，分析点斑束大小为20nm×30nm。每测定3个样品点测定一个参考标准样品。

表215 辽宁1号金伯利岩岩脉中重砂锆石U-Pb年龄数据　Table 215 U-Pb age data of heavy mineral zircons in the No1 kimberlite pipe of Liaoning

图214 LW1（1号脉 ）锆石U-Pb年龄分析谐和曲线及年龄分布图

Figure 214 Concordia diagram with zircon U–Pb data and U–Pb age distribution for LW1 （the No1 dyke）

表216 辽宁111号岩管金伯利岩中重砂锆石U-Pb年龄数据　Table 216 U-Pb age data of heavy mineral zircons in the No111 kimberlite pipe of Liaoning

图215 LW3（111号岩脉）锆石U-Pb年龄分析谐和曲线及年龄分布图

Figure 215 Concordia diagram with zircon U–Pb data and U–Pb age distribution for LW3 （the No111 dyke）

表217 辽宁42号岩管金伯利岩原岩中重砂锆石U-Pb年龄数据　Table 217 U-Pb age data of heavy mineral zircons in the No42 kimberlite pipe of Liaoning

图216 LW4（42号岩管）锆石U-Pb年龄分析谐和曲线及年龄分布图

Figure 216 Concordia diagram with zircon U–Pb data and U–Pb age distribution for LW4 （the No42 pipe）

表218 辽宁金伯利岩50号岩筒原岩重砂锆石U-Pb年龄数据　Table 218 U–Pb age data of heavy mineral zircons in the No50 kimberlite pipe of Liaoning

测试单位：中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室

图217 LW5（50号岩筒）锆石U-Pb年龄分析谐和曲线及年龄分布图

Figure 217 Concordia diagram with zircon U–Pb data and U–Pb age distribution for LW5 （the No50 pipe）

图218 金伯利岩中的斜锆石

（左）（LW1，正交偏光），LW1斜锆石稀土元素球粒陨石标准化分布型式图（右）

Figure 218 Baddeleyite in kimberlite

（left，LW1，cross-polarized light），the chondrite-normalized diagram showing the distribution pattern of REEs of baddeleyite from LW1 （right）

Hf 同位素测试在中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室Neptune多接收电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICPMS）上完成，激光波长为193nm，Lu-Hf 同位素分析采用Wu等人（2006）介绍的方法与步骤。采用He 和Ar作为传输气体，光斑大小30µm，同时检测172Yb，173Yb，175Lu，176（Hf+Yb+Lu），177Hf，178Hf，179Hf 和180Hf等8个同位素信号，100mJ下激光激发频率为4Hz；176Lu对176Hf的干扰采用175Lu/176Lu=002655进行校正，并假设Lu的分馏与Hf的分馏情形相同。176Yb对176Hf的干扰采用实测Yb的分馏系数，并假设176Yb/172Yb=05887，实际测定过程中以176Hf/177Hf 0282305 ± 21的91500为外部标准（Wu et al，2006）。176Lu 衰变常数采用 1867×10-11y-1（Soderlund et al，2004） ，采用Blichert-Toft and Albarede （1997） （176Lu/177Hf）CHUR= 00332和（176Hf/177Hf）CHUR= 0282772来计算εHf（t），模式年龄根据（176Lu/177Hf）DM= 00384和（176Hf/177Hf）DM= 028325 进行计算 （Griffin et al，2000）。两阶段年龄（TDM2） 岩石圈地幔具有相同的Lu/Hf 值，176Lu/177Hf 采用 0022（Amelin et al，1999）。数据处理采用ISOPLOT 软件（Ludwig，2003）。

LW1斜锆石表现出明显的δCe正异常，轻重稀土都较为富集，其标准化分布型式为左边较陡峭，右边较平直的曲线（图218，右）。

斜锆石的U–Pb同位素数据如表219所示，其Th含量较低，但是变化范围较大，量少者仅几μg/g，量高者可达1328μg/g，平均为10676μg/g。U含量相对较高，范围为628～2958μg/g，平均达127504μg/g。Th/U比值平均为0052，最高为 045。LW1斜锆石计算U–Pb年龄为443～550 Ma，年龄值和U、Th含量及U/Th值有微弱的正相关性，可能和晶体的定向性及高U含量效应有关（Williams and Hergt，2000；Li et al，2010a），206Pb/238U加权平均年龄为483Ma（MSWD=021）。207Pb/206Pb的分析误差005669 ±000013在允许范围内，对应的Pb/Pb年龄为 4796±49Ma （MSWD = 071）（图219）。目前的研究显示，金伯利岩的斜锆石是非常稀少的，其出现只有两种方式，其一是作为锆石的反应边存在，这种方式存在的斜锆石往往具有核心并且可能具有平行连生的自形晶结构，并且边缘的U含量高于核心，本文样品没有发现上述现象。斜锆石的第二种产出方式是作为地幔来源的巨晶出现，形成后被金伯利岩带到地表（Schärer et al，1997；Heaman and LeCheminant，2000），后者其U–Pb年龄和金伯利岩的侵位年龄一致，可以看作是金伯利岩的侵位年龄。本文样品的特征显示，斜锆石大多是半自形和碎块状的，其εHf（480Ma） （图220）也和金伯利岩岩浆的值-03～-6和金伯利岩锆石巨晶的值-40（Zhang and Yang，2007，Zheng et al，2009），其来源只能是后者，因此，斜锆石为483Ma206Pb/238U加权平均年龄和4796±49Ma Pb/Pb年龄可以认为是比较可靠的侵位年龄（Li et al，2011）。

表219 LW1斜锆石U-Pb同位素数据表　Table 219 U-Pb isotope data of baddeleyites in LW1 kimberlite dyke

&f206普通铅206Pb 在总铅206Pb 中的百分含量 ；指放射性成因的

图219 瓦房店LW1金伯利岩脉斜锆石阴极发光及Pb-Pb年龄图

Figure 219 Cathodoluminescence images of baddeleyites in LW1 kimberlite dyke，Wafangdian and its Pb-Pb age diagram

图220 瓦房店 LW1 金伯利岩脉斜锆石εHf（480Ma）

Figure 220 εHf（480Ma） of baddeleyites in LW1 kimberlite dyke，Wafangdian

19个斜锆石样品的Hf同位素分析数据见表220，其εHf（0）均为负值，范围在-1730～-1354 ［εHf（480Ma）-298～-675］，说明斜锆石样品结晶于亏损地幔。176Hf/177Hf初始值变化范围较小，在0282283～0282389之间，Hf模式年龄平均值为1285579Ma，代表了辽宁瓦房店岩石圈地幔的一次交代事件，这一年龄和华北克拉通在135Ga出现的广泛的岩浆事件具有明显的一致性（Zhang et al，2009）。

根据金伯利岩脉重砂斜锆石SIMS精确测年，首次获得的U–Pb和Pb–Pb年龄数据为480～483Ma，和辽宁金伯利岩岩浆活动的时代基本上属于早中奥陶世的地质观察完全一致。

251 概述

50号岩管的金伯利岩以含(或富含)围岩角砾斑状金伯利岩和金伯利凝灰细砾岩为主。这类岩石的胶结比较松散,钻孔岩矿心采取率低,并伴有选择性磨损现象,不利于正确了解金伯利岩的含矿性。针对这一特点,采取地表用槽井探和钻探相结合,深部用坑探和钻探相结合的工程部署方式进行勘探(图2-38)。

图2-38 50号岩管勘探工程分布图

252 地质填图

对50号岩管填制了1:2000和1:500矿区地质图,目的是了解地表矿体的分布、形态、产状、地质构造,矿体与围岩关系、寻找新矿体等。

1:2000地形地质图填制方法:采用1:2000地形图,地质穿越法和追索法相结合,观察、收集、记述填图区内各种地质现象,侧重于了解构造。对较大面积掩盖区和重要地质界线以稀疏工程揭露并控制。观察点力争定在地质界限上,观察点、工程以全仪器法分别标在图上,在野外进行实地连图,对宽度大于2米,长度大于20米的地质体均在图上表示。

1:500矿区地质图的填制方法:底图采用实测地形图,以固定间距布置的地表工程对掩盖的矿体进行揭露,以查明矿体形态、边界、产状、岩性、构造等地质特征。对矿体外围的构造、岩脉,地层界线做稀疏控制,以全面踏勘结合追索法填绘各种地质现象;宽度大于05米的重要地质体均表示在图上。填图单位划分到层;地质界线和天然露头均在实地绘制,分别以实线和虚线表示;野外的工程和地质观察点均用全仪器法标测在图上。

253 测量工作

50号岩管的测量工作主要是为满足地质勘探工作的需要而开展的。矿区的平面测量利用已有的5秒独立小三角网为首段控制点,以矿区的晕控点为坐标起始点,以晕控点的方位角作为方位起始点。经验证,矿区的基线测量相对误差为1/77000,基线网观测结果质量4个三角形,9次测回数的三角闭合差为+104、+47、-14、+43,测角误差±354,扩大边相对中误差1/50000。独立控制网观测质量三角形闭合差最大9″,平均43″;测角中误差平差前±297,平差后±286,最弱边相对中误差1/54000。

254 勘探工程间距的确定

50号岩管各工程间距按各储量级别要求确定,相应的勘探线间距与段高的间距,见表2-23。

表2-23 50号岩管各工程间距一览表

上述勘探线网度和段高施工后通过验证,表明网度布置合理,可以满足各级别储量的精度要求。

255 地表与深部工程布设与施工

槽、井(石门)探工程。用于了解地表矿体的边界、形态、产状、岩矿石的类型、断裂构造和采取大体积选矿样品。覆盖层小于3米用槽探,大于3米用浅井(石门)工程,一般尽量垂直岩管边界布设。槽底宽06~08米,深度控制到基岩03~05米,采样时按样品规格适当加深或加宽。浅井断面12米×14米,石门断面18米×14米。

钻探工程。用于了解岩管深部的产状、形态、规模、岩矿石类型、含矿性和地质构造、水文地质条件等。钻孔一般按勘探线布设,在50号岩管围岩中钻探施工时由于受地层产状影响,钻孔均向南西向偏斜。为了使控制钻孔达到地质目的,对有些钻孔按一定的偏斜规律布设。在布设钻孔时,要避免钻孔打入坑道。为了减少矿心磨损,在金伯利岩中采用合金钻进,钻孔口径为110毫米。钻孔施工结束后,除围岩中的钻孔、未见矿孔、未达到-20米标高的钻孔、水文长期观测孔(19个钻孔)外,均进行了封孔。

坑探工程。斜井用于开掘平巷的运输通道,断面28米×2米,长214米。在斜井中近-20米多处见金伯利岩,其余斜井均在围岩中掘进。平巷用于了解+60米及-20米标高的岩管形态、产状、岩矿石类型,地质构造,采集大体积选矿样品。+60米坑道沿脉坑道沿85°方向掘进,长297m,在施工到各勘探线时按北东17°方位开掘穿脉坑道。20m沿脉坑道沿95和°275°方位向东和西分别施工18160米,施工到勘探线时按方位北东5°方向开掘穿脉。沿脉和穿脉坑道断面为2米×2米。

256 50号岩管基岩选矿工作

基岩选矿样用来确定岩管的金刚石品位,样品体积越大越具有代表性,但体积太大也会给勘探和选矿的工作带来一定的困难,增加勘探成本。反之样品体积小,代表性则差,满足不了勘探时地质上的要求。怎样确定基岩选矿的合理体积和样品的合理个数,取决于采样方法和选矿流程,是金刚石评价中一项非常重要的工作。

2561 合理采样体积确定的原则

根据岩管勘探程度和储量级别的有关要求,B级储量允许误差±25%,C1级储量允许误差±40%,结合岩管本身特点,拟定B级储量块段以能取到矿石中金刚石的重量85%以上的选矿样体积为合理体积,C级储量块段以能取到金刚石的重量75%以上的选矿样品体积为合理体积,此外根据不同含矿岩石类型,应分别求出各类岩石的合理体积。

2562 合理采样体积的确定方法

根据50号岩管的大量样品数据,结合以往勘探经验,按下列公式求出B级和C级储量块段的合理体积:

中国金刚石矿床专论:中国金刚石矿找矿与开发

式中:PB为估算B级储量级合理的样品体积,为V样品总体积,n为2~4毫米级金刚石总颗数。

中国金刚石矿床专论:中国金刚石矿找矿与开发

式中:PC为估算C级储量级合理的样品体积,075为C级储量块段品位允许精度。

据上式计算的不同岩石类型及不同储量级别的合理体积见表2-24。

表2-24 储量级别合理体积统计表

采用三类岩石中合理体积的最大值06立方米作为矿区最小合理采样体积。

2563 勘探块段样品个数的确定

在对矿体有了全面了解,已有大量大于合理体积的可靠选矿样品的基础上,采用以下数理统计区间估计公式确定块段样品的个数:

中国金刚石矿床专论:中国金刚石矿找矿与开发

式中:n为样品个数;v为品位变化系数,P为储量相对允许误差,k为在一定置信概率条件下的置信区间长度(50号岩管取15,相应的置信概率为862%)。

在勘探评价金刚石矿床时,必须保证有足够样品个数,在计算岩管金刚石品位时才能同时达到允许误差和置信概率的要求。

2564 采样方法

地表选矿样品。在浅井式石门中采集风化带中的金伯利岩,样品体积4立方米左右,样品间距15~20米。

坑道选矿样品。在每个水平的沿脉和穿脉中,按不同岩性布设采样点。样品间距原则上为10米,用缩分法采集,即在采集点的矿石中,从每4车矿渣中取1车矿石,约由6车矿石合成1个样品,体积在15立方米左右。也可用连续缩分法采集,即每15车取1车,约由15~20车矿石合成一个样,体积4立方米,样品采集后用称重法求出体积。

钻孔选矿样品。在每个见矿孔中,每40米采1个样,采集所有矿心,样长不能跨段高。在同一段高内,若矿心不超过60米,则为1个样品。体积用称重法求得,夹石剔除厚度为2米。大体积样品代表性强,作为储量计算依据可靠。矿区的大体积样部署在地表、+60米、-20米坑道三个断面,可控制整个岩管;且每个样品的数量与体积均有保证;加之大体积样品均按勘探网度并兼顾不同岩性均匀布设,具有空间上、岩性上的代表性。这些都为储量估算奠定了可靠的取样基础。

力学试验样品。主要用于测定岩石力学性能指标。采样位置布设于地表以及+60米、-20米两个水平的坑道内,选择有代表性的矿体与围岩处,取11组毛样。在采样时应标定层面,沿垂直、平行两个试验方向采取,并加工厂磨制成标准规格试件送实验室测定。

综合利用试验样品。在+60米坑道按三种不同岩性比例分别采集2立方米试验样,送实验室进行综合利用选矿试验。

同位素年龄样品。主要在钻孔和坑道中的斑状富金云母金刚石岩中采取,经实验室加工取金云母15克,送有关单位进行同位素年龄测定。

人工重砂样品。是为了了解金伯利岩的矿物组合以及与金刚石含量变化而采取的样品。在地表和+60米、-20米坑道,按不同岩性分别采集3个左右,每个样品重150gk,个别超过1吨,送实验室进行样品处理和分析鉴定。

化学分析和光谱分析样品。为了解金伯利岩的化学成分和微量元素含量,研究金伯利岩化学特征采集的样品。在地表、坑道、钻孔中分别取样,要求样品中不含或含极少异源物质,无碳酸盐化或硅化。

薄片鉴定样品。为配合野外岩石正确定名,了解矿物赋存状态、生成顺序等而采集的样品,采集后送实验室鉴定。

矿石体重样品。分大、小体重样。小体重样在金伯利岩氧化带与钻孔、坑道的金伯利岩及围岩中,按不同的标高及岩性采取。大体重样主要是为了验证小体重,按不同的岩性在坑道中采集,规格要求严整,体积用钢尺直接丈量求出,并用充砂和充水方法进行验证。在大体重样四角分别采4个小体重样,以便与大体重样相互验证。

松散系数样品。是为了了解风化金伯利岩和围岩的松散系数而采取的样品,在地表采样过程中测定松散体积V2和原岩体积V1,并求出松散系数P=V2/V1。

经测定50号岩管风化金伯利岩和围岩松散系数分别为16和174。新鲜的金伯利岩的松散系数在坑道采样过程中测定,方法是选择坑中两个矿段距离内,各测量高和宽各30次,计算出平均高度和宽度,求出原岩体积V1。然后统计两个矿段中采出的矿石车辆数,按每个车辆的体积计算出矿段总体积V2,用以上公式求出新鲜金伯利岩的松散系数。经采样计算,50号岩管新鲜金伯利岩原岩的平均松散系数为178。

安全角测定。主要在坑口附近堆积的矿石和围岩碎块堆中所形成的自然坡度上测定。对矿石堆和围岩堆分别测8~10次即可,50号岩管平均安全角为3830′。

湿度样品。按不同季节在坑道中不同部位和不同岩性中采样,一般采20个样品,50号岩管经测定总平均湿度为097%。

2565 选矿试验流程

根据矿石性质和可选性试验结果,考虑地质工作特点和现有条件,对50号岩管地表和坑道分别确定选矿流程(图2-39)。

图2-39 50号岩管选矿流程

2566 选矿试验结果

选矿回收率是选矿试验的最主要结果参数。50号岩管金刚石的选矿回收率用以下公式计算:

中国金刚石矿床专论:中国金刚石矿找矿与开发

式中:∑为金刚石选矿回收率;a为原矿金刚石品位,Q为尾矿金刚石品位。

经统计计算,50号岩管勘探时金刚石选矿回收率为991%×990%=9810%,详见表2-25至表2-29。

表2-25 50号岩管粗选工作金刚石回收率计算统计表

注:据50号岩管地表坑道的21556立方米样品试验样统计

表2-26 50号岩管跳汰工作金刚石回收率计算统计表

表2-27 50号岩管X射线选金刚石回收率计算统计表

表2-28 50号岩管油选金刚石回收率计算统计表

表2-29 50号岩管粒度选金刚石回收率计算统计表

50号岩管勘探所获金刚石经过采样和选矿以后,金刚石完整度平均达到716%。在剩余284%不完整的金刚石中,原生破碎占123%,次生破碎占161%。在161%次生破碎的金刚石中,由于自然界作用和矿石因素造成的破碎约占1%,在选矿过程中造成的破碎约占151%。

2567 50号岩管金刚石的鉴定

对50号岩管金刚石,主要鉴定金刚石颗粒与重量大小、晶体晶形、颜色、透明度、表面特征、包裹体、碎裂情况、完整度等。

用立体双筒显微镜观察,放大10倍进行鉴定。首先将每个样品的金刚石按粒级分类并称重,023~1毫米级的金刚石在镜下进行鉴别。尾矿鉴定采用互鉴方式,回收率要求在99%以上。各级金刚石经酸碱处理后,用1/20万天平称重,每个样品的重量均需要内部检查,误差应小于004毫克。在自然光下观察颜色,包裹体和晶体特征以双筒镜观察为主。

331 “胜利Ⅰ号”岩管的发现及自然地理条件

(1)“胜利Ⅰ号”岩管的发现

“胜利Ⅰ号”是在“红旗1号”岩脉勘探的后期开展普查的。当时即将转入矿区外围普查阶段,根据金伯利岩成群成带分布的特点,于1969年3月,对“红旗1号”南西延长的方向,即王村至大旺山一带的覆盖、半覆盖地段,布置了1:10000地质填图和重砂测量工作,发现了四颗镁铝榴石;而后对王村西南部沟谷地带面积性第四纪覆盖区,实施了1:2000磁法测量,发现一个不规则异常(M1)。1969年9月,经探槽揭露证明为金伯利岩,经进一步追索圈定为两个岩管。因当时正值党的“九大”召开,为表示这是党的“团结胜利路线”的伟大胜利,于是将岩管命名为“胜利Ⅰ号”。

此后,利用1:1000地质填图和探矿工程揭露,又在岩管南北两邻地带相继发现胜利Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号等三条岩脉。

(2)“胜利Ⅰ号”岩管周围自然地理概况

“胜利Ⅰ号”岩管位于蒙山西段,蒙山山脉主要隘口之一的白马关东侧,东汶河上游支流常马小河的源头部位;南侧为大旺山,西部为鱼鳞山,标高510~420米,东为近东西向谷地。矿区位于谷地南坡的低丘陵区,标高220~270米。

矿区附近行政区划属蒙阴县联城镇王村,岩管在王村西南200~300米,向南西1~15千米与平邑县武台镇为邻。

矿区向南20千米至平邑县有兖石铁路,向东13千米到蒙阴为京沪高速公路,另有省道S335和汶南至柏林县乡公路在矿区交叉通过,交通条件良好。

332 “胜利Ⅰ号”岩管矿区地质

“胜利Ⅰ号”岩管区域大地构造单元属鲁西台背斜鲁中隆起区的蒙山单断凸起的中段北部,向南15千米为蒙山大断裂,向北7千米出露早古生代地层,濒临蒙阴-新汶中新生代盆地。岩管周围大面积分布新太古代至早古元古代变质变形侵入岩,呈北西向展布,向南西陡倾斜;早古生代地层向北北东向缓倾斜。常马庄金伯利岩带横切蒙山构造岩浆岩带,产出在北北东向断裂节理带内。

(1)地层

岩管周围未见前第四纪地层,仅见沟谷地区分布有近代洪坡积物和冲洪积物。

山前组:为洪坡积成因的黄土层夹碎石层,褐色、黄褐色,属中更新世的离石黄土,经面状流水冲刷堆积形成,呈平台状产出,厚1~10米,分布在山前丘陵边坡地带,覆盖在金伯利岩和其他基岩之上。

沂河组:为上更新世至全新世冲洪积层,分布在现代冲沟小河内,为土**砂砾层、砾石层,不均匀夹有粘土质砂层,厚1~4米。

(2)断裂构造

岩管周围岩石普遍受较强构造作用而片麻理化,形成北西向断裂劈理带、片理化带,部分地段还见有北东的构造面。据此将区内断裂结构面分两组(图3-31)。

图3-31 “胜利Ⅰ号”金刚石原生矿区地质略图

1)北西向断裂:分布在岩管东部,多呈较清楚的断层,局部见碎裂岩、断层泥和挤压扁包体等。断裂走向280°~300°,西段北东倾,东段南西倾,倾角76°~85°,长度00~1000米,平面和倾向上呈波状弯曲,为南盘斜落左行断层。

2)北北东向断裂:分布在岩管东部,呈束状产出。走向10°左右,长100~500米,倾向南东,倾角65°~85°。断层以压扭性为主,早期以左行为主,控制元古宙辉绿岩产出;晚期以右行为主,并略向右扭转,走向20°左右,控制金伯利岩,并错断辉绿岩。

这两组断裂在岩管周围规模都较小,北北东断裂分布比较集中,北西向断裂比较分散,且多数被北北东向断裂切错。

(3)侵入岩

侵入岩是岩管的主要围岩,属新太古界区域蒙山TTG岩套早期片麻状中粗粒石英闪长岩的一部分。岩石呈暗绿色,风化面呈灰绿色,自形、半自形粒状结构,具粗纹状片麻理,主要矿物成分有斜长石(70%)、角闪石(5%~10%)、黑云母(10%~15%)、石英(5%~10%)等。大部矿物具定向排列,斜长石多呈板状半自形晶体,裂纹发育,帘石化强烈,粒度3~5毫米;角闪石大多呈长条状晶体,部分或大部黑云母化。岩性稳定、变化均匀,偶尔可见细粒闪长岩或角闪石岩包体。

另在岩管东部见有1条辉绿岩脉,走向10°左右,倾向南东,倾角60°左右,厚05~30米,长500米以上。岩石呈暗绿色,块状构造,辉绿结构。岩体边部常伴有05米的绿色蚀变碎裂岩。

333 岩管空间形态

“胜利Ⅰ号”岩管位于Ⅰ岩带的中段,向北与“胜利Ⅱ号”北脉相连,向南与“胜利Ⅱ号”脉南脉为邻。

“胜利Ⅰ号”岩管由大小两管组成。大管在西侧,为一规则的椭圆形,长轴方向300°左右,长98米,宽50米,面积3988平方米。岩管边界清晰,管壁倾角近直立。向深部岩管缓慢收缩,并稍向南东偏移,在垂深50米、100米、200米,分别形成75米×50米、60米×37米、75米×22米的断面,显示岩管沿垂向逐步变小。岩管长轴方向具左旋特征。小管位于大管东侧北部,两管最近距离22米,构成北北东向和北西向双向岩管,平面形态成L形。北段走向15°,长65米,宽15~20米,地表面积1360平方米,总体向北西倾斜,倾角80°~85°;西北边界比较规则,沿北北东向近直线形,东南边缘呈北北东向、北西向的折线形。岩管南段走向315°,长45米,宽7~14米,呈枕状,面积485平方米。两段在中部呈近直角相交会合。岩管深部变化趋势为,北段在向南漂移的同时,南段由东向西收缩,在50米、100米垂深,断面面积分别为1320平方米、1440平方米,形成北北东向北瘦南肥的楔形体(图3-32)。

图3-32 “胜利Ⅰ号”岩管形态垂深变化图

向深部大小岩管逐步靠近,在大管左旋变窄的同时,小管相应南移膨大,于230米深处连通,形成一个统一的北西向和和北北东向的反“L”形的复合岩管。在继续下延的过程中,伴随小管的南移,分别在250米、300米形成面积2290平方米和2150平方米的牛轭形岩体。

鉴于岩管向深部收缩变小,300米以下岩管长度约150米,宽15~25米。对应于大管部位,在450米深部仍呈现北西向的轮廓,长约50米,宽约15米;对应于小管部位,已呈近南北向的脉状体,矿体厚度不足5米(图3-33)。

334 岩石类型

“胜利Ⅰ号”岩管的岩石类型比较简单,主要为斑状金伯利岩和金伯利角砾岩,其次是金伯利岩化角砾岩,每一岩性常因矿物或角砾成分含量的不同而产生一些变化。

3341 斑状金伯利岩

斑状金伯利岩是“胜利Ⅰ号”岩管的基本岩性,约占地表面积的55%。新鲜岩石呈灰绿色、暗绿色,部分呈灰色、暗棕色,风化后颜色略有淡化,常呈灰色、灰**或黄褐色。岩石具块状构造,部分具斑杂状或碎屑状构造,有时因矿物具定向排列显示流动构造。岩石具斑状结构,斑晶分布一般比较均匀,在部分地段或不同段高,略有变化;根据斑晶多少、大小,可分成少斑、多斑、不等粒等结构类型。斑晶矿物主要为橄榄石(已蛇纹石化),其次为金云母、镁铝榴石,偶尔可见铬铁矿、铬透辉石和金刚石等。斑晶矿物以浑圆形为其显著特点,常呈蚕豆状,称“卵斑结构”;少部分斑晶呈棱角状,称“碎屑结构”。卵斑的核心矿物,多为熔圆形态的橄榄石假像,被2~3层不同色调、不同成分显微结构的细粒金伯利岩环绕。斑晶含量一般25%~30%,高者可达50%,甚至更高。斑晶颗粒粗大,粒度以05~1厘米居多,大者可达5~10厘米;斑晶簇集时,往往有定向性呈流纹状。基质为细粒金伯利岩或显微斑状金伯利岩,主要由橄榄石(假象)和少量的金云母构成。基质矿物与斑晶矿物的组成基本相似,但更趋复杂化或多样化。除了斑晶矿物外,常见有钙钛矿、钛铁矿、磷灰石、榍石、透辉石、尖晶石、碳酸岩、碳硅石、镁钛铁矿等。这些矿物含量不多,分布也不均匀。

图3-33 “胜利Ⅰ号”岩管勘探线剖面图

鉴于金伯利岩形成环境的特殊性,其主要造岩矿物和金刚石伴生矿物特征变化较大。

(1)橄榄石

橄榄石是斑状金伯利岩中主要造岩矿物,其含量占岩石总量的85%~95%。其形态与生成环境和形成后演化情况密切相关。第一世代是早期晶出的斑晶,颗粒大,分布密度高,以单晶为主,有的呈聚晶;由于受到强烈的熔蚀,呈各种浑圆状态;粒径一般为1~5厘米,大者可达10余厘米(图3-34)。还有一部分橄榄石,粒度4~5毫米,次圆或次棱角状,部分呈方块状或碎屑状。见斑晶橄榄石被金刚石和镁铝榴石包裹,也见橄榄石(假象)包裹镁铝榴石、铬尖晶石现象。第二世代橄榄石出现在基质中,呈粒度2毫米以下的显微斑晶和微晶。前者为自形-半自形晶体,后者呈他形产出。橄榄石(斑晶和基质)绝大部分已蛇纹石化,未蚀变的新鲜橄榄石比较少见,只在个别斑晶中见到未蚀变的橄榄石淡**残晶。

图3-34 橄榄石(左)与金云母(右)

“胜利Ⅰ号”岩管的橄榄石多属镁橄榄石,含铬量较高(Cr2O3约04%),铁橄榄石组成变化于7%~979%之间,平均为833%。

(2)金云母

金云母是斑状金伯利岩的造岩矿物之一,其含量为5%~10%。“胜利Ⅰ号”岩管金云母大小世代分明。第一世代金云母为粗大斑晶,片径一般为3~8毫米,大者20~50毫米(图3-34),个别可达100~130毫米的大晶片。大片金云母在小管出现较多,大管稀少,其含量一般<5%。金云母呈金黄、褐黄、暗棕、黄绿等色,沿片面边缘常被熔蚀而成圆饼状或“腰鼓”状,晶体普遍被扭曲;解理面常发生弯曲或折裂,并伴有细粒磁铁矿析出,环绕晶体形成暗化边,由于蚀变作用常从外向内进行,故同一晶体多色性和干涉色,从内向外逐渐降低,形成似环带结构。第二世代金云母在基质中呈显微斑晶和微晶产出,为自形-半自形长片状或鳞片状;片径在01~1毫米之间;颜色多灰色、灰**,呈雾状集中,在斑状金伯利岩中有时作定向或半定向排列。岩浆期的金云母其生成时间晚于橄榄石,在第一世代的金云母叶片中,常见包裹了橄榄石的假象。

斑状金伯利岩金云母含量变化较大,与橄榄石呈反消长关系;在小管中一般为5%,分布比较均匀;在大管西部和南部部分地段,呈云雾状或旋涡状不均匀分布,局部增高到10%。

金云母的后期蚀变主要为绿泥石化、蛭石化或被碳酸盐等矿物交代,其蚀变和风化的最终产物是水云母或蛭石。

(3)镁铝榴石

镁铝榴石是金伯利岩重要的斑晶矿物,但含量不稳定。在斑状镁铝榴石金伯利岩中含量相对较高,可达1%~2%。镁铝榴石大部呈单晶或晶簇存在,有些镁铝榴石可能是深源包体石榴石纯橄岩、石榴石二辉橄榄岩的解体矿物,与橄榄石等呈集合体相伴产出。镁铝榴石晶出时间较早,可见镁铝榴石、橄榄石互为包裹关系,说明与橄榄石晶出时间大致相同。镁铝榴石多被熔蚀呈豆状或圆饼状的外形,粒径2~8毫米,大者可达20~30毫米;颜色比较复杂,主要为紫红、玫瑰、粉红、橙红、橙黄等(图3-35)。镁铝榴石普遍被次生矿物所交代(主要是尖晶石、绿泥石、蛇纹石等),形成同心环状的次变边。镁铝榴石是金刚石主要伴生矿物,被认为与金刚石同期同源。镁铝榴石在斑状金伯利岩中经常见到呈紫红色的集合体,其类型和数量往往是金刚石品位优劣的标志。

(4)铬尖晶石

在金伯利岩中普遍存在,主要是铬铁矿。斑晶铬铁矿多被熔蚀呈浑圆状,粒径03~2毫米,大者可达4~5毫米(图3-35),可见到被金刚石、橄榄石、镁铝榴石所包裹。基质中的铬尖晶石颗粒细小,一般小于01毫米,以自形-半自形颗粒出现,主要为八面体或八面体歪晶,常被金云母包裹或环绕橄榄石边缘分布,也见到铬铁矿中镶嵌钙钛矿的情况。反光镜下可见铬铁矿具环带构造,边缘环带含铁量较高或形成磁铁矿环边。铬铁矿常被磁铁矿或赤铁矿交代。斑晶铬尖晶石的化学成分特点是MgO(平均1092%),Cr2O3(平均557%)、TiO2(平均235%)含量较高,Al2O3(5%~7%)含量偏低,属镁质铬铁矿和镁质富铁铬铁矿。常马庄岩带铬尖晶石表现为贫Al,富Cr、高Ti的特征。

图3-35 镁铝榴石与铬铁矿

图3-36 金伯利岩中深源包体

3342 金伯利角砾岩

金伯利角砾岩是“胜利Ⅰ号”岩管最常见的岩性,主要分布在大管中部和北部。按角砾成分和结构特征,分以下两种岩石类型。

(1)花岗岩质金伯利角砾岩

是大管主要岩性之一,占据大管地表面积45%左右。岩石呈灰绿色,部分呈黄绿色、灰蓝色,风化后多呈红褐色。角砾成分为岩管周围的变质花岗岩及其解体矿物长石、石英等,如石英闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩,其次为泥质条带灰岩,鲕粒灰岩等,还有少量深源岩浆岩,如橄榄岩、榴辉岩和细粒金伯利岩等。角砾含量一般为40%,最高可达60%~70%。花岗质角砾直径较大,一般10~30厘米,少数达到07~10米,多呈等轴状、棱角状,表面粗糙。较大角砾常围绕核心发育1~3层球形节理,因外部脱落而致使角砾呈橄榄球状、枕状。花岗质角砾基本维持原岩成分结构特征,大约有三分之一的角砾受蚀变作用形成黄绿色或深绿色外表。灰岩等角砾较少,一般呈碎块状、板条状,棱角明显。深源包体分布零散,大小5~8厘米,个别达15厘米,呈球形或椭圆形(图3-36),多见于小管中北部,大管较少。深源包体岩石类型为石榴石纯橄榄岩、石榴石二辉橄榄岩,其次是榴辉岩。金伯利角砾岩胶结物为斑状金伯利岩,与前述斑状金伯利岩相似,仅斑晶较小,并常见橄榄石(假象)的晶屑。受角砾成分的影响,基质中常发生同化混染和接触交代作用,使胶结物发生蓝色蚀变,出现数量不等的黑云母、角闪石、绿泥石、阳起石、钙铝榴石、透辉石、绿帘石及次生金云母等。

在花岗岩质金伯利角砾岩中,常见块度不一的灰岩质金伯利角砾岩,呈包体零散分布,一般为1~2米的棱柱状,也见有>20米的长条状、“浮礁”状产出。岩石呈灰色、深灰色,角砾主要为早古生代的泥晶灰岩、条带灰岩、砂屑灰岩、鲕粒灰岩和紫红色砂页岩等。花岗质岩石较少,多呈2~5厘米碎块状,棱角尖锐。岩石中角砾含量40%左右,胶结物为晶屑状斑状金伯利岩。灰岩角砾大部已大理岩化,并在其周围可见钙铝榴石、金云母、透辉石等接触交代矿物。

(2)金伯利岩化角砾岩

金伯利岩化角砾岩是一种受金伯利岩浆汽液侵染蚀变的碎裂岩,主要分布在小管南段。这是原岩受构造作用影响,被不规则网状裂隙分解,形成的大小不一、碎裂不均的角砾岩化岩石,其中心地带形成北西向圆化砾岩带,宽1~5米,边界不清,向南北两侧,角砾增大,裂隙减稀。沿裂隙常有细脉状的细粒或斑状金伯利岩不规则侵入,局部有斑状金伯利岩不规则囊块,并引起周围岩石发生同化混染作用,遭受蛇纹石化、绿泥石化和褐铁矿化等,同时造成角砾或岩屑的红化、绿帘石化。金伯利岩矿物的含量,由西而东、由内而外,渐次减少,矿化程度逐步减弱(图3-37)。

上述三种类型金伯利岩在岩管中分布各有特点,花岗岩质金伯利角砾岩主要分布在大管的中北部和东部,靠边产出;金伯利岩化角砾岩仅见于小管的南段;斑状金伯利岩占据小管北段全部空间,在大管中多出现南部边缘,并不规则侵入到花岗质金伯利角砾岩中。除了金伯利岩化角砾岩于20~50米深处部分转化为花岗岩质金伯利角砾岩而减少消失外,其他两种岩性向深部基本呈柱状产出,斑状金伯利岩相对体积增大,其断面面积由55%增至70%左右(图3-38)。

图3-37 金伯利岩化角砾岩(×25)

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图3-38“胜利Ⅰ号”岩管岩性分布及品位等值线图

335 金伯利岩蚀变作用

“胜利Ⅰ号”岩管金伯利岩的蚀变作用普遍强烈,按照蚀变矿物组合及其期次关系,由早到晚,可分以下几个蚀变类型。

(1)蛇纹石化

是金伯利岩的主要蚀变类型。由于大量的挥发组分沿基质和斑晶矿物表面的细微裂隙逐步向矿物内部渗透交代,一般先形成叶蛇纹石和纤维蛇纹石(Nm=1520~1538),而后形成胶蛇纹石(Nm=1531)。蚀变进行具阶段性,同一矿物常出现被几种蛇纹石共同交代现象,或被滑石、皂石、绿泥石、白云石等几种矿物先后多次交代。一般一种矿物以某一种蚀变为主,有时几种变矿物共存,致使假象矿物内部形成不同矿物构成环带结构或网环结构,蚀变析出的尘状磁铁矿沿环边分布。

(2)金云母化

金云母化分布不均匀,主要见于大管斑状金伯利岩中,是斑状金伯利岩侵入爆发岩之后,后期金伯利岩浆中钾铝组分相对富集,交代先期金伯利岩,发生金云母化蚀变的产物。

金云母化主要有三种形式:①对橄榄石(假象)边缘进行交代,金云母形成较小片状晶体交代基质,并包裹基质的橄榄石、铬尖晶石等粒状矿物,形成筛状结构;②鳞片状金云母伴随磷灰石、白云石、方解石等,沿不同裂隙呈细脉状充填;③在大管西部的斑状金伯利岩中,也常见到金云母,浸润渗透交代显微结构的蛇纹石,造成斑状金伯利岩部分地段发生云雾状或旋涡状金云母富集。

(3)碳酸盐化

相比前两种蚀变较弱,为金伯利岩爆发侵位之后岩浆期后热液活动的产物。因热液中碳酸气等挥发组富集,与从围岩捕获的钙质结合形成白云石、方解石或文石,沿岩管边部或内部的凝缩裂隙呈不均匀脉状充填。

336 “胜利Ⅰ号”岩管岩石化学成分

(1)“胜利Ⅰ号”岩管基本岩石化学特征

“胜利Ⅰ号”金伯利岩基本岩石化学成分,与南部非洲各国和俄罗斯等岩管金伯利岩相似,具偏碱性一超基性岩特征(表3-14)。其特点为:SiO2含量33%~34%,除了受后期热液蚀变有所波动外,一般很稳定,与MgO近等量或略高;K2O03%~10%,比Na2O高02%左右,这与通常的基性、超基性岩不同;Fe2O3、FeO总量一般10%左右,与一般基性、超基性岩接近或略低,与MgO具有反消长关系;金伯利岩H2O和CO2总量可达89%~125%,是通常基性超基性岩的几倍至几十倍,是金伯利岩高分异度的反映。岩石化学总体表现为CaO+Na2O+K2O>Al2O3>K2O+Na2O,为硅酸不饱和正常系列岩石。金伯利角砾岩因掺杂大量的围岩成分使SiO2和Na2O含量增高,碳酸盐化往往使CaO增加,SiO2的MgO相应减少。随着金伯利岩浆的演化和与围岩同化混染作用的增强,橄榄石、镁铝榴石、铬尖晶石相应减少,碱性组分、钛矿物、金云母和磷灰石增多,反映岩浆向减温降压方向的变化趋势。

(2)“胜利Ⅰ号”岩管微量元素特征

“胜利Ⅰ号”岩管金伯利岩具有多种稀有微量元素,既有超基性岩的Cr、Ni、Co,也有中酸性和碱性岩常见的Ti、Zr、V、Nb及稀有、放射性元素。随着金伯利岩浆演化,这些元素分布和丰度,在不同的岩性中不尽相同(表3-15)。

表3-14 “胜利Ⅰ号”岩管金伯利岩化学成分表(%)

表3-15 “胜利Ⅰ号”岩金伯利岩微量元素表%()

Cr、Ni、Co、V在各种岩性中普遍存在,接近一般超基性岩。这组元素通常伴随MgO富集在早期结晶的矿物中,其中Cr丰度较高,在各种造岩矿物甚至付矿物中均有出现;Ni、Co浓度较低,比较分散,因其活性与Mg接近,往往发生类质同象递变;V的含量也较低,常与Fe等呈正消长关系。

金伯利岩中有高而稳定的Ti,常与铁结合形成钛铁矿;在较晚阶段Ti浓度减少,温压降低,则易于产生钙钛矿和锐钛矿等,分布不很均匀。

Sr、Ba等碱性元素大体随Ca、K等出现在金云母中。在碳酸盐比较丰富的晚期阶段,常替代Ca分布在方解石、文石或白云石中,有时也能形成重晶石-碳酸岩脉。

Nb、Ta等在金伯利岩中异常丰富,可高出一般超基性岩几十倍,Nb2O5可达056%~111%,Ta2O5为004%~02%,其总量与Ti呈正相关变化,多出现在钙钛矿等矿物中。

高的稀土丰度是金伯利岩的突出特点,含量为(500~900)×10-6,个别达2000×10-6以上,其中铈组元素占稀土总量90%,甚至更多,并有较深负铕异常特征,显示金伯利岩极强的分异特点。

金伯利岩放射性元素含量也比较高,其中U、Th含量高于一般基性、超基性岩,常造成围岩的红化。

337 “胜利Ⅰ号”岩管金刚石特征

(1)金刚石的含量分布

“胜利Ⅰ号”岩管各种类型金伯利岩普遍含有金刚石,是我国当前单位体积金刚石含量最高,单个岩管金刚石储量最大的矿体。

岩管中各部位金刚石含量分布不均,随岩石类型的不同变化很大。大管斑状金伯利岩一般100~700毫克/立方米,最高达1909毫克/立方米,最低320毫克/立方米;金伯利角砾岩100~600毫克/立方米,最高626毫克/立方米,最低4127毫克/立方米。品位频率直方图(图3-39)反映品位波动较大,大管西北东三区较富,中南部相对较贫。小管斑状金伯利岩品位400~2000毫克/立方米,最高3155毫克/立方米,最低137毫克/立方米,总体显示北部较贫,中南部较富。金伯利岩化角砾岩一般12~30毫克/立方米,最高300毫克/立方米,西段品位高于东段。

金刚石品位状况与金伯利岩石类型构成有关:大管岩性比较复杂,品位波动较大;小管岩性相对均一,品位波动较小。斑状金伯利岩成分结构比较均匀,金刚石含量分布相对变化较小,变化系数80~100。金伯利角砾岩品位波动较大,变化系数大于150。角砾含量是影响金伯利岩品位的基本因素,角砾多,则金刚石少。金伯利角砾岩品位总体低于斑状金伯利岩,但大颗粒金刚石产出机率高。据开采资料,目前大于50克拉的金刚石,多产在金伯利角砾岩中,多分布在靠近岩体的边部地带。

矿体品位在垂深方向变化与水平变化特征相似,显示较大波动性。大管西段100米以浅地段品位变化由200~1000毫克/立方米(平均为4427毫克/立方米),降为100~600毫克/立方米(平均3579毫克/立方米);而东段相应由100~500毫克/立方米,(平均3143毫克/立方米)增高至300~600毫克/立方米(平均4554毫克/立方米)。小管呈现由浅而深缓慢贫化的趋势,由地表平均105356毫克/立方米,渐次降低至75071毫克/立方米。大小管合并后,矿石类型以斑状金伯利岩为主,在相当于大管下延部位的西段和小管南段,矿化角砾岩200~300米和300~450米的地段,平均品位分别为390毫克/立方米和347毫克/立方米。再向深部已达根部相斑状金伯利岩的下部矿段,随着矿体断面的缩小,矿石品位呈现明显的下降趋势(图3-40)。

图3-39 “胜利Ⅰ号”岩管金刚石品位频率直方图

图3-40 “胜利Ⅰ号”岩管断面面积平均品位变化图表

(2)金刚石品级

1)粒度。金刚石在金伯利岩中大多以斑晶或显微斑晶出现,少数包裹或镶嵌在橄榄石等矿物中。金刚石颗粒大小不一,小的不足01毫米,重量<001毫克,大的可达10毫米以上。1983年11月和2006年5月,在“胜利Ⅰ号”采出的“蒙山一号”和“蒙山二号”,直径分别为18毫米和16毫米,重量为11901克拉和10146克拉。据地质报告资料,金刚石粒级分布具一定规律性:颗粒越大,含量越低,颗粒越小,含量越高(表3-16)。

表3-16 “胜利Ⅰ号”金刚石颗粒重量统计表

从表3-16可知,金刚石颗粒数和重量百分数以2~1毫米粒级区间为最大,其次是4~2毫米粒级,分别占金刚石总量45%和70%。岩管金刚石平均粒重为374毫克。

2)完整度。金刚石在金伯利岩中均呈自形晶体产出。由于受到晶出后熔蚀作用和爆发侵位作用影响,常形成多种蚀像和弧形晶面,并发生原生破碎,甚至形成碎块。在选矿过程中,遭受机械作用的撞击和磨擦,往往又产生次生破碎,导致金刚石完整度降低。据地质报告资料,一般完整的晶体占三分之一左右,破碎的晶体在三分之二以上(表3-17)。

表3-17 “胜利Ⅰ号”岩管金刚石完整度统计表

3)颜色和包裹体。“胜利Ⅰ号”的金刚石以无色和浅**为主,分别占516%和334%;其次为灰色和浅棕色,约各占65%;还有少量的褐色、玫瑰色,偶尔出现乳白色、紫色和黑色晶体。63%的晶体内部比较纯净,35%的金刚石含有石墨包裹体,2%金刚石出现橄榄石或镁铝榴石、铬尖晶石包裹体。

4)晶体类型及蚀像。约85%金刚石以单晶产出,双晶和连生体较少,约占75%。根据表面结构及蚀像特征,可将金刚石晶体形式分三种类型(图3-41):平面晶体约占总量的37%,晶形完整、晶面平滑,晶棱平直,晶角清晰,如八面体、立方体等;有15%晶体表面具生长层,晶面有三角形蚀象,晶棱出现阶状折面,如阶梯状八面体;还有55%晶体受熔蚀作用,具外凸球形晶面,晶棱呈弧形曲线,晶面往往比较粗糙,出现凹坑、斑点,如菱形十二面体等。

图3-41 “胜利Ⅰ号”金刚石晶形

5)工业品级。“胜利Ⅰ号”岩管金刚石质量不高,装饰品级很少;工业级质量也不高,80%左右为碎粒级,9%为地质钻头级,15%为玻璃刀级,拉丝模级约1%,装饰品级仅02%。相对而言地表的金刚石质量稍好,向深部有逐步降低趋势(表3-18)。

表3-18 “胜利Ⅰ号”岩管金刚石工业品级

338 “胜利Ⅰ号”岩管成因及时代

胜利Ⅰ号金伯利岩管具有以下成因及时代标志:岩石类型为金伯利角砾岩和斑状金伯利岩;岩管产状为近直立的胡萝卜状,断面很小,延深很大;金伯利岩中常含有纯橄岩和榴辉岩等深部幔源包体;造岩矿物及金刚石伴生矿物具高铬、高镁特征;颗粒大小不一,大的多被熔蚀呈浑圆形,小的晶形比较完整;金伯利岩自变质(岩管岩石蚀变)作用较强,围岩蚀变轻微;金伯利岩中泥晶灰岩、鲕粒灰岩、紫红色砂矿等寒武奥陶纪角砾较多;金伯利岩测年数据多为45亿~49亿年。据以上特征判断,金伯利岩浆产出于上地幔下部的高温高压环境,长时期在软流圈附近处于流动状态,随着周围物理化学环境的改变,部分矿物先行结晶,经历了晶出、长大、熔蚀多次反复,形成具有多种结构的固液混融体。在突发性构造作用下,沿构造薄弱带迅速上侵,爆出地表,首先形成含有地表沉积盖层围岩角砾的金伯利岩角砾岩,后续的岩浆形成不同特征的斑状金伯利岩,并在其自身和岩浆期后气液作用下,使金伯利岩遭受蛇纹石化和碳酸盐化。金伯利岩测年数据和其中寒武-奥陶纪岩石角砾,均表明其时代应为晚奥陶世,距今47亿年左右。

金刚石矿床按其成因可以分为3类：内生矿床（原生矿床）即岩浆矿床-金伯利岩型矿床和钾镁煌斑岩型矿床、变质矿床和外生矿床即各种砂矿。

一、金伯利岩型金刚石矿床

（一）含矿岩体的形态、产状和规模

具工业价值的含金刚石岩体以管（筒）状为主，约占90%左右；少量岩体呈岩脉（墙），只有不多的国家开采此类岩体，如中国。各种岩体都受断裂控制，与围岩界线清楚。岩管常成带展布，成群出现，如南非以金伯利城为中心，周围有15个金伯利岩管和一系列岩脉分布。

岩管在平面上多呈圆形，椭圆形和不规则等轴状、哑铃状、串珠状等；在剖面上多呈漏斗状和上大下小的柱状。岩管产状一般陡立，倾角多为70°～90°，有的岩管地表倾角较缓（40°～60°），向下逐渐变陡。其水平截面面积随深度的增大而逐渐减小，往深处变窄过渡为岩脉。

一般认为，爆发型岩管分布在隐伏裂隙之上或位于隐伏裂隙的交叉处，可以看到岩管在深部位于隐伏岩脉的交叉点上，故认为岩管是岩脉在有利构造部位的膨胀部分。岩管的形态、产状都明显受断裂和节理裂隙控制。

岩管不但形态各异，规模也相差很大。地表出露面积最大的岩管如坦桑尼亚的“姆瓦堆岩管”达1650m×1150m，小的只有15m×10m，一般直径为50～300m。具工业价值的岩管规模往往较大，如盛产金刚石的“姆瓦堆”岩管、博茨瓦纳的“欧拉帕”岩管（112×104m2）、南非的“普列米尔”（880m×550m）和“金伯利”岩管（300m×150m）、前苏联雅库特的“闪光”（573m×532m）和“和平”岩管（490m×320m）等都是规模较大的岩管。岩管向下延伸的深度各不相同，有的深达2～3km，如扎伊尔的“巴克万加”和南非的“金伯利”岩管延深都在1000m以上；有的延深较浅，在几十米或几百米内即转变为脉状。我国现已发现的岩管，大者一般延深五、六百米以上，小者一般延深几十米即变为脉体。

总之，岩管的产出与形态、产状、大小的变化主要受同期活动的断裂构造系控制。岩管主要产于断裂交汇的薄弱地带，尤其是压扭性断裂与张性断裂直交的部位更为有利，这些地带往往成为岩浆侵入和爆发的中心。

（二）金伯利岩管的机构、岩相特征

金伯利岩管是岩浆侵入-喷发活动的产物。一个完整的未经剥蚀的金伯利岩管，从上而下可以划分出3个岩相：

1火山口相

由火山锥和火山口湖组成，其中火山锥由凝灰质金伯利岩和熔岩组成。一般金伯利熔岩很少见，仅见于坦桑尼亚。火山口边部主要由金伯利集块岩、角砾岩及围岩碎屑组成，该火山-沉积相含金刚石贫或不稳定；向内为经过流水搬运的金伯利角砾岩和沉凝灰岩，该岩相含金刚石最富；火山口湖中心为含凝灰质的砂、页岩及砾岩互层，该岩相含金刚石最贫。这种保存较好的火山岩相带见于坦桑尼亚的姆瓦堆和南非博茨瓦纳的奥拉帕岩管。

2火山道相

火山口相向下急速收缩为漏斗状、产状陡的火山道，主要由金伯利凝灰岩、金伯利角砾岩、球状金伯利岩及含围岩碎屑的金伯利岩等岩石组成。在火山通道的上部还分布着围岩岩块（大小可达50～300m）；火山道相内可见金伯利岩浆多次喷发和侵入的特点。该岩相中含金刚石最富，储量大，是开采金刚石最主要的对象。

3根部相

金伯利岩火山道向下逐渐变细，随着深度增加，其形态逐渐复杂，岩管膨大或缩小。根部相的下部一般为岩脉或交叉脉，形态受围岩节理或断裂系统控制。其明显的特征是含大量围岩碎屑。碎屑具棱角状，彼此堆积紧密，未发生明显位移，系岩浆上侵时强烈破碎所致。碎屑岩带宽度及垂直延深都可达几十米。

根部相岩石主要为斑状金伯利岩，次为含围岩碎屑的金伯利岩。围岩捕虏体可发生强烈的蛇纹石化、透辉石化、碳酸盐化及热变质。根部岩体也具多次侵入的复式岩体的特点，说明金伯利岩浆活动过程中，深部岩浆分异作用不断进行。从含矿性角度，岩管的根部相比火山道相含矿较贫一些，但也有重要开采价值。

董振信（1994）研究山东胜利1号岩管后，确定现出露部位相当根部相，并以此恢复了该岩管的理想机构模式（图2-4）。

我国山东、辽宁等地的金伯利岩都遭受强烈的剥蚀作用，剥蚀深度达1000～1200m，岩管的火山口相及大部分火山道相都被剥蚀。在寻找金刚石矿床时，正确判别金伯利岩的岩相，将有利于评价岩管的工业价值。

（三）含矿岩体与其他岩浆岩的关系

金伯利岩周围常有其他一些基性、超基性岩、煌斑岩、碱性岩、碳酸盐岩等，它们多呈岩脉、岩床及火山熔岩产出。在空间上分布于金伯利岩发育地区的外围或金伯利岩的延伸带上，或金伯利岩的发育区内，有的甚至与金伯利岩相互穿切，如我国贵州、湖北等地金伯利岩和煌斑岩密切共生。金伯利岩的含矿性与其他岩体的关系尚不清楚，需进一步研究。

图2-4 山东胜利1号岩管理想机构模式

（据董振信，1994）

（四）金伯利岩的含矿性及金刚石在岩体中的分布

金伯利岩中的金刚石含量一般为10-2～10克拉/m3，个别可达10～20克拉/m3，最富的矿石平均含量也不超过000004%。金刚石的分布极不均匀，同一岩体中品位可相差几十倍。根据含量品级，划分出高（05克拉/m3以上）、中（001～05克拉/m3）、低（＜001克拉/m3）和不含金刚石等4类金伯利岩区。不同的金伯利岩区，不仅金刚石含量有差别，质量也大不相同。

金刚石颗粒既可呈粗粒的斑晶，也可呈细粒的基质，一般后者自形程度较高。同一岩体产出的金刚石常是多世代形成的，早期的常有溶蚀现象，多呈粒度粗大的浑圆状斑晶，以曲面菱形十二面体为主，常包裹高镁低铁的橄榄石、富铬镁铝榴石、富铬低铝铬铁矿和铬透辉石等矿物；晚期金刚石颗粒较小，无溶蚀，多为自形的八面体，其中有的具金云母、磁铁矿、磷灰石、锆石和气液包体。不同世代的金刚石在形成时代、形成环境方面差别都很悬殊。

非洲有工业价值的金伯利岩集中分布在南非、扎伊尔、坦桑尼亚、塞拉利昂、利比里亚等地区，其他地区也发现不少金伯利岩，但一般不含或少含金刚石，属于3～4类地区。南非的金伯利岩中金刚石品位变化在0025～206克拉/m3范围，有工业价值的岩管平均品位为035～08克拉/m3。金刚石形态复杂，在南非“普列米尔”岩管中多达1000多种，一般以八面体为主，次为曲面菱形十二面体；颜色以浅**、无色、白色为主，次为褐色、浅绿色和灰黑色；金刚石颗粒较大，平均粒径大于1mm的晶体，重量多在1克拉左右。大于1克拉的晶体占25%～65%，100克拉以上的金刚石常见，世界上最大的金刚石“库利南”重302575克拉发现于此岩管。金刚石的质量较差，裂隙和包体发育，碎片很多，约占70%以上。

我国山东蒙阴地区金刚石矿床品位00143～579克拉/m3，品位变化大而且不均匀；金刚石颜色以无色、微**、浅棕色为主；晶体形态有以八面体为主的，有的以曲面菱形十二面体为主。颗粒轻重悬殊，从10-3～119克拉，颗粒的平均重量为00004～00017克拉/粒；岩管内金刚石粒度分布有上粗下细的变化趋势；完整度差，原生碎块较多，并与粒度大小成反相关关系；晶体中包体多，主要有石墨、橄榄石，其次为铬铁矿、镁铝榴石等；晶体表面蚀象有穴冲凹坑、鳞片状凸起、多边形凹坑。该区金伯利岩体一般都含金刚石，多数岩体含量较高，属含金刚石的二类地区，在该区发现有较富的原生矿床。

（五）工业意义

金伯利岩型是极重要的原生金刚石矿床类型，在澳大利亚钾镁煌斑岩型金刚石矿床发现以前，它是唯一类型。据1986年统计，世界五大金刚石生产国家即澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、前苏联和南非年产量均在1000克拉以上。这些国家的储量占世界8616%，产量占9475%。目前世界产量高、储量大、宝石级比例大的矿山是南非的“普列米尔”矿山，其已生产金刚石7800万克拉以上，其中宝石级达50%～60%。目前我国开采这类矿床仅有山东蒙阴和辽宁复县地区。

二、钾镁煌斑岩型金刚石矿床

近十年来，在西澳发现一种重要的金刚石矿床，即钾镁煌斑岩型金刚石矿床。其特点与金伯利岩型明显不同，是一种新的类型。

（一）地质构造背景

钾镁煌斑岩体多产于前寒武纪克拉通边缘活动带内或克拉通相毗邻的时代相对年轻盆地中。岩体侵位较浅，最大深度约300～1600m，而与金伯利岩体侵位深度大，明显不同。

（二）含矿岩体产状和规模

含金刚石钾镁煌斑岩常成群出现，其中所含金刚石差别较大，具有工业意义的岩体一般很少。含矿岩体常为管状，澳大利亚阿盖尔湖地区最大的岩管在地表的形态呈不规则带状，呈北北东 南南西向延展，似一岩墙，长轴约1600m，短轴200～600m，延深可达1600m，岩管产状陡，倾角60°～90°。

（三）钾镁煌斑岩管机制

西澳阿盖尔中元古代钾镁煌斑岩AK-1岩管，从地表至深部由3个带组成（图2-5），各带特点如下：

火山口带：是岩管主体，为扁平状，主要由火山碎屑岩，碎屑钾镁煌斑岩及钾镁煌斑岩熔岩组成。有分带性，火山碎屑岩形成火山环及火山口边缘带，向内为钾镁煌斑碎屑岩及熔岩。熔岩具有不同的产状和不同的侵位时间。

图2-5 含金刚石钾镁煌斑岩岩管形成模式

（据王仲会，1998）

火山道带：火山口向下与细小的火山道相连，火山道为漏斗状，边缘平直，倾角在80°左右。钾镁煌斑岩岩管不及金伯利岩岩管发育。火山道由火山碎屑岩和岩浆型钾镁煌斑岩组成。其内常保留火山口相的碎屑岩残块、各种角砾岩及早期脉岩的残迹。火山道内也发育晚期钾镁煌斑岩岩脉和岩床。

火山道根部带：这一岩带受揭露深度限制，尚不完全清楚，初步查明火山道相之下为浅成相钾镁煌斑岩，其特点是发育各期脉岩，并相互穿插，关系复杂。

关于钾镁煌斑岩岩管的成因，一般推测是由深部上升的岩浆和围岩中的地下水作用产生的岩浆蒸气的爆发活动形成的。

据已有资料，在众多的钾镁煌斑岩中，以橄榄石钾镁煌斑岩的含矿性为好，白榴石钾镁煌斑岩中金刚石含量较低（王仲会，1998）。实验证明，橄榄钾镁煌斑岩浆形成时压力为45～55 GPa，温度为1250～1300℃，这与石墨-金刚石的转化条件（压力为51～52 GPa，温度为1250～1300℃）吻合；而白榴石钾镁煌斑岩浆形成的压力在2 GPa以内。由此可见，压力是控制岩浆结晶组分的主要因素。

（四）钾镁煌斑岩的含矿性及金刚石在岩体中的分布

与金伯利岩型金刚石矿床不同，钾镁煌斑岩型金刚石矿床的金刚石主要分布于火山口相各种岩石中，以火山碎屑岩中金刚石含量最高，并呈捕虏晶的形式存在。西澳阿盖尔AK-1岩管中，矿石平均品位由61～68克拉/t，是工业开采对象，宝石级金刚石仅占5%。西澳埃伦代尔的4号、9号岩管，矿石品位分别为014克拉/t和005克拉/t，但宝石金刚石含量占60%。

（五）工业意义

开展钾镁煌斑岩型金刚石矿床的评价工作至今，只有西澳阿盖尔地区的AK-1岩管和印度马加旺岩筒具有工业价值。AK-1岩管不仅规模大，而且品位高，是当今世界上新发现的最富的大型金刚石矿床类型。世界其他地区的钾镁煌斑岩均无工业价值，原因可能与研究程度不够有关。我国扬子克拉通内的贵州、湖南、湖北、川西已发现4个钾镁煌斑岩 超钾镁煌斑岩区，有的岩区的钾镁煌斑岩人工重砂中找到金刚石，但尚未发现工业矿床。

三、变质（岩）型微粒金刚石矿床

1980年在哈萨克斯坦北部科克切塔夫地块前寒武纪变质杂岩体中发现的微粒金刚石矿床，以库姆德利尔矿床为代表。它不同于上述两种矿床，是一种特殊的类型。

地块基底由古元古代变质沉积岩组成，矿床围岩为钙硅酸盐岩、石榴黑云片麻岩、黑云片麻岩、混合岩等，其中夹有石香肠状榴辉岩，这些岩石所受变质作用属角闪岩相。变质岩层还遭受韧性-脆性剪切变形作用，内部出现一些变形带，并相伴发生蚀变作用，使复杂的变形构造带内产有退变质矿物（绿泥石、绢云母、白云母等）及石墨、硫化物等，这种蚀变的构造变形带常构成含金刚石的矿带。

金刚石矿体在含矿带内呈透镜状或似层状，规模和品位变化较大，最高品位几十克拉/吨。石墨和硫化物高含量的蚀变岩是富含金刚石的标志。

金刚石的粒度范围为001～1mm，以20～50μm的颗粒为主。颜色为黄绿色。晶体形态变化大，有立方体、八面体、骸晶（玫瑰花状）、球状晶体等。呈包体产于破裂的石榴子石颗粒间，以及由绿泥石-绢云母或绿泥石 碳酸盐集合体的粒间孔隙内，金刚石常同石墨形成集合体。

蚀变的石墨片麻岩δ13C为-198‰～-255‰，平均为-224‰（10个样品），辉石-碳质岩石的δ13C平均为-16‰（2个样品）；蚀变的石墨片岩中金刚石的δ13C为-165‰～-175‰，平均为-17‰（3个样品）；辉石-碳酸盐岩石中的金刚石的δ13C为-106‰～-124‰，平均为-116‰（3个样品）。上述资料与金伯利岩型金刚石（δ13C值为-1‰～-10‰）相比，库姆德科尔矿床的金刚石具较轻的同位素成分，说明它们有不同的碳质来源。

上述金刚石与变质岩内变形构造带中的蚀变岩有密切关系，构造带以外的变质岩不含金刚石，说明构造带内变质杂岩中高度聚集CO2、CH4及其他烃类，金刚石可能在中等p-t条件下从烃类流体的气相中结晶出来，金刚石形成的氧化还原过程，可按下述反应之一进行；2CO＞C（d）+CO2、CO+H2＞C（d）+H2O、CO+CH4＞C（d）+2H2O。

产在层状变质岩内的微晶金刚石是不能用地幔捕虏晶学说所能解释。这种新成因类型的发现，说明金刚石结晶的地质条件变化范围很宽，深入研究有可能为我们提出新的找矿方向。近来在蒙古乌兰巴托地区元古宙变质岩中也发现了变质成因的金刚石。因此，这类矿床的研究应引起充分的重视。

四、金刚石砂矿床

金刚石的开采史是从金刚石砂矿开始的。在未发现原生矿之前，所有金刚石都来自砂矿。至今砂矿仍是金刚石的主要来源。我国也是首先从中南和华北等地的砂矿勘探开始的，至今仍在开采。

金刚石砂矿是原生矿床经外营力作用解体后，金刚石脱离母岩，在原地或经搬运，在适当的地质条件下堆积而成。砂矿床中的金刚石有相当一部分是宝石级的，并且分布广、易采、易选、投资少见效快，往往在开采中可综合回收金、铂、锆石和锡石等资源。当今金刚石砂矿仍占世界总产量的3/4左右。

按形成时代可将金刚石砂矿划分为前第四纪砂矿（古砂矿）和第四纪砂矿两大类，后者是分布广、工业意义最大。按成因有：残积、坡积、河流冲积、滨海沉积、冰川冰水沉积、风力堆积等，几乎各种外营力都能形成砂矿床。但分布广、工业值较大的则是河流冲积砂矿、滨海砂矿和残坡积砂矿。加强这类矿床的研究和找矿工作十分重要。它们既是直接金刚石资源，又是找原生矿的重要线索。

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。

金伯利是南非的小镇，1867年世人首次在那里发现蕴藏金刚石的母岩，于是将这种岩石命名为金伯利岩，其中含金刚石的占20%～30%，具工业价值的不足5%。具有工业意义的含金刚石金伯利岩体，主要分布在南非、博茨瓦纳、扎伊尔、澳大利亚、俄罗斯和中国等国。中国的金刚石的地质勘查工作始于20世纪50年代，已发现金伯利岩脉有400余条，分布于辽宁、山东、新疆3省，虽部分含金刚石，但具工业价值的极少。

1866年，世界金刚石的找矿史发生了历史性的变化，在南非第一次发现金刚石。到1870年直接参加找金刚石的人数达到5万多人。 先后在奥兰治河及其支流发现了规模大、品位高的金刚石砂矿。1870年首次发现了含金刚石的金伯利岩岩筒“亚赫斯丰坦”岩筒和“杜托依茨潘”岩筒。1871年在金伯利城附近又发现了世界著名的“金伯利”、“德比尔斯”和“伯特丰坦”3个岩筒，并由此产生了“金伯利岩”的命名。

在1870年以前，世界各国发现的金刚石都产自砂矿。南非一个最大的“普列米尔”金伯利岩岩筒发现于1902年，该岩筒1903年投产以来，截止上世纪70年代末巳采出金刚石7800万克拉。该岩筒还产出了许多著名的大金刚石，如最大的宝石金刚石“库利南”等。该岩筒金刚石种类也十分丰富，达1000多种，且金刚石质量很好， 宝石级金刚石约占55%。19世纪中叶以来，南非就取代了巴西，成为世界上金刚石的主要产地。

1907年，美国地质学家贾诺特(Janot)在扎伊尔普查金矿时在奇米尼纳河的冲积物中偶然发现一颗重量01克拉的金刚石。 此后，人们用类似淘金的方法又找到许多金刚石砂矿。经过30多年的勘查工作，不仅找到了世界上最丰富的残坡积和冲积砂矿，并于1946年在姆布吉玛伊市附近发现了第一批金伯利岩岩筒群。 此后不久，在姆布吉玛伊市西南30km处的基布阿地区又找到了新的金伯利岩岩筒群。自1953年以后，扎伊尔的金刚石产量超过了南非，一跃成为世界上产出金刚石最多的国家。

1908年在纳米比亚(西南非洲)发现了金伯利岩岩筒。后来的勘查工作证明，这里蕴藏着世界上最大的滨海金刚石砂矿，金刚石的质量也最好，宝石级金刚石约占95%。

20世纪以来，在非洲许多国家陆续发现了金刚石。1910年在利比利亚，1912年在安哥拉，1913年在坦桑尼亚和中非共和国，1919年在加纳，1929年在象牙海岸，1930年在塞拉利昂，1955年在马里，1967年在博茨瓦纳等国家都找到了金刚石。这些国家发现的主要都是金刚石砂矿，只有少数是金伯利岩原生矿床。

坦桑尼亚在1913年就发现金刚石。 此后近30年时间内虽找到200多个金伯利岩岩体，但大多不含有金刚石。直到1940年，在辛阳加地区由加拿大地质学家JT威廉森采用重砂追索法找到了世界上最大的含金刚石的金伯利岩岩筒， 命名为“姆瓦杜伊”岩筒， 该岩筒地表面积146万平方米， 估计金刚石储量约有5000万克拉。

博茨瓦纳从1955年开始用重砂法进行金刚石普查找矿，经过10多年的大量工作，直到1967年才发现世界第二大金伯利岩岩筒“欧拉帕”岩筒。1973年又发现了富含宝石级金刚石的“杰旺年”岩筒。从此，博茨瓦纳成为世界上最重要的金刚石生产国。

俄罗斯和前苏联找寻和发现金刚石矿床， 更经历了漫长而曲折的历史过程。 俄罗斯第一颗金刚石是1829年在乌拉尔的含金、铂砂矿中发现的。此后，在一个多世纪的漫长岁月中，一直围绕乌拉尔这个地区普查和寻找金刚石， 除发现少量金刚石砂矿外， 始终没有找到金刚石原生矿床。1937年，著名地质学家BC索波列夫将西伯利亚地台和盛产金刚石的南非地台对比，发现二者地质特征十分相似，据此推测在西伯利亚地台可能存在有金伯利岩型原生金刚石矿床。从1945年开始，苏朕在西伯利亚地台进行金刚石普查找矿，经过10年的工作，直到1954年沿达尔登河用镁铝榴石作为标志矿物进行重砂追索，才发现第一个金伯利岩岩筒-“闪光”岩筒。 1955年以后，该区又陆续发现许多金伯利岩岩筒。这样，到1971年以后，苏联的金刚石产量就超过南非，仅次于扎伊尔，跃居为世界第二位。

澳大利亚1851年在东南部的新南威尔士用采金船开采黄金和锡石砂矿时首次发现金刚石。经历一个多世纪以后，直到20世纪70年代才将金刚石找矿的重点地区由东部转移到西北部，在西澳的金伯利地区发现了一批含金刚石的金伯利岩岩筒。其中最大一个岩筒地表面积84万平方米，金刚石含量较高，质量也较好。特别是1979年又发现了金刚石原生矿床的新类型-钾镁煌斑岩型金刚石原生矿床， 使澳大利亚一跃成为世界上最重要的金刚石产地。值得指出的是，澳大利亚“阿盖尔”岩管中含有一定数量的色泽鲜艳的玫瑰色和粉红色的宝 石级金刚石，属稀世珍宝，平均每克拉金刚石售价超过3000美元。其中一颗重35克拉的玫瑰色高净度优质宝石级金刚石销售价达到350万美元。此外，还发现数量极少的蓝色宝石级金刚石。

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。孕育于地球深处　　人们常说百炼成钢，钻石的形成条件，要比其苛刻严酷何止千倍！早在亿万年前，地球诞生之初， 距地表150—200公里的地幔深处，存在着高达1000度至1300度的高温，约4500——60000个大气压。在这样的高温、极高气压及还原（缺氧）环境下，碳原子才结晶成为珍贵的钻石。这种条件极其罕见，地球数十亿年形成的钻石也极其珍贵有限。

她在地球深处沉睡了亿万年，一直等待着来到人间的机会。剧烈火山的爆发，让这一切变成可能。 火山喷发形成了独特的金伯利岩管，让岩浆像一台升降机一样，携带着150公里深处的钻石及其他岩石和矿物，一起向上穿过地幔，冲破地壳，来到地表。他们以钻石毛坯（原石）形式，被人类所发现和开采 。

历经千切万磨 终现美丽光芒

并不是所有的钻石原石，都能成为首饰级钻石。在开采出的金刚石中，平均只有百分之二十达到宝 石级，而其他百分之八十只能用于工业。要得到1克拉钻石的原石，需要250吨的金伯利岩，而且最终也只能打磨出大约20至50分的钻石成品。　　从大量原矿中被精心遴选出钻石毛坯，被运往美国、印度、以色列、比利时等钻石加工切割基地。在这里，她们要完成从钻石毛坯（原石）到稀世珍宝的蜕变。历经上千次的切割、打磨和抛光，钻石的克拉数在不断损失，但其洁净度日臻完美，颜色和光泽也日渐晶莹剔透、熠熠生辉。无数个光洁如镜的切面，让钻石折射出耀眼夺目、令人陶醉的美丽光芒。