湖南钻石紫外—可见吸收特征

本项目共选取23粒湖南钻石，测试样品均为I型，如图510所示。常见的谱峰有N7（3065nm），N6 （3156nm），N5（3296nm），N4（344nm），N3（415nm），N2（4776nm）等。

湖南金刚石紫外—可见吸收谱峰百分含量统计详见表58，表中还对IaA型金刚石在紫外—可见范围内出现的次级吸收谱峰（3605nm（N7）、3156nm（N6）、3296nm（N5））、与Ia型金刚石三角C3v对称缺陷中的电子转移有关的紫外吸收峰（3442nm（N4）、4152nm（N3）、4776nm（N2））及与辐照、加热有关的吸收谱峰（5032nm（H3）、4962nm（H4）、5944（595中心）、7409nm（GR1））进行了统计。值得注意的是，本次研究的大部分样品（约占样品总量的739%）中出现了与辐照有关的741nm吸收峰，在三地金刚石中含量最高。

图510 湖南金刚石紫外—可见吸收光谱

（HN-048）

Figure 510 UV—Visible absorption spectra of Hunan diamonds

（HN-048）

表58 湖南金刚石紫外—可见吸收峰百分含量统计表　Table 58 Statistics of UV—Visible absorption peak percentage of Hunan diamonds

沅江起源于贵州的施秉、福泉和都匀，途经20多个县市进入洞庭湖，全长1100km，流域面积达8700km2，几乎都含有金刚石。沅水流域位于江南地轴西段的雪峰山脉北侧，属于扬子地台中南边缘隆起带，本区出露的基底为中新元古代冷家溪群，是由灰绿色、绿色千枚岩与千枚状板岩组成的浅变质岩系，厚度大于1000m，岩石的同位素地质年龄值是950～1100Ma（贺灌之，1984）。沅江中、下游主流河段位于湖南境内，长567km，河床纵坡降较小（065%～02‰），切割元古宇及中新生界红色建造。金刚石砂矿主要分布在I-Ⅷ级阶地及现代河床沉积物中。湖南金刚石不仅较广地分布于湖南沅水流域各地，而且也零星散布于相邻地区，如澄水、资水、湘水、乌江、都柳江和红水河诸流域的一些地点，还有广西的天瑶山区。已分别在多种岩石中发现过金刚石，他们是分布于湘、黔、桂毗邻区早震旦世长安组冰渍层；早泥盆世莲花山组石英砂岩；早泥盆世郁江组和中泥盆世邦寨组砂砾岩；桂中、桂北及黔南等地；湖南靖县盆地晚三叠世—侏罗纪的长石砂岩、粉砂岩等；沅水中、下游及滨湖地区的白垩纪—古近纪红色岩层；第四纪现代河流及各种冲积砂矿（马文运，1989；章人骏，1985）。虽然已经在湖南、湖北及贵州发现多处含有微粒金刚石的钾镁煌斑岩（群），但至今为止没有发现能够解释原生金刚石来源的火成岩。

贵州镇远马坪是我国最早发现含金刚石云母金伯利岩体的地点。1965年，贵州101地质队首先在镇远发现马坪云母金伯利岩体，随后又发现几百个规模不大的由岩床和岩脉组成的偏碱性超基性岩岩带。该地单个岩体长几十米至几百米，厚几厘米至几米，岩带的岩体多沿北东东或近东西向的小断裂分布，产于断裂带本身、旁侧裂隙或围岩层间裂隙中，与围岩的界限清楚，无明显蚀变现象。马坪附近的几十个岩体为云母金伯利岩，岩性主要为细粒云母金伯利岩和镁铝榴石云母金伯利岩两种，其他地点主要为橄辉云煌岩和斑状云母橄榄岩，集中分布于白坟、思南、溪头和捆双等地，围岩为寒武系、震旦系和元古宙的板溪群（章人骏，1985）。

目前，该区共发现4个钾镁煌斑岩–钾质煌斑岩区：贵州镇远及麻江钾镁煌斑岩–钾质煌斑岩区；湖南宁乡钾镁煌斑岩–钾质煌斑岩区；湖北大洪山金伯利岩–钾镁煌斑岩–钾质煌斑岩区以及扬子地台西缘超钾质煌斑岩区。前两个岩区都曾在人工重砂大样及附近河流重砂中找到过大小、数量不等的金刚石，但原岩中均只发现小粒的金刚石，远未达到金刚石开采品位，不能进行商业开采；第三及第四个岩区没有发现金刚石（金鹤生，1989；池际尚等，1996，董斌，2009）。

1990年湖南413队首次在宁乡云影窝地区发现了含金刚石的钾镁煌斑岩群，并在该岩群中找到了数十颗小粒金刚石，最大者重10mg（李荣清，1996）；1998年又在常德港二口的洞湾地区新发现了含金刚石的橄榄钾镁煌斑岩岩体。因此，本文着重介绍该地区与金刚石来源有关的岩石情况。

宁乡钾镁煌斑岩发现于1990年10月，岩区位于湖南省宁乡县县城南南西11km处的沩乌乡云影窝和早禾滩一带。区内地貌属平原丘陵类型，相对高程为30～80m。区内断裂构造发育，宁乡附近有几条重要的岩石圈断裂，即灰汤–浏阳–万载岩石圈断裂（北东东向）、常德–安仁岩石圈断裂（北西向）和祁东–宁乡南北向壳断裂，这几条断裂在湘乡–长沙–益阳交汇成一个构造薄弱带（图230）。

宁乡钾镁煌斑岩区包括两个岩带，即云影窝岩带和早禾滩岩带。其中，云影窝岩带包括8个钾镁煌斑岩体，早禾滩岩带则由19条岩脉组成，岩脉沿北西和北东东两个方向分布。区内出露的基地地层为板溪群五强溪组的紫红色粉砂岩和砂岩，盖层主要为泥盆系上统锡矿山组、白垩系的红层砂岩。

图230 湘黔两省金刚石来源、矿（点）分布及其区域地质构造简图

（据盛学庸，1997；孙士军等，1998；饶家荣，1999；张令明等，2007；林玮鹏等，2009等资料编制）

Figure 230 Simplified map showing diamond origins，diamond mines distribution and regional geological structure of Hunan province and Guizhou province

（After Sheng Xueyong，1997; Sun Shijun，et al，1998; Rao Jiarong，1999; Zhang Lingming，et al，2007; Lin Weipeng，et al，2009）

常德港二口洞湾地区的钾镁煌斑岩岩体露头出露约13m，侵入冷家溪群和板溪群中，岩体中穿插有晚期的石英脉体及板状捕虏体。岩体露头风化严重，呈棕**，斑状结构，斑晶有金云母、透辉石和橄榄石。岩石蚀变强烈，蚀变后又遭风化作用后，野外露头往往由粘土、褐铁矿矿物组成。

本项目收集了三个产地1077颗钻石进行了系统的观察、测试和统计（观察过的钻石超过10000颗），可以说是历年来统计数量最多和最为系统的一次，其结果在一定程度上可以反映我国三大产地来源的钻石（原生与砂矿）晶体的形态及表面形貌的特征及其差异。

钻石在地幔深部结晶完成后，经金伯利岩或者其他相关岩石带出岩石圈，由于受压力、温度和浓度等环境因素变化的影响，钻石会受不同程度的变形或熔解，其晶体及晶面上就会出现很多大小不同的裂隙和熔解蚀象。在强烈熔解甚至应变的过程中，钻石晶体受压力差异的影响也会出现和应变及塑性变形有关的蚀象。如果钻石在岩石中风化脱落经历复杂的搬运过程，搬运条件不稳定和发生改变，晶面上还会叠加很多大小不同、规则或不规则的碰撞磨蚀蚀象。因此，钻石表面的蚀像实际上是钻石形成时和形成后环境物理化学条件改变留下的痕迹。

在熔蚀作用过程中，晶棱、顶角与岩浆的作用大于晶面，因此熔蚀程度往往大于晶面，其中顶角由于只有二个键与晶体联结，岩浆中熔蚀程度大于由3个键与晶体联结的晶棱，因此，大多钻石会呈现圆滑的而不是平直的晶面。

日本著名结晶学家砂川一郎等（1983）对不同生长条件下的金刚石晶体形态和晶面特征进行过详细研究后指出：具有正三角形生长层阶梯状的八面体钻石形成于自然界稳定的温压条件下，其温度范围为1000～1600℃，压力范围在4×108～50×108Pa。国内学者郑建平、杨明星、陈美华等人对金刚石的微形貌进行观察后认为，金刚石的形成具有多期多阶段的特点（郑建平等，1996；2001；陈美华等，1999；2000；2006；杨明星等，2000；2001）。山东和辽宁金伯利岩型钻石原生矿均位于华北地台，因此两地钻石样品表面形貌特征十分接近。但是从两个产地样品形态特征看，山东钻石出现变形非常强烈的拉长的塑性变形纹，辽宁地区塑性变形线大多不规则，发生强烈的变形弯曲，排列也不规则，而山东金刚石样品的塑性变形线大多平直，且呈平行状排列。这说明辽宁地区钻石发生塑性变形的程度较山东地区的略强。

前人研究了乌拉尔和西伯利亚砂矿钻石后指出，金刚石晶体上明显的机械磨蚀痕迹和晶体空洞、蚀沟中存留的围岩粘结物，标志着现代砂矿钻石的来源为古老的砾岩，而不是原生岩浆（奥尔洛夫，1977）；Kaminsky等（Kaminsky et al，2009）。对比来自巴西Juina地区Pandrea金伯利岩管中的钻石与该地区砂矿床钻石的晶形时，发现两者在类型上具有相似性，但是在定量对比上则可以发现其差异，主要体现在砂矿钻石中八面体晶体的数量是岩管钻石的2～3倍，这表明Juina地区砂矿钻石的来源除了已知的Pandrea金伯利岩管外，应该在该区还有别的未知的钻石原生矿。我国湖南沅水流域钻石大多数为浑圆程度高的晶体，晶棱和蚀像都显示变形的弧形曲面形态，这种特征显示出钻石形成过程中经历了较长时间的熔蚀，同时晶面上具有差异硬度导致的各种形式的磨蚀和撞击痕，和湖南钻石经历过后期河流冲刷搬运的特点相对应；但是大多数湖南钻石表面的熔蚀像清晰，晶体被磨蚀程度低，表明钻石被河流搬运的距离较小、距离原生矿较近。值得一提的是，湖南地区钻石晶体存在各种颜色的色斑，部分有色斑的位置放大观察可发现有放射状的“弯月状”蚀象，这可能和色斑的辐照成因相关。此外，“弯月状”蚀象也可以考虑作为砂矿成因钻石的辅助性鉴定特征。

中国三大钻石产地：1、辽宁瓦房店：辽宁瓦房店的钻矿属于Kimb原生矿，高品质钻石，开采、回收控制严密；2、山东的蒙阴：山东省沂蒙地区为我国的大钻产区，曾开采出多颗上百克拉巨型钻；3、湖南沅江：湖南沅江品质较高，宝石级占比80-90%。早在上个世纪60年代就在我国的贵州和山东找到了金伯利岩和钻石原生矿床。在70年代又在辽宁的瓦房店找到了一个钻石原生矿床。

钻石形成原理

钻石是金刚石精加工而成的产品，钻石是世界上最坚硬的、成份最简单的宝石，它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份基本相同，碳元素在较高的温度、压力下，结晶形成石墨（黑色），而在高温、极高气压及还原环境（通常来说就是一种缺氧的环境）中则结晶为珍贵的钻石（无色）。

自从钻石在印度被发现以来，就有人在河边、河滩上捡到钻石，这是由于位于河流上游某处含有钻石的原岩，被风化、破碎后，钻石随水流被带到下游地带，比重大的钻石被埋在沙砾中。

1870年人们在南非的一个农场的黄土中挖出了钻石，此后钻石的开掘由河床转移到黄土中，黄土下面就是坚硬的深蓝色岩石，它就是钻石原岩——金伯利岩（kimberlite）。金伯利岩是一种形成于地球深部、含有大量碳酸气等挥发性成份的偏碱性超基性火山岩，这种岩石中常常含有来自地球深部的橄榄岩、榴辉岩碎片，主要矿物成份包括橄榄石、金云母、碳酸盐、辉石、石榴石等。研究表明，金伯利岩浆形成于地球深部150公里以下。由于这种岩石首先在南非金伯利被发现，故以该地名来命名。

另一种含有钻石的原岩称钾镁煌斑岩（lamproite），它是一种过碱性镁质火山岩，主要由白榴石、火山玻璃形成，可含辉石、橄榄石等矿物，典型产地为澳大利亚西部阿盖尔（Argyle）。