宝石矿床的成因

宝石作为地质作用的产物，其形成的地质条件非常复杂。根据地质作用的性质和能量来源，可将宝石矿床的成因分为内生成矿作用、外生成矿作用和变质成矿作用。

内生成矿作用　指与岩浆活动和火山喷发有关的一系列成矿作用。主要有岩浆成矿作用（形成的宝石如钻石、镁铝榴石、红宝石、蓝宝石和橄榄石等）、伟晶岩成矿作用（形成的宝石如红宝石、蓝宝石、石榴石、水晶和尖晶石等）、热液成矿作用（形成的宝石如水晶、祖母绿、玛瑙和黄玉等）和火山成矿作用（形成的宝石如黑耀岩等）。

外生成矿作用　指在近地表由于太阳、水、风、空气和有机体作用所形成的成矿作用。其形成的矿床类型主要包括风化壳型、砂矿型和成岩型，风化壳型和砂矿型又称为次生矿床，如欧泊、玉髓、绿松石、孔雀石、钻石、红蓝宝石、翡翠、软玉、绿柱石、石榴石等。

变质成矿作用　指已经形成的矿物群体（岩石或矿床）在地壳内应力作用下（如构造运动引起的温度、压力、岩浆、热液等的作用），使其物质矿物成分、矿物组合、结构和构造发生变化而形成新的矿物、岩石或矿床的成矿作用，如翡翠、石榴石、碧玉、红宝石、蓝宝石、硅化木和月光石等。

一、地质构造背景

滑石成矿作用多发生于特定的构造环境中。超基性岩中的滑石矿床与蛇绿岩有关，分布于板块缝合带及其附近，受板块聚合作用和俯冲作用影响明显。硅镁质碳酸盐岩中的滑石矿床与硅质白云岩的关系密切，硅质白云岩应代表特定的古断陷沉积环境，断陷盆地内可能热水活动活跃，带来硅质，为以后成矿创造条件。区域性构造带、沉积带控制滑石成矿带延展。

滑石矿床的形成还应受次级导矿和容矿构造控制，包括：超基性岩体边缘和岩体内部的断裂带、破碎带与剪切带。镁质碳酸盐岩层的褶皱构造轴部或翼部的断裂、层间破碎带、滑动面、片理化带以及构造透镜体等。这些构造为成矿溶液的活动和运移提供通道，促使硅镁质碳酸盐岩中组分间化学反应的进行，以及有利于CO2的逸出，最后形成各种蚀变带及工业矿物滑石。

二、成矿物质来源

形成滑石矿床需有大量的MgO、SiO2和H2O，这些物质究竟从何处来是成矿作用研究的一个关键问题。从已知滑石矿床所产出的围岩来看，滑石成矿作用多发生在富镁质的岩石内，如产于蛇绿岩中的滑石矿床主要与富镁超基性岩有关，而不产于其他岩石中。这一特点应与超基性岩提供成矿物质来源有关。河南东秦岭滑石矿床多产于古元古界秦岭群硅质条带白云石大理岩中，沿一定层位呈条带状展布。矿体呈似层状、团块状、透镜状，产状与地层产状基本一致。矿体中心向两侧，滑石含量逐渐降低，过渡为硅质条带白云石大理岩。围岩矿物成分简单，主要为白云石、石英和透闪石时，产出的矿床多为纯净的滑石；当矿物成分含泥质矿物含量较高时，则矿床中出现绿泥石、滑石组合。上述表明，具一定层位与特殊岩性的富硅、富镁的硅质条带白云石大理岩或硅质白云石大理岩对成矿具有明显的控制作用，因为它直接为滑石矿化提供物质来源。

三、流体作用

无论超基性岩或镁质碳酸盐岩中的滑石矿床，后生成因的特点较为突出，没有成矿流体作用不能形成滑石矿床，流体的来源及性质对不同的滑石矿床不同。大部分矿床这方面研究程度较低，以下介绍几个初步的研究成果。

1超基性岩中的滑石矿床

有的认为是受岩体本身含碳酸热液的自变质作用形成滑石矿床，如新疆托克逊库米什矿床。有的超基性岩体因后期中酸性岩浆侵入，受含SiO2、CO2的岩浆期后热液交代从而形成滑石矿床，如广西陆川三胎顶滑石矿床。

2镁质碳酸盐岩中的滑石矿床

滑石矿床与辉绿岩岩浆期后热液的交代作用有关，如河北省获鹿县岭底村矿床。滑石矿床产于镁质碳酸盐岩与中酸性岩浆岩的接触带附近，如广东龙川紫市滑石矿床。

薛武（1997）对河南东秦岭滑石矿带的研究表明，古元古代秦岭群地层发生区域变质（中条运动）过程中，原始沉积地层中水分不断释放出来，形成变质热水溶液，并呈碱性，在运移过程中，混入了大气降水，由于溶解了围岩中的SiO2，逐渐演化成含SiO2的混合热液，当其汇集到容矿构造中，交代了含硅镁质碳酸盐岩，形成滑石矿床，属中低温热液交代矿床。矿床与岩浆期后热液无关，成矿物质由围岩提供，矿石类型、矿石质量与构造条件、围岩性质有关。成矿时代为古元古代末期。

由上述看出，硅镁质碳酸盐岩中形成滑石矿床的流体来源有多种途径即多源的，但是重要的还是在区域作用过程中形成的变质流体，在一个规模较大的构造带内流体可促使主岩中的化学组分相互作用形成新的工业矿物-滑石或由于流体中硅的交代作用使碳酸钙（或碳酸镁）转变为滑石。海城滑石矿7个流体包裹体样品的分析结果（g/t）为：K+2594，Na+15809，Ca2+12755，Mg2+14649， 62653，CO214426，CH4＜003，pH值为914，表明成矿流体是碱性的。东秦岭滑石矿床中石英均一法测温结果为162～260℃，表明成矿流体温度是中低温的。

由于这些矿床的形成条件就决定了滑石矿床的成因类型及其分布规律。

目前，世界上共有二十多个国家发现钻石矿床，其中大部分位于非洲、俄罗斯、澳大利亚和加拿大。

1非洲

非洲南部是世界主要钻石产区，南非、安哥拉、扎伊尔、博茨瓦纳、纳米比亚等都是重要的钻石出产国。迄今南非共发现金伯利岩岩筒350个，钻石含量估计为25亿ct。博茨瓦纳是非洲另一个重要的钻石产地，迄今已发现200多个金伯利岩岩筒，其中41个估计含量为35亿ct。

2俄罗斯

俄罗斯1954年首次在西伯利亚雅库特发现原生钻石矿床，迄今已发现金伯利岩体450个，钻石估计含量为25亿ct，世界著名的岩管有“和平”、“成功”、“艾哈尔”等。1988年在阿尔汗格尔斯克又发现了新的金刚石矿，估计储量约25亿ct，且50%是宝石级的，目前俄罗斯正与英国戴比尔斯公司合作勘探。

3澳大利亚和加拿大

1972年在南澳地区发现了含钻石的金伯利岩。1979年又发现了含钻石的橄榄钾镁煌斑岩，从而在钻石矿床学是个突破性进展，因为这是世界上首次在非金伯利岩中发现了钻石，意义重大。现今，在西澳北部地区已发现150多个钾镁煌斑岩岩体，特别是阿盖尔钾镁煌斑岩的发现，它是现今世界含钻石最富、储量最大的。澳大利亚已成为世界钻石产量最多的国家，其产量已成为世界第一，仅1998年，澳大利亚产钻石便达到4100万ct，但达宝石级的很少。

1990年首次在加拿大西北部耶鲁奈夫市北北东360km，靠近北极圈北纬65度的湖泊地带发现了金伯利岩型的钻石原生矿，现已发现51个金伯利岩岩管，其中大多数均含钻石。有5个岩管具有重要经济价值，其钻石以无色透明为主，质量好，宝石级钻石占30%～40%，平均品位是25ct～100ct/100t，年产量预计可能会达到400万ct。加拿大西北部钻石原生矿床的发现是20世纪90年代以来世界钻石史上一次重大突破。

4亚洲及中国

在亚洲，印度是世界最早发现钻石的地方。而且古老而有名的大钻石如“莫卧儿皇朝”(787ct)，“光明之山”(1088ct)“摄政王”(140ct)，“奥尔洛夫”(1896ct)等世界名钻均产于此地，但印度钻石的原生矿床至今未发现，砂矿的产量也有限。我国是世界钻石资源较少的国家。1950年，在湖南沅江流域，首次发现具经济价值的钻石砂矿。品位低，分布较零散，但质量好，宝石级钻石占40%左右。60年代，先后在贵州及山东蒙阴找到了钻石原生矿。70年代初，在辽宁南部找到我国最大的原生钻石矿，该矿储量大，质量好，宝石级钻石产量高，约占50%以上，山东钻石原生矿品位高、储量较大，但质量较差，宝石级钻石约占12%，且一般偏黄，以工业用钻石为主。

思考题

一、是非判断题

1确定钻石色级时必须应用色温在4700～6500K的光源。

2长波紫外光灯下钻石都有荧光。

3钻石颜色定级时，如果所测钻石颜色介于两个样石H和I之间，则该样品色级应定为H。

4钻石颜色定级时，如果所测钻石在颜色介于两个样品之间，则应定为色级较低的一档。

5钻石在不同方向上的压入硬度是相同的。

6一颗钻石其台面宽度为腰平均直径的66%，按“国标”应称此切工为很好。

7钻石的导热率是物质中最高的。

8金刚石是等轴晶系矿物，所以其不同晶面硬度相同。

9钻石透过的光为偏振光。

10利用CZ作半球的折射仪可以测定钻石的折射率。

11热导仪可以区分钻石和合成α—碳硅石。

12在热导仪上显示钻石反应的样品未必就是钻石。

13X光荧光光谱仪可以查明某钻石样品是否含氮。

14钻石是色散值(dis)最高的天然宝石。

二、选择题(每题1分，共25分。把你所选择的答案：A或B或C填写在题后的括号内)

1我国目前钻石的主要产地有：( )

a山东、湖南、辽宁

b辽宁、山东、江苏

c湖南、湖北、山东

2用钻石笔鉴别钻石时是利用钻石的：( )

a导热率高

b硬度高

c亲和性好

3为判别钻石与合成钻石应使用以下哪种仪器：( )

a热导仪

b分光镜

c红外光谱仪

4钻石的天然蓝色是由于钻石中含有微量的元素：( )

a硼

b氮

c钴

5与176ct钻石等体积的立方氧化锆的重量是：( )

a176ct

b260ct

c290ct

6某钻石称得质量为1538ct，应表示为：( )

a154ct与153ct均可以

b154ct

c153ct

7钻石的天然**是由于钻石中含有微量的元素：( )

a硼

b氮

c钴

8钻石在紫外灯下：( )

a都有荧光

b可以有荧光

c都没有荧光

9现在金刚石产量最多的国家：( )

a南非

b俄罗斯

c澳大利亚

10钻石在365nm波长下：( )

a都有蓝色荧光

b可有**荧光

c可有绿色荧光

d可无荧光

11Diamond是：( )

a自然元素矿物

b可以是水热法合成的

c与石墨是类质同象

d有六方晶系2 H型的多型变体称为六方金刚石

12对钻石的切磨角度要求十分严格，目的是使钻石反映出最好的( )

a晕彩

b色彩

c火彩

d变彩

13钻石首饰鉴定中，在钻石台面内肉眼见到一个黑色包裹体，该钻石净度应为( )

aVS

bSI

cP

14不宜用为锯钻方向的钻石纹理是指平行于：( )

a{100}方向

b{110}方向

c{111}方向

三、多项选择题

1钻石与莫桑石(合成α-SiC)可以用以下仪器区分：( )

a热导仪

b红外反射仪

c电导仪

d紫外荧光灯

e放大镜

2合成Moissanite(SiC)与钻石相比( )

a折射率不同

b导电率不同

c都可以没有双折射

d紫外吸收不同

e热导仪不可以区分

四、填空题(每空1分，共60分)

1钻石定级标准简称 4C，其中文意思分别是：CARATWEIGHT( )，COLOUR( )，CUT( )，CLARITY( )。

2无色钻石中出现的彩色光是光( )引起的；而欧泊中出现的彩色是光( )引起的。

3钻石的折射率在不同波长的光波下具有( )折射率。

4钻石净度分级可分为LC称( )，VVS称( )，VS称( )，SI称( )，P称( )。

5鉴定钻石用的标准放大镜应该是( )、( )、( )。

6写出3个最能以假乱真的钻石人工仿制品有①( )、②( )、③( )。

7钻石的“4C”分级标准适用于( )色系的抛光钻石，不适用于( )色系和( )钻石及( )钻石的钻石分级。

8钻石颜色分级环境的色调应为( )，分级时要采用( )灯，并以( )为背景。

9钻石颜色按成因机理可概括为A、**或蓝色是因为( )。

B褐色、粉红—红色是因为( )。C绿色是与( )有关。

10按国标规定，钻石净度分级时，不影响归入LC级的外部瑕疵有：( )、( )。

11确定钻石净度级别时，必须考虑瑕疵的( )、( )、( )、( )、( )等。

12目前市场最常用的钻石代用品是( )，最新的仿制品是( )、后者与钻石最大的区别是( )及放大观察时的重影现象。

13钻石的保养方法有：( )、( )等。

14钻石的颜色分级是在钻石灯下、白色背景、以( )为基础，通过比较样品与( )的颜色来确定钻石的颜色级别。

15IIb型钻石常呈蓝色，是由( )的选择吸收引起的。

16一颗裸钻亭深太浅，从台面上可见一白色圆环，这种钻石叫( )。

17莫桑石的化学成分是SiC(碳硅石)，六方晶系，常为( )色或( )色，鉴定时利用其双折率高可见( )和非均质性。

18钻石呈色的4个主要原因是( )、( )、( )和( )。

19蓝色钻石的颜色是由( )引起的，大多数天然蓝色钻石是( )型的。

20有两颗裸钻石，一颗在10倍放大镜下比较容易观察到具细小的瑕疵，按国标应定为( )；另一颗在10倍放大镜下很容易观察到具明显的瑕疵，按国标应定为( )。

21钻石常见的聚形有( )、( )和( )。

22有两颗裸钻石，在10倍放大镜下，钻石的内部和外部无瑕疵，一颗钻石在亭部有额外刻面，冠部看不见，按国标应定为( )；另一颗钻石在腰围内有原始晶面，但不影响腰部的对称，冠部看不见，按国标应定为( )。

23合成钻石常呈**，为( )致色，属( )型合成钻石。

24快速区分钻石与仿钻(除合成α-SiC外)的方法是( )、( )。

25钻石估重公式，包括腰围直径、高度和( )三项内容。