中国的钻石文化历史很长,据说在公元前几百年,蒙古皇帝的御座上就镶嵌着钻石,老子也有关钻石的论述,这是最早的文字记载,可见钻石在我国的发现使用时间之久,但是很多人都不知道钻石的产地,不知道中国有没有钻石,那么中国也是钻石产地之一吗?下面我们一起来看看吧。
1,中国是钻石产地之一
据说在明朝年间,在湖南沅江流域就发现钻石,但都是零零星星的。真正大规模的寻矿工作开始于50年代。我国钻石主要是山东,辽宁和湖南等,已在16省区都发现有钻石。我国的钻石储量是世界第六位,目前产量是世界第十位。现存最大钻石是常林钻,是1977年在山东临沐发现的,重157多克拉,呈八面体,质地洁净、透明,淡**。
2,钻石产地介绍
据说,中国最大的钻石曾是金鸡钻石,重200多克拉,此外,中国于1965年在贵州和山东发现了金伯利岩和钻石原生矿床。1971年辽宁瓦房店发现钻石原生矿床。目前仍在开采的原生矿床就是辽宁瓦房店和鲁中蒙阴地区。我国钻石主要产地是辽宁瓦房店,山东蒙阴临沭,湖南沅水流域等,其中辽宁的质量好,山东的个头较大。
中国是钻石的产地之一,而且中国的钻石产量还是比较大的,这样我们购买钻石的时候不仅仅知道南非钻石,也应该多了解下国内的钻石产地,选择适合自己的钻石首饰就好。
中国钻石矿主要分布在中国的东部,自北向南分别为辽宁的瓦房店、山东的蒙阴,还有湖南的沅江流域。另外,在河南、湖北、宁夏、山西、四川、河北也有发现过钻石,但品质和质量都没有达到开采的要求。
1、辽宁瓦房店钻石矿
辽宁瓦房店钻石矿是亚洲最大的钻石矿床,主要为金伯利岩原生矿,目前辽宁瓦房店钻石矿探明的钻石储量约1320万克拉。瓦房店市被誉为东方钻石城,金刚石储量占全国已探明储量的54%,多呈8面体和12面体,质地优良,晶形完整,色泽晶莹剔透,首饰级含量占70%,在国际市场上属一流。
2、山东蒙阴-临沭
山东的钻石矿床规模虽然没有辽宁瓦房店的大,但是产出的钻石质量相对较好,在中国发现的很多50克拉以上的大钻石,几乎都产自于山东。这个地区亦曾开采出多颗上百克拉巨型钻。
3、湖南沅水流域
湖南沅水地区是我国最早的钻石开采地。在清朝道光年间(1820-1850)湖南西部农民先后在桃源、常德、黔阳一带发现钻石,当时钻石主要用作补瓷器用的钻头。1952年湖南省成立金刚石找矿勘探队,1958年在湖南常德建立中国第一家金刚石开采企业601矿。湖南的矿床主要为砂矿,产量相对较少,年产量2-3万克拉,最高达5万克拉。但该矿床所产出的钻石中,宝石级钻石比例相对较高,大约占到60-80%,其中发现最大的钻石重62克拉。
前人早期研究资料显示,辽宁瓦房店地区钻石晶体普遍受到溶蚀,在晶面上形成有三角形和四边形凹坑,并有三棱台状、三角锥状、短柱状、参差状、波纹状、叠瓦状、鳞片状、圆盘状等的凸起,以及诸如蛀虫状、信封状、毛玻璃状和各种不规则的熔蚀坑、刻蚀沟、熔蚀空洞等。此外,在晶面上还常见有各种形状的晶纹,如蛛网状、塑性变形滑动线、面缝合线、束状晕线、圆饼状残余晶面等(赵秀英,1988;严春杰等,1989;郑建平,1989;宁广蓉,1999)。蚀象在大颗粒金刚石晶面上发育,而在小颗粒金刚石晶面上则不发育(图版Ⅲ),十二面体和立方体金刚石的蚀象较八面体金刚石蚀象要发育得多(赵秀英,1988;池际尚等,1996a;b),造成这种差异的原因池际尚等(1996a,b)虽进行过讨论,但成因未明。
本项目对搜集到的辽宁瓦房店地区292颗钻石样品的表面微形貌特征进行观测及统计。结果显示,钻石晶体普遍遭熔蚀,但熔蚀程度较浅,有相当比例的钻石晶面比较光洁,晶棱及角顶较为清晰尖锐。晶面花纹和蚀像种类按出现的频率由多至少的顺序主要有:溶蚀沟、闭合晕线、塑性变形滑移线、倒三角形凹坑、束状晕线、滴状丘、生长丘、叠瓦状蚀像、毛玻璃化蚀象等。
4211 生长丘
正三角形生长丘是在金刚石的(111)晶面上发育的与该晶面外形取向一致的三角形生长丘。其对称性与晶面的对称性完全一致,是晶体的生长形态 (图415,图416)。
图415 阶梯状、锯齿状生长纹
(6-LW,微分干涉显微镜,50×)
Figure 415 Stepped and jagged growth lines
(sample 6–LW,Differential Interference Contrast Microscope,50×)
图416 峰丛状的三角形生长丘
(样品LN-50-248,微分干涉显微镜,100×)
Figure 416 Peak-like triangular growth hillocks
(sample LN–50–248,Differential Interference Contrast Microscope,100×)
4212 熔蚀沟
钻石在生长熔蚀(解)的过程中,往往在其晶体上形成窄如裂缝的溶蚀沟,常沿解理面或与解理面重合的滑移面发展而成。在多数情况下溶蚀沟形成了复杂的弯弯曲曲的裂缝,不受任何一种确定的平面所限制。有时晶体上所生成的溶蚀沟不大,只“锯开”了顶角、边棱及部分晶面。但有时它们也会形成一系列交叉的深裂缝,把晶体割裂成形状不同的晶块,因此在晶体上便形成了碎块状的缺陷(图417,图418)。
金刚石形成过程中,若局部表面遭受熔蚀,则可能在晶体上发育熔蚀孔道和空洞。这些孔道和空洞如漏斗状或深坑状,在孔道的底部和壁上常见小的三角形和四边形花纹(图419,图420,图版Ⅲ)。
4213 滴状丘
滴状丘是金刚石晶面形成以后遭受熔蚀形成的表面微细形貌特征,多见于曲面晶体的曲晶面上,常见于沿塑性变形滑移线发育,彼此紧密排列成群分布(图421),或者是沿着位错露头溶蚀形成(图422)。
图417 晶体被熔蚀沟分割
( LN-50-006,宝石显微镜,32×)
Figure 417 Crystal segmented by etched trench
(sample LN–50–006,Gem Microscope,32×)
图418 熔蚀沟
(LN-50-019,微分干涉显微镜,200×)
Figure 418 Etched trench
(sample LN–50–019,Differential Interference Contrast Microscope,200×)
图419 熔蚀空洞
(LN-50-015,微分干涉显微镜,200×)
Figure 419 Etched cavity
(sample LN–50–015,Differential Interference Contrast Microscope,200×)
图420 熔蚀空洞形成熔蚀孔道
(LN-50-253,宝石显微镜,50×)
Figure 420 Channel formed by etched cavity
(sample LN–50–253,Differential Interference Contrast Microscope,50×)
图421 滴状丘
(LN-50-253,微分干涉显微镜,100×)
Figure 421 Drop-like hillock
(sample LN–50–253,Differential Interference Contrast Microscope,100×)
图422 滴状丘
(12-LW,微分干涉显微镜,100×)
Figure 422 Drop-like hillock
(sample 12–LW,Differential Interference Contrast Microscope,100×)
4214 晕线
辽宁瓦房店金刚石中多边形闭合晕线是最为常见的晶体表面微细形貌特征之一。图423所示为一组围绕菱形十二面体角顶的闭合晕线,密集交错呈凸起状,晕线中心被一条长长的侵蚀裂隙穿过。图424为一组围绕角顶平行密集排列的闭合晕线。这种线状凸起是由于晶面分层熔解及生成熔解台阶而造成的微细层状蚀像。图425所示为一组较为平滑的束状晕线,具有磨蚀过的痕迹。
图423 闭合晕线
(LW-9,扫描电镜,55×)
Figure 423 Closed growth lines
(sample LW–9,Scanning Electron Microscope,55×)
图424 闭合晕线
(LW-12,扫描电镜,50×)
Figure 424 Closed growth lines
(sample LW–12,Scanning Electron Microscope,50×)
图425 束状晕线
(HN-120,扫描电镜,200×)
Figure 425 Bundle of lines
(sample HN–120,Scanning Electron Microscope,200×)
4215 塑性变形滑移线
塑性变形滑移线(图426,图427)是曲面晶体表面1~4组环绕晶体L5轴顶角的弧形复三方环,或1~4组垂直平行晶体L5轴晶棱的线状凸起(罗声宣等,1999)。它主要出现在金刚石{111}面上,有时为一组平行线,有时为两组相互交叉,有时可见三组交叉,很少在同一晶面上同时出现四组滑移线。滑移线的存在,表明晶体经历了强烈的应力作用,发生了塑性变形。当晶体受到很强烈的熔解时,就会因为受塑性变形带的影响,产生一组弯曲变形的滑动线(奥尔洛夫,1977)。塑性变形滑移线也是辽宁瓦房店金刚石样品中最常见的表面微形貌特征之一。
图426 平行的一组塑性变形滑移线
(LN-50-239,宝石显微镜,25×)
Figure 426 A group of parallel plastic deformation slip lines
(sample LN–50–006,Gem Microscope,25×)
图427 腐蚀后下凹的塑性变形滑移线
(LN-50-248,微分干涉显微镜,100×)
Figure 427 Plastic deformation lines sunk after erosion
(sample LN–50–248,Differential Interference Contrast Microscope,100×)
4216 倒三角形凹坑
倒三角凹坑是辽宁瓦房店金刚石最常见的表面微细形貌特征的一种。它形成于(111)面,与金刚石的晶面反向平行,三角形的角可以发生不同程度的钝化,形成六边形凹坑、四角或五角凹坑。根据倒三角凹坑的底部形态可将其分为两种类型:棱锥底三角凹坑和平底三角凹坑,棱锥底凹坑很浅,呈负三角锥状,它总是在晶格位错的露头处产生,平底三角凹坑与位错露头无关。当棱锥底三角凹坑进一步发育时,三角形蚀像加深并呈现出层状–阶梯状构造。在一些晶面上可以看到大小不等的倒三角凹坑,甚至有时候晶体的(111)晶面可以完全被倒三角凹坑覆盖。当比较小的三角凹坑叠加在比较大的三角凹坑之上时,可以区分出倒三角形蚀像的两个世代(图428,图429)。
图428 平底三角形凹坑群
(LN-50-232,宝石显微镜,40×)
Figure 428 Groups of flat base triangular etched pits
(sample LN–50–232,Gem Microscope,40×)
图429 平底三角形凹坑上布满细小三角形凹坑
(LN-50-232,微分干涉显微镜,200×)
Figure 429 A flat base triangular etched pit bestrewed with little triangular pits
(sample LN–50–232,Differential Interference Contrast Microscope,200×)
4217 叠瓦状蚀像
叠瓦状蚀象通常情况下发育在遭受强烈溶蚀的地方,是三角锥状丘和滴状丘的有规律组合。由于常见三角锥状丘和滴状丘沿滑移线发育,彼此紧密排列成群分布,所以叠瓦状蚀像的形状及分布特点可能取决于塑性变形,在塑性变形作用发生越强烈的地方,这种蚀象出现的可能性就越大,即取决于晶体平行{11l}面的滑移情况(图430)。
4218 四边形凹坑
四边形凹坑主要见于立方体面(100)方向,根据其底部形态可将其分为两种类型:棱锥底四边形凹坑和平地四边形凹坑。前者与位错的露头有关,后者与晶体结构有关(图431)。
4219 盘状蚀像
常见于浑圆晶体的曲晶面上。盘状蚀像是残留的原始平滑晶面部分,在蚀坑底部发育有清晰的沿一个方向排列的晕线。当浑圆晶体的大部分曲晶面都被强烈溶蚀时,只在个别部分残留有原始平滑晶面(图432,图433)。
42110 毛玻璃化蚀象
金刚石晶体的晶面因冲积磨蚀而产生的微细缺口可使其晶面变暗,具有油脂光泽,形成类似毛玻璃效果的表面形貌特征。但值得注意的是,提高放大倍数的时候,可以看见毛玻璃化蚀象实际上是十分微细的熔蚀现象,只是在低倍显微镜下不能进一步观察而已。样品LN-50-237为菱形十二面体金刚石,在低倍显微镜下可以见到其十二面体晶棱的交点处遭受熔蚀,呈现出毛玻璃化的效果,且可以见到楔形丘(图434)。当将毛玻璃化蚀象放大到500倍时,可见熔蚀面为微小的楔形丘,与晶体其他部位的楔形丘相对应(图435)。
与前人研究资料相比,本项目研究的292颗钻石的表面微形貌同样既有与生长过程有关的蚀像(生长丘),又有与熔蚀熔解有关的蚀像(熔蚀沟、倒三角形凹坑、晕线等),也有与塑性变形作用有关的线性结构(塑性变形滑移线),表明辽宁金刚石晶体表面微形貌种类相当丰富。在这些微形貌中,又以熔蚀沟、晕线、塑性变形滑移线、倒三角凹坑为主,表明辽宁金刚石晶体在形成过程中遭受了较强的熔蚀、塑性变形等地质作用。
图430 叠瓦状蚀像
(LN-50-104,微分干涉显微镜,100×)
Figure 430 Imbricated etched figures
(sample LN-50-104,Differential Interference Contrast Microscope,100×)
图431 平底四边形凹坑群
(LN-50-015,微分干涉显微镜,200×)
Figure 431 Groups of flat base quadrilateral etched pits
(sample LN-50-015,Differential Interference Contrast Microscope,200×)
图432 盘状蚀像、熔蚀沟
(LN-50-213,微分干涉显微镜,100×)
Figure 432 Etched disks,etched trench
(sample LN-50-213,Differential Interference Contrast Microscope,100×)
图433 盘状蚀像底部定向排列阶梯状结构
(LN-50-213,微分干涉显微镜,200×)
Figure 433 Bottom of etched disks oriented into a stepped structure
(sample LN-50-213,Differential Interference Contrast Microscope,200×)
图434 毛玻璃蚀象使晶体透明度降低
(LN-50-32,宝石显微镜,25×)
Figure 434 Crystal transparency decreased due to ground glass-like etched figures
(sample LN-50-32,Gem Microscope,25×)
图435 毛玻璃蚀象实为微小的楔形丘
(LN-50-33,微分干涉显微镜,500×)
Figure 435 Glass-like etched figures are in fact little wedge-like hillocks
(sample LN-50-33,Differential Interference Contrast Microscope,500×)
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。
1,辽宁省大连市瓦房店市
2011年初,辽宁省瓦房店地区发现的一处大型金刚石矿,矿藏量保守估计约100万克拉(约合200公斤),可开采30年以上。瓦房店市被誉为东方钻石城,金刚石储量占全国已探明储量的54%,多呈8面体和12面体,质地优良,晶形完整,色泽晶莹剔透,首饰级含量占70%,在国际市场上属一流。
2,山东省临沂市临沭县
临沭县享有“钻石之乡”的美誉。矿产资源丰富,主要有重晶石,金刚石,大理石,石英石,金红石等20余种,闻名全国的常林钻石(1587860克拉,出土时中国最大,世界第二)就出土在临沭县曹庄镇常林村。
扩展资料
1965年是我国钻石找矿取得重大突破的年份。在山东省蒙阴县的常马庄发现了中国第一个具有工业开采价值的钻石原生矿。
1970年,辽宁省地矿局区调队在辽南地区开展地质普查。历时一年后,普查已接近尾声,当时矿产组组长白尚金在日伪时期的地质资料中,发现在瓦房店李店乡石灰窑村有铅锌矿的记载。
-临沭
-瓦房店
温州新闻网-辽宁钻石矿的发现过程相当传奇
为了进一步了解辽宁金伯利岩岩石矿物组成,在前人研究基础上,我们对辽宁瓦房店金伯利岩1号、42号、50号和110号岩体的岩石进行了采样分析。
斑状金伯利岩斑晶除金云母外,已蛇纹石及碳酸盐化,偶见石榴子石,但蚀变较严重。蛇纹石及碳酸盐斑晶大小多在1cm左右,金云母及石榴子石斑晶相对较小。斑晶含量从10%~50%不等,平均含量约30%。基质除含上述矿物外,还会出现辉石及角闪石等基性铁镁质矿物。石榴子石极少见,粒径仅在1mm左右,呈暗红色,粒状。蛇纹石斑晶几乎全由橄榄石蚀变而来,故保存有橄榄石的粒状晶形。金伯利岩中自形半自形的矿物占有一定数量,例如六边形及八边形的石榴子石。金云母大小不一,作为斑晶出现者较大,晶面常弯曲,而基质中的金云母则呈细小的条状均匀分布于同样大小的蛇纹石中。通过观察,辽宁地区的金云母可通过晶体大小、突起、多色性、干涉色等分为不同时代。碳酸盐矿物方解石在斑晶以及基质中均可大量出现,是原生或常为蛇纹石或其他矿物进一步交代蚀变的产物。绿泥石等蚀变矿物在薄片中也较为常见。斑状金伯利岩中有时还可见杏仁状气孔。
辽宁瓦房店地区金伯利岩石可见大小不一的金伯利岩及碳酸盐以及围岩地层的角砾,具有典型的角砾构造。
本项目采用PANalytical AXIOS型号X荧光光谱仪对辽宁瓦房店地区金伯利岩全岩主量元素定量分析。将样品煅烧后加入Li2B4O7–LiBO2助熔物,充分混和后,放置在自动熔炼仪中,使之在1000 ℃以上熔融,熔融物倒出后形成扁平玻璃片,再用X荧光光谱分析,分析精度为001%。分析前尽量按照较新鲜且无包裹体的原则对样品进行了挑选,将样品破碎先人工挑出去除其中的捕虏体(捕虏晶),然后研磨至200目。其中1号岩管选择了2个斑状金云母金伯利岩(LW1-03和LW1-12),42号岩筒选择了2个岩球金伯利岩和斑状金伯利岩样品(LW42-01,-03),50号岩筒选择了斑状金云母金伯利岩和角砾状金伯利岩(LW50-02,-03)和110岩筒的斑状金伯利岩(LW110)。根据Clement(1982)提出的混染指数CI和Fesq等人(1975)提出的Si/Mg指数判别了金伯利岩的混染程度,其中LW42-01和LW110两个样品混染比较明显,而另外的5个金伯利岩大部分未受混染。全岩化学成分分析见表23。
表23 辽宁金伯利岩主量元素含量表 Table 23 Major element content of kimberlites in Liaoning
辽宁瓦房店未混染金伯利岩总体属于Al2O3含量非常低(通常<5%),SiO2不饱和(一般<35%)及Na2O/K2O比值很低(<05%)的偏碱性超基性岩,其MgO与SiO2的比值近似于1。主量元素特征与世界其他地区大体一致(表24)。比较MgO含量及其他主要氧化物的相关性,可以发现除Al2O3和CaO为负相关外,SiO2、Na2O+K2O、Fe3O2的含量均随MgO含量的增长而增长,K2O与MgO的相关性则较差。瓦房店金伯利岩的TiO2/K2O比值变化范围较大,由此反映出其富金云母的特性,在TiO2—K2O分类图(图24)上,Ⅰ号岩脉的2个样品落入Ⅱ类金伯利岩区,但42号和50号岩筒样品则落入Ⅰ类金伯利岩区,显示出前者更富钾质组分,后者和世界上主要的产金刚石的金伯利岩一致(李昌年,1991)。样品的微量元素分析在中国科学院广州地球化学研究所采用电感藕合等离子体质谱(ICP-MS PE Elan6000)完成(表25)。
表24 世界各地及Ⅰ、Ⅱ型金伯利岩及金伯利岩主量元素含量平均值 Table 24 Average content of major elements in Type I and Type II kimberlites and kimberlites from all over the world
①据李昌年,1991;②据 CBSmith et al,2004(Murowa 和 Sese 岩管 );③据 Michael Patterson et al,2009(Renard 岩管群 );④据 VBVasilenko et al,2002( 其中俄罗斯的数据来自雅库特地区 );⑤本文
表25 辽宁未混染金伯利岩微量元素含量表 Table 25 Trace element content of uncontaminated kimberlites in Liaoning
图24 金伯利岩w(TiO2)-w(K2O) 图解
(据李昌年,1991)
Figure 24 The w(TiO2)-w(K2O)diagram of kimberlites
(After Li Changnian,1991)
辽宁和山东金伯利岩微量元素原始地幔标准化蛛网图(图25)和稀土元素球粒陨石标准化分布型式图(图26)显示(相关参数见表26),除了Yb外,两地其余微量元素都较原始地幔富集,两地金伯利岩稀土球粒陨石标准化曲线均向右倾斜,表现出明显的富LREE的趋势,反映了偏碱性超基性岩的特点。两地的稀土元素地球化学参数比较显示,辽宁瓦房店的ΣREE、LREE、LREE/HREE、(La/Yb)N、(La/Sm)N以及(Gd/Yb)N都比山东低,说明辽宁金伯利岩轻稀土的富集程度低于山东蒙阴,两地金伯利岩的δEu和δCe均呈较低的负异常。但辽宁瓦房店金伯利岩的Y值普遍较山东蒙阴高,Nb和Th的值则相对较低。上述特征显示,辽宁金伯利岩石的稀土和微量元素特征和国际上产金刚石的金伯利岩的基本特征一致。
图25 辽宁和山东金伯利岩微量元素原始地幔标准化蛛网图
Figure 25 The primitive mantle-normalized spider diagram of trace elements in kimberlites from Liaoning and Shandong
图26 辽宁和山东金伯利岩稀土元素球粒陨石标准化分布型式图
Figure 26 The chondrite-normalized diagram showing the distribution pattern of REEs in kimberlites from Liaoning and Shandong
根据实际测量的金刚石品位,辽宁瓦房店50号岩管、山东蒙阴胜利1号岩管及红旗1号岩脉含矿较富。对含矿好和含矿差不同岩性主微量元素的比较显示,富矿金伯利岩Mg#和SI值、CaO、Cr、Ni含量较高,而TA值、Al2O3、FeOT、Na2O、K2O、TiO2、P2O5、BaO、Sc、V、Co、Cu及Zn含量偏低。其中,辽宁瓦房店及山东蒙阴富矿金伯利岩相容元素含量(μg/g)平均值(Sc 1124,V 7698,Cr 162967,Co 6067,Ni 113199,Cu 978,Zn 4585)与中–贫矿金伯利岩(Sc 2109,V 13972,Cr 115388,Co 6737,Ni 74866, Cu 6519,Zn 6572)相比,Cr、Ni含量明显较高,而Sc、V、Co、Cu、Zn含量偏低,金伯利岩中Cr、Ni的主要载体矿物为橄榄石、石榴子石和尖晶石,富矿微量元素特征说明金伯利岩橄榄石、石榴子石和尖晶石矿物含量与金刚石含量有正的相关性;Rb在含矿性较好的金伯利岩中的平均含量为5469μg/g,低于中-贫矿样品的8381μg/g。金伯利岩中Rb含量主要和金云母有关,说明两地金伯利岩的含矿性与金云母含量有关,含金云母较多者金刚石品位相对较低。
表26 辽宁及山东金伯利岩稀土元素相关参数 Table 26 Relevant parameters of REEs in kimberlites from Liaoning and Shandong
注:TA4%~65%之间为富矿,65%~95%之间为中-贫矿,>95%则不含矿,池际尚等,1988
富矿和中-贫矿金伯利岩中稀土元素的分布也有一定的差别。富矿金伯利岩所含的稀土总量为20127~61523μg/g(平均45315μg/g),LREE平均44234μg/g,HREE1081μg/g,低于中–贫矿金伯利岩稀土总量37073~95212μg/g,ΣREE、LREE和HREE平均值分别为60009、5825和1759μg/g。但是富矿金伯利岩的LREE/HREE平均值4127、(La/Yb)N平均值21457均高于中–贫矿金伯利岩的3281和10476μg/g。说明含矿性较好的金伯利岩虽然其轻重稀土及稀土总量比含矿性较差的金伯利岩低,但其轻重稀土分馏程度却比之偏高。
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