什么岩石有钻石

金伯利岩(kimberlite)。旧称角砾云母橄榄岩。是一种超基性的火山岩，是目前主要的产金刚石（钻石）的岩石1887年发现于南非的金伯利(Kimberley旧称角砾云母橄榄岩。是产金刚石的最主要火成岩之

钻石的准确由来至今仍是个谜。数亿年前钻石成形于地球深处的高温高压中，直到2400 多年前，印度首次发现和开采钻石。 随着时间的推移，钻石在世界许多其他地区被发现。如今，非洲、俄罗斯、澳大利亚和加拿大生产的钻石最多，现如今俄罗斯已是世界上最大的钻石原石出口国。

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，&nbsp;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。

金刚石是一种由天然地质作用形成的矿物晶体，不是从其他什么东西中“提炼出来”的。

据现代地质学的研究，至今知道金刚石只是赋存于两类岩石之中，一是金伯利岩，另一是钾镁煌斑岩。

要找到金刚石，首先要找到这两类岩体。我国山东蒙阴和辽宁瓦房店的金刚石矿，都是先找到了金伯利岩才确定其为金刚石矿的。 金刚石的化学成分是碳（C），是属等轴晶系的晶体，常见的晶形有八面体，菱形十二面体等。 达到宝石级的金刚石（即可以用来加工成首饰的金刚石），才是钻石。所以，钻石一定是金刚石，而金刚石则不一定都是钻石。 也就是说，钻石是从金伯利岩或钾镁煌斑岩中开采出来的达到宝石级的金刚石，经过切磨成型、再经抛光而成。

金伯利岩的岩浆冷凝关系如下。

1、金伯利岩是由地幔物质、熔体岩浆和流体这三种组分组成的复杂体系固结的产物。

2、钻石形成后，会随着岩浆被带到火山管道中，当岩浆冷凝后，就形成了含有钻石的＂金伯利岩＂，当火山喷发时，含有钻石的母岩＂金伯利岩＂会被带出来，并最终由于水流作用形成钻石的沉积沙矿。

金伯利钻石的一句广告语，钻石恒久远，一颗永流传

现代科学技术 、手段为探索钻石的形成提供了新思路和方法。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、铅笔芯及糖的成份其本相同，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（白色）。为了便于理解钻石的起源，先看一看含有钻石的原岩。

自从钻石在印度被发现以来,我们不断听到人们在河边、河滩上捡到钻石的故事，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。钻石的原岩是什么？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)。什么是金伯利岩？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)。

科学家们经过对来自世界不同矿山钻石及其中原生包裹体矿物的研究发现，钻石的形成条件一般为压力在45-60Gpa(相当于150-200km的深度），温度为1100-1500摄氏度。虽然理论上说，钻石可形成于地球历史的各个时期/阶段，而目前所开采的矿山中，大部分钻石主要形成于33亿年前以及12-17亿年这两个时期。如南非的一些钻石年龄为45亿左右，表明这些钻石在地球诞生后不久便已开始在地球深部结晶，钻石是世界上最古老的宝石。钻石的形成需要一个漫长的历史过程，这从钻石主要出产于地球上古老的稳定大陆地区可以证实。另外，地外星体对地球的撞击，产生瞬间的高温、高压，也可形成钻石，如1988年前苏联科学院报道在陨石中发现了钻石，但这种作用形成的钻石并无经济价值。

稀少的钻石主要出现于两类岩石中,一类是橄榄岩类,一类是榴辉岩类，但仅前者具有经济意义。含钻石的橄榄岩，目前为止发现有两种类型：金伯利岩（kimberlite)（名字源于南非得一地名——金伯利）和钾镁煌斑岩（lamproite),这两中岩石均是由火山爆发作用产生的，形成于地球深处的岩石由火山活动被带到地表或地球浅部，这种岩浆多以岩管状产出，因此俗称“管矿”（即原生矿）。含钻石的金伯利岩或钾镁煌斑岩出露在地表，经过风吹雨打等地球外营力作用而风化、破碎，在水流冲刷下，破碎的原岩连同钻是被带到河床，甚至海岸地带乘积下来，形成冲积砂矿床（或次生矿床）。世界上最大的金伯利岩筒（Mwadui）以盛产宝石级大钻石闻名于世，它位于坦桑尼亚。 所谓的“钻石”是指宝石级的金刚石。

金刚石是地下深处中，在高温、高压的条件下，由地底的碳质结晶形成，后随岩浆带至火山管道。岩浆冷凝后，形成包有金刚石的金伯利母岩，金伯利母岩随着火山运动，被带至地表，因为风化作用，金伯利母岩破碎。

金刚石随水流被带离原地，形成了金刚石砂矿，后经人为采集、挑选符合宝石级的金刚石被人为加工，这就是钻石。

在所有宝石中，钻石的成分最为单纯。它只是普通的碳化学物，就像铅笔中的石墨一样，但经过自然的力量而变成世界上最坚硬的物质。在真空中，它的熔点是摄氏四干度，是钢的熔点的二倍。

YDP位于西伯利亚地台，西伯利亚地台是亚欧岩石圈板块古陆壳中最大的构造区。西伯利亚地台金刚石/钻石分布最广、产量最高的金伯利岩浆活动主要出现在古生代中期和中生代早期。金伯利岩区被具有硅铝质核的放射状和同轴线性构造（断层区）控制，大部分金伯利岩位于核的外围。含金刚石/钻石金伯利岩区由壳幔边界附近的高密度岩体（335g/cm3～340g/cm3）所制约，根据地球物理数据推测这些高密度岩体的厚度不低于5～10km（Moralev & Glukhovsky，2000）。

俄罗斯对出产金刚石/钻石的两种地幔捕掳体（橄榄岩和榴辉岩）的研究较为关注，最广泛接受的模型是捕掳晶假说，即金刚石/钻石主要来自深部的地幔岩石（榴辉岩或橄榄岩），其后被金伯利岩携带至地壳的表面。西伯利亚地台金伯利岩的研究显示，在Yakutia地区产金刚石/钻石的Mir、Udachnaya等岩筒中均发现了多种含金刚石/钻石的地幔捕掳体，例如，Udachnaya岩筒中含金刚石/钻石的岩石以榴辉岩和橄榄岩居多，同时也发现具有基性、超基性岩过渡特征的辉石岩。岩筒深部贫镁铝榴石而富金刚石/钻石，浅部富镁铝榴石而贫金刚石/钻石（Spetsius，1995；黄凤鸣和陈钟惠，2000）。

ADP位于太古代克拉通Kuloy断裂带欧洲东北部，属于Kola克拉通东南延伸部分的Arkhangelsk碱性火成岩省，该火成岩省除金伯利岩外，还有钾镁煌斑岩。根据岩石学和地理上的特征把该区的金伯利岩分为：东部贫云母区（Kepino–Pachμga 和 Verkhotina–Soyana地区）和西部含云母区（Zolotitsa 和 Mela地区） （Lehtonen et al，2009）。

MVLomonosov矿位于Arkhangelsk金伯利岩省，分布在东欧地台、波罗的地盾和俄罗斯地台、文德–寒武纪活化的Arkhangelsk构造带拼接处。K–Ar方法测得的MVLomonosov矿绝对年龄为355±10Ma，介于上泥盆纪和中石炭纪之间（Garanin et al，1999）。和VGrib矿新鲜捕虏体相比，MVLomonosov矿的地幔捕虏体多已蚀变。

阿尔汉格尔斯科地区最具经济价值的金刚石/钻石矿为VGrib，位于接近西北走向断层结晶基底的Ruchievsk阶梯Verhotinsk隆起内。岩筒规模约570m×480m，侵入在Kola太古代克拉通（约355Ma），与Arkhangelsk金伯利岩省（340～390Ma）碱性超基性岩浆作用在时间和空间上有关联。VGrib金伯利岩属于Fe-Ti系列中高Mg（25%～37% MgO，3%～12% Fe2O3Tot）质岩石，和MVLomonosov矿相比，贫钙铝和碱金属（CaO和Al2O3），富MgO（MgO的质量分数为25%～37%，FeOT的质量分数为3%～12% ）、TiO2和Fe2O3。和世界上其他金伯利岩相比，VGrib金伯利岩亏损稀土元素，可能和VGrib金伯利岩来源于古老的次大陆岩石圈地幔有关（Rubanova，2009）。

彼尔姆州乌拉尔砂矿金刚石/钻石主要来源于Takaty地层的泥盆纪岩石，含金刚石/钻石的Takaty地层厚度01～5m不等。Takaty地层年龄为埃姆斯阶，暴露在沿北部和中部乌拉尔数百千米的西向斜坡。该地层由石英砂岩、带有砾岩和基底碎石粘合夹层的砂岩组成。金刚石/钻石多发现在砾岩最底层，岩层具有透镜状结构，是沉积岩砂矿在海岸带经过重新冲刷形成的。对Takaty地层的后续研究显示，金刚石/钻石主要集中在更年轻的中新生代地层，Takaty地层的泥盆纪岩石可以视为是经过多次搬运、侵蚀和再次沉积的二次金刚石/钻石聚集源，为第三纪地层提供了金刚石/钻石来源。最终，乌拉尔金刚石/钻石主要是从第四纪冲积物或赋存在中新生代喀斯特洼地中的河流砾石中开采出来的（Fernando et al，2008）。

非洲、俄罗斯、澳大利亚和加拿大。目前世界上共有27个国家发现钻石矿床，大部分位于非洲、俄罗斯、澳大利亚和加拿大。

1、钻石主要出现于两类岩石中，一类是橄榄岩类，一类是榴辉岩类，但仅前者具有经济意义。

2、含钻石的橄榄岩，目前为止发现有两种类型：金伯利岩和钾镁煌斑岩，两种岩石均是由火山爆发作用产生的，形成于地球深处的岩石由火山活动被带到地表或地球浅部，这种岩浆多以岩管状产出，因此俗称“管矿”（即原生矿）。

3、含钻石的金伯利岩或钾镁煌斑岩出露在地表，经过风吹雨打等地球外营力作用而风化、破碎，在水流冲刷下，破碎的原岩连同钻石被带到河床，甚至海岸地带乘积下来，形成冲积砂矿床（或次生矿床）。