金伯利岩的分类及一般特征有哪些？

（一）分类由于金伯利岩产状特殊，来源很深（可达260 km），在岩浆上升过程中要穿过地壳，往往捕虏不同的围岩碎块，形成后又有许多成分的改变，因此，到目前为止，有关金伯利岩的分类方案一直没有完全统一。在IUGS分类中没有涉及金伯利岩的进一步分类。

目前国内以山东省地质局（1980）提出的方案较为实用，该方案是根据结构构造分为三类：金伯利角砾岩、凝灰状金伯利岩和斑状金伯利岩；以后，以Mitchell（1986）为代表，提出按成因分类：浅成相、火山通道相和火山口相，在不同的各“相”中，又分出不同的岩石类型。池际尚、路凤香（1996）在上述国内外分类基础上，提出了一个较为详细的分类方案：

（1）浅成相 岩石类型包括细粒金伯利岩、粗晶斑状金伯利岩（macroporpyritic kimberlite）、粗晶斑状金伯利角砾岩（macroporpyritic kimberlite breccia）；（2）火山通道相 岩石类型为凝灰状金伯利岩（tuffsitic kiberlite）凝灰状金伯利角砾岩；（3）火山口相 岩石类型为火成碎屑金伯利岩（pyroclastic kimberlite，细碎屑胶结）和外力碎屑金伯利岩（epiclastic kimberlite，火山灰、蚀变和粘土矿物胶结，常具层状构造）。

该方案较全面，与目前国际常用分类基本一致。

本书在此基础上，综合国内其他分类，结合我国实际情况，提出一个较简单的方案（表6-1），表中碎屑物粒径和含量界限据路凤香等（1996）。表6-1中分为两部分，竖双线右侧表示按成因划分的两个相（火山通道相和浅成相）及其岩石名称；左侧为结构特征（碎屑状、斑状）。对具碎屑状结构的岩石，鉴定时首先统计粒径＞2 mm和＜2 mm的碎屑在岩石中各占的百分含量，若＞2 mm碎屑含量＜15%（如统计为10%），而＜2 mm的碎屑含量＞50%（如统计为65%），则在左侧粒径＞2 mm下面找到含量＜15%和粒径＜2 mm下面找到含量＞50%的横向栏，顺此向右查到该岩石名称为凝灰状金伯利岩。同样，当粒径＞2 mm的碎屑含量＞15%，而粒径＜2 mm的碎屑含量＜50%时，则向右查到岩石名称为凝灰状金伯利角砾岩。当粒径＞2 mm的碎屑含量＞50%，而细碎屑少或无时，称岩球金伯利岩（火山通道相）或金伯利角砾岩（浅成相）。对于具斑状结构的岩石，进一步分为斑状结构（岩石名称为斑状金伯利岩）和显微斑状结构，后者是指手标本不见斑晶，而镜下可见小斑晶（岩石命名为细粒金伯利岩）。该分类方案仅是金伯利岩主要类型的一般概括，应用时要注意：①金伯利岩的两种产状之间往往为相互连通、过渡的，因此，二者间存在着一系列过渡类型；②凝灰状金伯利角砾岩和金伯利角砾岩的区别是前者除角砾外含有较多的细碎屑（＜50%），其胶结物为蛇纹石等细粒集合体；后者金伯利角砾岩除角砾外，以熔岩为主，而细碎屑无或较少，胶结物为熔岩（斑状金伯利岩或细粒金伯利岩）。当蚀变强二者无法区分，且产状也不好确定时，可统称“金伯利角砾岩”；③根据金伯利岩中所含原生矿物种类，可进一步命名。如金云母细粒金伯利岩、镁铝榴石斑状金伯利岩、方解石金伯利角砾岩等。

结构特征火山通道相浅成相碎屑状碎屑物粒径＞2mm＜2mm岩石名称含量＜15%＞50%凝灰状金伯利岩＞15%＜50%凝灰状金伯利角砾岩＞50%岩球金伯利岩金伯利角砾岩斑状斑状结构斑状金伯利岩显微斑状结构细粒金伯利岩（二）一般特征

金伯利岩颜色深，暗绿色、绿色、黄绿色，风化后呈土黄绿色、土红褐色。野外和手标本上常见大小捕虏体，常具角砾状构造和岩球构造（凤凰蛋）。

1化学成分

金伯利岩较一般超基性岩的SiO2质量分数低，平均约为33%，最高者45%左右，最低者27%左右。而碱特别是钾偏高，w（K2O）＞w（Na2O），w（MgO）较高约30%。含大量挥发分CO2和H2O。微量元素中Ni、Cr、Co、Nb、Y较高，它们往往作为寻找金伯利岩的指示元素2矿物成分

矿物种类较多，按其来源和成因，分三类：

（1）岩浆期原生矿物 主要有镁橄榄石、金云母、镁铝榴石、钙钛矿、钛铁矿、铬铁矿、铬透辉石、顽火辉石和碳酸盐矿物；（2）岩浆期后热液矿物 主要为蛇纹石、碳酸盐矿物、滑石、绿泥石等。

（3）同源或异源包体（捕虏体）中的矿物 常见的有橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、镁铝榴石，后三种矿物多见反应边结构，橄榄石可见肯克带。捕虏围岩中的矿物有角闪石、石榴子石、绿帘石、长石、石英等。

以上三种矿物的详细种属如表6-2所示。金伯利岩矿物成分的最大特点是含有高温高压相的矿物组合。下面仅介绍几种常见矿物的特征。

原生矿物岩浆期后热液交代矿物捕虏体矿物超基性岩围岩橄榄石钛铁矿蛇纹石水白云母黄铁矿橄榄石角闪石金云母斜方辉石碳酸盐矿物白钛石黄铜矿斜方辉石绿帘石磁铁矿硬铬尖晶石磁铁矿榍石铜蓝透辉石石榴子石钙钛矿锆石褐铁矿钙铁榴石辉铜矿铬尖晶石云母铬铁矿金红石赤铁矿钙铬榴石孔雀石钛铁矿榍石镁铝榴石锐钛矿软锰矿硅硼钙石辰砂镁铝榴石电气石铬透辉石金刚石滑石透辉石方铅矿普通辉石磁铁矿、褐铁矿磷灰石碳酸盐矿物绿泥石重晶石闪锌矿磁铁矿赤铁矿、黄铁矿碳硅石蛭石自然铅锆石、磷灰石、金红石、锐钛矿、石英、长石（1）橄榄石 是金伯利岩中最主要的造岩矿物，含量可达50%～60%。以斑晶、基质、捕虏晶、矿物包裹体以及作为超镁铁质岩捕虏体中的造岩矿物等形式产出。在浅成相金伯利岩中橄榄石具明显的世代性，一般出现2～3个世代，第一世代橄榄石为较大的斑晶，受熔蚀强，呈卵形、椭圆形、圆形（照片6-2～6，10，12，17～19），有时为拖鞋状，粒径一般为1～10 mm；第二世代橄榄石为较小的斑晶，熔蚀作用较弱，自形-半自形晶，棱角略显圆滑，粒径＜1 mm；第三世代橄榄石多属基质中的成分，很少受熔蚀，以自形晶为主，粒径01 mm±。二、三世代橄榄石往往为过渡关系。新鲜的橄榄石少见，多数遭受蚀变，最主要的是蛇纹石化、碳酸盐化，其次滑石化、金云母化、绿泥石化等。蚀变从边部或裂纹开始，极少的情况见橄榄石残留（照片6-3，6），而更常见橄榄石全部蚀变保留假象，形成蚀变网格、网环或蚀变环带结构。早晶出的橄榄石富镁贫铁且富含铬、镍。据山东资料，当金伯利岩中橄榄石斑晶大而多时，金刚石矿富。

（2）金云母 是金伯利岩中的主要矿物之一。从岩浆期到热液阶段均有晶出，多为富铁变种。岩石中其含量变化大，在橄榄石型金伯利岩中金云母含量少，甚至不含。而在金云母型金伯利岩中含量多，有时可高达80%～90%。金云母也常见2～3个世代，第一世代大晶体多熔蚀呈浑圆状，粒径一般＞1 mm；第二、三世代为基质成分，自形—半自形片状，常构成交织结构或席状结构。金云母的蚀变主要为绿泥石化、碳酸盐化、赤铁矿化、蛭石化等。新鲜的金云母手标本颜色为紫铜色，风化后明显褪色，显微镜下金云母为褐**、橙红色，多色性、吸收性明显，有时可见反吸收性。当金云母中含有Cr、Ni离子时，呈绿色。

（3）镁铝榴石 可以是原生矿物，也可作为捕虏晶或捕虏体中的矿物产出，与金刚石相伴生。原生镁铝榴石常呈斑晶出现，受熔蚀而呈浑圆状。多数镁铝榴石紫红—紫青色，有时为玫瑰色、浅粉红色或橙**，随着颜色加深，铁、铬含量增高，而铬含量较高时，金刚石含量也高。镁铝榴石常见绿色或黑色次变边（照片6-12，13），形成“绿豆”或“黑豆”（野外露头可见），次变边成分为绿泥石、蛇纹石、铬云母、水云母、碳酸盐矿物以及铁、锰矿物。次变边含较高的铬，以区别于产在非金伯利岩（如榴辉岩）中的镁铝榴石。在重砂找矿工作中，若发现具上述次变边的镁铝榴石，表明其附近可能存在原生金伯利岩体。

（4）钙钛矿 在我国一些金伯利岩的基质中常见。立方体或不规则粒状，一般＜01 mm。新鲜者褐黑色、灰黑色、棕褐色，风化后灰**、灰白色。镜下为褐**、浓褐色，半透明—不透明，具均质性，蚀变或风化后变为白钛矿，反射光下为白色，似云雾状。

（5）铬铁矿 分布较广泛的特征副矿物，含量低而稳定。斑晶和基质中均可见，黑色，几乎不透明，薄片中其边部有时呈现微透明的红褐色（强光下更明显）。斑晶中的铬铁矿浑圆状—半浑圆状，铬高铝低，基质中晶体完整，铬低铝高。我国金伯利岩中的铬铁矿一般含镁，称之为镁铬铁矿（picrochromite），在我国重砂寻找原生金伯利岩时，镁铬铁矿为指示矿物之一。在国外金伯利岩中没有镁铬铁矿的报道，在国外找矿中，镁钛铁矿（picrotitanite）是比镁铝榴石更可靠的标志矿物。

（6）铬透辉石 含量少而较常见的矿物，在含金刚石的金伯利岩中，呈分散状斑晶。浑圆状或椭圆状，鲜艳的翠绿色（照片6-21）。成分中富铬、贫铝低铁。捕虏体和超镁铁质岩中的铬透辉石或透辉石呈半自形柱状或不规则粒状，成分为低铬高铁。

（7）磷灰石 金伯利岩基质中常见矿物。可有两个世代，早期呈浑圆状—半浑圆状，颗粒稍大，有时见粗糙的熔蚀表面；第二世代磷灰石呈细小针状、棒状，常见放射状、束状集合体，构成特征的太阳晶结构（sun like crystal texture，照片6-8）。成分中含较高的锶和稀土元素。

3结构构造

主要为斑状结构、同矿物多世代结构、细粒结构、卵斑席基结构、凝灰状结构、深源矿物次变边结构等；常见的构造有角砾状构造、块状构造、岩球构造、流动构造。

（1）斑状结构 斑晶以橄榄石为主，有的金伯利岩中以金云母为主。斑晶常被熔蚀呈椭圆状或浑圆状，故称之为卵斑结构（ovi-form porphyritic texture，照片6-1～4，17～19）或圆斑结构（round porphyritic texture，照片6-6）。此外，斑晶成分可见镁铝榴石、铬透辉石等。

（2）同种矿物多世代结构（same mineral multiple generation texture）金伯利岩中的很多矿物都有世代性，其特点是早晶出的矿物比晚晶出的矿物自形程度低（照片6-5，6），这与一般火成岩结构恰好相反，表明了不同世代矿物是在不同深度形成的，早晶出的矿物被明显熔蚀，晚形成者则有好的生成条件。

（3）细粒结构 手标本观察不见斑晶，由细粒矿物组成，而显微镜下则见斑晶，具显微斑状结构microphyritic texture。斑晶为橄榄石、镁铝榴石、金云母，粒径01～02 mm；基质具微晶结构（照片6-7，8）。

（4）卵斑席基结构（ovi-form porphyritic sheet ground texture）斑晶为橄榄石或金云母，基质由大量自形的金云母构成席状或交织状，环绕于卵斑周围（照片6-9，10，19）。这种结构中的金云母一般＞40%。

（5）凝灰状结构（tuffisitic texture）晶屑、岩屑被细斑状金伯利岩胶结，显微镜下类似凝灰岩的外貌。晶屑、岩屑成分以早期的金伯利岩及其矿物碎屑为主（照片6-11，26），也可含有围岩及其矿物碎屑。碎屑粒径＜2 mm。

（6）深源矿物次变边结构（typhonic minerals kelyphitic rim texture）金伯利岩中第一世代矿物几乎均具次变边结构，尤其是镁铝榴石（照片6-12，13）更常见（如前述“绿豆”、“黑豆”）。这是由于早晶出的深源矿物，在随岩浆向上移动时，物化条件有所改变，其边缘与岩浆反应而成。

（7）角砾状构造（brecciated structure）角砾成分复杂，有同源角砾，如早期金伯利岩、二辉橄榄岩、榴辉岩等，也有异源角砾，如灰岩、页岩、片麻岩、甚至麻粒岩。角砾大小、形态不一（照片6-14，25，27）。一般粒径＞2 mm，有的学者（如Mitchell，1985）则定为＞4 mm。

（8）同生岩球构造（contemporaneous rock globular structure）是金伯利岩中常见的一种特殊构造。“岩球”顾名思义为圆形或椭圆形的球体（照片6-15）。岩球核心一般为蛇纹石化（或碳酸盐化）的橄榄石（照片6-16），有时也见镁铝榴石或岩屑。外壳由细粒金伯利岩组成，晚世代矿物围绕核心呈同心环状分布（照片6-16）。新鲜的岩球为绿色，与母岩界线不易分清，但风化后易脱落，呈鸟卵形，故在我国俗称“凤凰蛋”。

4产状

世界范围内金伯利岩主要为浅成-超浅成侵入体，很少情况下，以喷发形式产出。仅在坦桑尼亚的Lgwisi山见有小的凝灰岩锥和一个小熔岩流，据报道（Reid等，1975）该熔岩具斑状结构，斑晶为橄榄石，基质中普遍见长条状原生方解石定向排列，构成粗面结构。我国未发现喷出金伯利岩。金伯利岩侵入岩体多呈岩筒（管）、岩墙、岩床、岩脉产出，并以岩筒为主。岩筒（管）形状多样，平面近于等轴状，直径一般几十米，有的达数百米，向下陡倾斜（90°左右）延伸，但逐渐收缩，并在深处变为岩墙或岩脉，它们往往沿构造线方向成群出现。图6-1为金伯利岩产状示意图。从时代上看金伯利岩形成是多期的，以侏罗纪、白垩纪为主，如南非、西非、北美、西伯利亚及我国山东、辽宁等地。其次为前寒武纪和古近纪和新近纪，我国贵州金伯利岩形成于加里东期。

国内外多数学者认为金伯利岩的形成，需要较长的时期上升和相对稳定的地质环境。因此，主要产于古老的地台和地盾区，并伴有深断裂构造条件。例如，非洲金伯利岩几乎均分布于克拉通地区，俄罗斯西伯利亚金伯利岩体限于西伯利亚地台内，我国山东金伯利岩岩体群分布于华北地台，并与NNE向的郯城—庐江大断裂平行。

多数金伯利岩蚀变强烈，普遍为蛇纹石化、碳酸盐化，有时见滑石化、绿泥石化（后者主要是金云母蚀变产物）。

（一）概述

金伯利岩（kimberlite）是一种蛇纹石化的斑状金云母橄榄岩。金伯利岩在自然界分布很少，一般呈小的侵入体产出，出露面积占地表出露的所有火成岩总面积的01％以下，是一种不常见的岩石类型，属于浅成－超浅成岩。但是，金伯利岩在岩石学特别是深部地质研究和国民经济中都占有重要的地位。在学术价值上，金伯利岩是自然界起源最深的火成岩之一，来自150～200km的地幔岩石圈下部，最初的流体可能来自地幔过渡带，往往还携带有地幔橄榄岩和下地壳岩石捕虏体，保存了大量的深部物质组成和地质过程的记录（郑建平和路凤香，1999），能够提供深达200km范围内的岩石类型、矿物组成、地球化学特征、温度及应力状态等有关的信息，是研究地球内部的重要窗口。在经济价值上，金伯利岩与金刚石（钻石）这一昂贵的宝石资源有着极为密切的联系，是金刚石的主要母岩。世界上具宝石价值的金刚石绝大多数产于金伯利岩中。例如，世界上最大的宝石级金刚石 “库利南”（Cullinan）（重3106克拉）就产于南非 “普列米尔”（Premier）金伯利岩岩管中。然而，金刚石主体并非是金伯利岩岩浆结晶的，金刚石的年龄一般都老于携带它的金伯利岩的形成年龄（郑建平等，1991）。

1870年在南非首次发现了含原生金刚石的杜突依斯潘（Dutoispan）金伯利岩岩筒，之后又相继发现了金伯利（Kimberley）、德比尔斯（DeBeers）、巴尔弗坦（Bultfontein）等著名的富含金刚石的岩筒，自此揭开了人类研究金伯利岩及原生金刚石矿床的篇章。至2001年，全球共发现5000多个金伯利岩筒，其中具有重要经济价值的有100多个，占全部的2％。我国先后在1965年和1970年发现了山东蒙阴和辽宁复县两个含金刚石的金伯利岩岩区，其中复县50号岩管产出的金刚石品质上乘，在国际市场上广受欢迎。

大多数金伯利岩蚀变非常强烈，其原生矿物和岩石结构保存很差。不过，大量研究表明，金伯利岩的矿物成分非常复杂，不仅含有由岩浆直接结晶的矿物，如橄榄石、金云母、钛铁矿、尖晶石（铬铁矿）、钙钛矿、磷灰石、锆石等；而且还有岩浆自源区及上升途中携带的地幔和地壳物质解体后的捕虏晶（外来的矿物），如粗晶橄榄石、镁铝榴石、铬铁矿、金刚石、锆石等；此外，由于岩浆富含挥发分，还出现碳酸盐及含水的硅酸盐矿物。

（二）岩相学特征

1矿物组成

组成金伯利岩的矿物种类很多，仅就我国复县及蒙阴两个岩区的统计，已经发现矿物可达到86种。这里仅介绍最主要的矿物类型及特征。

◎橄榄石：为金伯利岩中含量最高的矿物，可分为三个世代，最早者为橄榄石粗晶（macrocrystal），为浑圆状或卵圆形，多数为2～4mm，最大可达1cm，成分为镁橄榄石；第二世代为橄榄石斑晶，自形好，具完好的六边形，一般小于2mm，成分也是镁橄榄石（图11－1）。基质橄榄石为第三世代，颗粒小，成分为镁橄榄石或钙镁橄榄石。我国金伯利岩中几乎所有的橄榄石都遭受了强烈的自交代作用，形成蛇纹石及碳酸盐的假象。多数人认为，粗晶橄榄石不是岩浆直接结晶的产物，而是地幔的捕虏晶。Arndt et al（2010）提出了结合晶体形态、内部变形和成分来区分捕虏晶和斑晶的标准。

◎石榴子石：是金伯利岩中的重要矿物，其中高铬低钙的镁铝榴石与金刚石有共生关系，因此在找矿方面意义重大。石榴子石常呈粗晶及巨晶（megacrystal）产出，粗晶为地幔的捕虏晶，巨晶为金伯利岩岩浆早期结晶的产物。粗晶石榴子石常呈浑圆状，经常出现次变边，次变边为褐色、暗绿色至黑色，由单斜辉石、斜方辉石、尖晶石、金云母、蛇纹石及隐晶质组成，被称为次变石榴子石（kelyphite），这是由于来源于地幔的石榴子石一旦从其稳定区迁移出来后发生了分解和反应所致。石榴子石成分主要为镁铝榴石－铁铝榴石－钙铝榴石系列，表现出成分有一定的变化范围。含Cr2O3高CaO低者为紫青色，含MgO高者为粉红色，含FeO高者为橙色或深红色。粗晶多为紫青色－粉红色系列，巨晶为橙色系列。与金刚石密切伴生的是CaO＜3％，Cr2O3 ＞4％的紫青色镁铝榴石。

图11－1 第二世代自形橄榄石形成的显微斑状结构（辽宁复县，单偏光，10×4）（引自郑建平博士论文，1997）

◎金云母：金伯利岩中有三个世代的金云母，巨晶、斑晶和基质。它们多是岩浆结晶形成的，但结晶的时间不同，巨晶结晶于高压的条件，晶体大，可达数厘米，有熔蚀和暗化边，也可发现波状消光的现象；斑晶结晶于岩浆上升的途中；基质结晶于岩体侵位之后。金伯利岩中的金云母有时出现反吸收，即Ng＜Nm ＜Np。反吸收出现的原因是云母中Si或Si＋Al的含量不足所致，可能伴随四面体位置上Fe、Ti的增加。

◎尖晶石：在金伯利岩中呈粗晶和基质产出，虽然数量不多但十分普遍。粗晶尖晶石源于地幔，与上升的岩浆不平衡，也常有反应边发育，其反应边的主要成分为磁铁矿。粗晶尖晶石一般为01～05mm，形状呈浑圆状，而基质尖晶石则小于008mm，自形好。尖晶石的颜色随Cr2O3含量升高由透明的暗褐红色变为不透明。含Cr2O3高的尖晶石（铬铁矿）是寻找金伯利岩的指示矿物。

◎富钛矿物：包括钛铁矿、钙钛矿、金红石、镁钛铁矿、沂蒙矿（K（Cr，Ti，Fe，Mg）12O19）等。前三种为岩浆结晶成因，普遍出现于金伯利岩的基质中；镁钛铁矿多为地幔来源的粗晶，沂蒙矿是我国学者在山东蒙阴金伯利岩岩区红旗27号岩脉中首次发现的，大小05～2mm；黑色，不透明，金属光泽，片状及薄板状，为地幔交代作用的产物，它与镁钛铁矿都是寻找金刚石的指示矿物。

◎蚀变矿物：指受到流体交代形成的矿物。金伯利岩中的蚀变矿物最常见的是蛇纹石、碳酸盐、绿泥石等，它们一般呈集合体交代假象出现，有时可以在显微镜下见到蛇纹石与碳酸盐呈环带状交代橄榄石，暗示交代流体的成分具H2O和CO2交互作用的特征。

除上述矿物外，还有磷灰石、锆石、硫化物、自然元素（如自然铁、自然银、自然铜、自然锡、自然硅等）、元素互化物（碳化硅、碳化钨、硅铁矿等）。后三类矿物的出现反映了极端还原的结晶环境，这与金刚石形成于还原环境的特征相吻合。

另外，在金伯利岩人工重砂中可以发现直径多数小于1mm、非晶质或晶质的 “熔离小球”，按成分可分为三种类型，即高铁钛小球、硫铁镍小球和浅色硅铝质小球。熔离小球是在岩浆结晶的晚期阶段，相对富含CO2、SO2、FeO、MnO、TiO2，并处于快速上升快、降温和降压的情况下，岩浆中出现了多种局部有序区的条件下发生的（路凤香等，2007）。

表11－1 金伯利岩的成因结构分类

（据路凤香，1996，简化）

2结构构造

（1）常见结构

金伯利岩是由地幔物质、岩浆及挥发分三种组分固结形成的岩石，这一特征不仅表现在矿物的类型方面，也表现在结构方面。金伯利岩的成因结构分类见表11－1。现将常见的结构介绍如下：

◎粗晶斑状结构：是金伯利岩最常见的结构类型。岩浆在源区捕虏地幔橄榄岩解体的橄榄石形成了这种结构。特点是粗粒浑圆状的橄榄石分散在基质中，手标本尺度观察十分清楚。山东蒙阴胜利1号小管粗晶含量高达40％，金刚石的品位也很高，二者具有明显的正相关关系。橄榄石容易蛇纹石化。巨晶有时难与粗晶相区别，但巨晶个体更大，一般大于1cm，最大可达数十厘米，巨晶在岩石中分布不均匀，且数量很少，因此显示出不等粒结构。

◎显微斑状结构：在显微镜尺度下观察，自形的斑晶均匀分散于基质之中，斑晶为橄榄石及少量金云母，橄榄石多蛇纹石化（图11－1）。

◎自交代结构：自交代结构是指与金伯利岩岩浆活动相关的流体参与下（并非来自围岩或大气循环水），橄榄石或石榴子石受到自交代作用后，随着交代作用的增强依次形成网环结构（沿裂隙交代）、交代残余（交代作用不完全，矿物内部仍保留的新鲜部分）、交代环带（交代产物不止一种并形成环带）及交代假象（完全交代未见残留）结构等。

（2）常见构造

包括块状构造，角砾状构造及岩球构造等。角砾状构造的角砾成分有围岩的，也有地幔来源的，它们不均匀地分布于金伯利岩中，便形成了这种构造。岩球构造是指在岩石中有金伯利岩成分的球体，球体大小变化于2mm～10cm，球体的核心为矿物碎屑，外围为细粒金伯利岩，这些球体又被粗晶金伯利岩所胶结。

（三）岩石化学

金伯利岩的化学成分见表11－2，从表中可以看出，金伯利岩MgO含量高，富含挥发分，SiO2和Al2O3含量低。

金伯利岩属SiO2不饱和岩类，与一般的橄榄岩类的相同之处是：它的SiO2含量低，一般小于40％，少部分高于40％；微量元素中的相容元素Cr、Ni、Co含量高。与橄榄岩不同之处为：K2O、Na2O及不相容元素Rb、Ba、Nb、LREE等含量高，且K2O＞Na2O。此外，金伯利岩富含挥发分H2O和CO2。

表11－2 一些代表性的金伯利岩及钾镁煌斑岩化学成分（wB/％）

续表

1中国蒙阴地区古生代金伯利岩（Lu et al，1998）；2南非Kimberley地区中生代金伯利岩（Le Roex et al，2003）；3俄罗斯Kola Peninsula地区古生代高Ti和Fe金伯利岩（Beard et al ，1996）；4俄罗斯Kola Peninsula地区古生代金伯利岩（Beard et al，1996）；5印度Cuddapah盆地和Dharwar克拉通元古宙金伯利岩（Chalapathi Rao et al，2004）；6印度Cuddapah盆地和Dharwar克拉通元古宙钾镁煌斑岩（Chalapathi Rao et al ，2004）；7南极Gaussberg钾镁煌斑岩（Gill，2010）；8西澳的钾镁煌斑岩（罗会文和杨光树，1989）；9贵州镇远白坟钾镁煌斑岩（罗会文和杨光树，1989）。

（四）产状和类型

世界上的金伯利岩几乎都分布在稳定的地台（克拉通）内部，如南非、西伯利亚、南美洲、加拿大、澳大利亚、印度和中国的华北克拉通等。金伯利岩的形成时代主要为元古宙（以澳大利亚、印度为代表）、古生代（以欧洲、西伯利亚和中国为代表）和中生代（以南非和加拿大为代表），少量的形成在古近－新近纪，比如加拿大Lac de Gras地区（Janse ＆Sheahan，1995）。

金伯利岩岩体常以岩脉、岩筒或岩管产出，但规模都很小，岩管直径仅数百米，形成浅成或超浅成相；也可以溢出地表形成火山口相。

图11－2 金伯利岩岩浆侵位的理想模式（据Mitchell，1986）

根据在南非开采金刚石的过程中对金伯利岩的揭露，Mitchell（1986）提出了金伯利岩岩浆侵位的理想模式（图11－2），即自下而上划分出了根部相（包括浅成的岩墙、岩床）、火山通道相（火山颈）和火山口相，不同的相出现的岩石类型不同，常见的有粗晶斑状金伯利岩（浅成相）、细粒金伯利岩（浅成相）、金伯利凝灰岩（火山通道相）、岩球金伯利岩及金伯利角砾岩（火山通道相）。在此基础上，Field ＆ Smith（1999）和Skinner ＆Marsh（2004）结合对南非和加拿大金伯利岩筒的研究将金伯利岩岩筒分为三种类型：第一种类型的金伯利岩岩筒由火山颈相、过渡相、浅成相和火山口相组成，其火山口相以球状岩浆碎屑（pelletal magmaclasts）和大量的微晶质透辉石为特征；第二种和第三种类型的金伯利岩岩筒均由浅成相和火山口相组成，但是其火山口相不同。其中，第二种类型的金伯利岩筒的火山口相主要为火成碎屑金伯利岩（pyroclastic kimberlite）和类似变形虫的角砾，第三种类型的金伯利岩岩筒主要为再沉积的火山碎屑金伯利岩（resedimented volcaniclastic kimberlite）和棱角状的岩浆碎屑（angularmagmaclasts）。

（五）岩石成因与含矿性

岩石学和地球化学研究表明，金伯利岩并不是单一岩浆结晶的产物，而是一种包含固态物质（如地幔与地壳物质解体的捕虏晶）和富挥发分的粥状熔浆结晶形成的。因此，它由熔体、地幔与地壳固态物质及挥发分这三种组分组成。

一般认为，与金伯利岩有关的岩浆是在150～200km以上的地幔深处由石榴子石橄榄岩在含H2O和CO2的条件下经低程度部分熔融形成的（Eggler ＆ Wendlandt，1979；Wyllie，1980；Canil ＆Scarfe，1990；Dalton ＆Presnall，1998）。Ringwood et al（1992）认为，金伯利岩是交代的方辉橄榄岩发生低度部分熔融的产物；池际尚等（1996）认为，金伯利岩及橄榄钾镁煌斑岩都处于地幔－岩浆－流体三组分体系中，在一定的岩石圈动力学环境里，由地幔物质、低程度熔融的富钾超镁铁－镁铁质岩浆以及以C、H、O、N、S为主要成分的流体这三种端元进行相互反应、混合而固结形成混染岩（hybrid rock）。据Kamenetsky et al（2008）研究，最初形成的熔体（原金伯利岩浆）是一种富氯化物和碳酸盐的流体，其SiO2含量很低。当岩浆在向地表上升途中，由于与地幔岩石的相互作用，才逐渐变成所看到的金伯利岩岩浆的成分。流体与地幔的相互作用包括：流体同化橄榄石和其他地幔矿物而使其MgO含量升高，最后形成了低硅高镁的成分特点。Kamenetsky et al（2004，2008）利用Udachnaya金伯利岩中橄榄石内的辉石和石榴子石包裹体的成分，推断了这些捕虏晶是在岩石圈地幔的下部结晶的，压力相当于5GPa，温度为900～1000℃。据研究，原金伯利岩（proto－kimberlite）流体来源很深，可能来自地幔过渡带，这些流体是由于橄榄石发生压实作用而向上迁移的（Grégoire et al，2006）。在这些认识基础上，Arndt et al（2010）提出了金伯利岩形成的两阶段模式：第一阶段，在地幔深处（地幔过渡带？）产生的富CO2的流体在岩石圈底部聚集，形成富流体囊，流体与周围的岩石反应，消耗掉辉石和石榴子石，只留下橄榄石。因此，由于交代作用，在流体囊周围就形成纯橄榄岩，远离流体囊形成二辉橄榄岩。第二阶段，由于流体囊中压力的作用，周围的橄榄岩发生破裂，先前被辉石和石榴子石混染的流体进入到裂隙中，并向地表快速流动。在上升过程中，会先后捕虏纯橄榄岩和其他的变形橄榄岩。

近年来的研究表明，有经济价值的金刚石不是岩浆结晶形成的，而是地幔的捕虏晶。所以，金伯利岩中地幔物质，例如粗晶橄榄石的含量愈高，含金刚石性就愈好。

俄罗斯研究人员发现，蕴含钻石的金伯利岩，其烃类物质含量不同于普通岩层。因而，通过测量岩层的含烃量，勘探人员可以找到金伯利岩，并进行钻石开采。

据俄《科学信息》杂志报道，专家从俄西北部的阿尔汉格尔斯克和远东地区的雅库特采集了几百份蕴含钻石的金伯利岩样本，并把它们与3000多份不含钻石的普通岩层样本进行了对比分析。结果发现，岩石样本被磨碎并加热到200摄氏度后，金伯利岩样本分离出的烃类气体要么比普通岩层样本多，要么其烃类气体中所含碳原子更多。根据这些差异，专家们提出了确认金伯利岩的参数，以便勘探人员更容易找到含有钻石的这种岩石。

俄专家透露说，地质勘探人员早已开始通过类似的“气体”辨别方法寻找油田和气田，近年来俄地质学家利用辨“气”法成功找到了金伯利岩和其他贵金属矿。

8231 博兹瓦纳金刚石/钻石的晶体形态

博茨瓦纳金伯利岩金刚石晶体形态也复杂多变，几乎所有报道过的金刚石晶体形态在博茨瓦纳矿区都能看到。主要有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体、接触双晶、穿插双晶等。图811为博茨瓦纳三个主要矿区金刚石晶体的典型。

根据已收集到的文献和相关资料可以看出，博茨瓦纳金刚石晶体表面微细形貌特征有：正三角形生长丘、熔蚀沟、熔蚀孔道和熔蚀空洞、倒三角凹坑、叠瓦状蚀像、熔蚀毛面和塑性变形滑移线，以倒三角形凹坑、多边形闭合晕线、塑性变形滑移线最为常见。

图811 博茨瓦纳三个主要金刚石矿区产金刚石晶体

Figure 811 Diamond crystals from the main diamond fields in Botswana

8232 博兹瓦纳金刚石/钻石的包裹体及其内部特征

前人对Orapa矿区和Jwaneng矿区产金刚石中各类矿物进行了不少研究。金刚石中的主要矿物包裹体依橄榄岩型和榴辉岩型不同分为两种组合。橄榄岩型金刚石中的矿物包裹体主要为镁铝榴石、橄榄石、单斜辉石、斜方辉石、钛铁矿。在Orapa岩管中的榴辉岩型金刚石中有二辉石，在这两个岩管中均发现金刚石多晶质晶体（Aulbach et al，2002；Brenker et al，2002；Cartigny et al，1998；Hutchison，1997）。

Stachel等人（2008）对这两个岩管橄榄岩型矿物包裹体的化学组成、微量元素、稀土元素、稀有元素组合等进行了详细测试和分析。主要结果如下：

（1）这两个岩管产金刚石晶体内的矿物包裹体数量较少。对127000个金刚石进行低倍显微镜观察后发现能见到包裹体的仅有844颗，占所有宝石级金刚石的07%。其他的博茨瓦纳金刚石矿区金刚石含有明显矿物包裹体的比例也很低，约在1%以下。图812为Damtshaa矿区金刚石中常见的紫色橄榄岩型石榴子石包裹体。镁铝榴石是最常见的中石榴子石包裹体。化学成分分析得到其中CaO含量较低，Orapa矿区的金刚石中镁铝榴石的Cr2O3含量多为4%～15%。Jwaneng矿区的Cr含量更高，Cr2O3含量多为11%～14%，但CaO含量只低于1%。TiO2含量低，P，Ti，Mn和Fe为主要微量元素。在Orapa矿区也发现富铁（249mol%）的铁铝榴石包裹体。

图812 博茨瓦纳 Damtshaa 矿区金刚石中常见的紫色橄榄岩型石榴子石包裹体和无色透明橄榄石包裹体

（据Stachel等，2004）

Figure 812 Purple peridotitic garnet inclusion and colorless transparent olivine inclusion common in diamonds from Damtshaa mine，Botswana

（Stachel et al，2004）

（2）这两个岩管产金刚石中的橄榄石包裹体（图813），其Mg＃值达到920～935。Jwaneng岩管橄榄石包裹体Mg＃值更高，达933，比世界范围内的平均值928要高。Na2O和K2O含量高，Na2O为010%，K2O为005%斜方辉石在这两个矿区的金刚石中含量不高，Mg＃值与世界范围内的斜方辉石相当，约为94，稍低于95的世界平均值。单斜辉石含量更少，呈亮丽绿色，其化学组成与世界范围内平均值相似。钛铁矿包裹体具有高Fe2+/Mg和Fe（总量）/Mg比值，TiO2含量在07%～14%之间。

Jwaneng金伯利岩岩管产金刚石晶体中有时可见具纤维状生长结构的生长层，即包层结构。这些纤维状包层含有大量反映高压下地幔流体组成的微细包裹体（亚微米级及纳米级），为此，引起了金刚石研究工作者的兴趣（Harris et al，1997）。研究表明，单颗金刚石中流体的主要元素组成基本上均匀一致，但不同金刚石晶体样品之间流体包裹体的化学元素组成差异较大，可说是依样品而异。流体的主要组成为碳酸盐和含氢端元组分。根据中子活化分析方法对纤维状结构的分析结果，流体中存在一些与金刚石不相容的元素，主要有K、Na、Br、Rb、Sr、Zr、Cs、Ba、Hf、Ta、Th、U和LREE稀土元素。这些元素的含量比地幔岩石和熔融包裹体中的同类元素要高。纤维状结构包层内液体包裹体与榴辉岩型金刚石内的矿物包裹体成分更接近。

图813 Orapa金伯利岩岩管产金刚石晶体中的橄榄石包裹体及其 Mg 数值

（据Stachel等，2004）

Figure 813 Olivine inclusions and Mg number in diamond crystals of the Orapa kimberlite pipe

（Stachel et al，2004）

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）。

瓦房店金伯利岩区岩管规模大小不等，相差悬殊，从数百至上万平方米，其中42号岩管规模最大，出露面积41200m2，已控制延深560m，最小的101号岩管只有100m2。不同规模岩筒或岩脉的岩石类型及组合有一定差别。其中曾经大量开采金刚石的50号岩管的岩石类型为斑状金云母金伯利岩、金伯利凝灰角砾岩，含围岩碎屑金伯利岩。

目前尚未大量开采的42号岩管的岩石类型包括：斑状金云母金伯利岩、金伯利凝灰角砾岩、含围岩碎屑金伯利岩。岩管地表风化程度高，松散易碎，呈土状，只能见到少量残留下来的金伯利岩。

岩石的构造类型可分为块状构造、角砾状构造、凝灰状构造、岩球状构造、流动构造、晶动构造等。结构类型有斑状结构、碎屑结构、细粒结构、鳞片结构、似辉绿结构。根据野外勘探及开采揭露，辽宁省地质局地质大队总结了瓦房店金伯利岩的岩石结构构造特征及类别如表22。

表22 瓦房店地区金伯利岩岩石分类表　Table 22 Petrographic classification of kimberlites in Wafangdian area

注：A为富含同源角砾斑状金伯利岩，B为富含围岩角砾斑状金伯利岩