基于三维模型的西峪金伯利岩管与断裂构造关系探讨

山东蒙阴金刚石矿床是中国著名的金伯利岩型金刚石矿床,西峪金伯利岩管是山东蒙阴地区的典型代表。三维建模技术于近些年来被广泛应用于地学研究领域。本文选择山东蒙阴地区西峪金伯利岩管为研究对象,借助于三维建模技术构建金伯利岩管和断裂构造的三维实体模型,在岩管成矿地质背景分析基础上,开展断裂构造三维空间特征定量分析和三维模型叠合讨论,探讨西峪金伯利岩管与断裂构造特征的关系。结果表明:金伯利岩管呈现出连续的上大下小“放射状”空间形态特征,岩管赋存部位往往断裂构造密集;金伯利岩岩浆上涌的通道可能为F1、F2、F10等深大断裂,岩管分布于断裂交点旁侧,岩管形态与构造交点形态相似。     

山东含矿金伯利岩的氧、硅同位素地球化学研究

山东胜利1号和红旗6号金伯利岩管是我国著名的原生金刚石矿床。文章以该岩管的各类金伯利岩、深源捕虏体及围岩为测定对象,研究了金伯利岩管的O、Si同位素组成。结果表明,O、Si同位素对揭示含矿金伯利岩形成的地质背景,重塑含矿金伯利岩管的岩相,具有较显著的示踪作用。     

辽宁瓦房店地区50号金伯利岩管及其周边构造特征

辽宁瓦房店地区的3个金伯利岩带内的典型金伯利岩管产于NE向、NNE向与近EW向3组构造薄弱带中,并严格受其控制;3组构造交汇部位是今后找寻金伯利岩管的有利部位。构造期次对该区50号岩管具有明显控制作用:早期近EW向挤压破碎带为金伯利岩管的导矿构造;中期NE向断裂为控矿构造;晚期NNE向断裂、NW向断裂,对金伯利岩体起破坏作用。50号岩管及其周边金伯利岩体与构造盆地具有较明确的关联性;野外调查表明,50号岩管周边也曾发生过由E向W方向(或由SE向NW方向)的水平运动,且三维建模显示现在50号岩管不是岩体的根部,应在其东部或东南部寻找可能的剩余部分。     

辽宁瓦房店30号金伯利岩管地球化学特征及金刚石矿床成因

对瓦房店地区30号金伯利岩管岩石学、地球化学和成矿地质条件等研究认为,30号岩管金伯利岩岩浆来源于深部地幔,部分遭到壳源混染,碳来源于深源,属于富含碱性组分正常系列超基性岩;岩管中金伯利岩SiO_2、MgO含量较低,而CaO、CO_2含量较高;微量元素含量与地幔中石榴二辉橄榄岩微量元素含量相似;矿床形成于晚古生代;郯庐断裂为导矿构造,金伯利岩浆在北东东向和东西向断裂交汇处侵入成矿,岩管是由爆发与侵入交替作用形成。     

辽宁瓦房店金刚石矿床50号岩管地质特征及找矿预测

以辽宁瓦房店金刚石矿床50号岩管为例,系统分析了该矿床的地质特征。通过对斑状富金云母金伯利岩、含围岩角砾斑状金伯利岩和金伯利凝灰角砾岩进行岩石地球化学分析发现: 碳酸盐化金伯利凝灰角砾岩超基性成分较少,滑石化、蛇纹石化及碳酸盐化混合金伯利凝灰角砾岩超基性成分较多; 铬、镍、钛在金伯利凝灰角砾岩中的含量较低,在含围岩角砾斑状金云母金伯利岩中的含量略高,在斑状富金云母金伯利岩和斑状金伯利岩中的含量最高。该矿床主要为含围岩角砾斑状金伯利岩和斑状富金云母金伯利岩,其次为金伯利凝灰角砾岩、含围岩角砾斑状金云母金伯利岩和含金伯利物质角砾岩。含铬镁铝榴石、铬铁矿和碳硅石是金刚石的伴生矿物。水平方向上,金伯利岩含矿品位西部较富,东部较贫; 垂直方向上,金伯利岩含矿品位变化较小。通过三维建模,推测50号岩管不是根部相,而是受EW向推覆构造作用影响发生的断层错位,在其东侧600 m深处存在50-1号金伯利岩体。     

世界金伯利岩勘查工作的又一新进展

澳大科亚地质学家在1991年7月于巴西举行的“第五届国际金伯利岩会议”上,首次介绍了西澳金伯利地区的阿列什(Aries)金伯利岩管。阿列什金伯利岩管位于西澳大利亚金伯利地区,在海滨城市德比(Derby)东北东方向270km处,距世界著名的金刚石原生矿床阿盖尔(Argyle)西250km。阿列什岩管表面积0.2km~2,围岩接触倾角60°~80°,侵入在组成金伯利盆地的元古代沉积岩和玄武岩中,使用金云母Rb-Sr测定的该岩管年龄为820Ma(C.B.Smith,1989),附近的冰碛岩提供的岩层冰川作用证据为700Ma。从航空照片上清晰可见,在砂岩围岩圈内,有3个20多米深的地表凹陷形成的金伯利岩的地表影象,幅值40nT的航磁异常清晰可辨,但不是偶极子异常。甚低频法电场和磁场特征完全一致,但在岩管与围岩接触带附近没有变化。遥感多光谱图象也有明显显示。     

金伯利质岩管的认识及其找矿意义

金伯利岩是世界上分布较少和较难寻找的岩石。因其含有金刚石, 具经济价值,含有地幔捕虏体,给科学界带来地壳深部和上地幔信息,一直为地学界所关注。金伯利岩多呈管状产出,岩管中含有来自上地幔的同源包体以及上升通道周边各种岩石的捕虏体,火山爆发所形成的火山碎屑的复杂性造成其岩石命名有多种不同的认识,有关术语及其用法非常多。在研究国内外关于金伯利岩成果的基础之上,本文将术语用法和岩石命名原则进行分析和总结,解剖三种类型金伯利质岩管在纵向上的变化,分析在中国所发现的含金刚石的金伯利质岩管的特征和分析可能存在的金刚石砂矿。     

江苏徐州西村金伯利岩管地质特征及其找矿意义

西村岩管是在苏北地区发现的第一个金伯利岩管,颠覆了苏北地区无金伯利岩的历史。从岩石学、地球化学和伴生矿物等方面分析了西村岩管的地质特征,并进一步探讨其金刚石找矿意义。从区域背景和金刚石形成条件看,西村地区具备了金伯利岩侵位和金刚石矿形成的基本地质条件,而西村岩管为金刚石矿就位提供了母岩条件;西村金伯利岩与山东、辽宁金伯利岩具有相似的地球化学特征,是幔源岩浆低程度部分熔融的产物,且在岩浆上升过程中普遍遭受了壳源物质的混染,后期碳酸盐化现象普遍发育;其相容元素含量与山东金伯利角砾岩相似,均为典型的金伯利岩型配分模式,稀土元素表现为轻、重稀土元素强烈分馏的特征;伴生指示矿物主要为榴辉岩型含铬镁铝榴石、富铬透辉石和富镁铬尖晶石,其特征均表现出含矿金伯利岩的特点。     

X射线粉晶衍射仪在辽宁瓦房店金伯利岩蚀变矿物鉴定中的应用

瓦房店金伯利岩热液蚀变强烈,原岩矿物组分几乎蚀变殆尽,显微镜下对蚀变矿物鉴定相当困难.利用X射线粉晶衍射技术对蚀变金伯利岩物相进行系统检测,结果显示：42号岩管金伯利岩主要矿物为蛇纹石、金云母和滑石,有少量方解石、锐钛矿、磷灰石、石英、钛铁矿、钙钛矿、榍石、磁铁矿和绿泥石;石灰窑1号无矿金伯利岩岩管主要矿物为蛇纹石、金云母和白云石,有少量方解石、锐钛矿、磷灰石、滑石、磁铁矿和绿泥石;9号无矿金伯利岩岩脉主要矿物为方解石和石英,有少量绿泥石和重晶石;51号贫矿金伯利岩岩管主要矿物为蛇纹石和金云母,方解石化作用不均匀,白云石化作用普遍,有少量锐钛矿、滑石、磁铁矿、绿泥石、磷灰石、钛铁矿、石英;30号贫矿岩管样品风化严重,主要矿物为蒙脱石,有少量方解石、滑石、蛇纹石、榍石、磷灰石.实践证明,采用X射线粉晶衍射仪鉴定金伯利岩蚀变矿物组合是一种非常可行的技术手段.     

山东蒙阴和俄罗斯雅库克金伯利岩中地幔捕掳体的对比研究

金伯利岩中地幔捕掳体的研究可以了解地幔的成分和金刚石的生成条件.蒙阴金伯利岩金刚石矿区位于山东省境内.蒙阴矿区金刚石产在岩管、岩脉和岩墙中,以岩管中的金刚石最好.     

辽南金伯利岩的磁异常特征

根据1:2.5万航磁资料,分析和总结了辽南已知金伯利岩矿田区的区域磁场特征,同时对该区区域地质构造状况作了相应的对比解释;以本区两大典型金伯利岩管kb42和kb50为例,阐述了本区表露型金伯利岩管的航磁及地磁异常分布特征、岩管产出状态与磁异常的对应关系;通过kb3-2隐伏金伯利岩体的航磁及地磁异常反映,阐述了隐伏金伯利岩体的低缓磁异常特征,并进一步证实了高精度磁测工作的有效性。     

金伯利岩:地球深部探测的重要探针

金伯利岩是一种偏碱性的超基性岩,来源于地幔深部,富含挥发份和钾质,属于火成岩类,金伯利岩中主要含有镁铝榴石、金刚石、橄榄石、铬铁矿、铬透辉石、镁钛铁矿,锆石、碳硅石等造岩矿物.同时金伯利岩也被认为是含金刚石最主要的岩石.本文通过文献调研方法,野外现场表明金伯利岩中含有深源包裹体;全球金伯利岩主要分布在俄罗斯、博茨瓦纳、加拿大、安哥拉、南非、刚果民主和纳米比亚;中国金伯利岩主要分布在华北地台,在山东、辽宁、吉林、山西、河南和新疆等地.这些金伯利岩常常与深大断裂甚至地幔深部地质作用关系密切,常出现标志性矿物橄榄石、石榴石、高铬磁铁矿,伴有烃类或氢气.但含金刚石金伯利岩主要沿郯庐断裂带分布,如辽宁瓦房店、山东蒙阴等地.从时代上看,以往认为的早古生代的金伯利岩,更可能都是在早期形成于华北地台之岩石圈底部,而在中生代白垩纪时期才在大规模岩石圈拆沉的地质背景下的以快速上升的,尤其是那些含金刚石的金伯利岩岩管更是快速上升的典型代表,其标型矿物是镁铝榴石、高铬磁铁矿、钙钛矿等.国内辽宁瓦房店含金刚石金伯利岩产于郯庐断裂带东侧,有着与同期金伯利岩相同的岩石矿物学特征,其中的以50号岩管为代表的金刚石矿床是我国重要的战略矿产.金伯利岩及其中的金刚石带来众多直接的深部地幔信息,中国瓦房店、蒙阴一带的金刚石来自上地幔,而一些含硼蓝色金刚石则来自下地幔,不同层圈的金刚石携带不同的标志矿物,以橄榄石为例:来自上地幔金刚石携带的橄榄石为橄榄石;过渡带金刚石携带的主要为瓦兹利石和林伍德石;下地幔的金刚石则为布里奇曼石,它们是深部探测的重要探针.     

辽宁瓦房店金刚石矿田金伯利岩侵位机制分析

辽宁省瓦房店金刚石矿田位于华北陆块辽东新元古代- 古生代坳陷带。区内各时代地层均有出露,其中新元古界出露面积最大。区内断裂构造发育,较大的有北北东向的金州断裂,已发现的金伯利岩体基本上分布在该断裂以西。矿田内金刚石矿均为金伯利岩型,已发现100多个金伯利岩体,划分成4条矿带,已提交4个大型原生金刚石矿床和3个近源小型金刚石砂矿床,资源量占全国的一半以上,是我国重要的金刚石矿集区,其中50号金伯利岩管因其出产的金刚石质量优越而在宝石界享有盛誉。但本区的金伯利岩绝大部分是20世纪70年代、80年代发现的,为了更好地开展金刚石勘查工作,对本区金伯利岩的成矿条件和控矿因素进行了研究,金伯利岩体的平面分布位置表明,瓦房店地区的金伯利岩体成群、成带分布,既有岩管也有岩脉,以岩脉为主,岩管约占20%左右,岩体大小不等、形态各异,钻孔控制的岩管、岩脉大多具有向下延伸突然中断的特征,钻孔中见到的金伯利岩显示,很多金伯利岩管底界平直或具有多个水平标高上出现平移错动的现象,典型岩管、岩脉与等轴或近等轴状构造盆地的关系密切。通过对区内金伯利体岩空间分布特征、岩体形态特征进行分析,并探讨了本区金伯利岩的侵位过程和就位机制后认为,瓦房店地区的金伯利岩在侵位的浅成阶段,由于岩浆携带大量挥发分,在上升通道不顺畅的地段使上覆地层隆起,当挥发分泄漏掉以后隆起的地层塌陷形成浅碟子状的构造盆地,挥发分泄漏的通道就是金伯利岩体的产出位置,也有部分岩浆沿次级断裂运移固结成岩;由于被晚期推覆构造改造,使岩管、岩脉出现水平错动,造成了钻孔中所见的平底岩管或岩脉向下延伸不大的现象,这一认识为合理部署勘查工作提供了新的思路。     

博茨瓦纳和中国含金刚石金伯利岩的地质特征及对寻找类似岩体的启示

金刚石及其寄主岩石是人类认识地球深部物质组成和性质、壳幔和核幔物质循环重要研究对象。本文总结了中国不同金刚石类型的分布,着重对比了博茨瓦纳和中国含金刚石金伯利岩的地质特征,取得如下认识:(1)博茨瓦纳含矿原生岩石仅为金伯利岩,而中国含矿岩石成分复杂,金伯利岩主要出露在华北克拉通,展布于郯庐、华北中央和华北北缘金伯利岩带,具有工业价值的蒙阴和瓦房店矿床分布于郯庐金伯利岩带中;钾镁煌斑岩主要出露在华南克拉通,重点分布在江南和华南北缘钾镁煌斑岩带中;(2)钙钛矿原位U-Pb年龄和Sr、Nd同位素显示,86～97 Ma奥拉帕金伯利岩群和456～470 Ma蒙阴和瓦房店金伯利岩均具有低87Sr/86Sr(0.703～0.705)和中等εNd(t)(-0.09～+5)特征,指示金伯利岩浆源自弱亏损地幔或初始地幔源区;(3)博茨瓦纳金伯利岩体绝大多数以岩筒产出,而中国以脉状为主岩筒次之;博茨瓦纳岩筒绝大部分为火山口相,中国均为根部相,岩筒地表面积普遍小于前者;(4)奥拉帕A/K1和朱瓦能金伯利岩体是世界上为数不多的主要产出榴辉岩捕虏体和E型金刚石的岩筒之一,而同位于奥拉帕岩群的莱特拉卡内、丹姆沙和卡罗韦岩体与我国郯庐带的金伯利岩体类似,均主要产出地幔橄榄岩捕虏体以及P型和E型金刚石;(5)寻找含矿金伯利岩重点注意以下几点:克拉通内部和周缘深大断裂带是重要的控岩构造;镁铝榴石、镁钛铁矿、铬透辉石、铬尖晶石和铬金红石等是寻找含金刚石金伯利岩重要的指示矿物;航磁等地球物理测量需与土壤取样找矿方法相结合才能取得更好效果;(6)郯庐金伯利岩带、江南钾镁煌斑岩带和塔里木地块是中国重要含矿岩石的找矿靶区,冲积型金刚石成矿潜力巨大。     

金伯利岩和钾镁煌斑岩的磁性特征与航空磁测普查效果

讨论了国内外用磁法普查金伯利岩的问题。与现代质子磁力仪的精度相适应,金伯利岩按磁性分为四类:实际无磁性的、弱磁性的、磁性的、强磁性的。大多数金伯利岩和钾镁煌斑岩是弱磁性的或磁性的。金伯利岩管的磁性无论在平面上和沿深度都是不均匀的。航空磁测普查金伯利岩和钾镁煌斑岩取得良好效果的3个条件中,最重要的是围岩磁性干扰水平低。     

瓦房店30号岩管金伯利岩中尖晶石成分特征及其意义

与金刚石伴生的尖晶石,常作为指示矿物来评价金伯利岩的含矿性。为了解瓦房店30号岩管金伯利岩中尖晶石特征,本文对其进行了细致的形态学观察和电子探针分析。结果表明,尖晶石呈椭圆状-次棱角状,粒径大(500~1000μm),部分被熔蚀成港湾状。尖晶石中Cr_2O_3(最高达66.56%)和MgO(8.88%~16.68%)含量高,Ti含量低(大部分1%),为镁铬铁矿。尖晶石成分变化受Al~(3+)-Cr~(3+)类质同象作用控制。尖晶石为地幔捕掳晶,原地幔岩为橄榄岩。尖晶石成分特征表明30号岩管金伯利岩具有一定地携带金刚石的能力,但与50号岩管和蒙阴常马庄金伯利岩相比,30号岩管金伯利岩金刚石含矿性弱。     

辽宁瓦房店金伯利岩中尖晶石族矿物种类划分及指示意义

晶体矿物学理论认为不同成岩环境金伯利岩中尖晶石族矿物由于形成物理化学条件不同,其晶体结构和化学成分会发生明显的变化,通过对无矿、贫矿、富矿金伯利岩岩管中的尖晶石族矿物晶胞参数和化学成分的测定,研究尖晶石族矿物化学成分和晶胞参数变化与无矿、贫矿、富矿金伯利岩的内在关系,可以提高金伯利岩型金刚石矿床找矿效率。为了确定辽宁瓦房店金伯利岩中的尖晶石族矿物种属,探讨辽宁瓦房店金伯利岩中尖晶石族矿物化学成分和晶胞参数与金伯利岩含矿性关系,本文运用电子探针波谱仪对50件尖晶石族矿物中的MgO、FeO、TiO2、Al2O3、MnO及Cr2O3进行微区化学成分分析,运用单晶X射线衍射仪对136个尖晶石族矿物晶胞参数进行测定。数据统计显示:瓦房店金伯利岩中尖晶石族矿物为铬铁矿和镁铬铁矿,以化学分子式中A、B组主要阳离子占位特征为基础,可把矿区的尖晶石族矿物划分为10个亚种;如果用尖晶石族矿物化学成分中Cr2O3与(Cr2O3+Al2O3)含量的比值Cr'来表示尖晶石族矿物与金伯利岩含矿性的关系,金伯利岩岩体含矿性由富矿→中等含矿→贫矿,相应岩体中尖晶石族矿物Cr'值分别为89.5%、83.4%~87.1%和70.2%,逐渐变低;从无矿金伯利岩岩体→贫矿和中等含矿金伯利岩岩体→富矿金伯利岩岩体,金伯利岩体中第一世代尖晶石族矿物晶胞参数分别为0.831~0.832 nm、0.834~0.836 nm、0.837 nm,有逐渐变大的趋势。本文认为,辽宁瓦房店金伯利岩中第一世代尖晶石族矿物晶胞参数大小和Cr'参数可以作为判断辽宁瓦房店金伯利岩含矿性的指示标型。     

辽南42号金伯利岩管地质特征及找矿预测

辽南42号金伯利岩岩管主要由东部42-1号大岩管、西部42-2号小岩管和中部42-3号小小岩管组成。42-1号岩管从地表到40 m标高形态急剧收缩;42-2号岩管为烟筒状,40 m标高至-160 m标高面积比为1∶1.15;42-3岩管在-200 m标高处延深为脉状。42号岩管岩石类型为斑状金伯利岩、斑状富金云母金伯利岩、含或富含围岩角砾金伯利岩和含岩球斑状金伯利岩。岩石化学特征研究表明,岩石中w(SiO₂)、w(Al₂O₃)、w(TiO₂)值比山东胜利Ⅰ号金伯利岩和戴里值偏高,w(MgO)、w(Cr₂O₃)、w(K₂O)、w(Na₂O)、w(P₂O₅)值较戴里值偏低,但w(K₂O)、w(Na₂O)、w(P₂O₅)值比山东胜利Ⅰ号金伯利岩略高;w(ΣFe₂O₃+FeO)、w(CaO+H₂O)值与山东胜利Ⅰ号金伯利岩及戴里值相当。通过采样分析42-2号岩管金刚石含量高,42-1号岩管金刚石含量低;研究认为受造岩矿物橄榄石和金云母的影响,金刚石含量与橄榄石斑晶含量正相关,与金云母含量呈负相关;伴生矿物铬铁矿、镁铝榴石、碳硅石含量高,则金刚石含量也随之增高,为正相关;而锐钛矿于金刚石含量为负相关。基于研究区的三维建模、推覆构造研究,推测42号岩管不是根部相,其东部可能存在深部金伯利岩体。     

华北克拉通东部含金刚石金伯利岩的侵位年龄和Sr-Nd-Hf同位素地球化学特征

本文首次报道了我国华北克拉通内部金伯利岩中金云母巨晶的Ar-Ar同位素年龄和含金刚石金伯利岩的Hf同位素组成特征,并结合金伯利岩的Sr-Nd同位素组成特征对华北金伯利岩的岩石成因及其构造背景进行了探讨。金伯利岩中金云母巨晶的年代学分析显示华北克拉通内部的蒙阴和复县金伯利岩具有一致的侵位年龄,约465±2Ma。这与以前发表的金伯利岩中钙钛矿的U-Pb年龄和金云母的Rb-Sr等时线年龄一致。Sr-Nd同位素结果表明蒙阴和复县金伯利岩皆具有很小的Nd同位素变化范围(ε_(Nd)分别为-0.4～0.2和-3.4～-2.3)。然而,这些金伯利岩却具有极大的Sr同位素组成范围(I_(Sr)分布为-0.2～28.1和0～75)。其中复县比蒙阴金伯利岩具有较低的Nd同位素和更宽的Sr同位素组成。Hf同位素分析结果表明蒙阴和复县两岩区内部各金伯利岩岩管具有非常一致的铪同位素组成,类似于Nd同位素组成特征,其中蒙阴金伯利岩的~(176)Hf/~(177)Hf初始值为0.282474～0.282416,相应的ε_(Hf)值为-2.37～-0.30;复县金伯利岩的~(176)Hf/~(177)Hf初始值为0.282305～0.282369;相应的ε_(Hf)值为-6.29～-4.04。这说明蒙阴金伯利岩与复县金伯利岩相比具有较高的Hf同位素组成。结合Sr-Nd同位素组成,暗示蒙阴和复县金伯利岩的Hf同位素组成的不同可能反映金伯利岩岩浆形成时软流圈、岩石圈地幔以及俯冲的洋壳物质参与比例的不同。Sr-Nd-Hf同位素特征说明我国华北古生代金伯利岩的形成同样与华北用边的古大洋岩石圈向华北内部俯冲作用有关。     

俄罗斯雅库特地区拿垦金伯利岩矿区地球化学特征

通过对俄罗斯雅库特地区拿垦金伯利岩矿区的水系沉积物、土壤、钻孔岩心进行不同规模的地球化学测量,根据区内圆形构造及金伯利岩指示元素Cr、Co、Sr、Zr、Y的分布特征圈出金伯利岩指示元素次生晕异常,证实了地球化学方法寻找深层隐伏金伯利岩管的可行性。