山东省金刚石深部找矿成果及技术进展

自原国土资源部等四部委发布《找矿突破战略行动纲要（2011—2020年)》,山东加强了对蒙阴金刚石原生矿深部及外围的勘查,深部及外围找矿工作取得丰硕成果,并在金刚石找矿方法和综合研究方面取得改进和新认识。本文总结了10年来山东省第七地质矿产勘查院金刚石找矿成果,蒙阴常马庄和西峪金刚石原生矿深部钻探控制至1000m,新增金刚石矿物量550万ct,改进了金刚石原生矿重砂矿物组合和粒级,完善了金刚石找矿方法和选矿方法,对金刚石成矿理论取得新认识,并在深部新发现含金刚石的金伯利岩管,在蒙阴金刚石原生矿外围发现了含金刚石的煌斑岩,查明了费县朱田大井头岩管为含金刚石的钾镁煌斑岩岩管。编制了《矿产地质勘查规范金刚石》,填补了我国没有《金刚石矿勘查规范》的空白,对我国今后的金刚石矿勘查具有重要的指导作用。     

高模数水玻璃钾基抑制冲洗液在蠕变坍塌地层中的应用

在青海埃坑南矿区钻遇含角砾石的断层泥地层,孔壁坍塌、掉块,卡钻事故时有发生,几乎无法继续钻进,使用水玻璃与相关钻井液处理剂配合使用制备水玻璃钾基抑制冲洗液,用来平衡地层压力保护孔壁,并且加大金刚石钻头及扩孔器外径,解决了钻孔坍塌、缩径以及卡钻等问题,使施工顺利进行,为后续施工提供了参考方法。     

超高压变质带金刚石研究进展

金刚石在自然界中非常稀缺,是极其珍贵的矿产资源。其中,变质成因的金刚石陆续在世界范围内多个超高压变质带被发现,更新了人们对超高压变质作用和板块构造运动的认识,推动了超高压变质带动力学的研究,引起了学术界的广泛关注。然而,对于变质成因金刚石的形成机制,还未形成一致的认识。本文在综述前人研究成果的基础上,介绍了金刚石形成的大地构造背景,研究了其形成所需的地质环境和物理化学条件,并着重对超高压变质带金刚石成因机制进行了探讨,全面分析了温压条件、XCO₂、fO₂对变质成因金刚石形成的影响。对比发现,当变质作用的峰期压力达到金刚石稳定域且具有较高的温度时(压力> 3 GPa,温度为600～1 000℃),有利于金刚石的形成,C-O-H流体中的较高CO₂含量和较低氧逸度也是超高压变质带金刚石形成的必需因素。另外,金刚石形成后折返早期的降温作用有利于其保存。     

新疆巴楚地区金伯利质角砾橄榄岩物质组成及含矿性研究

本文讨论出露于新疆巴楚瓦吉里塔格地区的一种角砾状超镁铁岩,其结构、成分复杂,由超镁铁岩包体、斑晶（或捕晶）及基质三部分构成。超镁铁岩包体常见单辉辉石岩、纯橄岩,其次有少量橄榄辉石岩。研究表明均属基性岩浆结晶岩,本次研究未见幔源橄榄岩包体;斑晶主要为橄榄石,次为金云母,基质由微晶（10~40μm）单斜辉石、钙铁榴石、钙钛矿、磁铁矿（或含钛磁铁矿）、蛇纹石、碳酸盐及金属硫化物等组成;捕晶包括单斜辉石、褐色角闪石、磷灰石、含钛磁铁矿等。多种地球化学判别图均指示其属金伯利岩类,但低MgO和低Mg#比值、高TFe2O3和CaO等区别于世界典型金伯利岩。与典型金伯利岩有相似之处,该类岩石均具有向右陡倾的REE配分型式,但（La/Yb）n比值略偏低;微量元素蛛网图也与典型金伯利岩基本一致,仅显示更加富集不相容元素,具有更显著K, Ti负异常,且部分样品出现Rb, Zr, P负异常,指示其源区地幔交代程度偏低。鉴于岩石的产状、结构构造、矿物组合和地球化学性质近似于金伯利岩,但缺少高铬铬铁矿、镁铝榴石、镁钛铁矿等金伯利岩指示矿物,故不属典型的金伯利岩,可称之为金伯利质角砾橄榄岩。就少量研究样品所示信息,该类岩石不具有寻找金刚石的潜在远景,但鉴于巴楚及邻区尚有许多角砾状超镁铁岩岩墙和岩脉出露,该区金刚石成矿条件有待更进一步的研究。     

金刚石中岩浆熔融包裹体

在我国数颗金刚石中发现了罕见的岩浆熔融包裹体.包裹体物质由球粒和基体组成,球粒主要为Fe质球、Si-Fe质球和Si-Fe-Mg质球,基体成分为Si-Al-K质、Si-Mg-Fe质和Si-Fe-Ca质等.不同金刚石中包裹体成分变化较大,推测包裹体（球体和基体）是经熔离作用的岩浆熔体在温度下降、氧逸度很低和淬火作用条件下形成的.金刚石的结晶可能与火山喷发作用有关.     

电镀PDC石油全面钻头及其在油气田中的应用

采用低温电镀工艺生产ＰＤＣ石油全面钻头对金刚石无任何热损伤，对喷咀进行组合设计，在两口井中进行试验，取得了很好的经济效益和社会效益，并分析了钻头的特点及存在的问题。     

适用于栅格状孕镶金刚石钻头的胎体配方研究

为了提高钻进坚硬岩层的工作效率,将孕镶金刚石钻头胎体结构设计为栅格状,分析了栅格状孕镶金刚石钻头钻进岩层时的碎岩方式,并采用粉末冶金法制备Inconel 718和CoCrMo试样,通过分析不同烧结温度对两种胎体试样的硬度、耐磨性及抗弯强度的影响,确定了两种材料的最优烧结参数,并对其在该烧结温度下的力学性能进行对比分析。研究结果表明：Inconel 718和CoCrMo均具有较好的抗弯强度,满足钻进坚硬岩层对胎体抗弯强度的要求。Inconel 718的硬度比传统WC基胎体材料小,试样磨损量较大,适合用于地质灾害应急勘查等要求钻进速度快的极端情况;CoCrMo的硬度及耐磨性与传统WC基胎体接近,适合作为孕镶金刚石钻头的胎体材料。     

山东蒙阴县西峪矿区深部与外围金刚石指示矿物——利用金刚石指示矿物预测金伯利岩的含矿性

金伯利岩中的石榴子石、铬铁矿和铬透辉石是寻找金刚石矿的重要指示矿物,根据这些指示矿物的含量可大致推断金刚石原生矿的存在及含矿性。石榴子石中G10组指示金伯利岩中金刚石的存在,其含量越高,岩体中金刚石品位相对较富。由西峪G10组含量小于常马G10组含量,可推断西峪金刚石品位小于常马金刚石品位,事实证明推断正确;S1、S2、S6组铬铁矿是与金刚石共生的铬铁矿,西峪矿区62粒S6组和1粒S7组铬铁矿与深源捕虏体橄榄岩有关,几乎全部来自金伯利岩,具有重要指示意义;Cr2O3≥1.2%的铬透辉石含量越多,金刚石品位越高。通过统计分析,地表铬透辉石中Cr2O3≥1.2%含量略大于岩管深部,西峪矿区深部矿体平均品位略低于地表矿体平均品位,说明可通过铬透辉石定性地推断金伯利岩的含矿性。结合CSAMT和钻探等地质工作,在西峪岩管群深部-205m以下找到金刚石原生矿,在外围通过槽探工程发现红旗15-1岩脉,并在选矿样中选获18颗金刚石,充分证明了根据金刚石指示矿物找矿方法定性预测金伯利岩含矿性的有效性和可行性。     

Mantle Degassing and Diamond Genesis：A Carbon Isotope Perspective

The effect of Co2 and CH4 degassing from the mantle on the carbon isotopic composition of diamond has been quantitatively modeled in terms of the principles of Rayleigh distillation.Assuming the δ^13 C value of -5‰ for the mantle,the outgassing of CO2 can result in the large negative δ^13 C values of diamond,whereas the outgassing of CH4 can drive the δ^13C values of diamond in the positive direction.The theoretical expectations can be used to explain the full range of δ^13 C values from-34.4‰5 to 5‰ observed for natural diamonds.It is possible that diamond formation was triggered by the degassing of Co2 and/or CH4 from the mantle and the associated fractional crystallization of carbonate-bearing melt.     

矿物材料合成的直流弧光法

阐述了Ａｒ＋Ｈ２＋ＣＨ４气体体系中直流弧光放电过程，及其在金刚石膜等矿物材料合成中的应用。