“胜利Ⅰ号”岩管地质特征

有学科教学（地理）的同学吗~

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理工科专业分为理、工、农、医四个学科门类，各学科专业设置如下：
一、理学
1． 数学类 ：数学与应用数学；信息与计算科学
2． 物理学类：物理学；应用物理学
3．化学：化学；应用化学
4． 生物科学类：生物科学；生物技术
5．天文学类：天文学
6． 地质学类：地质学；地球化学
7． 地理科学类：地理科学；资源环境与城乡规划管理；地理信息系统
8． 地球物理学类：地球物理学
9． 大气科学类：海洋科学；应用气象学
10． 海洋科学类：海洋科学；海洋技术
11． 力学类：理论与应用力学
12． 电子信息科学类：电子信息科学与技术；微电子学；光信息科学与技术
13． 材料科学类：材料物理；材料化学
14． 环境科学类：环境科学；生态学
15． 心理学类：心理学；应用心理学
16． 统计学类：统计学
二、工学
1． 地矿类：采矿工程；石油工程；矿物加工工程；勘查技术与工程；资源勘查工程
2． 材料类：冶金工程；金属材料工程；无机非金属材料工程；高分子材料与工程
3． 机械类：机械设计制造及其自动化；材料成型及控制工程；工业设计；过程装备与控制工程
4．仪器仪表类：测控技术与仪器
5． 能源动力 类：核工程与核技术
6． 电气信息类：电气工程及其自动化；自动化；电子信息工程；通信工程；计算机科学与技术；生物医学工程
7． 土建类：建筑学；城市规划；土木工程；建筑环境与设备工程；给水排水工程
8． 水利类：水利水电工程；水文与水资源工程；港口航道与海岸工程
9． 测绘类：测绘工程
10． 环境与安全类：环境工程；安全工程
11． 化工与制药类：化学工程与工艺；制药工程
12． 交通运输类：交通运输；交通工程；油气储运工程；飞行技术；航海技术；轮机工程
13． 海洋工程类：船舶与海洋工程
14． 轻工纺织食品类：食品科学与工程；轻化工程；包装工程；印刷工程；纺织工程；服装设计与工程
15． 航空航天类：飞行器设计与工程；飞行器动力工程；飞行器制造工程；飞行器环境与生命保障工程
16． 武器类：武器系统与发射工程；探测制导与控制技术；弹药工程与爆炸技术；特种能源工程与烟火技术；地面武器机动工程；信息对抗技术
17． 工程力学类：工程力学
18． 生物工程类：生物工程
19． 农业工程类：农业机械化及其自动化；农业电气化与自动化；农业建筑环境与能源工程；农业水利工程
20． 林业工程类：森林工程；木材科学与工程；林产化工
21． 公安技术类：刑事科学技术；消防工程
三、农学
1． 植物生产类：农学；园艺；植物保护；茶学
2． 草业科学类：草业科学
3． 森林资源类：林学；森林资源保护与游憩；野生动物与自然保护区管理
4． 环境生态类：园林；水土保持与荒漠化防治；农业资源与环境
5． 动物生产类：动物科学：蚕学
6． 动物医学类：动物医学
7． 水产类：水产养殖学；海洋渔业科学与技术
四、医学
1． 基础医学类：基础医学
2． 预防医学类：预防医学
3． 临床医学与医学技术类：临床医学；麻醉学；医学影像学；医学检验
4． 口腔医学类：口腔医学
5． 中医学类：中医学；针灸推拿学；蒙医学；藏医学
6． 法医学类：法医学
7． 护理学类：护理学
8． 药学类：药学；中药学；药物制剂

3.3.1 “胜利Ⅰ号”岩管的发现及自然地理条件

(1)“胜利Ⅰ号”岩管的发现

“胜利Ⅰ号”是在“红旗1号”岩脉勘探的后期开展普查的。当时即将转入矿区外围普查阶段,根据金伯利岩成群成带分布的特点,于1969年3月,对“红旗1号”南西延长的方向,即王村至大旺山一带的覆盖、半覆盖地段,布置了1:10000地质填图和重砂测量工作,发现了四颗镁铝榴石;而后对王村西南部沟谷地带面积性第四纪覆盖区,实施了1:2000磁法测量,发现一个不规则异常(M1)。1969年9月,经探槽揭露证明为金伯利岩,经进一步追索圈定为两个岩管。因当时正值党的“九大”召开,为表示这是党的“团结胜利路线”的伟大胜利,于是将岩管命名为“胜利Ⅰ号”。

此后,利用1:1000地质填图和探矿工程揭露,又在岩管南北两邻地带相继发现胜利Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号等三条岩脉。

(2)“胜利Ⅰ号”岩管周围自然地理概况

“胜利Ⅰ号”岩管位于蒙山西段,蒙山山脉主要隘口之一的白马关东侧,东汶河上游支流常马小河的源头部位;南侧为大旺山,西部为鱼鳞山,标高510~420米,东为近东西向谷地。矿区位于谷地南坡的低丘陵区,标高220~270米。

矿区附近行政区划属蒙阴县联城镇王村,岩管在王村西南200~300米,向南西1~1.5千米与平邑县武台镇为邻。

矿区向南20千米至平邑县有兖石铁路,向东13千米到蒙阴为京沪高速公路,另有省道S335和汶南至柏林县乡公路在矿区交叉通过,交通条件良好。

3.3.2 “胜利Ⅰ号”岩管矿区地质

“胜利Ⅰ号”岩管区域大地构造单元属鲁西台背斜鲁中隆起区的蒙山单断凸起的中段北部,向南15千米为蒙山大断裂,向北7千米出露早古生代地层,濒临蒙阴-新汶中新生代盆地。岩管周围大面积分布新太古代至早古元古代变质变形侵入岩,呈北西向展布,向南西陡倾斜;早古生代地层向北北东向缓倾斜。常马庄金伯利岩带横切蒙山构造岩浆岩带,产出在北北东向断裂节理带内。

(1)地层

岩管周围未见前第四纪地层,仅见沟谷地区分布有近代洪坡积物和冲洪积物。

山前组:为洪坡积成因的黄土层夹碎石层,褐色、黄褐色,属中更新世的离石黄土,经面状流水冲刷堆积形成,呈平台状产出,厚1~10米,分布在山前丘陵边坡地带,覆盖在金伯利岩和其他基岩之上。

沂河组:为上更新世至全新世冲洪积层,分布在现代冲沟小河内,为土黄色砂砾层、砾石层,不均匀夹有粘土质砂层,厚1~4米。

(2)断裂构造

岩管周围岩石普遍受较强构造作用而片麻理化,形成北西向断裂劈理带、片理化带,部分地段还见有北东的构造面。据此将区内断裂结构面分两组(图3-31)。

图3-31 “胜利Ⅰ号”金刚石原生矿区地质略图

1)北西向断裂:分布在岩管东部,多呈较清楚的断层,局部见碎裂岩、断层泥和挤压扁包体等。断裂走向280°~300°,西段北东倾,东段南西倾,倾角76°~85°,长度00~1000米,平面和倾向上呈波状弯曲,为南盘斜落左行断层。

2)北北东向断裂:分布在岩管东部,呈束状产出。走向10°左右,长100~500米,倾向南东,倾角65°~85°。断层以压扭性为主,早期以左行为主,控制元古宙辉绿岩产出;晚期以右行为主,并略向右扭转,走向20°左右,控制金伯利岩,并错断辉绿岩。

这两组断裂在岩管周围规模都较小,北北东断裂分布比较集中,北西向断裂比较分散,且多数被北北东向断裂切错。

(3)侵入岩

侵入岩是岩管的主要围岩,属新太古界区域蒙山TTG岩套早期片麻状中粗粒石英闪长岩的一部分。岩石呈暗绿色,风化面呈灰绿色,自形、半自形粒状结构,具粗纹状片麻理,主要矿物成分有斜长石(70%)、角闪石(5%~10%)、黑云母(10%~15%)、石英(5%~10%)等。大部矿物具定向排列,斜长石多呈板状半自形晶体,裂纹发育,帘石化强烈,粒度3~5毫米;角闪石大多呈长条状晶体,部分或大部黑云母化。岩性稳定、变化均匀,偶尔可见细粒闪长岩或角闪石岩包体。

另在岩管东部见有1条辉绿岩脉,走向10°左右,倾向南东,倾角60°左右,厚0.5~3.0米,长500米以上。岩石呈暗绿色,块状构造,辉绿结构。岩体边部常伴有0.5米的绿色蚀变碎裂岩。

3.3.3 岩管空间形态

“胜利Ⅰ号”岩管位于Ⅰ岩带的中段,向北与“胜利Ⅱ号”北脉相连,向南与“胜利Ⅱ号”脉南脉为邻。

“胜利Ⅰ号”岩管由大小两管组成。大管在西侧,为一规则的椭圆形,长轴方向300°左右,长98米,宽50米,面积3988平方米。岩管边界清晰,管壁倾角近直立。向深部岩管缓慢收缩,并稍向南东偏移,在垂深50米、100米、200米,分别形成75米×50米、60米×37米、75米×22米的断面,显示岩管沿垂向逐步变小。岩管长轴方向具左旋特征。小管位于大管东侧北部,两管最近距离22米,构成北北东向和北西向双向岩管,平面形态成L形。北段走向15°,长65米,宽15~20米,地表面积1360平方米,总体向北西倾斜,倾角80°~85°;西北边界比较规则,沿北北东向近直线形,东南边缘呈北北东向、北西向的折线形。岩管南段走向315°,长45米,宽7~14米,呈枕状,面积485平方米。两段在中部呈近直角相交会合。岩管深部变化趋势为,北段在向南漂移的同时,南段由东向西收缩,在50米、100米垂深,断面面积分别为1320平方米、1440平方米,形成北北东向北瘦南肥的楔形体(图3-32)。

图3-32 “胜利Ⅰ号”岩管形态垂深变化图

向深部大小岩管逐步靠近,在大管左旋变窄的同时,小管相应南移膨大,于230米深处连通,形成一个统一的北西向和和北北东向的反“L”形的复合岩管。在继续下延的过程中,伴随小管的南移,分别在250米、300米形成面积2290平方米和2150平方米的牛轭形岩体。

鉴于岩管向深部收缩变小,300米以下岩管长度约150米,宽15~25米。对应于大管部位,在450米深部仍呈现北西向的轮廓,长约50米,宽约15米;对应于小管部位,已呈近南北向的脉状体,矿体厚度不足5米(图3-33)。

3.3.4 岩石类型

“胜利Ⅰ号”岩管的岩石类型比较简单,主要为斑状金伯利岩和金伯利角砾岩,其次是金伯利岩化角砾岩,每一岩性常因矿物或角砾成分含量的不同而产生一些变化。

3.3.4.1 斑状金伯利岩

斑状金伯利岩是“胜利Ⅰ号”岩管的基本岩性,约占地表面积的55%。新鲜岩石呈灰绿色、暗绿色,部分呈灰色、暗棕色,风化后颜色略有淡化,常呈灰色、灰黄色或黄褐色。岩石具块状构造,部分具斑杂状或碎屑状构造,有时因矿物具定向排列显示流动构造。岩石具斑状结构,斑晶分布一般比较均匀,在部分地段或不同段高,略有变化;根据斑晶多少、大小,可分成少斑、多斑、不等粒等结构类型。斑晶矿物主要为橄榄石(已蛇纹石化),其次为金云母、镁铝榴石,偶尔可见铬铁矿、铬透辉石和金刚石等。斑晶矿物以浑圆形为其显著特点,常呈蚕豆状,称“卵斑结构”;少部分斑晶呈棱角状,称“碎屑结构”。卵斑的核心矿物,多为熔圆形态的橄榄石假像,被2~3层不同色调、不同成分显微结构的细粒金伯利岩环绕。斑晶含量一般25%~30%,高者可达50%,甚至更高。斑晶颗粒粗大,粒度以0.5~1厘米居多,大者可达5~10厘米;斑晶簇集时,往往有定向性呈流纹状。基质为细粒金伯利岩或显微斑状金伯利岩,主要由橄榄石(假象)和少量的金云母构成。基质矿物与斑晶矿物的组成基本相似,但更趋复杂化或多样化。除了斑晶矿物外,常见有钙钛矿、钛铁矿、磷灰石、榍石、透辉石、尖晶石、碳酸岩、碳硅石、镁钛铁矿等。这些矿物含量不多,分布也不均匀。

图3-33 “胜利Ⅰ号”岩管勘探线剖面图

鉴于金伯利岩形成环境的特殊性,其主要造岩矿物和金刚石伴生矿物特征变化较大。

(1)橄榄石

橄榄石是斑状金伯利岩中主要造岩矿物,其含量占岩石总量的85%~95%。其形态与生成环境和形成后演化情况密切相关。第一世代是早期晶出的斑晶,颗粒大,分布密度高,以单晶为主,有的呈聚晶;由于受到强烈的熔蚀,呈各种浑圆状态;粒径一般为1~5厘米,大者可达10余厘米(图3-34)。还有一部分橄榄石,粒度4~5毫米,次圆或次棱角状,部分呈方块状或碎屑状。见斑晶橄榄石被金刚石和镁铝榴石包裹,也见橄榄石(假象)包裹镁铝榴石、铬尖晶石现象。第二世代橄榄石出现在基质中,呈粒度2毫米以下的显微斑晶和微晶。前者为自形-半自形晶体,后者呈他形产出。橄榄石(斑晶和基质)绝大部分已蛇纹石化,未蚀变的新鲜橄榄石比较少见,只在个别斑晶中见到未蚀变的橄榄石淡黄色残晶。

图3-34 橄榄石(左)与金云母(右)

“胜利Ⅰ号”岩管的橄榄石多属镁橄榄石,含铬量较高(Cr₂O₃约0.4%),铁橄榄石组成变化于7%~9.79%之间,平均为8.33%。

(2)金云母

金云母是斑状金伯利岩的造岩矿物之一,其含量为5%~10%。“胜利Ⅰ号”岩管金云母大小世代分明。第一世代金云母为粗大斑晶,片径一般为3~8毫米,大者20~50毫米(图3-34),个别可达100~130毫米的大晶片。大片金云母在小管出现较多,大管稀少,其含量一般<5%。金云母呈金黄、褐黄、暗棕、黄绿等色,沿片面边缘常被熔蚀而成圆饼状或“腰鼓”状,晶体普遍被扭曲;解理面常发生弯曲或折裂,并伴有细粒磁铁矿析出,环绕晶体形成暗化边,由于蚀变作用常从外向内进行,故同一晶体多色性和干涉色,从内向外逐渐降低,形成似环带结构。第二世代金云母在基质中呈显微斑晶和微晶产出,为自形-半自形长片状或鳞片状;片径在0.1~1毫米之间;颜色多灰色、灰黄色,呈雾状集中,在斑状金伯利岩中有时作定向或半定向排列。岩浆期的金云母其生成时间晚于橄榄石,在第一世代的金云母叶片中,常见包裹了橄榄石的假象。

斑状金伯利岩金云母含量变化较大,与橄榄石呈反消长关系;在小管中一般为5%,分布比较均匀;在大管西部和南部部分地段,呈云雾状或旋涡状不均匀分布,局部增高到10%。

金云母的后期蚀变主要为绿泥石化、蛭石化或被碳酸盐等矿物交代,其蚀变和风化的最终产物是水云母或蛭石。

(3)镁铝榴石

镁铝榴石是金伯利岩重要的斑晶矿物,但含量不稳定。在斑状镁铝榴石金伯利岩中含量相对较高,可达1%~2%。镁铝榴石大部呈单晶或晶簇存在,有些镁铝榴石可能是深源包体石榴石纯橄岩、石榴石二辉橄榄岩的解体矿物,与橄榄石等呈集合体相伴产出。镁铝榴石晶出时间较早,可见镁铝榴石、橄榄石互为包裹关系,说明与橄榄石晶出时间大致相同。镁铝榴石多被熔蚀呈豆状或圆饼状的外形,粒径2~8毫米,大者可达20~30毫米;颜色比较复杂,主要为紫红、玫瑰、粉红、橙红、橙黄等(图3-35)。镁铝榴石普遍被次生矿物所交代(主要是尖晶石、绿泥石、蛇纹石等),形成同心环状的次变边。镁铝榴石是金刚石主要伴生矿物,被认为与金刚石同期同源。镁铝榴石在斑状金伯利岩中经常见到呈紫红色的集合体,其类型和数量往往是金刚石品位优劣的标志。

(4)铬尖晶石

在金伯利岩中普遍存在,主要是铬铁矿。斑晶铬铁矿多被熔蚀呈浑圆状,粒径0.3~2毫米,大者可达4~5毫米(图3-35),可见到被金刚石、橄榄石、镁铝榴石所包裹。基质中的铬尖晶石颗粒细小,一般小于0.1毫米,以自形-半自形颗粒出现,主要为八面体或八面体歪晶,常被金云母包裹或环绕橄榄石边缘分布,也见到铬铁矿中镶嵌钙钛矿的情况。反光镜下可见铬铁矿具环带构造,边缘环带含铁量较高或形成磁铁矿环边。铬铁矿常被磁铁矿或赤铁矿交代。斑晶铬尖晶石的化学成分特点是MgO(平均10.92%),Cr₂O₃(平均55.7%)、TiO₂(平均2.35%)含量较高,Al₂O₃(5%~7%)含量偏低,属镁质铬铁矿和镁质富铁铬铁矿。常马庄岩带铬尖晶石表现为贫Al,富Cr、高Ti的特征。

图3-35 镁铝榴石与铬铁矿

图3-36 金伯利岩中深源包体

3.3.4.2 金伯利角砾岩

金伯利角砾岩是“胜利Ⅰ号”岩管最常见的岩性,主要分布在大管中部和北部。按角砾成分和结构特征,分以下两种岩石类型。

(1)花岗岩质金伯利角砾岩

是大管主要岩性之一,占据大管地表面积45%左右。岩石呈灰绿色,部分呈黄绿色、灰蓝色,风化后多呈红褐色。角砾成分为岩管周围的变质花岗岩及其解体矿物长石、石英等,如石英闪长岩、英云闪长岩、二长花岗岩,其次为泥质条带灰岩,鲕粒灰岩等,还有少量深源岩浆岩,如橄榄岩、榴辉岩和细粒金伯利岩等。角砾含量一般为40%,最高可达60%~70%。花岗质角砾直径较大,一般10~30厘米,少数达到0.7~1.0米,多呈等轴状、棱角状,表面粗糙。较大角砾常围绕核心发育1~3层球形节理,因外部脱落而致使角砾呈橄榄球状、枕状。花岗质角砾基本维持原岩成分结构特征,大约有三分之一的角砾受蚀变作用形成黄绿色或深绿色外表。灰岩等角砾较少,一般呈碎块状、板条状,棱角明显。深源包体分布零散,大小5~8厘米,个别达15厘米,呈球形或椭圆形(图3-36),多见于小管中北部,大管较少。深源包体岩石类型为石榴石纯橄榄岩、石榴石二辉橄榄岩,其次是榴辉岩。金伯利角砾岩胶结物为斑状金伯利岩,与前述斑状金伯利岩相似,仅斑晶较小,并常见橄榄石(假象)的晶屑。受角砾成分的影响,基质中常发生同化混染和接触交代作用,使胶结物发生蓝色蚀变,出现数量不等的黑云母、角闪石、绿泥石、阳起石、钙铝榴石、透辉石、绿帘石及次生金云母等。

在花岗岩质金伯利角砾岩中,常见块度不一的灰岩质金伯利角砾岩,呈包体零散分布,一般为1~2米的棱柱状,也见有>2.0米的长条状、“浮礁”状产出。岩石呈灰色、深灰色,角砾主要为早古生代的泥晶灰岩、条带灰岩、砂屑灰岩、鲕粒灰岩和紫红色砂页岩等。花岗质岩石较少,多呈2~5厘米碎块状,棱角尖锐。岩石中角砾含量40%左右,胶结物为晶屑状斑状金伯利岩。灰岩角砾大部已大理岩化,并在其周围可见钙铝榴石、金云母、透辉石等接触交代矿物。

(2)金伯利岩化角砾岩

金伯利岩化角砾岩是一种受金伯利岩浆汽液侵染蚀变的碎裂岩,主要分布在小管南段。这是原岩受构造作用影响,被不规则网状裂隙分解,形成的大小不一、碎裂不均的角砾岩化岩石,其中心地带形成北西向圆化砾岩带,宽1~5米,边界不清,向南北两侧,角砾增大,裂隙减稀。沿裂隙常有细脉状的细粒或斑状金伯利岩不规则侵入,局部有斑状金伯利岩不规则囊块,并引起周围岩石发生同化混染作用,遭受蛇纹石化、绿泥石化和褐铁矿化等,同时造成角砾或岩屑的红化、绿帘石化。金伯利岩矿物的含量,由西而东、由内而外,渐次减少,矿化程度逐步减弱(图3-37)。

上述三种类型金伯利岩在岩管中分布各有特点,花岗岩质金伯利角砾岩主要分布在大管的中北部和东部,靠边产出;金伯利岩化角砾岩仅见于小管的南段;斑状金伯利岩占据小管北段全部空间,在大管中多出现南部边缘,并不规则侵入到花岗质金伯利角砾岩中。除了金伯利岩化角砾岩于20~50米深处部分转化为花岗岩质金伯利角砾岩而减少消失外,其他两种岩性向深部基本呈柱状产出,斑状金伯利岩相对体积增大,其断面面积由55%增至70%左右(图3-38)。

图3-37 金伯利岩化角砾岩(×25)

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图3-38“胜利Ⅰ号”岩管岩性分布及品位等值线图

3.3.5 金伯利岩蚀变作用

“胜利Ⅰ号”岩管金伯利岩的蚀变作用普遍强烈,按照蚀变矿物组合及其期次关系,由早到晚,可分以下几个蚀变类型。

(1)蛇纹石化

是金伯利岩的主要蚀变类型。由于大量的挥发组分沿基质和斑晶矿物表面的细微裂隙逐步向矿物内部渗透交代,一般先形成叶蛇纹石和纤维蛇纹石(Nm=1.520~1.538),而后形成胶蛇纹石(Nm=1.531)。蚀变进行具阶段性,同一矿物常出现被几种蛇纹石共同交代现象,或被滑石、皂石、绿泥石、白云石等几种矿物先后多次交代。一般一种矿物以某一种蚀变为主,有时几种变矿物共存,致使假象矿物内部形成不同矿物构成环带结构或网环结构,蚀变析出的尘状磁铁矿沿环边分布。

(2)金云母化

金云母化分布不均匀,主要见于大管斑状金伯利岩中,是斑状金伯利岩侵入爆发岩之后,后期金伯利岩浆中钾铝组分相对富集,交代先期金伯利岩,发生金云母化蚀变的产物。

金云母化主要有三种形式:①对橄榄石(假象)边缘进行交代,金云母形成较小片状晶体交代基质,并包裹基质的橄榄石、铬尖晶石等粒状矿物,形成筛状结构;②鳞片状金云母伴随磷灰石、白云石、方解石等,沿不同裂隙呈细脉状充填;③在大管西部的斑状金伯利岩中,也常见到金云母,浸润渗透交代显微结构的蛇纹石,造成斑状金伯利岩部分地段发生云雾状或旋涡状金云母富集。

(3)碳酸盐化

相比前两种蚀变较弱,为金伯利岩爆发侵位之后岩浆期后热液活动的产物。因热液中碳酸气等挥发组富集,与从围岩捕获的钙质结合形成白云石、方解石或文石,沿岩管边部或内部的凝缩裂隙呈不均匀脉状充填。

3.3.6 “胜利Ⅰ号”岩管岩石化学成分

(1)“胜利Ⅰ号”岩管基本岩石化学特征

“胜利Ⅰ号”金伯利岩基本岩石化学成分,与南部非洲各国和俄罗斯等岩管金伯利岩相似,具偏碱性一超基性岩特征(表3-14)。其特点为:SiO₂含量33%~34%,除了受后期热液蚀变有所波动外,一般很稳定,与MgO近等量或略高;K₂O0.3%~1.0%,比Na₂O高0.2%左右,这与通常的基性、超基性岩不同;Fe₂O₃、FeO总量一般10%左右,与一般基性、超基性岩接近或略低,与MgO具有反消长关系;金伯利岩H₂O和CO₂总量可达8.9%~12.5%,是通常基性超基性岩的几倍至几十倍,是金伯利岩高分异度的反映。岩石化学总体表现为CaO+Na₂O+K₂O>Al₂O₃>K₂O+Na₂O,为硅酸不饱和正常系列岩石。金伯利角砾岩因掺杂大量的围岩成分使SiO₂和Na₂O含量增高,碳酸盐化往往使CaO增加,SiO₂的MgO相应减少。随着金伯利岩浆的演化和与围岩同化混染作用的增强,橄榄石、镁铝榴石、铬尖晶石相应减少,碱性组分、钛矿物、金云母和磷灰石增多,反映岩浆向减温降压方向的变化趋势。

(2)“胜利Ⅰ号”岩管微量元素特征

“胜利Ⅰ号”岩管金伯利岩具有多种稀有微量元素,既有超基性岩的Cr、Ni、Co,也有中酸性和碱性岩常见的Ti、Zr、V、Nb及稀有、放射性元素。随着金伯利岩浆演化,这些元素分布和丰度,在不同的岩性中不尽相同(表3-15)。

表3-14 “胜利Ⅰ号”岩管金伯利岩化学成分表(%)

表3-15 “胜利Ⅰ号”岩金伯利岩微量元素表%()

Cr、Ni、Co、V在各种岩性中普遍存在,接近一般超基性岩。这组元素通常伴随MgO富集在早期结晶的矿物中,其中Cr丰度较高,在各种造岩矿物甚至付矿物中均有出现;Ni、Co浓度较低,比较分散,因其活性与Mg接近,往往发生类质同象递变;V的含量也较低,常与Fe等呈正消长关系。

金伯利岩中有高而稳定的Ti,常与铁结合形成钛铁矿;在较晚阶段Ti浓度减少,温压降低,则易于产生钙钛矿和锐钛矿等,分布不很均匀。

Sr、Ba等碱性元素大体随Ca、K等出现在金云母中。在碳酸盐比较丰富的晚期阶段,常替代Ca分布在方解石、文石或白云石中,有时也能形成重晶石-碳酸岩脉。

Nb、Ta等在金伯利岩中异常丰富,可高出一般超基性岩几十倍,Nb₂O₅可达0.56%~1.11%,Ta₂O₅为0.04%~0.2%,其总量与Ti呈正相关变化,多出现在钙钛矿等矿物中。

高的稀土丰度是金伯利岩的突出特点,含量为(500~900)×10^-6,个别达2000×10^-6以上,其中铈组元素占稀土总量90%,甚至更多,并有较深负铕异常特征,显示金伯利岩极强的分异特点。

金伯利岩放射性元素含量也比较高,其中U、Th含量高于一般基性、超基性岩,常造成围岩的红化。

3.3.7 “胜利Ⅰ号”岩管金刚石特征

(1)金刚石的含量分布

“胜利Ⅰ号”岩管各种类型金伯利岩普遍含有金刚石,是我国当前单位体积金刚石含量最高,单个岩管金刚石储量最大的矿体。

岩管中各部位金刚石含量分布不均,随岩石类型的不同变化很大。大管斑状金伯利岩一般100~700毫克/立方米,最高达1909毫克/立方米,最低32.0毫克/立方米;金伯利角砾岩100~600毫克/立方米,最高626毫克/立方米,最低41.27毫克/立方米。品位频率直方图(图3-39)反映品位波动较大,大管西北东三区较富,中南部相对较贫。小管斑状金伯利岩品位400~2000毫克/立方米,最高3155毫克/立方米,最低137毫克/立方米,总体显示北部较贫,中南部较富。金伯利岩化角砾岩一般12~30毫克/立方米,最高300毫克/立方米,西段品位高于东段。

金刚石品位状况与金伯利岩石类型构成有关:大管岩性比较复杂,品位波动较大;小管岩性相对均一,品位波动较小。斑状金伯利岩成分结构比较均匀,金刚石含量分布相对变化较小,变化系数80~100。金伯利角砾岩品位波动较大,变化系数大于150。角砾含量是影响金伯利岩品位的基本因素,角砾多,则金刚石少。金伯利角砾岩品位总体低于斑状金伯利岩,但大颗粒金刚石产出机率高。据开采资料,目前大于50克拉的金刚石,多产在金伯利角砾岩中,多分布在靠近岩体的边部地带。

矿体品位在垂深方向变化与水平变化特征相似,显示较大波动性。大管西段100米以浅地段品位变化由200~1000毫克/立方米(平均为442.7毫克/立方米),降为100~600毫克/立方米(平均357.9毫克/立方米);而东段相应由100~500毫克/立方米,(平均314.3毫克/立方米)增高至300~600毫克/立方米(平均455.4毫克/立方米)。小管呈现由浅而深缓慢贫化的趋势,由地表平均1053.56毫克/立方米,渐次降低至750.71毫克/立方米。大小管合并后,矿石类型以斑状金伯利岩为主,在相当于大管下延部位的西段和小管南段,矿化角砾岩200~300米和300~450米的地段,平均品位分别为390毫克/立方米和347毫克/立方米。再向深部已达根部相斑状金伯利岩的下部矿段,随着矿体断面的缩小,矿石品位呈现明显的下降趋势(图3-40)。

图3-39 “胜利Ⅰ号”岩管金刚石品位频率直方图

图3-40 “胜利Ⅰ号”岩管断面面积平均品位变化图表

(2)金刚石品级

1)粒度。金刚石在金伯利岩中大多以斑晶或显微斑晶出现,少数包裹或镶嵌在橄榄石等矿物中。金刚石颗粒大小不一,小的不足0.1毫米,重量<0.01毫克,大的可达10毫米以上。1983年11月和2006年5月,在“胜利Ⅰ号”采出的“蒙山一号”和“蒙山二号”,直径分别为18毫米和16毫米,重量为119.01克拉和101.46克拉。据地质报告资料,金刚石粒级分布具一定规律性:颗粒越大,含量越低,颗粒越小,含量越高(表3-16)。

表3-16 “胜利Ⅰ号”金刚石颗粒重量统计表

从表3-16可知,金刚石颗粒数和重量百分数以2~1毫米粒级区间为最大,其次是4~2毫米粒级,分别占金刚石总量45%和70%。岩管金刚石平均粒重为3.74毫克。

2)完整度。金刚石在金伯利岩中均呈自形晶体产出。由于受到晶出后熔蚀作用和爆发侵位作用影响,常形成多种蚀像和弧形晶面,并发生原生破碎,甚至形成碎块。在选矿过程中,遭受机械作用的撞击和磨擦,往往又产生次生破碎,导致金刚石完整度降低。据地质报告资料,一般完整的晶体占三分之一左右,破碎的晶体在三分之二以上(表3-17)。

表3-17 “胜利Ⅰ号”岩管金刚石完整度统计表

3)颜色和包裹体。“胜利Ⅰ号”的金刚石以无色和浅黄色为主,分别占51.6%和33.4%;其次为灰色和浅棕色,约各占6.5%;还有少量的褐色、玫瑰色,偶尔出现乳白色、紫色和黑色晶体。63%的晶体内部比较纯净,35%的金刚石含有石墨包裹体,2%金刚石出现橄榄石或镁铝榴石、铬尖晶石包裹体。

4)晶体类型及蚀像。约85%金刚石以单晶产出,双晶和连生体较少,约占7.5%。根据表面结构及蚀像特征,可将金刚石晶体形式分三种类型(图3-41):平面晶体约占总量的37%,晶形完整、晶面平滑,晶棱平直,晶角清晰,如八面体、立方体等;有15%晶体表面具生长层,晶面有三角形蚀象,晶棱出现阶状折面,如阶梯状八面体;还有55%晶体受熔蚀作用,具外凸球形晶面,晶棱呈弧形曲线,晶面往往比较粗糙,出现凹坑、斑点,如菱形十二面体等。

图3-41 “胜利Ⅰ号”金刚石晶形

5)工业品级。“胜利Ⅰ号”岩管金刚石质量不高,装饰品级很少;工业级质量也不高,80%左右为碎粒级,9%为地质钻头级,1.5%为玻璃刀级,拉丝模级约1%,装饰品级仅0.2%。相对而言地表的金刚石质量稍好,向深部有逐步降低趋势(表3-18)。

表3-18 “胜利Ⅰ号”岩管金刚石工业品级

3.3.8 “胜利Ⅰ号”岩管成因及时代

胜利Ⅰ号金伯利岩管具有以下成因及时代标志:岩石类型为金伯利角砾岩和斑状金伯利岩;岩管产状为近直立的胡萝卜状,断面很小,延深很大;金伯利岩中常含有纯橄岩和榴辉岩等深部幔源包体;造岩矿物及金刚石伴生矿物具高铬、高镁特征;颗粒大小不一,大的多被熔蚀呈浑圆形,小的晶形比较完整;金伯利岩自变质(岩管岩石蚀变)作用较强,围岩蚀变轻微;金伯利岩中泥晶灰岩、鲕粒灰岩、紫红色砂矿等寒武奥陶纪角砾较多;金伯利岩测年数据多为4.5亿~4.9亿年。据以上特征判断,金伯利岩浆产出于上地幔下部的高温高压环境,长时期在软流圈附近处于流动状态,随着周围物理化学环境的改变,部分矿物先行结晶,经历了晶出、长大、熔蚀多次反复,形成具有多种结构的固液混融体。在突发性构造作用下,沿构造薄弱带迅速上侵,爆出地表,首先形成含有地表沉积盖层围岩角砾的金伯利岩角砾岩,后续的岩浆形成不同特征的斑状金伯利岩,并在其自身和岩浆期后气液作用下,使金伯利岩遭受蛇纹石化和碳酸盐化。金伯利岩测年数据和其中寒武-奥陶纪岩石角砾,均表明其时代应为晚奥陶世,距今4.7亿年左右。

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