湖南金刚石找矿史

贵州金刚石找矿史~

1.3.1 溯源而上,贵州金刚石找矿工作启动
贵州是中国发现原生金刚石的第一个省区,也是全国发现高品位Ⅱ型金刚石地区。新中国成立之初,在沅水流域开展了金刚石找矿工作,在寻找砂矿的同时,十分注意探寻金刚石原生矿。
苏联专家莫什尼科夫曾断言,沅水流域的金刚石来源于贵州高原。抗日战争时期,李四光在湖南西部进行地质调查时,已知水系沉积物中有金刚石产出,并推断金刚石来源于贵州高原。1940年秋,李四光与几位学生到鄂西恩施和建始一带考察冰川遗迹,当他们到达湘西黔阳县城时,一位农民悄悄走过来向他们推销金刚石。李四光详细询问了金刚石的来源,按照农民指点的路线,李四光等人穿过甘蔗田,越过长满柑橘的小丘陵,走进深山,结果发现了一颗虽然细小但闪闪发光的金刚石砂粒。李四光认为:虽然我们在这儿发现金刚石砂,但它的原生矿床应当还在高原上。目前贵州省金刚石产出点见图1-10。

图1-10 贵州地势、水系及金刚石产出点分布图

贵州的金刚石找矿工作是湖南金刚石找矿的继续和延伸。新中国成立不久,湖南便开始了正规的金刚石找矿工作,并于沅水流域干流先后找到了常德、沅陵、桃园、安江4处金刚石砂矿。1958年湖南413地质队三分队将金刚石的来源追索进贵州境内,且先后于贵州省黔东清水江干流的白市、锦屏和清水江的一级支流亮江的大同、亮司、中黄等处的河流第四系沉积物中找到少量细粒金刚石,从此揭开了贵州金刚石找矿的序幕。
1.3.2 组建贵州专业队伍,加强金刚石找矿

图1-11 贵州清水江金刚石形态特征

1959年,地质部决定将湖南413地质队三分队转交贵州地质局组建黔东地质队(1961年更名101地质队),承担贵州省金刚石找矿任务,首先是继续追索清水江金刚石的来源。
当时101地质队主要对贵州东部的清水江干流和各支流水系进行重砂扫面,以金刚石为指示矿物,开展金刚石砂矿找矿。工作开展以后,在水系沉积物中均有金刚石出现,尤以清水江干流的施洞口一带居多。当时编写了《黔东南金刚石普查中的重砂工作总结》、《黔东南清水江中下游及其支流普查中间地质报告》及《关于开展贵州金刚石找矿工作的总体设想》等,很快引起了地质部的重视。通过进一步的工作,证实了清水江的施洞口和亮江支流两个金刚石砂矿相对集中点(其中在施洞口选获了一颗无色透明的八面体金刚石,重0.875克拉)。对清水江中下游河流沉积物中的金刚石砂矿补给源进行了综合研究,编写了《1963年平寨地区中泥盆统帮寨组(D2b)地层与“613”补给关系简报》,发现了更多的金刚石砂矿产出点。清水江流域金刚石形态特征见图1-11。
1.3.3 引进新方法,原生矿勘查出现转机
1960年,第一届国际金伯利岩会议在苏联的西伯利亚召开,中国科学院地质所研究员李璞等出席了会议,并带回了西伯利亚雅库特地区含金刚石金伯利岩岩心和主要指示矿物(含铬镁铝榴石、镁钛铁矿、铬透辉石、镁橄榄石、镁铬尖晶石)样品,使我国地质工作者对金伯利岩和指示矿物第一次有了的感性认识。次年中国科学院地质研究所成立了一个金刚石调查研究组,在湖南413队和贵州101队的协作下,选定金刚石砂矿相对集中的湘西-黔东为靶区,通过分析金刚石砂矿分布规律,推测第四系沉积物补给源后,确定以雷公山为补给源区中心,展开了以地质填图为主,辅以小体积重砂测量、土壤测量的金刚石原生矿普查找矿和研究工作,迈出了贵州金刚石原生矿找矿工作的第一步。
由于当时对金刚石含矿岩体和指示矿物认识不足,加之找矿线索不多、勘查方法简单,找矿效果不佳。
1964年初,张培元来101队检查工作时传达了地质部指示:“金刚石找矿工作必须砂矿与原生矿并举,并以寻找原生矿为主”,“当前地质工作的一个重要发展方向,就是提倡地质、物探、化探和探矿工程综合勘探的方法”。这一指示使金刚石找矿方向发生了重大转移,确定着重采用以重砂追索法为主,寻找金刚石指示矿物(含铬镁铝榴石等),配合地质测量、物探、化探及其它探矿工程手段,寻找金刚石原生矿床。
由于引用了先进的金刚石原生矿找矿方法,即用重砂法寻找其数量比金刚石多得多的金刚石伴生矿物——含铬镁铝榴石,贵州省金刚石找矿出现了转机,不久即在马坪地区找到了我国第一个原生金刚石矿床。
1.3.4 艰苦探寻,发现我国第一个原生金刚石矿床——“东方1号”
1964年初,101队地质工作者通过认真收集整理和总结前期地质资料,对第四系沉积物中金刚石砂矿补给来源做了大量分析和研究工作,制定了新的工作方案。方案选择施秉新寨屯支流的补给区——马坪地区为寻找金刚石原生矿的新靶区,并提出了新的地质工作质量要求,要求鉴定技术人员走出实验室,到野外重砂取样选矿现场,采用最简便的方法检测指示矿物——含铬镁铝榴石的折光率,并用微量化学分析法对镁铝榴石作含铬定性分析。
据当时找矿的亲历者盛学庸介绍:1964年末,开始找寻原生矿。大队技术负责罗会文决定复查以往砂矿选矿样的副样,以发现含铬镁铝榴石。从以往众多的选矿点中,首先选择了选出金刚石较多、颗粒最大的清水江干流的施洞口地区为复查对象。不久,重砂鉴定员周大兴从一件选矿样副样中发现一粒0.5毫米大小的玫瑰色透明矿物,经折光率测定和微化分析证实为含铬镁铝榴石。这一重大发现表明,贵州不仅发现了金刚石,而且有其伴生矿物含铬镁铝榴石存在,这为在贵州寻找原生矿提供了近距离的标志。这一振奋人心的消息立即轰动了全队。队领导当即决定派人前往施洞口以上清水江各支流近出口处取大样,以追索含铬镁铝榴石的来源。
当时已是隆冬季节,以地质员舒培光为首的先遣小组冒着凛冽寒风奔赴野外。结果旗开得胜,在施洞口上游北岸的第一条支流——新寨屯支流的近出口处一件5立方的大样中,找到一颗2毫米大小的紫红色含铬镁铝榴石,从而将找矿范围从上万平方千米缩小到新寨屯支流所在的数十平方千米范围内。为此,大队及时调整了战略部署,将原计划在广大范围开展的普查找矿工作集中于包括新寨屯支流在内的清水江、舞阳河河间分水岭地带500平方千米范围内,开展了以寻找金刚石原生矿为目的、寻找含铬镁铝榴石为主要对象的重砂测量。
1965年3月,101队一分队的地质队员整装出发,从住地凯里乘船沿清水江顺流而下,来到发现含铬镁铝榴石的新寨屯支流。按照既定的安排,三个野外组先集中于支流近出口处进行技术练兵,统一工作方法,同时进一步验证伴生矿物的可靠性。
该区被一近东西向断层划分为南北两个截然不同的地质单元:南区为南华系南沱组冰碛层分布区,北区则广布中、上寒武统纯碳酸盐系。南华系冰碛层由一套物质成分极度复杂的大陆型冰川堆积物组成,如果所见的镁铝榴石来自其中,则找矿前景将变得十分渺茫,几乎无法判断其来源的方向和距离。与此相反,如果在北区发现镁铝榴石,将意味着上游极有可能存在金刚石原生矿,因为它不可能来自寒武系的纯碳酸盐岩。
练兵的第二天,一组在南区就找到了1颗直径2毫米的紫红色镁铝榴石。负责北区取样的二组,第一天并无任何发现,但在第二天处理完最后一陶盆样品后,重砂工汤焕荣从盆底夹出一粒0.5毫米左右的红色颗粒,因粒径太小,肉眼难以作出准确判断。好在实验室的同志们这时都来到了野外第一线,经鉴定为镁铝榴石。摆脱了次生源干扰的消息又一次传遍了全队,多年来踌躇不前的找矿工作突然出现转机。亲临现场指挥的队党委书记李元俊同志,当机立断地作出了集中兵力打歼灭战的决定,改原计划三组分兵作战扫面500平方千米的部署,集中兵力围歼范围不足15平方千米的新寨屯支流。紧接着又传来好消息:第三天中午,二组的样品中开始大量出现镁铝榴石,2立方米选出百粒,呈现异常含量;一组将异常限定在一长度不及5千米的次级支流——朱老屯支流中;二组来到朱老屯支流上游一个叫大塘哨的地方,在取68号大样的第二天便发现了1粒0.5毫米级的金刚石。既有伴生矿物,又有金刚石,而且排除了次生源的干扰,这意味着什么?全队乃至全局,都处于发现前的期待之中。
取样工作越过大塘哨后,样品中不再见镁铝榴石的踪影。这里恰巧有一直径近百米的等轴状沼泽湿地,贵州地矿局总工程师燕树檀认为这很像金伯利岩管之上特有的负地形,于是工人同志们昼夜不停地打井揭露。浅井所穿过的第四纪沉积物中仍然含有大量的镁铝榴石,然而其下却全是寒武系白云岩;进一步用浅钻揭露,结果仍然如此。一种迷茫的空气弥漫在人们之间,找矿再现迷局。
6月初,根据群众报矿线索,在附近一个叫做排坡的地方首次发现一岩浆岩体,经揭露和取样鉴定,证实为一不含金刚石的煌斑岩床。世界上的多数金刚石原生矿产区多有此种岩石共生,是有金刚石原生矿存在的标志之一,这又进一步增强了人们找到原生矿的信心。不久,前来支援的三组,在沼泽地附近的一条小冲沟旁坡脚的一件坡积层样品中,不仅发现大量镁铝榴石,而且还发现一粒金刚石。这一发现,再一次在全队职工中燃起了希望,因为它意味着原生矿的存在已经确定无疑,而且就在样品所在地上方的斜坡上。这里,从坡脚至坡顶平距不足200米、高差仅数十米,范围十分有限。人们不约而同地自发上山开始挖槽揭露,很快一条从坡脚直通坡顶的探槽便大功告成。然而出于人们意料的是,槽中所见除白云岩外,几乎全为深度风化的土状物,只是其中局部可见一些直径1厘米左右的翠绿色斑点,完全没有见到人们头脑中想象的含金刚石岩石——金伯利岩。坡下的镁铝榴石和金刚石来自何处?人们再度进入深思。

图1-12 1965年7月1日镇远马坪发现金刚石现场情景

7月1日中午,三组的地质员柏至善来到设在苗寨马坪的临时队部,带来了一个好消息,他在对探槽进行编录时,意外从那种绿色斑点中掰出一粒紫红色的镁铝榴石。这一发现无疑表明所见土状物就是金刚石母岩的风化产物,随即取样选矿证实确实含金刚石!人们欢呼雀跃,奔走相告,我国的第一个金刚石原生矿终于找到了!为了纪念这一特殊日子——党的生日,将马坪地区定名为“七一”地区,将我国发现的第一个含金刚石岩体定名为“东方1号”(图1-12)。
贵州省镇远县马坪在1965年前不为人所知晓,地图上也没有它的标记,这里的山野一片寂静。1965年7月1日,这里的山野沸腾了,电波传向世界各地,中国首次在这里发现并找到了金刚石原生矿。于是全国各地的地质工作者纷至沓来,学习取经,亲眼目睹中国第一个原生金刚石矿的风采。
金伯利岩在地表出露颜色都呈褐黄色,极似“水云母粘土页岩”,它夹在灰白色的白云岩中。在“水云母粘土页岩”靠近白云岩的接触处,分布着断断续续的褐铁矿薄层,俗称“铁壳”,是金伯利岩风化淋滤作用的产物。在褐黄色金伯利岩中常常保留着翠绿色扁豆状矿物,俗称“绿豆”,是含铬镁铝榴石蚀变的产物,可作为地表寻找金伯利岩的标记。在东方2号岩脉的西段,岩脉厚度仅0.5米,这种“铁壳”、“绿豆”现象十分普遍,敲打开岩石,常常会发现细小金刚石颗粒。
通过1965年4月在新寨屯支流(马坪小河出口处)发现一颗含铬镁铝榴石,沿支流步步追索,圈定河流沉积物和残坡沉积物的机械分散晕,逐步将寻找金刚石原生矿体的目标缩小,并锁定到了马坪地区的深冲一带,最在1965年7月1日,在镇远马坪发现了我国第一个含金刚石的云母金伯利岩岩体(东方1号),实现了我国第一个原生金刚石找矿突破,仅用了短短三个月时间。
在今天看来,“东方1号”含矿岩体属于钾镁煌斑岩类。但当时世界上含金刚石岩体仅金伯利岩一种,尚未发现钾镁煌斑岩。101地质队按照岩石的矿物学特征,没有简单地把在马坪地区发现的含金刚石岩体定名为金伯利岩,而是定名为“云母金伯利岩”,后来又发现了“橄榄云母岩”。富含金云母是钾镁煌斑岩的主要特征之一,这表明101队早在澳大利亚发现钾镁煌斑岩十年前,就已将这种岩石与传统的金伯利岩区别开来,显示出中国地质学家的智慧。
1.3.5 乘胜追击,追索发现3个岩体带
1959~1965年,101地质队驻地在炉山县(后归属凯里,炉山成为一镇)。随着镇远原生金刚石矿的发现,101地质队也成为贵州省地质局支持的重点,划拨资金,调集精兵强将。为调集钻探设备和人员给养,立项兴建从镇远通向马坪的矿山公路和队部。不久一条20余千米的公路建成,以镇远为起点,经芽溪,涌溪、大坳、滴水岩、洞头、苞谷场直到马坪。在离马坪苗寨不远的地方,地方政府拨出一块地,兴建101地质队队部。当时这里统称“七一地区”。
1966年10月,地质部在镇远县召开“全国金刚石原生矿找矿工作现场会”,来自全国二十多个省地质局(队)的专家出席会议。1966年在深冲山坡上布置了第一口钻井,准备向下探索云母金伯利岩的深部情况。钻到100余米处,是一段绿色未经风化的云母金伯利岩岩心,2米多厚。这是在中国第一次在钻井中发现原始状态下的新鲜云母金伯利岩石,为取得这类金伯利岩的实验数据和科学研究,提供了极为宝贵的资料。
1965~1972年间,在马坪地区共施工钻探1.65万米,机掘坑道553米,挖浅井1009米,槽探4.73万立方米,采集各类试验样品7000件;完成1:2000地质地形图6平方千米,1:1万构造地质调查117平方千米,并辅以大量的物化探电测、地面磁测及化探工作量。在发现第一个含金刚石原生岩体基础上,又发现水花、朱老屯、深冲三个岩体带,共发现岩脉334条,其中含金刚石者57条,其中东方1号、3号、8号、11号、12号、15号、37号、38号脉中金刚石达工业要求,估算了储量,使马坪成为小型规模金刚石原生矿产地。1973年5月,在大队技术负责人丁中一等主持下,由鲁芳浦、江朝阳、盛学庸等人编写提交了《镇远县马坪地区金刚石原生矿详查报告》。1974年10月,经贵州省地矿局审批,探明金刚石储量××××克拉。
通过对岩体特征和含铬镁铝榴石、镁铬尖晶石等指示矿物机械分散晕规律研究,至1972年,先后又在深冲找到了几个云母金伯利岩和橄榄云母岩岩体,构成了深冲、朱老屯和水花三个岩体带(图1-13)。
三个岩体带呈雁行状分布于清水江与舞阳河分水岭地区,最北面是水花矿带,向南4千米左右为深冲矿带(为该区最大和最主要矿带),再向南2.5千米为朱老屯矿带。共有露头和隐伏岩体334个,均以脉状产出。岩体受北北东一近东西向低级压扭性断裂及其派生羽裂和层间脱空构造控制,在平面、剖面上均呈尖灭侧现或再现形式分布。云母金伯利岩和橄榄云母岩,是本地区金刚石矿之母岩,也是本地区唯一的岩浆岩,同属偏碱性超基性浅成岩。通过对橄榄云母岩测试同位数年龄,约3.93亿~4.77亿年,属加里东运动晚期产物。据岩体相互穿插关系判断,云母金伯利岩稍晚,围岩几乎全为寒武系的白云岩。
对334个岩体中具有代表性的67个主要岩体进行金刚石选矿评价,初步证实,在马坪矿区的岩体中,云母金伯利岩体的金刚石含矿性远比橄榄云母岩体高。

图1-13 镇远-黄平地区钾镁煌斑岩及类似岩体分布图

整个矿区含矿岩体有57个,其中有14个岩体(金刚石含量为11.05~59.41毫克/立方米)达到工业品位,提交金刚石工业+远景储量××××克拉。该区金刚石晶体粒径0.2~1.0毫米,占98.13%,总体质量差、粒径小,无装饰和硬度级别。
1.3.6 锲而不舍,开展第二轮金刚石找矿
1966~1989年,在开展马坪金刚石原生矿区勘查评价的同时,101地质队继续以金刚石、含铬镁铝榴石等为主要指示矿物,对贵州境内长江、珠江两大水系的清水江、都柳江、舞阳河、锦江、乌江、红水河流域的金刚石砂矿和原生矿开展普查找矿工作,在支流找到了金刚石砂矿点45个以上,共选获金刚石近200颗(其中在黔东南地区就有金刚石砂矿点22个,选获金刚石141粒)。在全省各地相继找到钾镁煌斑岩类岩带15个以上,但都没有发现新的金刚石原生矿。虽然贵州的原生金刚石找矿陷入胶着状态,但人们的找矿热情丝毫未减,原生矿的评价工作也未停止。1990~1996年又开始了第二轮的金刚石找矿。
1990年,根据地质矿产部直发1989[038]号文件精神,101地质队以贵州多年的金刚石找矿成果为依据,编制了《贵州省金刚石成矿预测图》及详细说明书,用类比法划分出五个金刚石原生矿成矿预测区,其中A类预测区1个、B类预测区2个、C类预测区2个,为后期的金刚石找矿提供了工作方向。
1990年8月,全国金刚石成矿预测会议在苏州召开,较为系统地汇聚了从80年代以来众多有关板块构造、深部地质、同位素、古生物等新理论和方法,重新认识贵州地块的成矿条件,得出贵州所处的扬子克拉通是一个存在太古宙结晶基底、岩石圈厚度在170千米左右的冷地块。贵州省又正好处于古、中元古代活动带上(为扬子准地台与华南褶皱系过渡带的准地台东南侧边缘),是寻找金云火山岩型金刚石原生矿的有利地段。金云母火山岩型金刚石原生矿的指示矿物是低镁、高铝、富铬的铬铁矿。
由于对金刚石成矿有了新认识,贵州地质矿产局决定对A类成矿预测区的凯里-贵定等八县(市),按新理论、新方法、新工艺,再次展开金刚石普查找矿和研究工作。
1992年3月,在麻江隆昌-大塘地区,相继发现了由5个钾镁煌斑岩和橄榄金云火山岩岩体组成的岩体带(40个岩体),岩体带呈北东向及近东西向分布。虽然新发现岩体含矿性不理想,但其发现是在改变了以往的重砂取样方法,把铬铁矿作为主要指示矿物后取得的,对贵州金刚石原生矿找矿工作无疑具有重要意义。
1994年7月,通过地质踏勘,在雷山县大塘乡牛栏村南东约800米处,发现一金云母火山岩体,呈岩床状产于新元古界下江群地层中;10月在雷山县永乐镇附近发现两个煌斑岩岩体,一个呈岩床产出,一个呈陡倾斜岩脉产出;1995年5月,在榕江县平阳发现一煌斑岩岩体。上述几处岩体的产地皆属都柳江流域,它们的发现是否表明都柳江流域第四系冲积层中所产的金刚石系该流域内原生金刚石矿所补给,是一个值得重视的问题。毫无疑问,这些岩体的发现为在都柳江流域内寻找钾镁煌斑岩型金刚石原生矿提供了重要信息。
1990年至1996年,101地质队先后在黎平敖市、余庆、兴义-六盘水地区,开阳县花黎地区,铜仁大兴等地区利用含铬尖晶石作指示矿物进行扫面,除在麻江隆昌发现不含矿的金云母火山岩体和在兴义的贞丰、镇宁、望漠等县发现27个偏碱性超基性岩体外,其余地区仅发现一些含铬尖晶石异常,金刚石原生矿找矿依然无大进展。1996年,101地质队的金刚石找矿工作宣告结束。
1.3.7 重整旗鼓,开展新一轮金刚石找矿

图1-14 宋瑞祥(右二)在麻江隆昌实地考察钾镁煌斑岩岩体

贵州真的找不到有开发价值的金刚石矿?贵州地质人不相信。贵州省地质矿产局原总工程师何立贤先生意味深长地说:“任何大矿,都不是一蹴而就的。”
2010年11月12~14日,原地质矿产部部长宋瑞祥在辽宁、湖南地质矿产局金刚石专家的陪同下来到黔东南,考察指导贵州金刚石找矿工作(图1-14)。他这次到贵州来,就是让贵州的金刚石找矿工作不断线,希望贵州新一代地质人在老同志的帮助下,接过金刚石找矿的接力棒,在贵州找到具有工业价值的金刚石原生矿床。
前人的找矿经验再度点燃贵州地矿局的金刚石找矿热情。2010年12月3日,贵州省地质矿产局就金刚石找矿召开了专家座谈会(图1-15),李在文局长和周琦总工程师在认真听取了专家们对贵州金刚石仍具有找矿潜力的意见建议后,对贵州新一轮金刚石找矿工作进行了部署。李在文局长提出了六点工作意见:一是要充分发挥老专家“传帮带”作用;二是要开发利用已有金刚石找矿地质成果资料,为下一步找矿打好基础;三是编制好实施好贵州金刚石找矿行动计划,并列入局“十二五”找矿计划,成立局金刚石找矿领导小组;四是由局安排一定科研经费启动前期工作;五是争取中央及省地勘基金支持,积极准备申请立项;六是抽调专门中青年地质骨干,加强与老专家联系,发挥专家作用,启动新一轮的贵州金刚石找矿工作。
2011年11月21~23日,中国地质调查局组织的“全国金刚石找矿工作座谈会”在湖南常德召开。来自湖南、辽宁、山东、贵州、广西、湖北等省(区)的一线勘查队伍、科研单位与高等院校专家为全国金刚石找矿献计献策。与会的多数专家还专程赴贵州镇远马坪参观考察了“东方1号”含金刚石岩体,深入坑道仔细观察研究,并在凯里召开了贵州金刚石找矿专家座谈会。认为在扬子地台区,特别是贵州具备原生金刚石的成矿条件,完全有可能取得金刚石找矿新的突破。

图1-15 贵州省地矿局召开金刚石找矿专拣座谈会

1.3.8 贵州金刚石找矿存在的主要科学问题
1)镇远舞阳河流域产出的主要为Ⅰ型金刚石,而在附近的镇远马坪原生金刚石矿体却为Ⅱ型金刚石,是否另有来源?同时预示着马坪含金刚石的主要岩体是否还未出露?
2)清水江与都柳江共一个分水岭,两水系干流及其支流流经大体相同的地层,但两江所产金刚石类型截然不同,是否两流域岩体及其金刚石类型各不相同?是否预示着该地区含金刚石的岩体类型较多、找矿前景较好?
3)在都柳江发现大量Ⅱ型金刚石,其来源于何处?是否是雷公山地区存在较多的含金刚石的钾镁煌斑岩体还没有发现?由于强烈风化等原因,原鉴定的部分云母煌斑岩等岩体是否可能是含金刚石的钾镁煌斑岩?
4)按照镇远思南塘云母煌斑岩岩体就位的空间几何形态,是否可预测镇远马坪1号、3号顺层侵入的含金刚石岩床附近的深部,可能存在规模更大、产状较陡的岩墙或岩筒?
5)如果雷公山等地区在新元古代地层中存在含金刚石的钾镁煌斑岩岩体,是否预示着北部的镇远马坪地区寒武系地层中含金刚石岩体的深部还有很大的找矿潜力(如果是一套系统,且侵入的时间大致一致的前提下)?
6)铜仁城区南侧一带出现规模巨大的岩墙状硅化带、遥感环状构造,下寒武统中疑似隐爆角砾岩,是否预示着深部存在岩体?锦江流域中的金刚石是否来自与该地区深部岩体相关的不同期次、且部分剥蚀的岩体?

中国有计划地开展金刚石找矿工作始于1952年,当时的找矿目标是河流中金刚石砂矿。1952~1953年,地质部派专家组对山东沂沭河流域进行踏勘和调研。1953年,地质部组建湖南沅水地质队(后改名湖南413地质队),开展湖南沅水流域金刚石砂矿的普查找矿工作;至1967年,在湖南常德地区探明了4个金刚石砂矿区。1957年,地质部在山东省组建山东沂沭河地质队(后改名809地质队),在山东沂沭河流域和胶东地区进行金刚石普查勘探,先后探明了于泉、陈家埠等5个金刚石砂矿床。1964年,地质部在山东临沂召开了全国第一次金刚石专业地质工作会议,提出了开展以寻找金刚石原生矿为主的新一轮普查找矿工作。1965年,贵州地质局101地质队在黔东镇远发现“东风1号”含金刚石岩体。同年8月,山东809地质队在蒙阴常马庄发现中国第一个具有工业价值金伯利岩型金刚石原生矿床——“红旗1号”。此后数年,在山东陆续发现60余个金伯利岩体,其中有著名的“胜利Ⅰ号”。1971年6月,在群众报矿基础上,辽宁省区调队发现了金伯利岩,继而辽宁第六地质大队金刚石找矿取得重大突破。至1986年,在瓦房店地区发现了三个矿带和百余个金伯利岩体,提交了30号、42号、50号、51-68-74号等4个具工业价值的金刚石原生矿床和3个砂矿床。辽宁、山东、湖南等省金刚石原生矿床与砂矿的发现和勘查,构成了当前中国金刚石矿产资源的基本格局。在我国三大古老克拉通范围内,有17个省份发现有金刚石和有金伯利岩、钾镁煌斑岩产出,主要成果见图1-1。
有工业价值的含金刚石金伯利岩产地:山东蒙阴、辽宁瓦房店;
有工业价值的金刚石砂矿产地:湖南常德、山东临沂、辽宁瓦房店;
有金伯利岩和疑似金伯利岩出露的省份:山东、辽宁、吉林、河北、山西、河南、新疆;
有钾镁煌斑岩出露的省份:贵州、湖南、湖北、广西;
有与金刚石相关的岩体产出的省份:吉林、辽宁、内蒙古、河北、河南、山东、山西、江苏、安徽、新疆、广西、贵州、湖南、湖北、四川、西藏等。
自20世纪60年代以来,地质部(后为国家计委地质局、国家地质总局、地质矿产部、中国地质调查局)在全国组织开展了系统的、大规模的原生金刚石矿找矿工作,取得了重大找矿突破。本书将重点介绍湖南、贵州、山东、辽宁的金刚石找矿史。

图1-1 中国金伯利岩及钾镁煌斑岩分布图

1.2.1 沅水金刚石发现史

沅水,发源于贵州东南的云雾山,流经贵州省剑河、锦屏和湖南的洪江、安江、辰溪、沅陵、桃源、常德,注入洞庭湖,全长1047千米,汇水面积约8万余平方千米。流域内侵蚀了大面积含金矿源层——中元古界冷家溪群(现改为蓟县系)、板溪群(现改为新元古界青白口系)地层,故沅水盛产砂金,淘金历史源远流长。淘金者将发现的金刚石作为副产品回收,因此沅水发现金刚石的历史悠久,至少可追溯至一百多年前。据《桃源县县志》记载,清朝道光年间(1821~1850年),村民淘金相继发现金刚石。淘金者根据金刚石的颜色、晶形分辨金刚石,称之为天宝石、蓝宝石、八角籽、钻石。1940年,国民政府经济部探金局胡伯素在《地质论评》第五卷五期发表了《湖南沅水一带之金刚石》一文。文中记载:沅水自沅陵柳林汊以下,可考之金刚石产地有桃源境内撑角洲、罗家湾、高都驿、茯苓溪、沈溪、白洋河、港口及常德县(现改为鼎城区)的五泉山、牌楼坡、丁家港、马驿坪、水宝山等地。同年,李四光在《鄂西川东桂北第四纪冰川现象述要》一文中,亦对湖南洪江市江西街至托口一带,淘金者在沅水砂砾层中发现金刚石有所叙述。1949年,喻德渊在《湘西黔东金矿地质》一书中,也提及了沅水有金刚石产出。湖南地质调查所首任所长李毓尧,曾在沅水西岸桃源港口购得1颗重达70克拉的金刚石。前人诸多著述,都揭示了沅水蕴藏着丰富的金刚石资源。

1.2.2 率先寻找金刚石,砂矿勘查获丰收

413地质队首先开展湖南沅水主流河谷第四系地质地貌踏勘和群众报矿工作,从中发现洪江镇至安江镇和桃源至常德一带,第四系颇为发育,堆积地貌保留较完整。通过走访,初步统计常德市鼎城区丁家港小河、崖马头等地已采出金刚石达千余颗,淘金者并总结出“有籽必有钻”的规律性认识。籽就是水铝石,因其比重和脱水性与金刚石相似,故二者密切伴生。根据调查情况,确认安江、丁家港和桃源城郊都具备找矿前提条件,决定对丁家港区先行普查找矿,以期突破一点,取得经验后全面展开。经过数十天淘砂苦战,夏德庆小组终于在丁家港小河的罗家湾处找到了一颗透明闪亮的金刚石,坚定了在丁家港地区的找矿信心;但由于在初期沿用砂金矿的普查方法,垂直第四系沉积物走向挖浅井取小样,用淘金盆选矿,方法不对路,收效甚微。主要技术领导已意识到问题所在,若继续下去将会有劳无功。在此关键时刻,地质部迅速派出工作组和苏联专家伊斯科夫来队检查指导,并带来了手摇跳汰机和油选设备,举办了砂矿地质和选矿技术训练班,并从上海购进X射线选矿新设备,建立了小型选矿厂,从而推动了整个普查工作的进展。在野外地质工作方面,根据台阶状分布的第四系表面标高和基岩标高,结合松散堆积物的颜色、成分、结构、构造等特征,划分出Ⅰ~Ⅶ级内叠阶地。阶地分布区所展布的树枝状冲沟沉积物,系阶地沉积物遭受后期侵蚀剥蚀,再次搬运、分选并沉积于阶地基岩上的新型堆积地貌单元,称之为“细谷”。最早形成的细谷称“细谷阶地”,它们是金刚石最富集的砂矿类型,因此必须填测好第四系地质地貌图,它是金刚石砂矿勘查所必需的、极为重要的基础图件,见图1-2。

在砂矿普查初期,对矿区每个堆积地貌单元,垂直其走向稀疏布置1~3条找矿线,探矿工程(竖井、浅井、槽探)间距为20~40米。因为金刚石在含矿砂砾层中含量极低,为发现1颗金刚石需取大体积砂砾样品(10立方米)。经过阶段性普查,基本查明金刚石主要富集在砂砾层底部,因此要求探矿工程掘进到基岩5~15厘米,并将专家建议的4米分层取样改为2米。根据每个样品体积要求、分层厚度,来决定探矿工程断面规格的大小,以杜绝人为贫化现象。如竖井探矿,断面规格常用3.5米×1.5米,其长边垂直砂矿走向。经过半年的普查评价,基本查明细谷比阶地见矿几率高—倍至数倍。至此,初步认为丁家港矿区成矿找矿远景较好,于1955年转入勘探;并确立了“先细谷后阶地,先主谷后支谷”的勘探工作总体思路。地质部根据成矿远景分析,要求413地质队在“一五”期间,提交金刚石砂矿工业储量××万克拉*。为了加快勘探步伐,确保储量任务的完成,上级决定调姜世昌来队任队长,地质队迅速扩大到六百多人,展开了大规模的金刚石砂矿找矿工作。

图1-2 常德市丁家港桃源县桃源金刚石砂矿矿区第四纪地质地貌图

在第四系堆积物中找矿,需打井取大样选矿。当时没有挖掘机,就用十字镐、两齿锄和铁铲人工挖掘;没有提升的机械设备,就用吊杆提、辘轳绞;样品运输没有汽车,就用板车推、肩膀挑,发扬了地质队员为找“争气矿”吃大苦,耐大劳,艰苦奋斗,立志创业的精神风貌。

随着丁家港矿区找矿的不断深入,通过进一步总结砂矿分布和富集规律,将桃源、安江两地的砂矿勘查列入“一五”找矿规划。为确保储量任务的完成。地质部派苏联选矿专家苏洛维斯基来队检查和指导工作。专家指出,-16+0.2毫米的砂样在运输中不能漏砂,样品进选厂必须严格办理交接制度;在筛分—跳汰—油选—X光选的流程中,为确保选矿工作质量,在原样中必须加萤石矿物甚至金刚石进行选矿各流程的质量检查,严把质量关,要求100%收回,否则返工重选或再采样。一切探矿工作都有严格的规章制度、工作方法及质量要求,这是做好金刚石找矿工作最重要最基本的要求。

1958年3月,提交了《湖南省常德县丁家港矿区及桃源县桃源矿区金刚石砂矿地质勘探最终报告》,这是我国第一个大型细谷金刚石砂矿地质勘探报告,填补了我国金刚石矿种储量的空白,提交金刚石工业储量加远景储量××万克拉,黄金储量416.67千克。被湖南省矿产储量委员会评为优质报告。勘探工作共投入1:1万地质地貌填图260平方千米,1:1千地质地貌填图85平方千米,槽探12万立方米,浅井7211米,竖井13923米,综合选矿9.23万立方米。探求1克拉金刚石,只投入费用4.2~7.8元,这种低成本高回报是413地质队全体职工为建设新中国找“争气矿”,争时间抢速度,战酷暑斗严寒,艰苦奋斗换来的。由于国家急需金刚石,1959年建立了六○一矿山。

提交上述报告后,在队长赵福林、吕文凯和总工程师李玉树的领导下,开始了丁家港、桃源两矿区阶地砂矿勘探和细谷砂矿扫尾工作,与此同时,完成了安江矿区、沅陵窑头矿区砂矿的普查勘探任务。截至1964年,在沅水主流的四个砂矿区共探明金刚石储量××万克拉,其中,表内储量占92.12%;此外还附带了砂金储量639.874千克,锆石地质储量1929.8吨。1970年,湖南省地质局召开年度地质工作计划会议,省计委主任白玉兰同志在会上作报告提到:你们局对国家是有贡献的,今年4月24日,我国成功地发射了第一颗人造地球卫星,里面有用湖南沅水金刚石制作的高精尖部件。队员们欢呼:“东方红曲天上来,沅水钻石上青天。神州人民齐欢跃,催我奋进找矿源”。

为了扩大砂矿勘探后备基地和进一步寻找原生矿,按照区域展开,大力加强普查的部署,开展新区的勘查工作,使用砂矿选矿手段对沅水主流及其七大支流,以及沅水主支流贵州省清水江、广西桂北区的都柳江,湖南资水进行了较为系统的普查,先后在贵州省的锦屏八卦河,亮江的中黄、邓寨,台江的施洞口,都柳江流域内的广西融江、贵州榕江、湖南资水的益阳新桥河等地发现金刚石。尽管未找到工业砂矿,但金刚石原生矿找矿远景区已轮廓初现,表明扬子地台是一个重要的金刚石成矿区。

通过在沅水砂矿区的外围开展的1:5万地质填图工作,对区域地质产生了一些新的认识。在沅陵—常德黄土店一带原划为板溪群的地层中,发现了区域性高角度不整合,其下为冷家溪群,其上为板溪群,并创建了武陵造山运动;同时找到了多处集群分布的雪峰期基性、超基性岩岩体,从而打破了江南叠台隆无基性超基性岩浆活动的传统认识。在安江矿区东侧填图中,于怀化隘口—安江—洪江镇一带,也发现了长达25千米的北北东向雪峰期基性、超基性岩带。通过填图工作,丰富了区域基础地质资料。按照现在的观点,褶皱基底的发现揭示出扬子地台为P型克拉通,具有钾镁煌斑岩的产出条件,为金刚石原生矿的成矿提供了最基本的地质背景。

1.2.3 沅水金刚石砂矿分布和富集规律

托口—常德段长达567千米,是沅水主流河段,峡谷、宽谷相间分布,控制着金刚石砂矿分段富集之规律(图1-3)。洪江市—洪江镇之间的鹭莺滩峡谷,安江-辰溪间的黄狮洞峡谷,沅陵-桃源间的五强溪峡谷,沅水均侵蚀切割到元古宙地层,流水湍急,底蚀和搬运能力极强,河道冲刷力大,险滩多,不利于金刚石的沉积和富集保存。当沅水走出峡谷,进入豁然开朗的中、新生界红层盆地,蛇曲河道异常发育(弯曲指数一般大于1.5),河水搬运能力迅速衰减,侧蚀和堆积作用并驾齐驱,加之河道内湾区横向环流分选作用的加强,不断地将深水区的金刚石和其它重砂矿物推向浅水区的滨河床浅滩相区,推动了加积、分选和再富集的成矿过程。

沅水金刚石还具有明显的主流富支流贫的分布特点。在七大支流中,选矿取样几百立方米,见到的金刚石也只有屈指可数的几颗,均未见近源富砂矿赋存。究其原因,主要是由于河谷纵坡降接近或大于1‰,河流搬运能力强,不利于金刚石沉积和富集保存。因此,一概而论近源砂矿必富是欠妥的。依据国内外找矿经验,只有在河谷纵坡降小于0.6‰的情况下,才能形成近源富砂矿。沅水主流四个金刚石砂矿区都位于中、新生界红盆地区内的宽谷地段,都分布在河谷纵坡降为0.34‰且由陡变缓、堆积地貌异常发育的初始区。

沅水各宽谷地段都有大颗粒金刚石出土。洪江市郊群众报矿见一颗重达13.825克拉、完整的金刚石晶体;桃源茅草街民采砂矿中曾见一颗重达43.15克拉的大金刚石;六○一矿在开采丁家港细谷下段金刚石砂矿时,重达5克拉以上的金刚石屡见不鲜,最大的重18.9克拉。这些大金刚石的出土,不仅显示出砂矿的品质,还隐含着重要的金刚石源区信息。

图1-3 湖南省金刚石分布略图

沅水第四系金刚石砂矿类型有阶地冲积砂矿、细谷阶地和细谷坡积-冲积砂矿、现代河床冲积砂矿。阶地砂矿矿体多赋存在古河内湾或急湾浅水区滨河床浅滩相区,深水区即阶地中前部位,只有古砂洲头部才成矿。细谷砂矿是阶地区内树枝状分布的小溪,冲切阶地含矿砾石层并切入基岩,将阶地沉积物进行搬运、分选、再沉积的砂矿新类型。因此,细谷砂矿的品位比作为其来源的阶地砂矿提高几倍甚至十倍之多,是沅水流域探求储量的主要砂矿类型。细谷中富矿体多产布在中央轴线区,而其两侧因阶地坡积物的混入,分选欠佳,使品位降低。细谷阶地就是阶地区的老细谷,成矿条件同新细谷。沅水现代河床砂矿,以辰溪-泸溪河段金刚石含量最高,该段河流弯曲指数≥3,是富集金刚石最有利的河段之一。这里的褐色金刚石含量为42.4%~45.2%,比安江和丁家港、桃江矿区增高1.7~1.9倍,凸显有侧向补给源。

1.2.4 沅水砂矿金刚石的晶貌特征

沅水金刚石颜色达40余种,主要有红、黄、蓝、绿、橙、褐、灰、黑、无色等,其中以浅的黄、绿、褐色金刚石最多,约占70%~90%。

沅水金刚石晶体形态,98%为单晶,完整晶体最高达79%~90%。晶形千姿百态,计有八面体、菱形十二面体、平面体聚形、曲面体、平曲面体聚形等形体,见图1-4。按照等轴晶系结晶学原理,金刚石应有四面体,但自然界很少见及,在丁家港矿区发现一颗。

沅水金刚石颗粒大,质量好,宝石级金刚石达63%。在四个砂矿区,1~4毫米的粗粒金刚石所占比例较高,为55%~79%。金刚石平均重量,安江为25.1毫克,窑头为13.5毫克,桃源为14.8毫克,丁家港为9.2毫克,均说明经历过较长距离的搬运和强分选所致,在矿区罕见金刚石的指示矿物是可以理解的。

沅水有15%的金刚石表面附有色斑(或称雀斑),其颜色有褐、绿、黄、棕、黑等(图1-5)。其中褐斑金刚石占10%,绿斑占3%,其他色斑占2%。对于色斑的成因,众说纷纭。奥尔洛夫认为褐斑是古型金刚石的标型特征,是由绿斑经区域变质转变而来的,可作为地质温度计应用;但他不能解释湖南一颗金刚石上同显褐、绿两斑现象。瓦连金认为古型金刚石必须具备褐斑、磨损、断口、冲击痕才能准确定位,因为火山口相中的金刚石由于遭受到地表植物酸的淋滤、腐蚀作用,同样可以形成褐斑。

沅水金刚石中含包裹体矿物达十多种,见图1-6。含有镁橄榄石、顽火辉石、透辉石、镁铝榴石、S1-S3组铬尖晶石的金刚石属橄榄岩型(P型)金刚石;含绿辉石、铁铝-镁铝榴石、蓝晶石的属榴辉岩型(E型)金刚石;还有同含P、E型矿物组合以及柯石英、霞石、碳硅石的过渡型金刚石。金刚石中见有金云母、方解石,方铅矿、金刚石、硅铁和硅铝球粒,但沅水金刚石中最常见的矿物为石墨。金刚石包裹体矿物提供了大量地质找矿信息。现代金刚石成矿理论认为:榴辉岩型金刚石与古老克拉通边缘活动带的板块俯冲有关。我们根据湖南金刚石中捕获的地幔岩矿物为据,推测其含矿寄主岩主要是橄榄钾镁煌斑岩。因此,扬子地台区的找矿,应更侧重橄榄钾镁煌斑岩的勘查。

图1-4 沅水金刚石形态特征

图1-5 沅水金刚石色斑

沅水金刚石根据含氮量的多少以及红外、紫外吸收光谱特征,可划分为Ⅰ、Ⅱ型和过渡型金刚石。含氮量大于万分之一的Ⅰ型金刚石占81.6%;含氮量小于万分之一并具半导体性能的为Ⅱ型金刚石,占6.3%;过渡型金刚石占12.1%。其中,Ⅰ型金刚石硬度最大,八面体可钻十二面体、六面体。用沅水金刚石做的拉丝模具,可拉丝13~16万米,比其他产区金刚石只拉丝3万米高出几倍,因此沅水金刚石深受客户的青睐。

沅水金刚石表面蚀象多种多样,有叠层状倒三角形生长蚀象(图1-7)和正三角形溶蚀蚀象,也有四方形层叠状蚀象和排列有序的长条状、滴状、瘤状蚀象等。这类微观晶貌特征在砂矿中常见,说明金刚石被搬运的距离不会很长。另外,该特征也是区别真假金刚石的重要标志之一。

图1-6 沅水金刚石包裹体

图1-7 沅水金刚石蚀象特征

1.2.5 新一轮金刚石原生矿普查(1964~1984)

地质部根据我国湖南、山东已探明金刚石工业砂矿床的进展,为加快原生矿找矿步伐,于1963年8月与建工部共同组成考察组赴坦噶尼喀考察金刚石找矿方法和经验。1964年11月10~17日在山东临沂召开全国金刚石地质工作会议,总结了我国前期找矿成果,介绍了国外勘查原生矿的方法和经验,讨论了找矿形势与任务,制订了规划和奋斗目标,确认了以地质观察为基础,重砂采样(以寻找金刚石及伴生矿物——当时主要是含铬镁铝榴石)为主要找矿手段,开展我国原生金刚石矿第一轮普查。二十年来,413队在湘西地区南征北战,完成普查面积近4万平方千米,发现金刚石和镁铝榴石异常点区五十多处。1965年根据区调资料,在湘南宁远县保安圩的基性超基性火山岩岩管中,找到了大量含铬镁铝榴石、次铬透辉石、铬尖晶石。岩管中见有纯橄岩、尖晶石二辉橄榄岩深源捕虏晶,但选矿未见金刚石。对其周围水系开展砂矿选矿普查,在湘江耒阳发现2颗金刚石。至此,在湖南四大水系都发现了金刚石。

1965~1968年,在湘西南地区展开大面积普查,于安江对河的婆田、南侧的八门小河、熟坪双叉溪小河,会同的地灵白垩系盆地以及舞水主流等地,发现了镁铝榴石或金刚石。特别值得提及的是,湖南境内舞水主流经采样见有蓝紫色或紫红色镁铝榴石,沿河金刚石在芷江以西的便水则断线。在沅水下游地区,于桃源福善岗、临澧芽林桥等地,也发现了金刚石及镁铝榴石异常。为了加快找矿步伐,尽快找到原生矿,在开展面上普查的同时,优选找矿靶区以求突破。

1966年,选择靖州藕团地区详查,在本区公洞溪、康头寨两小河各选到一颗金刚石,其汇水面积90平方千米。若在新元古界南华系、震旦系地层区突破原生矿,可推动贵州省亮江地区的找矿工作。但通过1:1万地质观察、山地工程揭露和面积型重砂采样,未发现镁铝榴石,也未找到岩体,只在标高800米的山顶洼地中见外来的残留砂砾层。因此,本区金刚石来源未查明。

1969~1972年,选择安江东南侧的熟坪地区进行找矿会战,参加单位有区调、物探分队以及中南地质研究所金刚石组。在面积36~40平方千米内,进行了1:1万地质、重砂、物化探测量以及槽井探、钻探工程揭露工作,找到300多条斜云、斜闪煌斑岩岩脉,水系中共见9颗金刚石,但未见含铬镁铝榴石,未发现含金刚石岩体,工作暂告结束。

1972~1973年,在靖州飞山坡脚地带,水系重砂采样和地层人工重砂分别发现45颗和13颗镁铝榴石和大量的铬尖晶石。镁铝榴石折光率1.762~1.712,紫色系列占68.9%,其余为茄色。经1:1万地质观察和重砂采样,以及重砂异常区的物化探工作,未找到岩体。后经人工重砂采样于上三叠统一下侏罗统红层第二岩性组,发现一颗微粒金刚石和几颗镁铝榴石,属中间储集层。通过对红层岩相古地理的初步研究,认为飞山红层属北侧古河流的冲积物,找矿工作应向北区推进。据现有资料分析,会同北侧的东西向断裂可能为控制镇远马坪含矿岩带的东延部分,北东侧巫水支流若水所见的橄辉云煌岩,后经贺安生鉴定为白榴石钾镁煌斑岩;东西向断裂南侧的地灵白垩系盆地有富含镁铝榴石层位,因此,靖州飞山-会同地区的找矿工作还需深入进行。

1973年,在会同覃板地区普查,在水系中见18颗镁铝榴石。在南华系江口组人工重砂中,共见镁铝榴石379颗和1颗微粒金刚石。镁铝榴石折光率1.746~1.733,未见紫色系列,以橙色和茄色系列为主。同时在靖县野塘、破屋普查,水系重砂中见镁铝榴石112颗,南华系地层中见15颗,折光率1.746~1.730,同样以橙色系列为主。

1968年,在会同西南的地灵盆地开展普查,于水系中见4颗镁铝榴石。之后经多次工作,在白垩系红层第二、四段共见镁铝榴石657颗,水系重砂中见59颗,其折光率1.770~1.742,紫红色系列占58%。

基于上述,南华系与上三叠统一下侏罗统、白垩系红层所含的目的矿物对比,有同异之处。①所含金刚石都是微粒级,重量小于1毫克;②南华系、震旦系中的镁铝榴石颜色单一,以茄色、橙色系列为主,折光率均小于1.746,微化分析含铬量低,矿物内含包裹体、杂质较多。电子探针测定的Cr₂O₃、CaO成分,投影于索波列夫判别图中,均落在非金伯利岩区。而红层区的镁铝榴石颜色多样,且以紫红色为主,折光率有高有低,高的为1.770~1.760,与南华系、震旦系中相比有明显的不同,说明二者非同一来源,产状亦不相同。存在含金刚石及镁铝榴石的多层中间储集层,已揭示金刚石原生矿产出的多期性。

沅水、澧水下游地区,经多年的重砂法普查和选矿方法搜索,于两湖中断陷(洞庭地块)与江南叠台隆(雪峰地块)、上扬子台褶带(武陵地块)衔接的地带,凡有红层保留的地带,总有一些寥若晨星的金刚石及镁铝榴石分布。这条北北东向或近南西向隐约分布构造带,一直伸向有金刚石发现的黄陵背斜区,应是一条金刚石原生矿产出的成矿带,须深入进行原生矿勘查工作。

涉及湘西土家族苗族自治和张家界市的北东向地带,在70年代至80年代初,经大面积普查和各县所布的选矿点侦察,只在黄合云地区的现代水系及标高720米的岩溶裂隙和漏斗砂、砾层中发现金刚石56颗,但未见铬尖晶石、镁铝榴石异常,因此,必须展开区域性地貌专题调研和高精度航磁普查指导找矿。

在搜寻原生矿的过程中,只在南华系、震旦系、上三叠统—侏罗系、白垩系、第三系中发现含微量镁铝榴石,并于南华系、侏罗系、白垩系中共见5颗微粒金刚石。这么稀少的金刚石难以解释沅水流域丰富的砂矿聚集,因此它们并非沅水第四系砂矿的主要来源,而只能表明区域金刚石原生矿成矿的多期性。

今天回过头来反思,二十年来为什么没有找到金刚石原生矿?原因是多方面的。

一是重砂法找矿只侧重镁铝榴石的寻找,而未将铬尖晶石作为指示矿物予以应用,有极大的漏矿可能性。以澳大利亚为例,一家公司曾先进行镁铝榴石重砂法找矿,未见重砂异常,漏掉了阿盖尔大岩管。后来,另一家公司又来找矿,根据水系中与金刚石密切伴生的大量铬尖晶石,采用微粒金刚石+铬尖晶石作为重砂找矿的指示矿物组,很快发现了世界级的阿盖尔含金刚石岩管。我们必须汲取这一宝贵的找矿经验。当前,急需对以往十万件重砂样品和以往重砂鉴定的原始资料认真地进行二次开发,圈定铬尖晶石异常,并进行老样品的内检复查,凡是见有铬尖晶石颗粒大小混杂,自形晶、半自形晶、它形晶皆有,表面有麻点、蚀坑,矿物断面见环带构造者,均需深入进行研究。特别是要利用电子探针进行化学成分测定,寻找指示矿物的铬铁矿异常,达到优选找矿靶区,发现原生矿之目的。根据当代金刚石成矿理论,古老太古宙A型克拉通(>25亿年)多分布金伯利岩,而元古宙P型克拉通(25~16亿年)多产钾镁煌斑岩。二者指示矿物不同,金伯利岩型以镁铝榴石、铬透辉石、镁钛铁矿为指示矿物组合;而钾镁煌斑岩型则以金刚石、铬尖晶石为指示矿物组合。在扬子地台找矿时应对第二种矿物组合特别关注。

二是湖南植被发育,风化土较厚,山体有层层梯田环抱,阻止了岩体物质的剥蚀和扩散,不能很好地形成水系重砂找矿异常。特别是灰岩地区,岩溶洼地异常发育,第四系覆盖厚,岩体风化物质难以向外扩散。因此,使用高精度航磁找矿手段势在必行。湖南红层区,山体植被不发育,土层不厚甚至无土层,因此,只要红层含镁铝榴石,就容易扩散到水系中被重砂法发现。但过去对次生源补给的镁铝榴石异常区带,缺乏矿物表面特征的深入研究,不能判断被搬运的距离。例如,若见有带蚀变皮壳的ROK特征的镁铝榴石,一般距原生源10千米之内。对次生源的砾石和重砂物质组分研究也不够深入,难以判断蚀源区方向。

三是在找矿中重完成工作量,轻地质成果研究,急于求成,多次在次生源中搞突破,耗费人力物力,拖长了找矿所需的时间。

1.2.6 寻找金刚石原生矿的新进展

1989年,根据宁乡地区两组大断裂发育,卫片上环形构造十分清晰,有多期基性、超基性火山岩产出,长沙道林已发现镁铝榴石等情况,湖南413队圈定出1000平方米的面积进行原生金刚石矿普查。运用铬尖晶石异常及其矿物晶貌特征判别,于1990年找到了含金刚石新的岩石类型——管脉相伴集群分布的橄榄钾镁煌斑岩。6个岩管规模均大于1万平方米,长200~500米,宽120~200米。岩管呈近南北向产布在元古宇板溪群和泥盆系上统锡矿山组地层中(图1-8,图1-9),侵入时代为晚古生代海西期。

图1-8 湖南省宁乡县沩乌乡云影窝地质略图

图1-9 湖南省宁乡县沩乌乡云影窝23勘探线剖面略图

宁乡橄榄钾镁煌斑岩的重要发现,推动了湖南省乃至扬子地台的金刚石找矿工作。根据宁乡地区找矿新进展,1992年开展了长沙-桃江地区普查,在七处发现了金刚石。2007年,在望城县泥鳅塘螺头山,对玻基橄辉岩采人工重砂样发现1颗粒度小于1毫米的微粒金刚石,增加了含金刚石的岩石新类型。

基于湖南金刚石成矿条件好,金刚石及其指示矿物广泛分布,中外合作持续不断,先后有澳大利亚艾斯顿公司、光塔公司、比利时西贝克公司在湘西与413队进行过合作找矿。目前正同澳大利亚宝蓝诺密里公司合作找金刚石矿,成立了常德西澳金刚石矿业有限公司。

1.2.7 对今后金刚石找矿中几个问题的讨论

(1)关于找什么类型的原生金刚石矿

按照现代金刚石成矿理论,湘西地区属P型克拉通;依据地球物理资料对湖南微板块的划分,湘西地区位于俯冲带的上盘。这两个条件均与橄榄钾镁煌斑岩成矿特征吻合。在湖南、贵州已发现的含金刚石岩体均属此类岩石。因此,寻找钾镁煌斑岩应是湖南实现原生金刚石找矿突破的基本方向。

(2)关于找什么时期的原生矿

金刚石在地幔中需5亿~10亿年稳定生长期,又基于湘西中、新生界红层区普遍含有金刚石的指示矿物,陈国达教授曾指出地洼期是原生金刚石的主要成矿期。因此,湘西地区必须加强印支、燕山早期的原生矿找矿工作。在红层区多见金刚石及其指示矿物地段,其蚀源区是突破原生矿的主要地区,应大力加强高精度航磁找矿工作。

(3)关于重砂法找矿的指示矿物组的确定

据湖南深部地球物理的研究成果,从地表向深部在40~80千米内为尖晶石二辉橄榄岩,80~110千米为石榴石二辉橄榄岩。含矿的寄主超基性岩浆从地幔深处上侵,都必经这两个地幔岩层。根据这两类深源岩石的副矿物特点,必含大量的铬尖晶石和镁铝榴石,因此金刚石+铬尖晶石+镁铝榴石应是合理的指示矿物组合。铬铁矿(S₁、S₂、S₃、S₇)和低钙高铬的G₁₀镁铝榴石含量的多寡是判别岩体中含矿性的主要标志。

经初步估算,沅水主流河段至少蕴藏有1800万克拉的金刚石。这么多的金刚石,只靠几个微含金刚石的中间储集层来供给沅水主流砂矿是难以解释的。此外,而且每个宽谷段都有大金刚石产出。因此,必有大而富的原生矿源补给才能形成沅水主流金刚石砂矿巨大的次生扩散场。沅水流域内的贵州马坪原生矿属Ⅱ型金刚石矿物,不能解释沅水主流以Ⅰ型金刚石为主的来源问题。统计数字表明,金伯利岩型岩体含矿达工业开采要求者只占2%~3%,钾镁煌斑岩则更低。因此,发现一些不含矿或贫含矿的岩体是正常的,不能据此作出一个金伯利岩田或钾镁煌斑岩田不含矿的结论。坚持从大量不含矿的岩管中发现含矿岩管,是原生金刚石找矿的基本思路之一。

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永春县19418014930： 关于金刚石.` - ？
宓垄亨威： 中国发现金刚石约在200~300年前,在明清朝之际(约17世纪),湖南省农民在河砂中淘到过金刚石.金刚石的地质勘查工作始于20世纪50年代.迄今,在中国发现的重量大于90 ct的著名金刚石有6颗,如重约158 ct的“常林钻石”等.中国金...

永春县19418014930： 中国最大的钻石最早发现在哪里? - ？
宓垄亨威： 我国最早的钻石开采地湖南沅水地区 清朝道光年间(1820-1850)湖南西部农民在沅水流域淘金时先后在桃源、常德、黔阳一带发现钻石,当时钻石主要用作补瓷器用的钻头. 湖南省于1952年成立金刚石找矿勘探队,1958年在湖南常德建立中...

永春县19418014930： 金刚石的主要产地 - ？
宓垄亨威： 如前面所介绍的,伯纳特兄弟于1870年发现了金伯利金刚石矿.正是这一发现,使人们知道了在哪种岩石中有可能含有金刚石. 原来,那是一种在远古时代的岩浆冷却以后所形成的火山岩.接着,研究者又发现,在这种火山岩中除了金刚石,...

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宓垄亨威： 原生金刚石是在地下深外处(130—180Km)高温(900—1300℃)高压(45—60)*108Pa下结晶而成的,它们储存在金伯利岩或榴辉岩中,其形成年代相当久远.南非金伯利矿,橄榄岩型钻石约形成于距今33亿年前,这个年龄几乎与地球同...

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宓垄亨威： 中国钻石资源与产地中国的金刚石探明储量和产量均居世界第10名左右,年产量在20万克拉,钻石主要在辽宁瓦房店、山东蒙阴和湖南沅江流域,其中辽宁瓦房店是目前亚洲最大的金刚石矿山.中国于1965年先后在贵州和山东找到了金伯利...

永春县19418014930： 金刚石是怎样形成的? - ？
宓垄亨威： 金刚石是一种天然矿物,是钻石的原石,是碳元素经地质作用而形成,原生矿主要为金伯利岩和钾镁煌斑岩中.简单地讲,是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳(C)元素组成的单质晶体.

永春县19418014930： 天然钻石是怎么形成的? - ？
宓垄亨威： 图解:http://info.jewelry.hc360.com/2005/12/29154922703-2.shtml原生金刚石是在地下深外处(130—180Km)高温(900—1300℃)高压(45—60)*108Pa下结晶而成的,它们储存在金伯利岩或榴辉岩中,其形成年代相当久远.南非金伯利...

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宓垄亨威： 化学成分 钻石的化学成分是碳,这在宝石中是唯一由单一元素组成的.属等轴晶系. 形成原因 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.钻石成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份基本相同...

永春县19418014930： 请问[趣味地理] 指南针为什么会失灵? - ？
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