华北地台金刚石找矿前景及成矿预测

万方来，蒋金晶

辽宁省第六地质大队，辽宁普兰店116200

华北地台金刚石找矿前景及成矿预测

万方来，蒋金晶

辽宁省第六地质大队，辽宁普兰店116200

华北地台是我国最重要的金刚石成矿区，已在山东、辽宁找到具经济价值的金伯利岩型金刚石原生矿床，并且在江苏、安徽、河南、河北、山西、吉林等地发现金刚石矿点和重要的找矿信息.依据华北地台金刚石原生矿的成矿规律及物化探、重砂综合信息研究成果，将郯庐断裂带、太行山断裂带及华北地台北缘金刚石原生矿成矿区带，大致划分为4个成矿远景区.

华北地台；金伯利岩；金刚石；成矿地质条件；成矿远景区

世界上有40多个国家发现了金刚石，目前只有27个国家找到具有经济价值的矿床.我国在华北地台已找到山东、辽宁省两个具有经济价值的金伯利岩型金刚石原生矿床生产地，近年来先后在浙江龙游地区发现了含金刚石的岩体［1］，辽宁东部发现109号、110号两个含金刚石的金伯利岩管❶❶辽宁省瓦房店地区金刚石隐伏矿体普查报告.2012..根据以往工作程度及工作成果来看，华北地台是具备金刚石原生矿成矿地质条件的，寻找具有较大突破和进展的金刚石成矿远景区对进一步扩大金刚石资源量有着决定性意义.

1 金刚石原生矿成矿地质条件

华北地台四周以深大断裂为界，其内部被若干条近于南北向和东西向的大断裂分割成几大断块，各断块呈隆拗相间出现，使华北地台基底形成断块分割、隆拗相间的构造格局［2］，构成了华北地台范围内的3个古老基底隆起区，即地台北缘的内蒙地轴、东部胶辽-鲁西隆起和西部的太行隆起.前人根据“华北北部存在近南北向分布的原大陆和岛链”的地质结论，认为在华北地台北缘的乌拉山至张家口之间、蓟东地区、辽东、鲁西和太行山以西地区可能存在华北地台基底最古老的陆核［3］.

华北地台上已出现的金伯利岩全部分布于东、西两个近南北向的古老基底隆起区.其东部有瓦房店、蒙阴、铁岭、桓仁、涉县及鹤壁6个金伯利岩区（图1）.其中富矿的辽宁瓦房店-山东蒙阴金伯利岩区分布在古陆核的中心；贫矿的辽宁铁岭金伯利岩区分布于古陆核西缘；无矿的山西涉县-河南鹤壁金伯利岩区分布在古陆核的西缘元古宙裂陷带，处于太行隆起上，在这一带上至今还没有找到具有工业品位的金伯利岩管［4］.

1.1 古老结晶基底

富含金刚石矿产的地台地区，大多都具有厚度大、时代老、刚性强度大的结晶基底和平缓的沉积盖层.统计了世界大型金伯利岩金刚石原生矿床地台，其基底年龄都十分古老（表1），年龄越古老的地台其成矿规模也越大.目前测得金伯利岩中金刚石年龄大都大于3 Ga，且金刚石又限于古老大陆地区，有学者认为这是因为大陆地壳下的岩石圈厚度大到足以使金刚石能够稳定保存的深度，而且在推断早期地球历史的阶段发现，地幔中的碳含量高于现在［5］.世界上其他金刚石产地的地质背景基本如此，如俄罗斯雅库特金刚石区，基底为太古宇的片岩、片麻岩，其上覆盖有产状平缓的古生界沉积盖层；南非地台是世界上金伯利岩体最为富集的地区，结晶基底为太古宇岩石，金伯利岩侵入石炭纪—晚侏罗世地层中［6］.

图1 华北地台金伯利岩和钾镁煌斑岩分布图（据文献［4］）Fig.1 Distribution of kimberlite and lamproite in North China platform（From Reference［4］）

以鞍山群和泰山群为结晶基底的辽南和鲁西两地区，已发现富含金刚石的金伯利岩，以阜平群和登封群为结晶基底的豫北、冀南、晋西和晋东北也都发现了金伯利岩和镁钾煌斑岩.从结晶基底年龄值和华北地台发展历史上来对比，登封群与鞍山群相近，太华群更接近于泰山群；若与世界几个盛产金刚石的古老地台的结晶基底年龄值相比较，除小于南非与西伯利亚地台外，与其他金刚石地台的基底年龄值相近［3，7］.除古老的结晶基底以外，作为稳定地台的主要标志和重要保存条件，平缓沉积盖层的存在也是必不可少的.

表1 世界金刚石原生矿产区地台基底年龄简表Table 1 Basement ages of platform s w ith primary diamond in the world

1.2 深断裂及深部构造

金伯利岩集群性产出的特点和大多数金伯利岩产于地台次一级隆起和拗陷的接合带及两侧的特性，都直接表明了金伯利岩的形成及分布与地台上规模巨大的深断裂带密切相关［8］.不少学者认为深断裂尤其易产生于压力最大的两个次级构造单元的交接部位，因此才能使来自上地幔的金伯利岩上升到地表［9］，尤其是地壳的拉张区（即张性深断裂带和裂谷带），与金伯利岩形成有直接的关系（图2）.我国已知具有工业价值的原生金刚石矿床主要分布于纵贯东部的郯庐断裂带及其附近地区.

蒙阴金伯利岩主要受基底北西向和东西向构造的控制.岩体赋存部位基底断裂十分发育.区域上，常马矿带位于基底东西向曲阜-沂南断裂、北东向上五井-王村断裂和北西向新泰-垛庄断裂3组构造的交汇部位，西峪矿带位于上述3组基底断裂的次级构造的汇合处，坡里矿带位于基底东西向莱芜-汞丹山、北东向上五井-王村及北西向旋风峪-苏村3组断裂的交叉处.而瓦房店地区由于沉积盖层剥蚀程度比蒙阴地区小，所以瓦房店地区基底东西向构造则是应用区域地球物理资料解释后才更加明确.另外，铁岭、桓仁、集安、应县、涉县、鹤壁金伯利岩区基底东西向构造对金伯利岩的产出也较有利.

总的看来，金伯利岩浆的活动可能与地幔异常隆起有关［10］.有人认为金伯利岩分布在地幔隆起与拗陷的交接带上，也有人认为在地幔隆起的斜坡上，总之地幔隆起对金伯利岩的形成有利.从板块构造学说来讨论金伯利岩形成的有利构造环境，一般认为弧后盆地及裂谷带的肩部都是有利的，因此台缘裂谷地带也是寻找金刚石的有利位置.

1.3 超基性-基性岩

金伯利岩被认为是一种碱性或偏碱性的超基性岩.它与偏碱性的基性-超基性岩、碱性岩和碳酸岩有着密切的空间及时间关系.如云母橄榄岩、橄辉玢岩、镁铝榴石橄榄岩、黄长煌斑岩等等，常与金伯利岩伴生，并受同一构造体系控制［11］.鄢明才等［12］对中国东部地壳的研究表明，中国东部出露的基性岩岩石（主要为玄武岩）占5.54%，主要分布在中国的北部，南部少见.基性岩明显富集亲铁元素和Ca、Mg、P、Cu，此外Nb、Ta、HREE、Zn、Mo等也在基性岩中较富集.华北地区的基性侵入岩为钙碱性.根据组合指数，中国东部地区玄武岩分布广泛，并具独特的演化规律，前新生代的玄武岩具有钙碱性的平均成分（σ=2.3～2.5），新生代华北地台玄武岩呈碱性（σ=4.84）［13］.

图2 金伯利岩产出构造环境示意图Fig.2 Schematic diagram for the tectonic environment of kimberlite

金伯利岩与玄武岩处于陆壳板块同一部位.金伯利岩与碱性玄武岩岩浆作用同时发育的地区，都属于台区剥蚀很深的部分，只是玄武岩浆源较浅，密度较小，易于喷发［14］.山东蒙阴西峪金刚石矿床中的金伯利岩切穿了燕山期基性岩，说明含金刚石矿体继承了早期岩浆的上升通道，产出位置具有一致性.具工业价值的金伯利岩往往与暗色岩共生或伴生，这是因为在一定深度，大量玄武岩浆的溢出导致地壳深部形成空虚带，金伯利岩岩浆则侵入到近地表的环境中.如果其他岩浆岩发育就意味着构造复杂，难于形成有工业价值的金伯利岩筒.

中国东部新生代玄武岩中广泛分布有碱性橄榄玄武岩，在辽宁宽甸、吉林龙岗、安徽女山、江苏六合、山东山旺等地，都发现有碱性程度高的玄武岩，且Na2O含量较高，所以在这些地区寻找金刚石是今后应重点注意的问题.

2 金刚石成矿潜力分析

2.1 印支期陆-陆俯冲碰撞造山作用及成矿潜力

金伯利岩岩浆的生成和就位需要一定的大地构造背景为条件，如板块俯冲带或切割上地幔的深大断裂.而秦岭-大别山山链作为印支期华北和华南板块碰撞造山带，其俯冲碰撞造山作用为金伯利岩岩浆的生成提供了前提条件，其生成构造背景如图3所示.

图3 俯冲碰撞带金伯利岩生成构造背景Fig.3 Tectonic setting for the origin of kimberlite magma in collision zone

前人在大别山超高压变质岩中发现了变质成因金刚石［15］，说明沿华北克拉通南缘不仅有与板块俯冲有关的潜在的金伯利岩或钾镁煌斑岩型金刚石，在大别山带还有可能找到变质成因的金刚石.

从地质地理条件分析，因板块俯冲而生成的金伯利岩的构造位置应在合肥—六安—霍邱一带.事实上，这一带就存在近东西向展布的新生代碱性玄武岩和粗安岩喷发点，合肥附近的大蜀山和小蜀山不利于寻找印支期金伯利岩的因素是，自中生代以来，这一地区成了凹陷盆地，上覆中新生代地层较厚，即使有印支期金伯利岩群生成，也多被厚厚地覆盖，但不排除个别地区存在隆起的断块，具有寻找金伯利岩的潜力.

2.2 中新生代深大断裂作用及成矿潜力

北北东向郯庐断裂带是规模巨大的超岩石圈断裂带，该断裂带向北延入辽宁境内［16］，具有明显的板内转换断裂特征［17］.该断裂在印支运动时期控制了部分中生代岩浆侵入活动和辽宁中部平原区新生代的巨厚沉积作用.根据其地球物理特征和沿断裂带有多期溢流式火山喷溢活动及现代小地震频繁发生等特点，证明了该断裂带至今仍在活动［18］.从更大范围看，辽宁省铁岭金伯利岩集中区和山东省蒙阴地区金刚石矿区均分布在该断裂带内.据此分析，郯庐断裂带对金刚石矿的形成起到了控矿控岩作用，属于导矿构造.

金州大断裂位于金州-瓦房店-熊岳一带，断续延长约150 km，是形成于古元古代的岩石圈断裂［19］.瓦房店金刚石矿区分布于该正断层的上盘，基本控制了矿区的东部边界.

郯庐断裂（山东-安徽段）是从印支期以来的长期构造活动带.在印支期，它作为华北和华南陆块之间缝合带的组成部分，有过向北西方向俯冲的历史，这是一个金伯利岩生成期.在安徽境内，有可能在泗县、固镇、蚌埠、定远和长丰地区生成金伯利岩.进入中新生代后，由于深切上地幔的大平移和裂谷构造作用，它控制了断裂沿线的岩浆活动.大量新生代碱性玄武岩沿断裂带分布，在郯庐断裂北段附近的辽宁旅顺地区已发现含金刚石金伯利岩.

郯庐断裂（安徽段）是重要的金伯利岩生成和就位带，应予重点关注.事实上在安徽省泗县等地区已发现不少金伯利岩指示矿物❶❶安徽省地矿局第二水文工程地质勘查院.安徽省金刚石找矿总体方案.2013.，如铬镁铝榴石、铬尖晶石等.今后在该带的工作应重点加强重砂调查，辅以地磁调查工作，有望取得安徽金伯利岩发现零的突破.

2.3 新生代幔隆带成矿潜力

如图4所示，沿郯庐断裂带东侧有一重力高带与断裂走向一致，反映新生代时期形成的地幔隆起带.这是一个潜在的寻找金伯利岩的重要地区.在该带南段的怀宁县金拱地区存在“似金伯利岩”岩墙，说明该带有新生代超基性岩浆活动.今后可以沿该幔隆带布置一些地质和地球物理调查工作.

图4 郯庐断裂与金伯利岩关系示意图Fig.4 Sketch showing the relation between kimberlite and the Tan-Lu fault

3 金刚石原生矿成矿作用及成矿模式

目前，随着全球金刚石原生矿成矿理论的不断深化和发展，形成了各种不同的金刚石原生矿成矿模式［20-22］.虽然仍存在有许多不同的争议，但在一些根本性的问题上已经达成了统一.

根据前人总结的金刚石原生矿成矿模式图（图5）可以看出，金刚石矿源层主要存在于古老克拉通范围内的上地幔深部，即距地表150～250 km处的岩石圈和软流圈交界部位❷❷湖南省413地质队.湖南金刚石原生矿预测研究报告.1990..金伯利岩或钾镁煌斑岩等主岩仅作为把金刚石从上地幔深部携带到地表的载体.另外也证实了含矿的金伯利岩主要发现于太古宙克拉通内部，而含矿钾镁煌斑岩则主要发现于克拉通边缘活动带和古、中元古代地台区.

根据这种成矿模式，形成了预测金刚石成矿远景区的准则［23-24］：

1）太古宙和古、中元古代克拉通地块（具有稳定的刚性结晶基底，平缓的沉积盖层）；

2）克拉通内部或外侧活动带岩石圈断裂带及其两侧次一级断裂构造集中区；

3）克拉通范围内偏碱性超基性岩、基性岩、碱性岩、碳酸岩和超钾质超基性岩分布区及其周围地区；

图5 金刚石原生矿成矿模式图（据文献［6］）Fig.5 Metallogenic model for primary diamond deposit（From Reference［6］）

4）金刚石指示矿物分布区及其邻仅地区；

5）物探、化探异常显示地区；

6）金伯利岩是由蛇纹石化和碳酸盐化组成的软岩石，易风化剥蚀，所以一般形成负地形的地区也需注意.

7）金伯利岩浆在成岩后期含大量的水和二氧化碳，早期结晶的橄榄石易蚀变成蛇纹石，大量的二氧化碳形成碳酸，岩石整体蚀变为碳酸盐化，所以新鲜的未蚀变的橄榄石在地表较难被寻找到，例如瓦房店地区金伯利岩经长期风化、氧化作用形成的显著黄色带，也成为重要的找矿信息.

总结世界上120多年金刚石原生矿床的勘查开发历史，迄今发现具有经济价值的只有两种类型的金刚石原生矿床［6，23，25-26］：一种为金伯利岩型金刚石原生矿床，多数分布在太古宙克拉通地区，分布较广，数量较多，经济价值最大；第二种是橄榄金云火山岩型金刚石原生矿床，目前具经济价值的矿床不多.总的来说，金刚石原生矿在总体方面具有很强的全球可对比性，具备较符合实际的金刚石原生矿成矿模式，对于指导新的成矿远景区金刚石原生矿的勘查具有重要现实意义.

4 华北地台金刚石原生矿成矿预测远景区

1）辽宁瓦房店找矿远景区

该区位于稳定的中朝准地台辽东台隆瓦房店-新金拗陷区内，西距郯庐金刚石成矿带60 km.

区内已有一个已知矿田，有24个岩管和87条岩脉群共111个岩体，在空间上成群成带展布.成矿地质条件极好，重砂、物化探找矿信息充分，资源潜力较大.区内如宫间房、小蒋屯地区金刚石来源问题尚未解决，找矿前景较大.另外该区已找到的金刚石原生矿均属根部相，其岩体上部均已被剥蚀（初步估算在进入第四纪以来约有2000万克拉被风化剥蚀），砂矿供源极为丰富，环渤海、黄海从营口鲅鱼圈—长兴岛周边—普兰店—大连—丹东沿海，长约700 km，面积约为1600 km2沿海带为寻找滨海金刚石砂矿的空白区，有着良好的工作前景.

2）辽宁丹东-吉林集安找矿远景区

该区位于中朝准地台东北部，桓仁凸起与营口-宽甸台拱之内，古元古代结晶基底为混合岩、混合花岗岩及中低变质岩系，其年龄大于2 Ga，岩石圈厚度150～250 km，属于亏损地幔环境，氧逸度低，有利于金刚石结晶保存.

该区磁场背景相对较为平缓，局部异常为椭圆状，断续出现，强度为-100～+300 nT.该区内发现的大量指示矿物经鉴定均部分来源于金伯利岩中.丹东宽甸地区发现3颗金刚石及大量镁铝榴石、铬铁矿等指示矿物.桓仁采集的469个样品中有210个样品中获指示矿物，除20粒透辉石外，总计选获铬铁矿2199粒.本溪桓仁地区已发现3条金伯利岩脉群，分布在桓仁四平街的湾沟、马圈子、苇塘沟，脉走向30～40°，倾向北西，脉长30～300 m，脉宽0.5～2.5 m.集安县花甸子地区发现59条金伯利岩脉，其中高台沟岩脉群31条，分布面积21 km2；东明岩脉群20条，分布面积1 km2；久财源脉群5条，分布面积16 km2；腰营子岩脉群3条，分布面积1 km2.

该区自1970年发现金伯利岩脉群后未开展过金刚石找矿工作，总体工作程度低，但也是寻找大型金刚石原生矿床的有利地区.

3）山东蒙阴-郯城找矿远景区

该区处于鲁西台背斜中心部位，基底为泰山群（2.45 Ga），区内已有常马、西峪和坡里带3个金伯利岩矿带，西距郯庐断裂40～70 km，区内除中生代闪长岩-花岗闪长岩外其他均为小型岩脉.常马庄金伯利岩带处于0～40 nT的正负磁场中.西峪地区中北部西侧以正异常为背景，东侧以负异常为背景，南部正好相反.常马庄西南部和西峪岩带北部有Cr、Ni、Nb元素组合异常.区内有大量镁铝榴石、铬尖晶石、铬透辉石异常，对胜利Ⅰ号岩管镁铝榴石投影，反映出胜利Ⅰ号岩管中的石榴子石具有G10，且为一系列石榴子石组合.常马地区也发现一批与已知原生矿无关的棱角状高折射率镁铝榴石.镁铝榴石、尖晶石在洪冲积河流环境里，能被搬运的很远（大于100 km）.另外，对该区已有的原生矿、砂矿进行评价，探明原生矿远景储量421万克拉，砂矿D级以上地质远景储量5.3万多克拉.本区发现的大量金刚石指示矿物铬铁矿、镁铝榴石、利马矿（目前仅发现于金伯利岩和钾镁煌斑岩中的锶钛矿族矿物）［27］，是金刚石成矿预测的直接依据.

4）江苏宿州-新沂找矿远景区

该区地处华北地台的南部，郯庐断裂带西侧.基底总体是正磁场区，异常大致呈东西向延伸，且发育近东西向断裂.

泗县山头共发现64颗金刚石及几千颗镁铝榴石和大量铬铁矿、铬透辉石.金刚石粒度大小为：-4+2级1颗（1.56%）、-2+1级21颗（32.81%）、-1+0.5级38颗（59.38%）、-0.5+0.2级4颗（6.25%），粒度相对较小，以无色透明为主［28］.屏山地区已发现含铬镁铝榴石15颗，其中一颗属G9类，表面特征有一颗为1SS，绝大部分属2SS或5类.山头地区共选获数千颗镁铝榴石，其中117颗经电子探针分析，G10类占1.7%、G9占68.4%，另有大量次棱角—棱角状铬铁矿，Cr2O3含量大于56%，MgO含量也较高，并含TiO2.在栏杆地区金山寨组“底砾岩”中选获了金刚石、铬铁矿、铬透辉石等指示矿物，其中金刚石53颗：-2+1级4颗（7.55%）、-1+ 0.5级14颗（26.42%）、-0.5+0.2级35颗（66.04%）.栏杆吴庄发现几十颗无色或黄色的八面体原生金刚石，粒径0.2～0.5 mm.栏杆老寨山也发现几百颗黄色、黄绿色金刚石.栏杆地区沟后选获7颗铬铁矿，部分来自金伯利岩.经电子探针分析30颗镁铝榴石矿物，其中4颗属G9；老寨山辉绿岩选样获3颗G9、1颗G10的含铬镁铝榴石；在小寨孜选获1颗G9类镁铝榴石.均显示来自金伯利岩特征.

5 结论

1）华北地台具有良好的成矿地质条件，已发现金刚石矿点与重要的找矿信息都证实华北地台寻找金刚石原生矿的巨大潜力，具备发现新的金刚石原生矿床的找矿前景.

2）依据华北地台金刚石原生矿的成矿规律及物化探、重砂综合信息研究成果，将郯庐断裂带、太行山断裂带及华北地台北缘金刚石原生矿成矿区带，划分为瓦房店、丹东-集安、蒙阴-郯城和宿州-新沂4个成矿远景区.

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EXPLORATION PROSPECTS AND METALLOGENIC PREDICTION OF DIAMOND IN NORTH CHINA PLATFORM

WAN Fang-lai,JIANG Jin-jing

No.6 Geological Brigade of Liaoning Province,Pulandian 116200,Liaoning Province,China

The North China platform is the most important metallogenic province for diamond in China.Primary diamond deposits of kimberlite type with economic value were discovered in Shandong and Liaoning,and diamond ore occurrences and significant prospecting information were also found in Jiangsu,Anhui,Henan,Hebei,Shanxi and Jilin.Based on the metallogenic regularity,as well as the comprehensive information results of geophysical,geochemical and heavy mineral prospecting research for the primary diamond deposit in North China platform,four metallogenic prospective areas are identified in the metallogenic province of primary diamond deposit in Tanlu fault zone,Taihang Mountains fault zone and the northern margin of North China platform.

North China platform;kimberlite;diamond;metallogenic geological condition;metallogenic prospective area

1671-1947（2015）03-0218-08

P618.24

A

2014－07－30；

2014-11-16.编辑：张哲．

中央地勘基金项目“中国金刚石矿单矿种找矿战略性选区规划部署研究”（研合字［2012］第002号）部分研究成果.

万方来（1988—），男，工学硕士研究生，主要从事金刚石矿产勘查工作，通信地址辽宁省普兰店市辽宁省第六地质大队，E-mail// wangfanglai@126.com