山东省费县朱田地区金刚石原生矿找矿方向探讨

王玉峰

(1.山东省第七地质矿产勘查院，山东 临沂 276006；2.山东省地矿局金刚石成矿机理与探测重点实验室，山东 临沂 276006)

0 引言

研究表明，钾镁煌斑岩、金伯利岩等金刚石原生矿多成群成带产出，呈现显著的集群特征[1]。就矿找矿，在已知含矿岩体外围进行找矿勘查，相对容易实现找矿新突破。费县朱田地区处在蒙阴坡里、西峪和常马三大金刚石原生矿带左行雁列式向南延伸约35km的位置(图1)。自1970年以来，该地区重砂矿物测量工作中累计选获30余颗金刚石和大量高铬铬铁矿、镁铝榴石、铬透辉石等金刚石指示矿物[2]，找矿前景优越[3]，被划为鲁西地区金刚石原生矿一级找矿靶区(1)山东省第七地质矿产勘查院，平邑—费县地区金刚石资源潜力评价与找矿方向研究报告，2011年。。然而，受地表残坡积层覆盖和强风化蚀变作用，找矿工作进展并不顺利。

图1 费县朱田区域地质构造简图

但是，在区内大井头岩体的深部勘查中，于地表下580m处见到斑点状外貌的、含深源角砾成分的火山岩。经岩矿鉴定、岩石地球化学分析及人工重砂矿物组合特征，将大井头岩体定性为钾镁煌斑岩[4]，并从中新选获金刚石8颗，其中有5颗选自地

表选矿大样(图2a)，另外3颗选自钻孔岩芯重砂样。其中1颗具有天然金刚石所特有的毛玻璃化蚀象(图2b)。此外，大井头岩体中还选获大量铬铁矿(图2c)、镁铝-铁铝榴石(图2d)、铬透辉石(图2e)、镁钛铁矿(图2f)等指示矿物，使得该地区找矿工作迎来转机。

a—地表选矿大样金刚石；b—钻孔毛玻璃化金刚石；c—铬铁矿；d—镁铝-铁铝榴石；e—铬透辉石；f—镁钛铁矿图2 大井头岩管中新选获的金刚石及指示矿物

除大井头钾镁煌斑岩管外，费县朱田地区尚存在小泉庄西、大瑶草湾南、东小山北等钾质超基性岩体。在这些岩体周边残坡积重砂取样中，均选获金刚石及其指示矿物。随着勘查程度的提高和资料的积累，有必要对该地区金刚石成矿地质条件进行分析探究，为今后工作指明重点和方向。

1 区域地质背景

费县朱田地区处于华北板块(Ⅰ)东南缘(图1)，鲁西隆起区(Ⅱ)、鲁中隆起(Ⅲ)、尼山-平邑断隆(Ⅳ)之临沂凸起(Ⅴ)西北部。区域上主要出露为古生代寒武纪—奥陶纪的灰岩、白云岩及泥页岩，零星分布有石炭系、侏罗系及白垩系等沉积岩系。区域地层整体倾向NE，倾角在5°～15°之间，呈盖层状。盖层之下为早前寒武纪变质变形侵入岩，其中新太古代片麻状二长花岗岩在区域西南部大面积出露(图3)。

1—山前组；2—沂河组；3—土峪组；4—北庵庄组；5—东黄山组；6—三山子组；7—炒米店组；8—馒头组；9—张夏组；10—傲徕山序列二长花岗岩；11—地质界线；12—平行不整合地质界线；13—断层；14—钾质超基性岩体；15—大井头钾镁煌斑岩图3 费县朱田地区地质简图

区域深大断裂发育，东距沂沭断裂带最西侧的鄌郚-葛沟断裂约55km，南北两侧分别被切穿地壳的泗水-梁邱断裂和平邑-临沂断裂所夹持，切穿基底的燕甘断裂从区内西部穿过(图1)。由深至浅，各级次断裂一应俱全。

区域岩浆活动以侵入形式为主，其次为喷发形式，主要活跃于新太古代、古生代、中生代及新生代等地质历史时期。值得关注的是，区域内出露多个与金刚石原生矿关系密切的岩浆岩体，如大井头钾镁煌斑岩、新庄一带的钾质超基性杂岩脉及埠西桥、归后庄等地的凝灰质角砾岩体，展现出良好的金刚石原生矿成矿地质条件。

2 区内成矿地质条件分析

2.1 地质构造条件优越

区内地层以古生代寒武纪--奥陶纪的灰岩、白云岩及泥页岩为主，呈盖层状，受区域性掀斜作用[5]，地层整体倾向在15°～35°之间，倾角介于8°～15°。盖层厚度自SW向NE递增，其中大井头岩管一带沉积盖层厚度在630m左右，具备金伯利岩、钾镁煌斑岩等金刚石母岩侵爆所需要的密闭条件。

盖层之下为新太古代泰山岩群和早前寒武纪变质变形侵入岩组成的结晶基底，年龄超过2.5Ga，属于典型的A型克拉通，古生代时期厚度达200km[6-8]，具备金刚石形成和保存的温度、压力条件[9]。

区内断裂构造比较发育，据其展布方向大致可分为NNW，NW和NNE向3组。其中NNW向燕甘断裂是区域性主干断裂，它从区内西侧穿过，由其派生的NNE向次级断裂在区内广泛发育，它们与区域性NW向基底深大断裂的次级断裂，共同控制着区内地层展布，并为深源岩浆的上升侵位提供浅部构造条件。目前已知的小泉庄西、大瑶草南和东小山北等地的钾质超基性岩，均与NNE向断裂相关。大井头岩管更是产于NNE向断裂和NW向断裂的交会部位。总之，朱田地区各级断裂发育，具备金刚石原生矿产出的有利构造条件。

2.2 钾质超基性岩体的出露

朱田地区已发现多处钾质超基性岩体，除大井头钾镁煌斑岩外，比较有代表性的岩体有小泉庄西、大瑶草湾南、东小山北等3处钾质超基性岩，其形态、产状、规模及周边自然重砂矿物特征见表1。

表1 朱田地区主要钾质超基性岩体特征

主量元素分析数据显示(表2)，小泉庄西、大瑶草南、东小山北等3处岩体的SiO2含量分别为44.23%，44.84%和42.22%，同大井头岩体比较接近，均属于超基性岩的范畴。且3处岩体中的K2O含量均较高，分别达9.32%，4.04%和5.15%，K2O/Na2O更是高达46.60%，44.89%和3.90%，这与典型钾镁煌斑岩的高K2O含量和高钾钠含量比值一致[10-11]。同时，3处岩体样品的烧失量(LOI)分别高达12.02%，16.29%和10.98%，明显高于一般岩浆岩。在样品CO2含量较低、排除灰岩干扰的情况下，认为这些岩体富含气体挥发性，符合钾镁煌斑岩的特征[12-15]。

表2 大井头钾镁煌斑岩主量元素测试数据及相关参数表

注：大井头钾镁煌斑岩和小泉庄西、大瑶草南、东小山北等钾质煌斑岩样品测试由山东省地矿局金刚石成矿机理与探测重点实验室完成。混染指数= (SiO2+Al2O3+Na2O)/(MgO+2K2O)

不过，小泉庄西等3个岩体的Al2O3含量均偏高，而MgO，TiO2含量均偏低(图4)。结合大井头岩体成分特征，推测可能与岩浆混染程度较高有关。混染指数可用来反映深源岩浆中壳源物质的混染程度，未发生混染的岩体混染指数接近于1，数值越大，受壳源混染的程度越高[18]。包括大井头岩体在内，朱田地区4个代表性岩体的混染指数介于3.55～4.55之间(大井头岩体地表强风化样品更是高达5.48)，而西澳白榴透辉钾镁煌斑岩混染指数仅为2.40，山东蒙阴根部相金伯利岩的混染指数只有1.22。由此推测，朱田地区4个代表性岩体在上升侵爆的过程中捕获了更多的壳源硅铝质成分，抑或岩体处于火山通道相、火山口相，受到更多围岩成分的混染。

图4 朱田地区钾质超基性岩体与蒙阴、西澳金刚石原生矿的主量元素折线对照图

此外，区内尚存在小泉庄西南强硅化、褐铁矿化地质体，大井头东南凝灰质角砾岩及东黄山组底部凝灰质角砾岩，在这些岩体周边同样存在金刚石重砂矿物异常，展现出较广阔的找矿前景。

2.3 金刚石及指示矿物的大量发现

自1970年以来，朱田地区累计选获大量金刚石及其重砂矿物，主要分布在北部的大井头村—小泉庄—北小山西和东北部的东小山—博平2个地区。

大井头村-小泉庄-北小山重砂矿物异常区呈近NWW条带状展布，西起大井头岩体，东至小泉庄、北小山，南北止于两侧分水岭，面积约3km2。该异常区内累计选获金刚石15颗、铬-镁铝榴石3颗、含Na2O镁铝-铁铝榴石2颗、铬-透辉石4颗、镁钛铁矿1颗、利马矿59颗、铬铁矿2367颗。特别是这些铬铁矿，表面基本无磨蚀或者轻微磨蚀，在指示源岩属性和金刚石含矿性的同时，又指示了搬运的近源性，具有重要的找矿指导意义[19]。

东小山-博平重砂矿物异常区呈NNE向展布，重砂矿物主要分布在朱田河东岸的残坡积层中。该异常区内累计发现2颗金刚石、201颗铬铁矿、3颗石榴子石和2颗利马矿。其中一颗金刚石，粒径-1+0.5mm，浅棕黄色，透明，金刚光泽，为GΔ轴压扁的曲面菱形十二面体单晶，其晶面粗糙，有麻点状蚀象，发育有熔蚀沟，晶面上见一条原生裂隙，裂隙附近有2个小片石墨包体。

另外，小泉庄西南、良田庄西北、博平村西南等地也选获数颗铬铁矿、透辉石等指示矿物。

从分布图上看(图5)，朱田地区重砂矿物具有NNE向和NWW向线状分布的特征，与区内NNE，NW向2组重要断裂走向较为吻合。也从侧面反映，NNE向和NW向2组断裂在控矿作用和找矿勘查中具有重要意义。

1—金刚石及颗粒数；2—铬铁矿及颗粒数；3—石榴石及颗粒数；4—透辉石及颗粒数；5—利马矿及颗粒数；6—钾质超基性岩；7—重矿物的线状分布图5 朱田地区金刚石重砂矿物异常图

3 金刚石原生矿找矿方向探讨

3.1 超基性岩体的深部勘查

纵观世界各地金刚石原生矿资料，一个完整的钾镁煌斑岩岩管或者金伯利岩岩管均由火山口相、火山通道相和根部相组成[16,20-21]。然而，钾镁煌斑岩、金伯利岩等超基性岩极易遭受风化蚀变，尤其是火山口相的岩石，含角砾成分多、固结程度差，更容易遭受风化剥蚀而改变原来面貌。有的甚至受后期强烈冲蚀而成负地形，极大地提高了找矿勘查难度。

自大井头岩管发现以来，较长时间内未能界定其岩性和含矿性，就是因为近地表火山口相的岩石遭受强烈风化蚀变作用，原岩矿物成分难以辨认，而长期被定性为火山角砾岩。

同样，处于燕甘断裂下降盘的小泉庄西、大瑶草南和东小山北等岩体均遭受不同程度地风化蚀变，由于当前缺少深部工程控制，对其深部岩性特征尚缺乏充分认识。今后应加强其深部岩性、形态、产状、规模及含矿性方面的勘查与研究。

3.2 NNE向断裂旁侧异常岩性的追索揭露

世界金刚石原生矿勘查研究表明，深大断裂及其次级断裂对钾镁煌斑岩、金伯利岩等金刚石原生矿的控制作用显著[16,22]。朱田地区各级次断裂构造发育，自岩石圈断裂、地壳断裂、基底断裂乃至盖层断裂一应俱全，其中大井头钾镁煌斑岩管产于NNE向断裂与NW向断裂交会部位，小泉庄西、大瑶草南及东小山北等地钾质超基性岩也均与NNE向断裂密切相关。

今后工作要注重对NNE向断层的追索和观察，特别是NNE向的张性断裂、NNE向断裂与NW向断裂交会的部位，尤其留意断裂带附近出露的可疑岩石和碳酸盐化、绿泥石化、绢云母化等蚀变现象，做到追本溯源。同时，对断裂附近的“山间洼”、“石中土”、“坡中沟”、“岗间草”及崎岖波状地形进行观察探究，必要时通过工程手段进行揭露。

3.3 重砂矿物异常信息的深度挖掘

重砂测量法是一种金刚石原生矿勘查的先行方法，相对于地球化学、地球物理等方法，重砂法更为直接、经济和高效。重砂法的工作原理是通过野外系统采样，对选获的金刚石及其指示矿物进行投图，根据其数量、大小及磨圆度等特征，确定其来源方向和搬运距离，以寻找含矿岩体。纵观中国及世界各地的金刚石原生矿找矿史，绝大多数矿体都是通过重砂法发现的。

朱田地区重砂测量工作程度较高，主要水系已得到基本控制，并选获大量金刚石及铬铁矿、镁铝-铁铝榴石、利马矿等指示矿物，圈定了大井头-小泉庄、东小山-博平等2个重砂矿物异常区。今后要加强对重砂矿物异常数据的深度挖掘，结合指示矿物电子探针数据，对其属性进行准确判别归类，明确其指示意义。在此基础上，结合采样点地形地貌特征，确定分水岭位置，重点研究供源方向，尽可能缩小找矿靶区，尽早发现金刚石母岩。

3.4 音频大地电磁测深成果的高效利用

近年来，音频大地电磁测深方法在工程勘查、地热、地下水及隐伏矿产方面取得较好效果，同样在蒙阴地区金刚石原生矿深部及外围勘查中得到很好应用[23]，金伯利岩管多呈低阻异常，异常剖面形态多呈“U”字型。

朱田地区处于燕甘断裂下降盘一侧，地表沉积盖层连同其中的含金刚石岩体得以保存，同时由于长时间风化蚀变作用，提高了找矿勘查难度。大井头地区音频大地电磁测深资料显示，该地区存在一倾向SSW、延伸约2000m的低阻异常，后经钻探工程验证，该低阻异常体正是大井头岩管，故该方法值得在该地区进行推广应用。

此外，与一般金属矿产不同，金刚石原生矿数量少、出露面积小、易于风化蚀变等特点，决定其找矿难度较一般金属矿要大。因此，找矿应贴合实际，同时要敢于创新，不为传统观念束缚。如博茨瓦纳的奥拉帕岩管是在得出构造隆升、河流倒流的认识后发现的，杰旺年岩管则是基于“蚁穴找矿”理论找到的。很多岩管在遥感影像上呈环带状，因此遥感解译手段值得率先进行。

总之，金刚石原生矿勘查工作应拓宽思路，不应被传统方法和思维局限，只要是有利可行、行之有效的方法，均可以尝试应用。

4 结语

费县朱田地区处在华北板块东南缘，结晶基底古老且深厚，沉积盖层广布且稳定，具备金刚石原生矿形成和侵爆的温压条件。同时，区域上断裂构造发育，从岩石圈断裂、超壳断裂至基底断裂及其次级断裂一应俱全，为含矿母岩侵爆位置提供了通道和空间。

区内除大井头含金刚石钾镁煌斑岩管以外，尚发现小泉庄西、大瑶草湾南、东小山北等3处钾质超基性岩，在这些岩体周边均存在金刚石重砂矿物异常，建议今后将超基性岩体深部、重砂矿物异常周边及NNE向断裂旁侧作为重点工作方向，重视重砂矿物异常信息的提取和找矿新理论的提升，拓宽找矿思路，并充分利用高新科技手段，尽快形成以大井头钾镁煌斑岩管为代表的鲁西地区第四金刚石原生矿带。