從相軍，李海賓，胡建超，李 翔，張明山，楊志江

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊，山東 濟南 250100）

魯西地區(qū)擁有我國發(fā)現(xiàn)最早的原生金剛石礦，其顆粒之大、品位之高，均居全國首位，已發(fā)現(xiàn)金伯利巖礦床產(chǎn)于魯西隆起區(qū)，基底以早前寒武紀(jì)變質(zhì)變形花崗質(zhì)巖為主。迄今，共發(fā)現(xiàn)常馬莊、西峪和坡里三個金伯利巖帶。通過多年的金剛石找礦和研究工作表明，魯西地區(qū)具有良好的金剛石找礦遠(yuǎn)景。早期研究者主要對地質(zhì)特征、成礦時代進行了粗略的研究，對礦物巖石學(xué)特征研究較為欠缺。因此本文在前人研究的基礎(chǔ)之上，依托“山東省沂源縣西里地區(qū)金剛石礦遠(yuǎn)景調(diào)查”項目，通過對相似巖體礦物學(xué)的研究，對金伯利巖體的礦物學(xué)、巖石學(xué)特征進行了系統(tǒng)研究。

山東省沂源縣大張莊鎮(zhèn)超基性巖管由中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊于2015年發(fā)現(xiàn)，通過對該巖體進行研究分析，查明該巖體呈巖管狀產(chǎn)出，總體沿北東30°方向展布，斷面上看呈上寬下窄的“喇叭口”。本文在野外地質(zhì)勘查以及室內(nèi)資料研究分析的基礎(chǔ)之上，通過各種測試手段對超基性巖管的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特征進行了系統(tǒng)的研究，推斷其應(yīng)為金伯利巖同源的超基性巖，為下一步金伯利巖的成礦物質(zhì)來源、礦床成因的研究提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

山東魯西地區(qū)為我國主要的金剛石原生礦產(chǎn)區(qū)之一，魯西地區(qū)大地構(gòu)造位置屬于華北板塊(Ⅰ)華北陸塊(Ⅱ)魯西隆起(Ⅲ)魯中隆起區(qū)(Ⅳ)馬牧池斷隆(Ⅴ)馬牧池凸起(Ⅵ)北部和沂山凸起(Ⅵ)南部。

區(qū)內(nèi)地層出露比較齊全，發(fā)育地層由老至新可分為新太古代泰山巖群、古生代寒武系、奧陶系以及第四系地層。新太古代泰山巖群巖性以變質(zhì)花崗巖為主，次為灰—灰黑色黑云變粒巖，夾角閃變粒巖、斜長角閃巖陽起石片巖；古生代寒武系巖性以灰?guī)r以及白云巖為主；奧陶系巖性主要為灰色厚—巨厚層狀灰?guī)r，夾數(shù)層灰黃、灰紅色薄—中層狀白云巖；第四系主要為粘土質(zhì)粉砂，含礫中粗砂。

研究區(qū)內(nèi)脆性斷裂較發(fā)育，通過調(diào)查大致查明規(guī)模較大的有北東向、北西向、近東西向三組正斷裂。

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要以石英閃長玢巖、黑云二長花崗巖為主。

2 巖體產(chǎn)出特征

新發(fā)現(xiàn)的超基性巖管位于山東省沂源縣西南約30km，通過野外地質(zhì)踏勘，巖管圍巖為萬山莊超單元前麻峪單元綠泥透閃片巖和傲徠山超單元蔣峪單元二長花崗巖。通過地質(zhì)路線調(diào)查、磁法異常、視電阻率垂向電測深及探槽等手段，查明該巖體呈巖管狀產(chǎn)出，巖管的平面形態(tài)呈NE走向的橢圓狀，該巖體長軸(走向延伸)約30m，短軸寬度11.0～14.4m，該巖管總體產(chǎn)狀直立。斷面上看呈上寬下窄的“喇叭口”。巖體受到強烈的風(fēng)化和蝕變現(xiàn)象。圍巖蝕變主要為金云母化、蛇紋石化、碳酸鹽化等類型。

3 超基性巖的礦物巖石學(xué)特征

3.1 礦物成分

經(jīng)巖礦鑒定巖石為輝石金云母陽起石金伯利巖，其礦物成分主要為金云母，其含量約占30%～35%；輝石，其含量約占10%～15%；陽起石，其含量約占52%～53%；不透明礦物約占2%～3%。副礦物主要為磷灰石。次生礦物主要為方解石、綠泥石、蛇紋石。巖體內(nèi)較多見被方解石充填的網(wǎng)狀裂隙(見圖1)。

圖1 角礫狀含方解石脈輝石金云母陽起石細(xì)粒金伯利巖

3.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

通過對巖體進行巖礦鑒定分析表明：巖石具有細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)(見圖2)，塊狀構(gòu)造。主要礦物的結(jié)構(gòu)構(gòu)造如下：金云母呈葉片狀，片徑一般0.1～0.7mm，雜亂狀分布，有的金云母集合體呈條紋狀聚集，較大顆粒的金云母呈斑晶狀。金云母多被綠泥石交代析出鐵質(zhì)呈假像，少見殘留，顯金黃—淺黃色的多色性，多色性明顯。輝石假像主呈柱狀、粒狀，直徑一般0.1～0.7mm，集合體主呈條紋狀聚集分布，蛇紋石化析出少量鐵質(zhì)呈假像。陽起石呈柱狀、粒狀、微粒狀等，直徑一般0.03～0.5mm，呈集合體狀分布于金云母粒間，顆粒間呈緊密鑲嵌狀，不顯方向性特征。顯淡綠色調(diào)，多色性極弱，陽起石為二軸負(fù)晶，光軸角較大，可見閃石式解理。不透明礦物呈黑色微粒狀，星散狀分布。

圖2 超基性巖管鏡下照片(細(xì)粒半自形粒狀結(jié)構(gòu))

3.3 巖石化學(xué)成分

新發(fā)現(xiàn)超基性巖體巖石地球化學(xué)特征(見下表)表明，SiO2含量為35.7%～40.3%，Al2O3含量3.1%～4.45%，平均為3.77%，Al含量偏低，樣品化學(xué)成分變化不大。Na2O+K2O含量為0.35%～0.47%，平均為0.41%，較超基性巖中含量偏低。從巖漿巖分類圖解[1](見圖3)中可知巖石類型為橄欖輝長巖型；在SiO2-K2O圖解中(見圖4)[2]，樣品投影點落入低鉀(拉斑)系列。

新發(fā)現(xiàn)巖體與典型礦床金伯利巖化學(xué)成分對比(%)

圖3 侵入巖SiO2-(Na2O+K2O)圖解

圖4 侵入巖SiO2-K2O圖解

通過對巖體進行稀土元素分析，∑REE為0.20‰，LREE為0.19‰，HREE為0.014‰，LREE/HREE等于13.17，LREE/HREE值較高反映了巖體形成時巖漿分異程度較高。該巖體稀土元素總量偏低，輕稀土富集，重稀土含量偏低，稀土元素的虧損可能是成礦熱液的蝕變作用較強，導(dǎo)致稀土元素發(fā)生活化遷移，致使巖石中稀土元素的含量較低。輕重稀土分餾十分明顯，并具有明顯的負(fù)Eu異常。

3.4 礦物的生成順序

礦物生成順序是指在同一個礦化階段中礦物結(jié)晶先后順序，而同一種礦物在同一礦化階段中多次先后結(jié)晶則稱為礦物生成世代[3]。

新發(fā)現(xiàn)超基性巖中所含礦物的生成順序可以分為三個階段：變質(zhì)階段、熱液階段、表生階段。變質(zhì)階段主要形成方解石和磷灰石；熱液階段為主要的成礦階段，主要有輝石、金云母、蛇紋石、綠泥石、陽起石等礦物；表生階段主要表現(xiàn)為褐鐵礦化現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4 問題討論

4.1 巖礦鑒定

通過對巖體采樣進行巖礦鑒定分析，巖體主要礦物為金云母、輝石、陽起石等礦物，鑒定結(jié)果為輝石金云母陽起石細(xì)粒金伯利巖。

4.2 化學(xué)成分與其他礦區(qū)對比

新發(fā)現(xiàn)巖體化學(xué)成分與“勝利1號”巖管及西峪礦區(qū)化學(xué)成分的對比顯示，本次發(fā)現(xiàn)的超基性巖SiO2含量與后兩者含量差別不大，同屬SiO2極度不飽和的超基性巖。

Al2O3、Fe2O3、FeO、Cr2O3、MnO2等元素的含量與常馬莊、西峪礦區(qū)超基性巖相比，含量差別不大，CaO、Na2O含量明顯高于后兩者，MgO、K2O、TiO2含量明顯低于后兩者。通過分析認(rèn)為，該超基性巖與常馬莊、西峪礦區(qū)金伯利巖的巖漿類型基本相同，由于后期的方解石化、透輝石化等蝕變交代作用，使得Ca、Mg、K、Na等元素含量發(fā)生了明顯的變化。

通過以上分析以及巖礦鑒定基本判定新發(fā)現(xiàn)的超基性巖體應(yīng)與常馬莊、西峪礦區(qū)金伯利巖屬同一巖石成因的超基性巖。

5 結(jié)論

(1) 本次新發(fā)現(xiàn)巖體圍巖為萬山莊超單元前麻峪單元綠泥透閃片巖和傲徠山超單元蔣峪單元二長花崗巖。

(2) 巖體礦物成分主要為金云母，輝石，陽起石，不透明礦物；副礦物主要為磷灰石；次生礦物含方解石、綠泥石、蛇紋石。

(3) 根據(jù)巖礦鑒定以及巖石化學(xué)成分分析，此次發(fā)現(xiàn)的超基性巖體與典型礦床的化學(xué)成分基本相同，此巖體應(yīng)與金伯利巖體屬同源巖漿巖或為金伯利巖。

(4) 新發(fā)現(xiàn)巖體富含金云母，人工重砂未分選出金剛石，故本次發(fā)現(xiàn)超基性巖貧礦。

[1]MIDDLEMOST EAK. Naming materials in the magma/igneous rock system[J]. Earth-Science Reviews, 1994, 37(3-4): 215-224.

[2]PECCERILLO, TAYLOR. Geochemistry of Eocene calc-alkaling volcanic rocks from the Kastamonu area, northern Turkey[J].Contributions to Mineralogy and Petrology, 1976, 58(1): 63-81.

[3]王時麒，段體玉，鄭姿姿.岫巖軟玉(透閃石玉)的礦物巖石學(xué)特征及成礦模式[J].巖石礦物學(xué)雜志，2002，21(S1)：79-90.