肖丙建，王偉德，馮愛平，褚志遠(yuǎn)，王玉峰，趙紅娟，朱成河，呂青

(山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 臨沂 276006)

0 引言

2011年，原國土資源部、發(fā)展改革委、科技部、財政部編制了《找礦突破戰(zhàn)略行動綱要(2011—2020年)》(以下簡稱《行動綱要》)，國務(wù)院辦公廳以國辦發(fā)〔2011〕57號轉(zhuǎn)發(fā)該《行動綱要》。自《找礦突破戰(zhàn)略行動實施方案(2011—2020年)》以來，山東加強(qiáng)了對金剛石原生礦的勘查和深部及外圍找礦工作，其中中央財政資金投入1155萬元，主要開展山東省棗莊市山亭區(qū)響泉地區(qū)金剛石普查、山東省費縣朱田地區(qū)金剛石普查、山東省蒙陰縣西峪地區(qū)金剛石調(diào)查評價等項目進(jìn)行金剛石找礦；山東省共投入財政資金2240萬元，開展了蒙陰縣常馬礦區(qū)金剛石原生礦深部普查、蒙陰縣麻峪地區(qū)金剛石原生礦普查、蒙陰航磁異常金剛石查證、蒙陰縣西峪地區(qū)金剛石原生礦深部及外圍普查、蒙陰縣小方山地區(qū)金剛石原生礦普查、山東省魯南地區(qū)基性巖超基性巖金剛石含礦性調(diào)查、費縣東小山地區(qū)金剛石普查、金剛石原生礦勘查規(guī)范編制研究、沂南縣東汶河中下游地區(qū)金剛石原生礦調(diào)查評價等10個項目，取得較豐碩的成果。

1 金剛石原生礦深部勘查取得新成果

1.1 常馬莊礦區(qū)深部勘查進(jìn)展

2011—2014年，通過深部勘查共施工5個鉆孔(3730.5m)對勝利Ⅰ號金伯利巖巖管進(jìn)行控制[1]，原勘探報告控制到-355m標(biāo)高，資源量估算標(biāo)高為-340m。深部勘查控制礦體賦存標(biāo)高-340m～-740m，賦存深度600～1000m?？傮w形態(tài)呈近直立的管狀體，平面形態(tài)呈“鐮刀狀”?？傮w走向210°～300°，傾向NE、NW，傾角80°～87°。刀頭部分長33～38m，寬9～12m;刀把部分長60～80m，寬7～21m。勝利Ⅰ-1號礦體總體走向NWW，傾向180°～210°，傾角85°，推測走向長度55m，寬5～10m，延深200m，賦存標(biāo)高-340m～-540m。

勝利Ⅰ號巖管從標(biāo)高-40m到標(biāo)高-190m的產(chǎn)狀變化不大，金伯利巖體傾向SW，傾角從標(biāo)高-40m的86°到標(biāo)高-190m的80°，從-190m～-290m，產(chǎn)狀變化不大，巖管從標(biāo)高-290m向下變化較大，傾向仍為SW，傾角變緩，傾角為70°～80°，標(biāo)高-340m向下礦體變小，并有分支，出現(xiàn)隱伏巖脈，向下繼續(xù)延伸。-340m～-750m向深部有變緩的趨勢。在蒙陰常馬莊礦區(qū)由原來-340m勘查深度達(dá)到-750m標(biāo)高，垂深1010m(圖1)。并在深部發(fā)現(xiàn)隱伏巖管，新增金剛石礦物量105.6萬ct，礦床規(guī)模達(dá)到了大型[2-4]。

1.2 蒙陰西峪礦區(qū)深部勘查進(jìn)展

2014—2017年，通過深部勘查共施工8個鉆孔(5926.22m)對西峪巖管群進(jìn)行控制。西峪巖管群出露于地表，由8個巖管和1條巖脈組成，原勘查報告對西峪巖管控制到-205m標(biāo)高。自-205m巖管攏合并為一體，呈二向延長的十字形礦帶。巖管在-205m標(biāo)高仍為二向延長的十字形，巖管南北長420m，東西長460m，面積46029m2。巖管在-355m標(biāo)高變?yōu)镹NE向單向延伸，傾向135°，傾角80°～85°，巖管長380m，寬60～180m，面積29533m2。巖管在-655m標(biāo)高仍為NNE向單向延伸，巖管長240～330m，寬50～160m，面積19703m2。隨著深度的增加，巖管水平面積有逐漸變小的趨勢。至-805m標(biāo)高，巖管形成NNE向為主的單向礦帶，主要分布在2～4線之間，巖管的中心位于紅旗22號的正下方，此時巖管NE向長300m，NW向最寬150m，面積15963m2，巖管總體傾向NW，傾角85°。在蒙陰西峪礦區(qū)由原來-205m勘查深度達(dá)到-805m標(biāo)高，垂深1050m。新增金剛石礦石量445萬ct，礦床規(guī)模達(dá)到了特大型(圖2)。

2 金剛石找礦方法重砂選礦鑒定取得新進(jìn)展

(1)通過不斷試驗和實踐摸索，改進(jìn)了金剛石重砂礦物組合和粒級，完善了金剛石找礦方法，取得較好的找礦效果[5]。由過去的全流域金剛石重砂取樣法改為重點對Ⅰ、Ⅱ級水系重點取樣控制，對Ⅲ級水系的重要交會處進(jìn)行大樣控制，提高了工作效率，節(jié)約了時間和成本。過去傳統(tǒng)的金剛石重砂取樣是對重砂礦物-4mm～+2mm、-2mm～+1mm、-1mm～+0.5mm 3個級別的重礦物進(jìn)行取樣。經(jīng)過多年的實驗驗證和實驗室檢測發(fā)現(xiàn)，在野外的實際取樣中大粒級的金剛石，>4mm的占比不大于1%，>2mm的占比不大于2%，-2mm～+1mm粒級的金剛石占20%～25%，-1mm～+0.5mm粒級的金剛石占30%～35%，-0.5mm～+0.2mm粒級的金剛石占35%～40%。通過大量實驗和野外實踐，采用-2mm～+1mm，-1mm～+0.5mm，-0.5mm～+0.2mm 3個級別重砂礦物，大大提高了指示礦物的回收率，使重砂樣品中指示礦物的回收提高了近50%，提高了金剛石找礦效率。

(2)通過采用先進(jìn)設(shè)備，創(chuàng)新選礦方法，提高了金剛石及其指示礦物的鑒別能力，提高了選礦效率。引入紅外光譜、拉曼光譜、金剛石包體同位素測試等測試手段，提升了金剛石及其指示礦物的鑒別能力[6-12]。早期的金剛石重砂選礦采用四溴乙烷、丙酮等有機(jī)試劑進(jìn)行選礦。四溴乙烷、丙酮等有機(jī)溶劑具有毒性、易燃易爆等特性。金剛石選礦產(chǎn)生的廢液不僅會造成環(huán)境污染，還會帶來安全問題。2010年后，實驗室加強(qiáng)了創(chuàng)新研究，發(fā)明了外圍式高溫分餾器，更換了試劑，采用重介質(zhì)選礦法，不僅提高了試劑的回收利用率，而且對環(huán)境無污染，既提高了選礦效率，減少環(huán)境污染又可以節(jié)約成本。

(3)采用組合鉆探的取樣方法應(yīng)對金伯利巖深部控制程度不足的難題，提高了勘查程度，解決了樣品數(shù)量少，評價體積不足的問題。以往采用單一鉆孔對金伯利巖的深部進(jìn)行控制，鉆孔直徑一般為75mm，巖心直徑只有48mm。通過金剛石合理體積論證，改變了過去采用小口徑控制金伯利巖的方法，采用直徑≥91mm鉆具，在一定范圍內(nèi)(40m×60m范圍內(nèi))施工2～3個鉆孔進(jìn)行組合控制。探槽、淺井中金伯利巖樣品采用全巖法，坑道中采用全巷法，鉆孔采用全孔法，將1個或幾個鉆孔中金伯利巖合并成1個或幾個樣品。采樣時應(yīng)按照巖石類型分類取樣，每種巖石類型樣品體積不小于1m3。合理地解決了金剛石原生礦深部評價的問題，取得了較好的效果。

3 金剛石成礦理論取得新認(rèn)識

(1)通過蒙陰地區(qū)常馬礦區(qū)和西峪礦區(qū)的深部勘查，對蒙陰金伯利巖帶的深部地質(zhì)特征有了進(jìn)一步的認(rèn)識，在常馬礦區(qū)勝利Ⅰ號巖管發(fā)現(xiàn)隱伏巖管，在西峪礦區(qū)外圍發(fā)現(xiàn)新的巖脈，巖管向深部繼續(xù)延深[13]。

(2)目前，對蒙陰地區(qū)常馬礦區(qū)勝利Ⅰ號巖管和西峪金伯利巖管的深部鉆探控制深度已達(dá)1050m。根據(jù)可控源音頻大地電磁測深法(CSAMT)對蒙陰常馬莊勝利Ⅰ號巖管和西峪巖管群進(jìn)行探測，巖管向下延伸超過2000m，且向下仍繼續(xù)延伸，而非過去認(rèn)為的根部相，很快趨于尖滅[14]；也不是以往認(rèn)識的“完整的金伯利巖火山構(gòu)造總深度不超過2000m”的深度限制，也不是傳統(tǒng)認(rèn)為的根部相，而應(yīng)屬于火山通道相，向下仍有很大的延深。根據(jù)物探音頻大地電磁測深測量結(jié)果和地震成果，其延伸達(dá)4000m以上[15-16]。

(3)通過蒙陰地區(qū)金剛石原生礦三維地質(zhì)模型分析與深部靶區(qū)預(yù)測，隱伏金剛石礦評價理論、方法與預(yù)測研究，采用成礦系統(tǒng)研究構(gòu)建深部資源三維實體地質(zhì)建模方法，建立了常馬、西峪金剛石原生礦三維地質(zhì)模型，開展了斷裂構(gòu)造三維空間特征定量分析及與金伯利巖管的構(gòu)造關(guān)系，并對巖管深部進(jìn)行了成礦預(yù)測[17]。

(4)對于蒙陰金剛石原生礦的成因，過去多數(shù)認(rèn)為是由于來自上地幔的巖漿爆發(fā)形成的[18-19]。也有一些地質(zhì)工作者認(rèn)為金伯利巖的形成是中心式-裂隙式復(fù)合潛火山隱爆巖漿序次侵入充填型巖漿侵入的角礫巖筒及其伴生的巖脈、巖床模型[20-22]。通過近幾年的深部勘查和研究認(rèn)為，蒙陰地區(qū)金剛石原生礦的形成既有火山爆發(fā)的作用，又有巖漿侵入的作用，本文認(rèn)為蒙陰地區(qū)金剛石原生礦的形成是上地幔巖漿強(qiáng)烈侵位爆發(fā)形成的[23]，并提出了巖管“中心式”隱爆成因模式，其周圍的金伯利巖脈是隱爆巖漿熱液沿裂隙侵入多期次形成的。

4 大井頭巖管取得新認(rèn)識和新突破

2013—2015年，通過勘查和鉆探及選礦實驗，查明了費縣朱田地區(qū)大井頭巖體的特征。以往研究認(rèn)為大井頭巖體是安山質(zhì)火山角礫巖筒，是安山巖沿金伯利巖管附近的裂隙上升時將金伯利巖噴發(fā)形成的蘑菇狀頂蓋的部分物質(zhì)及金剛石與伴生礦物帶到地表，或者安山巖沿金伯利巖管附近的裂隙上升,在上升過程中與金伯利巖主巖管或其分支小巖管斜交將金剛石及伴生礦物攜帶至地表形成的[24]，也有認(rèn)為大井頭巖體是由隱爆角礫巖構(gòu)成，是隱爆作用形成的，是燕山期巖漿活動產(chǎn)物[25]。本文認(rèn)為大井頭巖體為火山角礫巖筒噴發(fā)形成后，其后含金剛石的鉀鎂煌斑巖沿原來的火山巖筒侵位形成的，實現(xiàn)了金剛石找礦的新突破和新認(rèn)識[26]。

大井頭巖管位于華北板塊、魯西隆起區(qū)、尼山-平邑斷隆之臨沂凸起西北部[27]，燕甘斷裂東側(cè)1.5km的大井頭村南，受控于2條NNE向斷裂和2條NW向斷裂的交接復(fù)合構(gòu)造薄弱區(qū)，即“井”字型斷裂構(gòu)造格架的中心。以巖體西南角為中心，地表形態(tài)呈NE向展開的扇形(圖3)，受NNE向斷層和NW向斷層控制，巖體南北向較長，東西向稍短，經(jīng)測量南北長105m，東西寬65m，面積約5761m2。

1—鉀鎂煌斑巖管；2—三山子組白云巖；3—金剛石及顆粒數(shù)； 4—鎂鋁榴石位置及顆數(shù)； 5—鉻鐵礦位置及顆數(shù)；6—地層產(chǎn)狀；7—性質(zhì)不明斷層；8—探槽位置及編號；9—未見礦鉆孔及編號；10—見礦鉆孔及編號圖3 費縣大井頭鉀鎂煌斑巖管平面圖

通過鉆探工程驗證，大井頭巖體向深部延深呈斜立的火山角礫巖管，傾向大致在202°，傾角在81°左右。而地表三山子組圍巖產(chǎn)狀為20°∠9°，兩者傾角剛好互為余角(圖3)。推斷可能是巖體在三山子組形成之后、巖層尚未整體傾斜之前侵位的。這與蒙陰勝利Ⅰ號巖管、瓦房店50號巖管基本一致。大井頭巖體地表出露巖性火山角礫巖，在施工的2個深孔中均見到了新鮮的原巖。巖石呈紫紅色，具有鉀鎂煌斑巖特有的斑點狀外貌，并且還有許多綠色捕擄體，推測為地幔深源巖石包體，經(jīng)取樣分析測試，巖石中含有高鉻鉻鐵礦、含鈉鎂鐵鋁榴石、含鉀綠輝石等金剛石指示礦物。同時地表下590m處巖體與灰?guī)r接觸界限截然，圍巖蝕變?nèi)酰从硯r體上侵迅速。

通過巖石化學(xué)分析、硅酸鹽分析，在不同類型煌斑巖K2O-SiO2圖解上(圖4，表1、表2)3件新鮮的煌斑巖和3件凝灰質(zhì)角礫巖均投在了鉀鎂煌斑巖及超鉀質(zhì)、過鉀質(zhì)煌斑巖區(qū)內(nèi)，而探槽中3件蝕變的煌斑巖由于鉀的流失，落到了鉀質(zhì)鈣堿性煌斑巖區(qū)的邊界及內(nèi)部。

Ⅰ—超鎂鐵質(zhì)煌斑巖；ⅡK—鉀質(zhì)堿性煌斑巖；ⅡNa—鈉質(zhì)堿性煌斑巖；ⅢK—鉀質(zhì)鈣堿性煌斑巖；ⅢNa—鈉質(zhì)鈣堿性煌斑巖；Ⅳ—鉀鎂煌斑巖及超鉀質(zhì)、過鉀質(zhì)煌斑巖；1—大井頭鉀鎂煌斑巖；2—大井頭風(fēng)化鉀鎂煌斑巖；3—大井頭凝灰質(zhì)角礫巖；4—Ⅱ號煌斑巖體；5—Ⅲ號煌斑巖體圖4 不同類型煌斑巖在K2O-SiO2圖中的成分范圍

通過微量元素分析(表3)，大井頭巖管的Sr元素變化范圍較大，介于(360.57～3404.40)×10-6，平均值為999.46×10-6，這與西澳、大洪山等地的鉀鎂煌斑巖比較一致。

通過對大井頭巖體11件樣品稀土元素測試分析(表4)，稀土元素總量為(260.63～385.37)×10-6，平均值為304.58×10-6，LREE/HREE為8.62～14.28，平均值為11.09，LaN/YbN為10.68～28.80，平均值為16.13，具有輕稀土元素富集、重稀土元素虧損的特征，與山西飲牛溝鉀鎂煌斑巖的特征非常一致。在稀土元素配分模式圖上，大井頭巖體配分曲線與西澳、西班牙、俄羅斯、山西等地的鉀鎂煌斑巖基本一致。綜合分析，大井頭巖體特征與典型的鉀鎂煌斑巖基本一致。

在2個鉆孔巖心中選獲金剛石3粒，透明，具有金剛光澤，晶形為曲面菱形十二面體，其中16ZK01中選獲的1粒金剛石具有天然金剛石毛玻璃蝕像特征。通過音頻大地電磁測深[28]和鉆探驗證，對地表探槽、淺井和鉆孔中選到的礦物，采用電子探針、激光拉曼、紅外光譜測試[29-31]等手段分析和對比，本文認(rèn)為該巖管為含金剛石的鉀鎂煌斑巖巖管。巖管向下延深已超過2000m，巖體周圍第四系中選到的鎂鋁榴石及金剛石均由大井頭巖管供源。通過對大井頭巖體詳細(xì)勘查和研究，實現(xiàn)了金剛石找礦的新認(rèn)識和新的突破，為今后的金剛石找礦工作指明了方向。

表1 大井頭地區(qū)各類巖石主量元素分析數(shù)據(jù)及相關(guān)參數(shù)表

注：混染指數(shù)=(SiO2+Al2O3+Na2O)/(MgO+2K2O) 樣品分析測試數(shù)據(jù)由山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院實驗室完成。

表2 各地典型鉀鎂煌斑巖主量元素成分表及相關(guān)參數(shù)

注：①號、②號數(shù)據(jù)來自A.L.賈克斯，1988；③號數(shù)據(jù)來自葉德隆，1991；④號數(shù)據(jù)來自羅會文，1989；⑥號數(shù)據(jù)來自池際尚 混染指數(shù)=(SiO2+Al2O3+Na2O)/(MgO+2K2O)

表3 費縣大井頭煌斑巖體與其他地區(qū)鉀鎂煌斑巖微量元素對照表

表4 費縣大井頭煌斑巖體與其他地區(qū)鉀鎂煌斑巖稀土數(shù)據(jù)對比

5 常馬莊外圍發(fā)現(xiàn)含金剛石巖體

2015—2017年，山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院采用地質(zhì)填圖、物探、探槽、鉆探等工作手段對魯南地區(qū)基性巖、超基性巖開展地質(zhì)調(diào)查工作。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)含金剛石煌斑巖體。煌斑巖巖脈位于蒙陰縣垛莊鎮(zhèn)西南約10km(豆角峪村南)前竹嵐村東河溝中。巖脈在地表出露較好，周邊出露多條，總體走向一致，該巖脈地表長度約80m，出露寬度2～8m，走向約109°，傾向E，傾角70°左右，巖性為拉輝煌斑巖，巖石新鮮面呈灰綠色，塊狀結(jié)構(gòu)，粒狀結(jié)構(gòu)。巖石主要由斑晶和基質(zhì)兩部分組成，斑晶主要見有透輝石，粒度一般為0.5～2.0mm，多呈他形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)，柱狀，淡綠色，含量為10%～15%?；|(zhì)主要見有角閃石，透輝石，斜長石還有少量的金屬礦物，粒度為0.1～0.5mm，含量為85%～90%，圍巖為二長花崗斑巖。在煌斑巖巖體的人工重砂樣中選到金剛石1粒，指示礦物鎂鋁榴石5顆，鉻鐵輝石2粒。金剛石呈淺黃綠色，透明度較好，八面體與菱形十二面體的聚形，直徑約0.3mm，對魯南地區(qū)金剛石找礦具有重要指示意義。

6 編制了《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范金剛石》

《金剛石原生礦勘查規(guī)范》是山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局于2015年下達(dá)的科技攻關(guān)項目(任務(wù)書編號KY201504)。2019年11月，《金剛石原生礦勘查規(guī)范》列入自然資源部《2019年度自然資源標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作計劃》，標(biāo)準(zhǔn)計劃號為201918023。2020年9月，自然資源部發(fā)布《2020年度自然資源標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作計劃》，提出將金剛石原生礦與砂礦合并制定一個標(biāo)準(zhǔn)，建議將標(biāo)準(zhǔn)名稱修改為《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范金剛石》。規(guī)范編制歷經(jīng)五年，先后經(jīng)過16次修改，召開全國性研討3次，先后3次向全國80余家地勘單位、主管部門進(jìn)行征集意見，并對收到意見和建議進(jìn)行了逐條修改和處理，最終形成《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范金剛石》(送審稿)。2021年3月，規(guī)范通過了全國自然資源與國土空間規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會分標(biāo)委會的審查，并上報全國自然資源與國土空間規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會審查。填補(bǔ)了我國沒有《金剛石礦勘查規(guī)范》的空白，對我國今后的金剛石礦勘查具有重要的指導(dǎo)作用。

7 結(jié)論

本文全面總結(jié)了10年來山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院金剛石找礦及相關(guān)研究成果，分析總結(jié)了蒙陰常馬莊、西峪金剛石原生礦深部勘查成果，新增加金剛石資源量550萬ct，改進(jìn)了金剛石重砂礦物組合和粒級，完善了金剛石找礦方法和選礦方法，對金剛石成礦理論和找礦模式取得新認(rèn)識，查明了費縣朱田大井頭巖管為含金剛石的鉀鎂煌斑巖巖管，在蒙陰金剛石原生礦外圍發(fā)現(xiàn)了含金剛石的煌斑巖，為今后蒙陰地區(qū)尋找新的金剛石原生礦提供借鑒和找礦方向。編制了《礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范金剛石》，是我國的金剛石礦勘查有據(jù)可依，對指導(dǎo)我國今后的金剛石礦勘查具有重要的作用。