金伯利岩钻石含量（金伯利岩结晶程度）

钻石矿床的主要产地和产量简介

目前，世界上共有二十多个国家发现钻石矿床，其中大部分位于非洲、俄罗斯、澳大利亚和加拿大。

1.非洲

非洲南部是世界主要钻石产区，南非、安哥拉、扎伊尔、博茨瓦纳、纳米比亚等都是重要的钻石出产国。迄今南非共发现金伯利岩岩筒350个，钻石含量估计为2.5亿ct。博茨瓦纳是非洲另一个重要的钻石产地，迄今已发现200多个金伯利岩岩筒，其中41个估计含量为3.5亿ct。

2.俄罗斯

俄罗斯1954年首次在西伯利亚雅库特发现原生钻石矿床，迄今已发现金伯利岩体450个，钻石估计含量为2.5亿ct，世界著名的岩管有“和平”、“成功”、“艾哈尔”等。1988年在阿尔汗格尔斯克又发现了新的金刚石矿，估计储量约2.5亿ct，且50%是宝石级的，目前俄罗斯正与英国戴比尔斯公司合作勘探。

3.澳大利亚和加拿大

1972年在南澳地区发现了含钻石的金伯利岩。1979年又发现了含钻石的橄榄钾镁煌斑岩，从而在钻石矿床学是个突破性进展，因为这是世界上首次在非金伯利岩中发现了钻石，意义重大。现今，在西澳北部地区已发现150多个钾镁煌斑岩岩体，特别是阿盖尔钾镁煌斑岩的发现，它是现今世界含钻石最富、储量最大的。澳大利亚已成为世界钻石产量最多的国家，其产量已成为世界第一，仅1998年，澳大利亚产钻石便达到4100万ct，但达宝石级的很少。

1990年首次在加拿大西北部耶鲁奈夫市北北东360km，靠近北极圈北纬65度的湖泊地带发现了金伯利岩型的钻石原生矿，现已发现51个金伯利岩岩管，其中大多数均含钻石。有5个岩管具有重要经济价值，其钻石以无色透明为主，质量好，宝石级钻石占30%～40%，平均品位是25ct～100ct/100t，年产量预计可能会达到400万ct。加拿大西北部钻石原生矿床的发现是20世纪90年代以来世界钻石史上一次重大突破。

4.亚洲及中国

在亚洲，印度是世界最早发现钻石的地方。而且古老而有名的大钻石如“莫卧儿皇朝”(787ct)，“光明之山”(108.8ct)“摄政王”(140ct)，“奥尔洛夫”(189.6ct)等世界名钻均产于此地，但印度钻石的原生矿床至今未发现，砂矿的产量也有限。我国是世界钻石资源较少的国家。1950年，在湖南沅江流域，首次发现具经济价值的钻石砂矿。品位低，分布较零散，但质量好，宝石级钻石占40%左右。60年代，先后在贵州及山东蒙阴找到了钻石原生矿。70年代初，在辽宁南部找到我国最大的原生钻石矿，该矿储量大，质量好，宝石级钻石产量高，约占50%以上，山东钻石原生矿品位高、储量较大，但质量较差，宝石级钻石约占12%，且一般偏黄，以工业用钻石为主。

思考题

一、是非判断题

1.确定钻石色级时必须应用色温在4700～6500K的光源。

2.长波紫外光灯下钻石都有荧光。

3.钻石颜色定级时，如果所测钻石颜色介于两个样石H和I之间，则该样品色级应定为H。

4.钻石颜色定级时，如果所测钻石在颜色介于两个样品之间，则应定为色级较低的一档。

5.钻石在不同方向上的压入硬度是相同的。

6.一颗钻石其台面宽度为腰平均直径的66%，按“国标”应称此切工为很好。

7.钻石的导热率是物质中最高的。

8.金刚石是等轴晶系矿物，所以其不同晶面硬度相同。

9.钻石透过的光为偏振光。

10.利用CZ作半球的折射仪可以测定钻石的折射率。

11.热导仪可以区分钻石和合成α—碳硅石。

12.在热导仪上显示钻石反应的样品未必就是钻石。

13.X光荧光光谱仪可以查明某钻石样品是否含氮。

14.钻石是色散值(dis.)最高的天然宝石。

二、选择题(每题1分，共25分。把你所选择的答案：A或B或C填写在题后的括号内)

1.我国目前钻石的主要产地有：( )

a.山东、湖南、辽宁

b.辽宁、山东、江苏

c.湖南、湖北、山东

2.用钻石笔鉴别钻石时是利用钻石的：( )

a.导热率高

b.硬度高

c.亲和性好

3.为判别钻石与合成钻石应使用以下哪种仪器：( )

a.热导仪

b.分光镜

c.红外光谱仪

4.钻石的天然蓝色是由于钻石中含有微量的元素：( )

a.硼

b.氮

c.钴

5.与1.76ct钻石等体积的立方氧化锆的重量是：( )

a.1.76ct

b.2.60ct

c.2.90ct

6.某钻石称得质量为1.538ct，应表示为：( )

a.1.54ct与1.53ct均可以

b.1.54ct

c.1.53ct

7.钻石的天然黄色是由于钻石中含有微量的元素：( )

a.硼

b.氮

c.钴

8.钻石在紫外灯下：( )

a.都有荧光

b.可以有荧光

c.都没有荧光

9.现在金刚石产量最多的国家：( )

a.南非

b.俄罗斯

c.澳大利亚

10.钻石在365nm波长下：( )

a.都有蓝色荧光

b.可有黄色荧光

c.可有绿色荧光

d.可无荧光

11.Diamond是：( )

a.自然元素矿物

b.可以是水热法合成的

c.与石墨是类质同象

d.有六方晶系2 H型的多型变体称为六方金刚石

12.对钻石的切磨角度要求十分严格，目的是使钻石反映出最好的( )

a.晕彩

b.色彩

c.火彩

d.变彩

13.钻石首饰鉴定中，在钻石台面内肉眼见到一个黑色包裹体，该钻石净度应为( )

a.VS

b.SI

c.P

14.不宜用为锯钻方向的钻石纹理是指平行于：( )

a.{100}方向

b.{110}方向

c.{111}方向

三、多项选择题

1.钻石与莫桑石(合成α-SiC)可以用以下仪器区分：( )

a.热导仪

b.红外反射仪

c.电导仪

d.紫外荧光灯

e.放大镜

2.合成Moissanite(SiC)与钻石相比( )

a.折射率不同

b.导电率不同

c.都可以没有双折射

d.紫外吸收不同

e.热导仪不可以区分

四、填空题(每空1分，共60分)

1.钻石定级标准简称 4C，其中文意思分别是：CARATWEIGHT( )，COLOUR( )，CUT( )，CLARITY( )。

2.无色钻石中出现的彩色光是光( )引起的；而欧泊中出现的彩色是光( )引起的。

3.钻石的折射率在不同波长的光波下具有( )折射率。

4.钻石净度分级可分为LC称( )，VVS称( )，VS称( )，SI称( )，P称( )。

5.鉴定钻石用的标准放大镜应该是( )、( )、( )。

6.写出3个最能以假乱真的钻石人工仿制品有①( )、②( )、③( )。

7.钻石的“4C”分级标准适用于( )色系的抛光钻石，不适用于( )色系和( )钻石及( )钻石的钻石分级。

8.钻石颜色分级环境的色调应为( )，分级时要采用( )灯，并以( )为背景。

9.钻石颜色按成因机理可概括为A、黄色或蓝色是因为( )。

B.褐色、粉红—红色是因为( )。C.绿色是与( )有关。

10.按国标规定，钻石净度分级时，不影响归入LC级的外部瑕疵有：( )、( )。

11.确定钻石净度级别时，必须考虑瑕疵的( )、( )、( )、( )、( )等。

12.目前市场最常用的钻石代用品是( )，最新的仿制品是( )、后者与钻石最大的区别是( )及放大观察时的重影现象。

13.钻石的保养方法有：( )、( )等。

14.钻石的颜色分级是在钻石灯下、白色背景、以( )为基础，通过比较样品与( )的颜色来确定钻石的颜色级别。

15.IIb型钻石常呈蓝色，是由( )的选择吸收引起的。

16.一颗裸钻亭深太浅，从台面上可见一白色圆环，这种钻石叫( )。

17.莫桑石的化学成分是SiC(碳硅石)，六方晶系，常为( )色或( )色，鉴定时利用其双折率高可见( )和非均质性。

18.钻石呈色的4个主要原因是( )、( )、( )和( )。

19.蓝色钻石的颜色是由( )引起的，大多数天然蓝色钻石是( )型的。

20.有两颗裸钻石，一颗在10倍放大镜下比较容易观察到具细小的瑕疵，按国标应定为( )；另一颗在10倍放大镜下很容易观察到具明显的瑕疵，按国标应定为( )。

21.钻石常见的聚形有( )、( )和( )。

22.有两颗裸钻石，在10倍放大镜下，钻石的内部和外部无瑕疵，一颗钻石在亭部有额外刻面，冠部看不见，按国标应定为( )；另一颗钻石在腰围内有原始晶面，但不影响腰部的对称，冠部看不见，按国标应定为( )。

23.合成钻石常呈黄色，为( )致色，属( )型合成钻石。

24.快速区分钻石与仿钻(除合成α-SiC外)的方法是( )、( )。

25.钻石估重公式，包括腰围直径、高度和( )三项内容。

山东蒙阴金刚石/钻石矿区金伯利岩结构构造、矿物组成及地球化学特征

2.3.4.1 山东蒙阴金刚石/钻石矿区金伯利岩结构构造、矿物组成

岩管岩石以粗晶斑状结构，斑杂构造的粗晶金伯利岩为主。矿物主要由粗晶橄榄石及基质橄榄石、粗晶金云母及基质金云母、基质钙钛矿、磷灰石、铬铁矿、碳酸盐、绿泥石和蛇纹石组成，并含少量的镁铝榴石粗晶，其中橄榄石含量高者可达60%～70%，大多为40%～50%，基本已蛇纹石化，只剩下假像，金云母含量5%，但金云母的含量在第Ⅲ岩带金伯利岩脉中的含量明显增高，最高可达40%～50%。

斑状金伯利岩：斑状金伯利岩的斑晶成分主要为蛇纹石化橄榄石，除此以外还有部分石榴子石和少量金云母，含量在5%～30%之间。其基质成分亦主要为上述矿物及其蚀变矿物。斑晶大小由几毫米至十几毫米不等，大者可达30mm。蛇纹石斑晶呈灰绿色，常呈浑圆状，可见其因多期交代而形成的环带。金云母斑晶为金黄色，大小不等，呈鳞片状集合体，外缘常常被熔蚀而呈现浑圆状。石榴子石斑晶多为暗紫红色的镁铝榴石，最大粒径仅几毫米，常呈椭圆形，手标本上可见外缘颜色稍暗的次变边。

细粒金伯利岩：在山东蒙阴地区可见细粒金伯利岩，其在矿物成分上与斑状金伯利岩相同，差别在于斑晶极少或无斑晶，呈细粒结构，矿物颗粒大小较均一。

岩球金伯利岩：主要是指具有岩球构造的金伯利岩，这类金伯利岩大多具有一个橄榄石或蛇纹石的核心，相当细粒金伯利岩的物质组分围绕其生长，形成圆形或近圆形的岩球。岩球金伯利岩大小不一，小至几厘米，野外可见其大可达数米。

金伯利角砾岩：金伯利角砾岩的角砾成分包含有金伯利岩（图2.22）以及围岩角砾。山东蒙阴金伯利岩的围岩岩性（现为金伯利岩中角砾）主要为灰黑色灰岩和黑云母斜长片麻岩（图2.23）。

山东蒙阴地区的金伯利岩镜下多见斑状结构，斑晶多为橄榄石，但其大部分均已蚀变为蛇纹石，仅部分保存下来，镜下可见其鲜艳的二级干涉色。斑晶约占50%，大部分为蛇纹石化的橄榄石（图2.24），部分薄片的斑晶为石榴子石。石榴子石在单偏光下呈现淡淡的紫红色，据推测其应为镁铝榴石。镁铝榴石的周边多被一圈暗红色的次变边所环绕。长条状的金云母在镜下清晰可辨，其排列无定向性，多杂乱无章地分布于蛇纹石斑晶周围。在橄榄石保存较完好以及石榴子石赋存较多的薄片中，金云母则较为少见。此外，还可以发现方解石及绿泥石等蚀变矿物。

图2.22 山东蒙阴金伯利角砾岩

a—角砾为岩球金伯利岩；b—斑状金伯利岩

Figure 2.22 Kimberlite breccia of Mengyin，Shandong

a—The sphere of kimberlite; b—Kimberlite with porphyritic texture

图2.23 山东蒙阴含围岩角砾的金伯利角砾岩

a—角砾为黑云母斜长片麻岩；b—角砾为致密块状灰岩

Figure 2.23 Mengyin kimberlites including various wall rock breccias enroute to the surface

a—Biotite microclitic gneiss breccias; b—Dense massive limestone breccias

蒙阴金伯利岩均遭受了较强的蚀变作用。橄榄石绝大部分被蚀变为蛇纹石，仅保留假象。石榴子石、金云母等矿物亦遭受了不同程度的蚀变，具体表现为绿泥石化、碳酸盐化及硅化等。碳酸盐化相对较为普遍，部分矿物被蚀变，矿物间隙亦充填了大量的方解石，而绿泥石多见于基质及矿物边缘，如石榴子石的次变边。黑云母斜长片麻岩角砾的金伯利角砾岩中还可见斜长石的钾长石化。

2.3.4.2 金伯利岩的主微量元素地球化学特征

为了更进一步了解金伯利岩的地球化学特征，本项目从山东蒙阴挑选了8个样品（表2.21）进行了分析。在进行金伯利岩岩石地球化学样品准备时，我们尽量按照较新鲜且无包裹体的原则，将样品破碎后再挑出肉眼可见的捕虏体（捕虏晶），然后研磨至200目，各取5g左右，送至澳实分析检测（广州）有限公司用X荧光光谱定量分析方法进行全岩主量分析（表2.22），以及中国科学院广州地球化学研究所进行ICP-MS法全岩微量元素分析（表2.23）。

图2.24 金伯利岩的斑状结构及其蛇纹石化橄榄石斑晶（SLL Ⅰ-06）

a—单偏光；b—正交偏光

Figure 2.24 Porphyritic texture of kimberlite and its phenocrysts of serpentinized olivine

a—plane-polarized light; b—cross–polarized light

表2.21 山东金伯利岩地球化学分析样品岩石类型及产地　Table 2.21 Rock types and location of Mengyin kimberlite samples for geochemical analysis from Shandong

表2.22 山东金伯利岩主量元素含量表　Table 2.22 Major element content of Mengyin kimberlites in Shandong

表2.23 山东未混染金伯利岩微量元素含量表

全岩主量元素定量分析方法采用PANalytical AXIOS型号X荧光光谱仪，将样品煅烧后加入Li2B4O7–LiBO2助熔物，充分混和后，放置在自动熔炼仪中，使之在1000℃以上熔融，熔融物倒出后形成扁平玻璃片，再用X荧光光谱分析，分析精度为0.01%。

根据C.R.Clement（1982）提出的混染指数C.I.和Fesq等人（1975）提出的Si/Mg指数来判断金伯利岩的混染程度。Clement认为，受混染的金伯利岩C.I.1.5，从送检的样品情况可以看出，8个山东金伯利岩样品除SLDⅠ-03（C.L.平均3.71）外均属于未受混染的样品，C.I.值介于1.1～1.5之间（平均为1.23）。此外，根据Fesq等人（1975）提出的Si/Mg1.20为受壳源混染的金伯利岩，同样可得出只有个别样品有明显混染痕迹的结论（1.44），而未受混染的金伯利岩Si/Mg平均值仅为0.70。

蒙阴未混染金伯利岩总体属于Al2O3含量非常低（通常5%），SiO2不饱和（一般35%）及Na2O/K2O比值很低（0.5%）的偏碱性超基性岩，其MgO与SiO2的比值近似于1。主量元素特征与世界其他地区大体一致，但Na2O含量明显偏低，且与津巴布韦的Murowa、Sese岩管数据偏差较大。其中山东金伯利岩的Al2O3、CaO、Na2O、K2O及P2O5含量比辽宁偏低，MgO和TiO2含量则相对较高，说明两个产地的金伯利岩浆成分并不完全一致。此外，比较MgO含量及其他主要氧化物的相关性，可以发现除Al2O3和CaO为负相关外，SiO2、Na2O+K2O、Fe3O2的含量均随MgO含量的增长而增长，K2O与MgO的相关性则较差。LW50-03为金伯利角砾岩，它的CO2和H2O含量都远远超过其他样品，故其相关氧化物的含量与其他样品差别较大。

根据样品的Ti/K比值，蒙阴金伯利岩大多与Ⅰ型金伯利岩关系密切（图2.4）（李昌年，1991）。而根据全岩F1和F2值，山东样品均落入ⅠA型金伯利岩区，与两种类型金伯利岩的主量元素含量平均值比较，山东蒙阴金伯利岩介于Ⅰ型和Ⅱ型之间（A.D.beard等，2000）。

山东金伯利岩中的Co、Cr和Ni的含量较辽宁高。前者Co（平均值68.31μg/g）、Cr（平均值1683.88μg/g）、Ni（平均值1161.14μg/g）均明显高于后者（Co平均值44.98μg/g、Cr平均值813.47μg/g、Ni平均值550.66μg/g），Ni和Cr呈明显的正相关关系。山东蒙阴微量元素原始地幔标准化蛛网图（见辽宁部分，图2.5）和稀土元素球粒陨石标准化分布型式图（见辽宁部分，图2.6）非常相似，除了Yb外，其余元素都较原始地幔富集，稀土球粒陨石标准化曲线均向右倾斜，表现出明显的富LREE的趋势，但山东金伯利岩的ΣREE、LREE、LREE/HREE、（La/Yb）N、（La/Sm）N以及（Gd/Yb）N都比辽宁瓦房店高，说明山东蒙阴金伯利岩轻稀土的富集程度高于辽宁瓦房店。

辽宁瓦房店金刚石/钻石矿区金伯利岩矿物组成及主微量元素地球化学特征

为了进一步了解辽宁金伯利岩岩石矿物组成，在前人研究基础上，我们对辽宁瓦房店金伯利岩1号、42号、50号和110号岩体的岩石进行了采样分析。

斑状金伯利岩斑晶除金云母外，已蛇纹石及碳酸盐化，偶见石榴子石，但蚀变较严重。蛇纹石及碳酸盐斑晶大小多在1cm左右，金云母及石榴子石斑晶相对较小。斑晶含量从10%～50%不等，平均含量约30%。基质除含上述矿物外，还会出现辉石及角闪石等基性铁镁质矿物。石榴子石极少见，粒径仅在1mm左右，呈暗红色，粒状。蛇纹石斑晶几乎全由橄榄石蚀变而来，故保存有橄榄石的粒状晶形。金伯利岩中自形半自形的矿物占有一定数量，例如六边形及八边形的石榴子石。金云母大小不一，作为斑晶出现者较大，晶面常弯曲，而基质中的金云母则呈细小的条状均匀分布于同样大小的蛇纹石中。通过观察，辽宁地区的金云母可通过晶体大小、突起、多色性、干涉色等分为不同时代。碳酸盐矿物方解石在斑晶以及基质中均可大量出现，是原生或常为蛇纹石或其他矿物进一步交代蚀变的产物。绿泥石等蚀变矿物在薄片中也较为常见。斑状金伯利岩中有时还可见杏仁状气孔。

辽宁瓦房店地区金伯利岩石可见大小不一的金伯利岩及碳酸盐以及围岩地层的角砾，具有典型的角砾构造。

本项目采用PANalytical AXIOS型号X荧光光谱仪对辽宁瓦房店地区金伯利岩全岩主量元素定量分析。将样品煅烧后加入Li2B4O7–LiBO2助熔物，充分混和后，放置在自动熔炼仪中，使之在1000 ℃以上熔融，熔融物倒出后形成扁平玻璃片，再用X荧光光谱分析，分析精度为0.01%。分析前尽量按照较新鲜且无包裹体的原则对样品进行了挑选，将样品破碎先人工挑出去除其中的捕虏体（捕虏晶），然后研磨至200目。其中1号岩管选择了2个斑状金云母金伯利岩（LW1-03和LW1-12），42号岩筒选择了2个岩球金伯利岩和斑状金伯利岩样品（LW42-01，-03），50号岩筒选择了斑状金云母金伯利岩和角砾状金伯利岩（LW50-02，-03）和110岩筒的斑状金伯利岩（LW110）。根据Clement（1982）提出的混染指数C.I.和Fesq等人（1975）提出的Si/Mg指数判别了金伯利岩的混染程度，其中LW42-01和LW110两个样品混染比较明显，而另外的5个金伯利岩大部分未受混染。全岩化学成分分析见表2.3。

表2.3 辽宁金伯利岩主量元素含量表　Table 2.3 Major element content of kimberlites in Liaoning

辽宁瓦房店未混染金伯利岩总体属于Al2O3含量非常低（通常5%），SiO2不饱和（一般35%）及Na2O/K2O比值很低（0.5%）的偏碱性超基性岩，其MgO与SiO2的比值近似于1。主量元素特征与世界其他地区大体一致（表2.4）。比较MgO含量及其他主要氧化物的相关性，可以发现除Al2O3和CaO为负相关外，SiO2、Na2O+K2O、Fe3O2的含量均随MgO含量的增长而增长，K2O与MgO的相关性则较差。瓦房店金伯利岩的TiO2/K2O比值变化范围较大，由此反映出其富金云母的特性，在TiO2—K2O分类图（图2.4）上，Ⅰ号岩脉的2个样品落入Ⅱ类金伯利岩区，但42号和50号岩筒样品则落入Ⅰ类金伯利岩区，显示出前者更富钾质组分，后者和世界上主要的产金刚石的金伯利岩一致（李昌年，1991）。样品的微量元素分析在中国科学院广州地球化学研究所采用电感藕合等离子体质谱（ICP-MS PE Elan6000）完成（表2.5）。

表2.4 世界各地及Ⅰ、Ⅱ型金伯利岩及金伯利岩主量元素含量平均值　Table 2.4 Average content of major elements in Type I and Type II kimberlites and kimberlites from all over the world

①据李昌年，1991；②据 C.B.Smith et al，2004（Murowa 和 Sese 岩管 ）；③据 Michael Patterson et al，2009（Renard 岩管群 ）；④据 V.B.Vasilenko et al，2002（ 其中俄罗斯的数据来自雅库特地区 ）；⑤本文

表2.5 辽宁未混染金伯利岩微量元素含量表　Table 2.5 Trace element content of uncontaminated kimberlites in Liaoning

图2.4 金伯利岩w（TiO2）-w（K2O） 图解

（据李昌年，1991）

Figure 2.4 The w（TiO2）-w（K2O）diagram of kimberlites

（After Li Changnian，1991）

辽宁和山东金伯利岩微量元素原始地幔标准化蛛网图（图2.5）和稀土元素球粒陨石标准化分布型式图（图2.6）显示（相关参数见表2.6），除了Yb外，两地其余微量元素都较原始地幔富集，两地金伯利岩稀土球粒陨石标准化曲线均向右倾斜，表现出明显的富LREE的趋势，反映了偏碱性超基性岩的特点。两地的稀土元素地球化学参数比较显示，辽宁瓦房店的ΣREE、LREE、LREE/HREE、（La/Yb）N、（La/Sm）N以及（Gd/Yb）N都比山东低，说明辽宁金伯利岩轻稀土的富集程度低于山东蒙阴，两地金伯利岩的δEu和δCe均呈较低的负异常。但辽宁瓦房店金伯利岩的Y值普遍较山东蒙阴高，Nb和Th的值则相对较低。上述特征显示，辽宁金伯利岩石的稀土和微量元素特征和国际上产金刚石的金伯利岩的基本特征一致。

图2.5 辽宁和山东金伯利岩微量元素原始地幔标准化蛛网图

Figure 2.5 The primitive mantle-normalized spider diagram of trace elements in kimberlites from Liaoning and Shandong

图2.6 辽宁和山东金伯利岩稀土元素球粒陨石标准化分布型式图

Figure 2.6 The chondrite-normalized diagram showing the distribution pattern of REEs in kimberlites from Liaoning and Shandong

根据实际测量的金刚石品位，辽宁瓦房店50号岩管、山东蒙阴胜利1号岩管及红旗1号岩脉含矿较富。对含矿好和含矿差不同岩性主微量元素的比较显示，富矿金伯利岩Mg#和SI值、CaO、Cr、Ni含量较高，而T.A.值、Al2O3、FeOT、Na2O、K2O、TiO2、P2O5、BaO、Sc、V、Co、Cu及Zn含量偏低。其中，辽宁瓦房店及山东蒙阴富矿金伯利岩相容元素含量（μg/g）平均值（Sc 11.24，V 76.98，Cr 1629.67，Co 60.67，Ni 1131.99，Cu 9.78，Zn 45.85）与中–贫矿金伯利岩（Sc 21.09，V 139.72，Cr 1153.88，Co 67.37，Ni 748.66，nbsp;Cu 65.19，Zn 65.72）相比，Cr、Ni含量明显较高，而Sc、V、Co、Cu、Zn含量偏低，金伯利岩中Cr、Ni的主要载体矿物为橄榄石、石榴子石和尖晶石，富矿微量元素特征说明金伯利岩橄榄石、石榴子石和尖晶石矿物含量与金刚石含量有正的相关性；Rb在含矿性较好的金伯利岩中的平均含量为54.69μg/g，低于中-贫矿样品的83.81μg/g。金伯利岩中Rb含量主要和金云母有关，说明两地金伯利岩的含矿性与金云母含量有关，含金云母较多者金刚石品位相对较低。

表2.6 辽宁及山东金伯利岩稀土元素相关参数　Table 2.6 Relevant parameters of REEs in kimberlites from Liaoning and Shandong

注：T.A.4%～6.5%之间为富矿，6.5%～9.5%之间为中-贫矿，＞9.5%则不含矿，池际尚等，1988

富矿和中-贫矿金伯利岩中稀土元素的分布也有一定的差别。富矿金伯利岩所含的稀土总量为201.27～615.23μg/g（平均453.15μg/g），LREE平均442.34μg/g，HREE10.81μg/g，低于中–贫矿金伯利岩稀土总量370.73～952.12μg/g，ΣREE、LREE和HREE平均值分别为600.09、582.5和17.59μg/g。但是富矿金伯利岩的LREE/HREE平均值41.27、（La/Yb）N平均值214.57均高于中–贫矿金伯利岩的32.81和104.76μg/g。说明含矿性较好的金伯利岩虽然其轻重稀土及稀土总量比含矿性较差的金伯利岩低，但其轻重稀土分馏程度却比之偏高。

金伯利岩

1.概述

金伯利岩（kimberlites）在自然界分布很少，是一种不常见的岩石类型，但是在岩石学学科和国民经济中却占有重要的地位。在学术价值上，金伯利岩是自然界起源最深的岩浆，包含着大量的深部地质记录，如有关深达200km范围内的岩石类型、矿物组成、地球化学特征、温度和应力状态等信息。在经济价值上，金伯利岩与金刚石（钻石）资源有着极为密切的联系，是金刚石的母岩，世界上具宝石价值的金刚石绝大多数产于金伯利岩中，如世界上最大的宝石级金刚石“卡利南”（Cullinan）就是产于南非“普列米尔”（Premier）金伯利岩岩管中。

1870年在南非首次发现了含原生金刚石的杜突依斯潘（Dutoispan）金伯利岩岩筒，次年相继发现了金伯利（Kimberley）、德彼尔斯（De Beers）、巴尔弗坦（Bultfontein）等著名的富含金刚石的岩筒，从此揭开了人类研究金伯利岩与原生金刚石矿床的重要历史阶段。我国在1965、1970年发现了山东蒙阴和辽宁复县两个含金刚石的金伯利岩岩区，其中复县50号岩管产出的金刚石质量上等，在国际市场受到广泛的欢迎。

金伯利岩属SiO2不饱和岩类。与橄榄岩类相同之处是它的w（SiO2）低，一般小于40%，而微量元素中的相容元素Cr，Ni，Co含量高。与橄榄岩不同之处是K2O，Na2O和不相容元素Rb，Ba，Nb，LREE等含量高，且w（K2O）＞w（Na2O）。此外，金伯利岩富含挥发分H2O和CO2。

金伯利岩的矿物成分非常复杂，不仅含有由岩浆直接结晶的矿物，如橄榄石、金云母、钛铁矿、尖晶石（铬铁矿）、钙钛矿、磷灰石、锆石等，而且还有岩浆自源区和上升途中携带的地幔物质解体后的捕虏晶（外来的矿物），如粗晶橄榄石、镁铝榴石、铬铁矿、金刚石等。此外，由于岩浆富含挥发分，还出现碳酸盐和含水的硅酸盐矿物。

岩石学和地球化学研究表明，金伯利岩并不是单一岩浆结晶的产物，而是由一种充满了晶体（地幔物质解体的捕虏晶）的粥状熔浆结晶形成的，由岩浆、地幔物质和挥发分3种组分组成（路凤香等，1992、1996）。金伯利岩岩浆是深部150～200km处由石榴子石橄榄岩在含H2O和CO2的条件下经低程度部分熔融形成的。近年来的研究表明，有经济价值的金刚石不是岩浆结晶形成的，而是地幔的捕虏晶，所以金伯利岩中地幔物质，如粗晶橄榄石的含量愈高，含金刚石性就愈好。金伯利岩岩体常以岩脉、岩筒或岩管产出，规模很小，岩管直径仅数百米，形成浅成或超浅成相，也可以溢出地表形成火山口相。世界上的金伯利岩几乎都分布在稳定的地台（克拉通）内部。

2.矿物成分

金伯利岩的矿物种类很多，仅就我国复县及蒙阴两个岩区的统计，已经发现了的矿物达到86种。这里仅介绍最主要的矿物类型及其特征。

橄榄石 为金伯利岩中含量最多的矿物，可分为3个世代，最早者为橄榄石粗晶（macrocrystal），成浑圆状或卵圆形，多数为2～4mm，最大可达1cm，成分为镁橄榄石；第二世代为橄榄石斑晶，自形好，具完好的六边形，一般＜2mm，成分也是镁橄榄石（图9-1）；基质橄榄石为第三世代，颗粒小，成分为镁橄榄石或钙镁橄榄石。所有的橄榄石都遭受了强烈的自交代作用，形成蛇纹石及碳酸盐矿物的假象。多数人认为，粗晶橄榄石不是岩浆直接结晶的产物，而是地幔的捕虏晶。

图9-1 第二世代的自形橄榄石形成显微斑状结构

石榴子石 是金伯利岩中的重要矿物，其中高铬低钙的镁铝石榴子石与金刚石伴生，因此在找矿方面意义重大。石榴子石常呈粗晶及巨晶（megacrystal）产出，粗晶为地幔的捕虏晶，巨晶为金伯利岩岩浆早期结晶的产物。粗晶石榴子石常呈浑圆状，经常出现次变边，次变边为褐色、暗绿色至黑色，由单斜辉石、斜方辉石、尖晶石、金云母、蛇纹石及隐晶质组成，被称为次变石榴子石（kelyphite），这是由于来源于地幔的石榴子石一旦从其稳定区迁移出来后发生了分解和反应所致。石榴子石成分主要为镁铝榴石—铁铝榴石—钙铝榴石系列，表现出成分有一定的变化范围。含Cr2O3高CaO低者为紫青色，含MgO高者为粉红色，含FeO高者为橙色或深红色。粗晶多为紫青色—粉红色系列，巨晶为橙色系列。与金刚石密切伴生的是w（CaO）＜3%，w（Cr2O3）＞4%的紫青色镁铝榴石。

金云母 金伯利岩中有3个世代的金云母，巨晶、斑晶和基质。它们都是岩浆结晶形成的，但结晶的时间不同。巨晶结晶于高压的条件，晶体大可达数厘米，有熔蚀和暗化边，也可发现波状消光的现象；斑晶结晶于岩浆上升的途中；基质金云母结晶于岩体侵位之后。金伯利岩中的金云母有时出现反吸收，即Ng＜Nm＜Np。反吸收出现的原因是云母中Si或Si+Al的含量不足所致，可能伴随有四面体位置上Fe、Ti的增加。

尖晶石 在金伯利岩中呈粗晶和基质产出，虽然数量不多但十分普遍。粗晶尖晶石源于地幔与上升的岩浆不平衡，也常有反应边发育，其主要成分为磁铁矿。粗晶尖晶石一般为0.1～0.5mm，形状浑圆，而基质尖晶石则＜0.08mm，自形好。尖晶石的颜色随Cr2O3含量升高由透明的暗褐红色变为不透明。含Cr2O3高的尖晶石（铬铁矿）是寻找金伯利岩的指示矿物。

富钛矿物 包括钛铁矿、钙钛矿、金红石、镁钛铁矿、沂蒙矿［K（Cr，Ti，Fe，Mg）12O19］等。前3种为岩浆结晶成因，普遍出现于金伯利岩的基质中；镁钛铁矿为地幔来源的粗晶；沂蒙矿是我国学者在山东蒙阴金伯利岩岩区红旗27号岩脉中首次发现的，粒径在0.5～2mm，黑色，不透明，金属光泽，片状或薄板状，为地幔交代作用的产物，与镁钛铁矿都是寻找金刚石的指示矿物。

蚀变矿物 指受到流体交代形成的矿物。金伯利岩中的蚀变矿物最常见的是蛇纹石、碳酸盐矿物、绿泥石等，它们一般成集合体交代假象，有时可以在显微镜下见到蛇纹石与碳酸盐矿物形成环带状交代橄榄石，暗示交代流体的成分具H2O和CO2交互作用的特征。

除上述矿物外还有磷灰石、锆石、硫化物、自然元素（如自然铁、自然银、自然铜、自然锡、自然硅等）、元素互化物（碳化硅、碳化钨、硅铁矿等）。后3类矿物的出现反映了极端还原的结晶环境，这与金刚石形成于还原环境的特征相吻合。

3.结构构造

金伯利岩是由地幔物质、岩浆和挥发分3种组分固结形成的岩石，这一特征不仅表现在矿物的类型方面，也表现在结构方面。金伯利岩的成因结构分类见表9-1。现将常见的结构介绍如下：

粗晶斑状结构 是金伯利岩最常见的结构类型。岩浆在源区捕虏地幔橄榄岩解体的橄榄石形成了这种结构，特点是粗粒浑圆状的橄榄石分散在基质中，手标本尺度观察十分清楚。山东蒙阴胜利1号小管粗晶的体积分数高达40%，金刚石的品位也很高，二者具有明显的正相关关系。橄榄石已蛇纹石化。巨晶有时难与粗晶相区别，但巨晶个体更大，一般大于1cm，最大可达数十厘米，在岩石中分布不均匀，且数量很少，因此显示出不等粒结构。

显微斑状结构 在显微镜尺度下观察。自形的斑晶均匀分散于基质之中，斑晶为橄榄石及少量金云母，橄榄石已蛇纹石化。金伯利岩的显微斑状结构与其他浅成相火成岩的这类结构相同（图9-1）。

自交代结构 系指橄榄石或石榴子石受到与金伯利岩岩浆活动相关的流体自交代作用，随着交代作用的增强依次形成网环结构（沿裂隙交代）、交代残余（交代作用不完全矿物内部仍保留新鲜的）、交代环带（交代产物不止一种并形成环带）及交代假象（完全交代未见残留）结构等。

常见构造 块状构造、角砾状构造和岩球构造（图9-2）等。角砾状构造的角砾成分有围岩的，也有地幔来源的，它们不均匀地分布于金伯利岩中形成这种构造。岩球构造是指在岩石中有金伯利岩成分的球体，球体大小变化于2mm～10cm，球体的核心为矿物碎屑，外围为细粒金伯利岩，这些球体又被粗晶金伯利岩所胶结。

图9-2 金伯利岩的岩球构造

表9-1 金伯利岩的成因结构分类

4.化学成分

金伯利岩的化学成分见表9-2。我国山东的金伯利岩与南非的十分相似，但MgO含量高，富H2O和CO2、SiO2，而Al2O3含量低。

表9-2 金伯利岩及钾镁煌斑岩主元素成分表（wB/%）

5.金伯利岩的产状及类型

根据在南非开采金刚石的过程中对金伯利岩的揭露，Skinner和Cemennt（1979、1985），Clement（1982），Mitchell（1987）提出了金伯利岩岩浆侵位的理想模式（图9-3），即自下而上划分出了根部相（包括浅成的岩墙、岩床）、火山通道相（火山颈）和火山口相，不同的相出现的岩石类型不同。常见的有粗晶斑状金伯利岩（浅成相）、细粒金伯利岩（浅成相）、金伯利凝灰岩（火山通道相）、岩球金伯利岩及金伯利角砾岩（火山通道相）。若金云母体积分数＞5%，可在名称前冠以金云母。

图9-3 金伯利岩岩浆侵位的理想模式