钻石产地特征研究状况，钻石产地特征研究状况分析

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中国三个产地金刚石/钻石中包裹体的研究现状

从20世纪80年代中期开始，国内外地质学家和矿物学家对产于中国金刚石/钻石中包裹体矿物的地球化学进行过多个视角的研究，取得了相当丰硕的成果：

，1获得三个主要金刚石/钻石产地金刚石/钻石中大量矿物及熔体等包裹体的种类，这些矿物包裹体包含了国际上所确定橄榄岩型组合，P型和榴辉岩型组合，E型；还在同一颗金刚石/钻石中发现P+E型包裹体组合。

在辽宁金刚石/钻石中发现的包裹体矿物包括：橄榄石、石榴子石、顽火辉石、铬尖晶石类矿物、透长石、金刚石/钻石、黄铁矿、石墨、复杂成分包裹体、高铜高氯包裹体、金红石、金云母、镁硅酸盐包裹体、流体包裹体、碳化硅，包括六方的α–SiC和立方的β–SiC、柯石英、自然铁、自然银包裹体、钾质长石、α–或β–石英包裹体、岩浆熔融包裹体、镍黄铁矿和钾盐包裹体，Irene S. Leung，1990；肖序刚等，1990；张安棣等，1991；路凤香等，1991；苗青等，1991；董振信，1991，1992，1994；黄蕴慧等，1992；郑建平，1994；赵磊等，1995；苗青，1996；池际尚等，1996；刘观亮等，1997；Wang Wuyi等，1998a，1998b ，1998c，2000，2001；郑建平，1999；亓利剑等，1999；李兰杰和郭起志，1999；刘惠芳，2002。

在山东金刚石/钻石中发现的包裹体矿物种类包括石墨、橄榄石、镁铝榴石、镁铝-铁铝榴石、透辉石、绿辉石、铬尖晶石类矿物、金云母、金刚石/钻石、镁钛铁矿、闪锌矿、针镍矿、方解石，针镍矿和方解石都见于橄榄石包裹体内、石盐、高钾高氯包裹体、高铜高氯包裹体、自然铁、自然银和含银铁-金合金包裹体、岩浆熔融包裹体、富铁石榴子石和绿辉石，张安棣等，1991；黄蕴慧等，1992；董振信，1991，1992，1994；陈丰等，1992a，1992b，1992c，1996；赵磊等，1995；池际尚等，1996；刘观亮等，1997；郑建平，1999；罗声宣等，1999；Wang Wuyi等，1998a，1998b，1998c，2000，2001。

在湖南沅江流域砂矿型金刚石/钻石中共发现的包裹体包括橄榄石、斜方辉石，顽火辉石、单斜辉石，铬透辉石、顽透辉石、绿辉石、石榴子石，镁铝榴石、镁铝-铁铝榴石、铬尖晶石，主要是铬铁矿、石墨、柯石英、碳硅石、自然铬、高铜高氯包裹体、氯化钠、岩浆熔融包裹体、金刚石/钻石籽晶、镁硅酸盐包裹体、蓝晶石，已蚀变、云母，金云母、白云母、霞石，钠霞石、钾霞石、碳酸盐，菱镁矿、方解石、Si-Fe球粒、Si-Al玻璃，郭九皋等，1989；陈丰等，1992c；刘观亮等，1997，2009；龚平等，2005。

前人对三个产地金刚石/钻石中包裹体的研究工作表明，我国三个产地金刚石/钻石包裹体种类与世界其他地区的基本相同，包裹体矿物以石墨、橄榄石、石榴子石、辉石和铬尖晶石等地幔来源的晶体矿物为主，包裹体类型包括橄榄岩型组合，P型和榴辉岩型组合，E型，同时也发现有P+E型包裹体组合。其中辽宁和山东两地金伯利来源金刚石/钻石中包裹体的化学成分和组合特征以P型占主导，也兼有少部分的E型，在P型包裹体中以方辉橄榄岩和纯橄榄岩组合为主，二辉橄榄岩组合次之，这与其金伯利岩中地幔岩包裹体主要为橄榄岩类岩石一致，其中辽宁金刚石/钻石中的矿物包裹体成分相对较复杂，不仅有比较典型的P型和E型，而且还发现了复杂成分的包裹体组合和流体包裹体；而湖南地区砂矿来源金刚石/钻石中包裹体的详细研究资料还较少。

，2发现了金刚石/钻石中存在的特殊组合矿物包裹体、流体和熔体包裹体，并提出了流体对金刚石/钻石形成所具有的特殊意义。

苗青等，1991在辽宁具有环带构造的金刚石/钻石中发现了复杂成分的包裹体组合，这些矿物包括石英、钾长石、氧化物、硫化物、碳酸盐、硫酸盐和镁硅酸盐等，矿物组合显示出壳源物质来源的特征，说明金刚石/钻石也可形成于温度、压力较低的壳内环境。陈丰等，1992利用扫描电镜、能谱仪和电子探针分析发现了湖南八面体金刚石/钻石中存在球形和椭圆形高铜高氯包裹体，与其伴生的包裹体有大量碳质物，说明高铜高氯包裹体是从封闭在金刚石/钻石内的地幔流体晶出的，地幔流体中局部富铜并存在液相物质流体，间接证明了金刚石/钻石生长过程中存在流体的活动。郑建平等，1994在辽宁瓦房店50号岩管的8颗八面体金刚石/钻石中首次发现了流体包裹体，立体显微镜观察流体包裹体多以个体存在，并与石墨、金红石和金云母等包裹体伴生，激光拉曼探针测定流体包裹体的状态、表面深度和成分表明，包裹体都是气相或液相的单相包裹体，深度大小不等，CO2为流体的主要成分，绝大多数还含有H2O、H2S和CH4，并利用氮浓度计算了其中一颗含流体包裹体的金刚石/钻石的年龄为1446.9Ma，作者认为富CO2流体包裹体及大量的金云母、金红石包裹体表明广泛的地幔交代作用诱发了地幔的富化、熔融形成岩浆及金刚石/钻石的形成。刘慧芳，2002在辽宁1粒八面体金刚石/钻石中新发现了具六方镍黄铁矿和钾盐包裹体，对金刚石/钻石进行破碎，在双目镜下对包裹体进行详细的观察，镍黄铁矿为自形粒状的三六方对称晶体，生长在金刚石/钻石原生孔隙中，电子探针的成分分析结果显示其矿物化学式为，Ni，Fe，Co8.62～9.01S8，成分与镍黄铁矿相同，显微激光拉曼光谱分析表明，其结构不属于镍黄铁矿结构，立方对称，此外，在六方镍黄铁矿包裹体上还生成有磁黄铁矿，电子探针的成分分析结果显示该磁黄铁矿微包裹体应属于六方磁黄铁矿；钾盐包裹体呈不规则的叠层状集合体，个体呈粒状或似片状，根据能谱仪和波谱仪的分析结果，该包裹体除钾盐，KCl外，可能还存在CaCl2、KCl及MgCl2等包裹体。金刚石/钻石中这些包裹体的发现，指示了地幔中局部存在富钾、富氯和高铁镍硫的液相，或熔体。

，3通过对包裹体矿物的甄别和研究，获得了金刚石/钻石形成的温度压力条件。

Wang Wuyi等，1998c，2000，2001从商业性来源金刚石/钻石中随意挑选出约100颗来自山东和辽宁金刚石/钻石进行包裹体研究，共取出276颗矿物包裹体，压碎或者在空气中燃烧到800℃后使包裹体被释放出来，大多数包裹体显示立方-八面体形态，大小在30μm到300μm之间，进行电子探分析包裹体的主量元素，结果显示，山东和辽宁金刚石/钻石大多数为橄榄岩型来源，橄榄岩型包裹体种类包括橄榄石，53%、镁铝榴石，14%、顽火辉石，斜方辉石13%、透辉石和铬铁矿，19%；利用橄榄石-石榴子石矿物对温度计计算得出包裹体矿物的平衡温度，瓦房店有一个高值，1367℃，其他值不高于1200℃，变化于1150℃左右，而蒙阴的温度值变化于1050～1250℃之间，平均值为1170℃。殷莉等，2008应用适用于石榴子石橄榄岩相的单斜辉石温压计对金刚石/钻石包裹体中透辉石进行了计算，得出华北克拉通金刚石/钻石形成于1083～1194℃、5.3～6.1GPa的地质环境。

，4通过对包裹体矿物进行微量元素分析和统计，研究了金刚石/钻石形成和岩石圈地幔的关系，并探讨了不同产地岩石圈地幔的性质差异及演化。

Wang Wuyi等，1998a，1998b在山东和辽宁金刚石/钻石中发现有共生于同一金刚石/钻石中的橄榄岩型和榴辉岩型包裹体组合，辽宁金刚石/钻石包含7颗富铁石榴子石、4颗绿辉石和1颗橄榄石包裹体，山东金刚石/钻石包含4颗橄榄石、1颗透长石和一颗柯石英包裹体，并利用电子探针和SIMS分析了它们的成分特征，石榴子石和绿辉石包裹体和来自世界其他产地的具有相似的组分，并显示玄武岩组分特征，都显示正Eu异常，δEu=1.64～1.79，两颗金刚石/钻石中的橄榄石包裹体的Mg/，Mg+Fe比率为91～92，明显低于来自同一金伯利岩管金刚石/钻石中橄榄石包裹体的值，92～95，认为含有“混合”型矿物包裹体的金刚石/钻石说明了寄主金刚石/钻石经历了复杂的生长历史，并指出这种包裹体的存在显示太古宙克拉通中也存在地幔柱活动。殷莉等，2008收集山东蒙阴、辽宁瓦房店两地金刚石/钻石中包括橄榄石，62个、石榴子石，80个、单斜辉石，18个和铬尖晶石类矿物，38个等包裹体矿物的主量元素和微量元素的成分数据，根据两地金刚石/钻石铬镁铝榴石包裹体在Cr2O3–CaO图解中大部分落入方辉橄榄岩-纯橄榄岩区，G10，表现出高度难熔的特点，说明两地金刚石/钻石的结晶环境均以方辉橄榄岩-纯橄榄岩为主；在Y–Zr相关图中，山东蒙阴金刚石/钻石全部落入亏损的方辉橄榄岩区，而辽宁瓦房店有个别点落入熔体交代区，显示两地之间可能存在的差别；金刚石/钻石包裹体矿物的主量元素显示，华北克拉通至少在古生代金伯利岩侵位时具高度亏损玄武质的难熔克拉通岩石圈地幔特征，蒙阴和瓦房店两地金刚石/钻石包裹体所反映的古老岩石圈地幔都表现为克拉通岩石圈地幔特征，但也存在一定的不均一性。

国外其他的金刚石/钻石及产地简介

世界上有20多个国家赋存有金刚石矿产，除以上介绍的俄罗斯、博茨瓦纳、南非、加拿大、澳大利亚、巴西、津巴布韦7个国家外，其他金刚石产出国还有纳米比亚、安哥拉、中非共和国、委内瑞拉、加纳、塞拉利昂、几内亚、象牙海岸、利比里亚、坦桑尼亚等。图8.54为世界金刚石矿床分布图。

世界原生金刚石矿床绝大多数都分布在稳定地块内，尤其是地块上陆内裂谷一侧，如非洲的西非克拉通、刚果地块、卡拉哈雷地块，中国的扬子地块、中朝地块、俄罗斯的西伯利亚地块，加拿大的西北地块等。世界次生金刚石矿床绝大多数都分布在第四纪冲击矿床、洪坡积矿床、土壤及河流流域。

世界金刚石原生矿床和次生矿床的分类及其不同类型矿床的分布见表8.15，需要指出的是，金刚石砂矿正不断被发现，是最有前景的找矿方向。典型的例子是近几年来津巴布韦特大型金刚石的发现和开采。长期从事金刚石砂矿研究的澳大利亚Janse博士2011年在美国宝石学院召开的宝石学大会上指出，“世界上有很多金刚石次生矿床至今找不到与其相对应的原生矿，大型的次生矿床找不到原生矿的例子尤其多”，Janse，2011。

图8.54 世界金刚石矿床分布国

Figure 8.54 Distribution of diamond deposits all over the world

，据

非洲的主要产金刚石国家还有刚果民主共和国、安哥拉、纳米比亚、塞拉利昂等。1916年在安哥拉首次发现了金刚石/钻石，有规模的开采始于20世纪20年代末，但由于政治动荡，金刚石/钻石产量变化较大，其中在70年代初产量较高，达到近2.5Mct，到1997年达到高峰，近4Mct。目前，安哥拉的金刚石/钻石产量占全球金刚石/钻石总产量的3%，但占总价值的11%。金刚石/钻石矿床多位于其东北部的隆达，Lunda 地区，绝大多数为冲积矿床，沿古河道和宽果，Cuango 河流域分布，估计每年可采40M ct金刚石/钻石，所产金刚石/钻石中70%为宝石级。目前，在安哥拉发现的原生金伯利岩岩筒至少有700个，但其产量无法与冲积矿床的相比。已投入生产的原生矿只有Catoca 矿，1997年，而其他的岩筒如Camafuca-Camazam ba、Camatchia 和Camagico 还未投入生产。但在不久的将来，安哥拉原生矿的产量不会太高，隆达地区的冲积矿床仍是金刚石/钻石特别是高质量金刚石/钻石的主要来源。

1910年刚果民主共和国在西南部Kasai河支流的冲积砾石中首次发现金刚石/钻石，后来在奎卢，Kwilu盆地、Bushimaie 河附近及Kundelungu高原附近也发现有金刚石/钻石。在1986年以前的30年时间内，刚果民主共和国一直是世界上最大的金刚石/钻石生产国，其中50%为宝石级，20%～25%为近宝石级。但自1990年以后，刚果民主共和国的金刚石/钻石产量有所降低。目前，刚果民主共和国的金刚石/钻石产量约占全球金刚石/钻石总产量的27%，总价值的6%。金刚石/钻石多采自冲积矿床，主要的有Tshikapa矿和Mbuji-Mayi矿。

塞拉利昂金刚石资源储备经过长期的开采已近枯竭，目前年产金刚石约40×104ct，其中55%是宝石级的，35%是近宝石级的，10%是工业级的。但是20世纪80年代，在科伊杜地区新发现了两个含金刚石的金伯利岩筒及其附近的冲积矿床，金刚石储量2.4×106ct，至少可供开采15年。同其他一些生产金刚石的非洲国家一样，塞拉利昂也存在非法开采和大量走私金刚石的问题。

表8.15 金刚石矿床类型和分布实例　Table 8.15 Diamond deposit types and some instances

印度是世界上最早开采和加工金刚石的国家，目前其储量已接近枯竭，孟买附近的浦那金刚石矿床每年的产量只有14000ct左右。只是在20世纪90年代初在Madhya Pradesh发现了新的金刚石矿床。印度目前仍有70万从事金刚石切割、琢磨、抛光的熟练工人。澳大利亚生产的金刚石都是送到印度加工的。

南美洲产金刚石的国家有巴西、委拉瑞拉、圭亚那、玻利维亚，但矿床规模较小，产量也不大。

美国阿肯色州普拉累克地区的钾镁煌斑岩中已发现赋存有金刚石，已在进行勘探；上密执安半岛的6个火山岩筒正在进行勘查金刚石的工作。

综合世界金刚石产地分布和目前的开采状况，绝大多数金刚石矿业公司对今后的找矿前景悲观，今后金刚石/钻石“供不应求”的报道不绝于耳。需要对世界金刚石不同产地的样品进行系统的矿物学、岩石学、地球化学、地质学研究。本项目所做的以研究其矿物学、宝石学为主的产地“指纹”特征为全面研究金刚石提供了一个积极的范例。

钻石是从哪里来的？

钻石是从地底深处来的，钻石最开始是以海底沉积物的形式存在的。钻石是在地幔深处形成的，距离地表约有160公里。

在那里，极高的热量和压力会将碳压缩成闪亮的超硬晶体，然后这些晶体会被一种叫做金伯利岩的特殊岩浆通过火山喷发带到地表，成为我们所知道的钻石。

钻石产地的分布。

世界各地均有钻石产出，已有30多个国家拥有钻石资源，年产量一亿克拉左右。产量前五位的国家是澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯、南非。这五个国家的钻石产量占全世界钻石产量的90%左右。其它产钻石的国家有刚果，金、 巴西、圭亚那、委内瑞拉、安哥拉、中非、加纳、几内亚、象牙海岸、利比利亚、纳米比亚、塞拉利昂、坦桑尼亚、津巴布韦、印度尼西亚、印度、中国、加拿大等。

世界主要的钻石切磨中心有：比利时安特卫普，以色列特拉维夫，美国纽约，印度孟买，泰国曼谷。安特卫普有”世界钻石之都”的美誉，全世界钻石交易有一半左右在这里完成

以上内容参考 人民网——钻石如何形成？研究称其或来源于海底沉积物

中国三个产地金刚石/钻石的来源特征对比

根据现有的分析成果，将中国三个主要产地金刚石/钻石的特征进行了对比，对比结果见表9.9。中国三个产地金刚石/钻石的颜色类型、生长结构、包裹体组成以及碳同位素变化可以分为两种类型，其中产于扬子克拉通的湖南金刚石/钻石和产在华北克拉通辽宁及山东金刚石/钻石的区别较为明显，而山东和辽宁之间虽然也有一定的差异，但区分较难。

表9.9 中国三个主要产地金刚石/钻石特征比较　Table 9.9 Comparison of diamond characteristics of China’s three major diamond fields

1.本项目组；2.辽宁省地质局旅大地质六队，1975，1976；3.赵秀英，1988；4.池际尚等，1996a，1996b；5.黄蕴慧等，1992；6.罗声宣等，1999；7.山东省地矿局第七地质大队，1990；8.马文运等，1989；9.谈逸梅等，1983；10.刘观亮等，1994；11.杨明星等，2002；12. 陈美华等，1999，2000；13. 王久华，2005；14. 郭文祥，1986；15. 郭九皋等，1989；16. 李海波，2006；17. 武改朝，2008；18.殷莉等，2008

中国三个主要的金刚石/钻石产于两个重要的具有太古宙基底的古老克拉通之上，虽然至今为止产于两个克拉通之上金刚石/钻石准确的形成年龄仍然缺乏系统的数据，但是基本的地质现象可以说明，两个克拉通金刚石/钻石最早的形成年龄都不会晚于古生代，华北辽宁和山东金伯利岩的精确侵位时间为470～480Ma±；而扬子地台最早的金刚石/钻石发现是在新元古代花山群洪山组底部，Yang et al.，2009；Li et al.，2011；刘观亮，1997，湖南原生金刚石找矿研讨会；显然三个产地金刚石/钻石的形成和两个克拉通的演化关系密切，或者说克拉通演化的过程和金刚石/钻石的成因及产地来源之间密切相关，这应该是产地研究的重要基础前提之一。

华北克拉通是我国具有太古宙结晶基地的古老的克拉通，但其厚的岩石圈根部在显生宙发生了明显的丢失，地表地质学、捕掳体地球化学、地球物理数据结果显示，华北克拉通岩石圈在显生宙减薄了100km以上，吴福元等，2008；朱日祥，郑天愉，2009；高山等，2009；徐义刚等，2009；郑建平，2009；张宏福，2009；郑永飞，吴福元，2009。虽然关于华北克拉通的形成和演化过程至今仍然是争论很大的议题，陆松年等，2002。多数学者倾向于该克拉通在古太古代就已开始形成陆核，其后大小不等的陆块在不同时代经历过不同规模的拼接，最后经吕梁运动形成统一的华北克拉通基底。克拉通的形成和发展演化大体经历了太古宙-古元古代的基底形成阶段，中元古代-三叠纪盖层稳定发展阶段和中-新生代活化等三个阶段，张国伟等，1996；翟明国和卞爱国，2000；阎国翰等，2007；刘敦一等，2007。

华北克拉通在多个区域发现具有大于3.8Ga锆石年龄的岩石，但目前出露的华北克拉通基底主要由大面积的新太古宙TTG杂岩及表壳岩系组成，因此，2.5Ga才是华北最早大规模形成陆壳基底的时间，但也有学者根据华北不同变质地体的P–T演化轨迹、岩石组成、构造样式、地球化学及同位素年龄方面的研究成果，认为现今统一的华北克拉通结晶基底是在中元古代，1.85Ga形成的，Zhao et al.，1998，1999，2000。

华北克拉通盖层稳定发展的早期阶段，1.85～1.6Ga主要以拉张-裂解构造活动为主，表现为拗拉谷系的发育，拉张性岩浆活动以及早期变质基底的隆升，李江海等，2000，双峰式火山岩及碱性岩浆岩大多数分布在中元古代的拗拉谷内及其附近，第二阶段新元古代中-晚期，0.9～0.6Ga的岩浆活动和第一阶段具有一定的继承性，但分布范围明显局限；古生代末-新生代张性岩浆活动范围最广，250Ma-新生代，各种碱性岩浆岩和火山杂岩主要分布在中生代末-新生代形成的裂谷、断陷盆地及两侧，并且在不同地区呈现不同的演化模式。华北克拉通三个阶段拉张性岩浆作用在时间上分别与哥伦比亚，Columbia、罗迪尼亚，Rodinia及潘基亚，Pangea三个超级大陆的拉张裂解时间段基本一致，显示出华北克拉通形成和演化的动力机制上和全球性大陆的裂解具有某种成生联系，陆松年等，2002；阎国翰等，2007。克拉通古地幔以含石榴子石的二辉橄榄岩、方辉橄榄岩及纯橄榄岩为主，地幔交代作用强烈，岩石富集不相容元素，路凤香等，1997；对地球物理、新生代碱性玄武岩地幔包裹体地球化学的研究显示，就华北克拉通岩石圈地幔减薄的时间、程度和机制来说，有两种不同的学术观点，即热/化学侵蚀和下地壳拆沉可以对华北克拉通的最后演化过程进行解释，目前仍然存在比较大的分歧，郑永飞，吴福元，2009。在这个过程中，太平洋向东亚陆块的俯冲、晚石炭纪古亚洲洋板块向南俯冲、三叠纪华北与华南陆块之间的碰撞或岩石圈的拉张，减压可能是其演化的动力学诱因，高山等，2009；徐义刚等，2009；郑建平，2009；张宏福，2009。

Gao等，2004对辽西晚侏罗世高镁中酸性火山岩的系统研究发现，这些火山岩具有高镁-铬-镍-锶含量和低钇含量，其斜方辉石斑晶有核部低镁与边部高镁反环带；并含有大量具2.5Ga前华北克拉通前寒武纪岩石特征的继承锆石，其锶-钕同位素组成与华北克拉通下地壳榴辉岩包裹体部分熔融产生熔体与地幔橄榄岩反应产物的特征一致。上述特征排除了火山岩是下地壳部分熔融以及含水上地幔部分熔融或俯冲洋壳部分熔融产物的可能性。认为它们可能是华北克拉通太古宙榴辉岩下地壳与岩石圈地幔一同拆沉再循环进入软流圈，随后榴辉岩部分熔融产生的熔体在上升喷发至地表过程中与地幔橄榄岩相互作用的结果，Gao et al.，2004。如果这个观点成立，则至少说明华北克拉通在太古宙时期岩石圈地幔曾经存在过地壳来源的物质，但是，就华北克拉通现在金刚石/钻石矿物包裹体和获得的碳同位素数据而言，并没有发现壳源碳同位素的特征，张宏福等，2009；本项目，因此，华北地台金刚石/钻石的形成时间应该晚于太古宙较长的一段时间但早于金伯利岩喷发的480Ma。

山东蒙阴和辽宁复县金刚石/钻石矿区分布在郯庐断裂带的东、西两侧，南北方向距离约550km，过去被认为是具有相同基底构造的华北克拉通东部块体组成部分，蒙阴金伯利岩和复县金伯利岩也成为确定郯庐断裂左行平移的重要证据，徐嘉炜，马国锋，1992；张培元，2001；乔秀夫，张安棣，2002。但是根据两地太古宙结晶基底性质及火山岩浆作用的差别，有学者认为，这两个金伯利岩区岩石分属于新太古宙之前不同的陆块，胶辽陆块和迁怀陆块/冀东古陆，地层单元至少在新太古宙之前是难以对比的，新太古宙末各微陆块才以陆—陆、陆—弧以及弧—弧碰撞的形式拼贴在一起，翟明国，卞爱国，2000；吴昌华，2007。根据两地金伯利岩中铬镁铝榴石、铬尖晶石、铬透辉石、镁钛铁矿、金红石、金刚石等巨晶组合的差异，特别是根据蒙阴与瓦房店两地金伯利岩中粗晶石榴子石地温曲线建立的岩石圈剖面差异，两地金刚石同生包裹体石榴子石形成温度的差异，两地分属于华北块体与胶辽朝块体，两地金伯利岩在早古生代爆发侵位时，并不在相近位置。两地金伯利岩喷发时太古宙岩石圈地幔具有显著差异，两地是独立的金刚石成矿省，它们不曾相聚也非同源岩浆产物，乔秀夫，张安棣，2002。虽然我们对两地金伯利岩重砂矿物钙钛矿和斜锆石测年显示它们具有几乎完全相同的480Ma的年龄，金刚石/钻石也具有相似的碳同位素组成模式，但其中金刚石/钻石包裹体组合、结晶度明显的差异及其形成温度存在的差异显示，金刚石中包裹体形成时蒙阴的地幔温度条件为1050～1250℃，复县的温度条件绝大多数变化在1083～1176℃之间，Zhang et al.，1999；本项目；殷莉等，2008，两地岩石圈地幔在金刚石/钻石形成时确实存在一定的差异，这种差异可能和两地在新太古宙华北克拉通的碰撞俯冲或地幔柱活动过程的位置有关，Zhao et al.，1998；赵国春和孙敏，2002。山东更靠近克拉通中部带，金刚石/钻石形成时和地幔柱中心较近，导致岩石圈地幔高温影响可能更为明显，金刚石/钻石生长速度快并且生长过程中受到的影响更为明显频繁，后者金刚石/钻石的结晶度明显低于前者，并且含有较多深源的Ⅱ型金刚石/钻石，金刚石/钻石孤N→B中心转化获得的存留时间为1.78 Ga～0. 57 Ga，尹作为等，2005；相反，辽宁由于离开中部古元古代地幔柱稍远，岩石圈地幔温度稍低，金刚石/钻石结晶慢而完美，宝石级的比例更高，金刚石/钻石孤N→B中心转化获得的存留时间为3.01Ga～0. 71Ga，陈美华等，2000；Lu et al.，2001。根据两地金刚石/钻石碳同位素均不出现古老地壳俯冲碰撞碳同位素的组成和两地金刚石/钻石形成时岩石圈地幔存在差异的事实，可以推断两地在钻石形成时可能华北克拉通不是一个完整的克拉通块体，山东金刚石/钻石形成于2.5Ga～480Ma时间范围内，而辽宁复县金刚石钻石最早的形成时间可能大于2.5Ga，但由于其时并不在华北克拉通主块体内，因此，没有受到太古宙拆沉再循环进入软流圈地壳物质的影响。

扬子克拉通陆壳的生长始于太古宙早期，具有古元古代-太古宙的地壳生长年龄，但是具有新元古代地壳再造年龄，克拉通之下岩石圈地幔具有不同的前寒武纪年龄，但总体上比太古宙克拉通地幔更为富沃，密度较大。迄今为止，Re–Os同位素研究没有得到太古宙地幔年龄，Zheng，2006；于津海等，2007；Zheng et al，2008；郑永飞和张少兵，2007；Reisberg et al，2005；Yuan et al，2007；Xu et al，2008；Zhang et al，2008；郑永飞和吴福元，2009；湖南沅水流域砂矿金刚石/钻石产区构造上位于扬子克拉通和华夏古陆的过渡区域。关于扬子克拉通以及华夏地块基底的性质及演化争议较大，主要的焦点在是否存在华夏古陆，地块，古陆基底形成时间以及扬子陆块与华夏陆块拼接的方式及时间等，Li et al.，2003；廖宗廷等，2005；胡受奚和叶瑛，2006。例如，扬子克拉通在多处地方发现大量2.5～3.8Ga太古宙年龄的碎屑锆石，湖北崆岭地区片麻岩锆石U–Pb年龄及Hf 同位素显示存在形成年龄约为3.2Ga 的片麻岩，锆石具有有负的εHf，t值和早至3.5Ga的两阶段Hf模式年龄，其源区岩石可能有3.6Ga冥太古宙物质再循环作用的产物，Qiu，2000；柳小明等，2005；Zhang，et al.，2006；Jiao，et al.，2009；而华夏地块副片麻岩中也发现了年龄为3.2～3.3Ga的碎屑锆石，浙西南地区变质基性岩-超基性岩获得锆石3.2Ga左右的Hf同位素二阶段模式年龄，也说明华夏地块古老太古宙基底的存在，于津海等，2007；向华等，2008。但研究显示扬子陆块与华夏陆块最早是Rodinia超级大陆形成时，0.9～0.8Ga拼合的，中元古代末期-新元古代早期，约1.0Ga，扬子和华夏两大陆块之间存在一多岛弧共存的洋盆，包括原始大洋岛弧和大陆弧，华夏陆块以北的洋壳对扬子陆块以南洋壳俯冲，最终导致了华夏与扬子两陆块的拼合，Li McCulloch，1996；陈江峰和江博明，1999；李献华，1999，这一认识得到了扬子陆块与华夏陆块之间地层对比研究成果以及蛇绿岩、元古宙花岗岩与火山岩、地质构造和古地磁的证据和扬子陆块南缘新元古代-显生宙沉积岩的TDM-t，沉积年代证据的支持，Li et al.，1997；Li，1998；丁炳华等，2008。其后，Li et al. ，1999进一步提出，扬子克拉通中心附近825Ma地幔柱的形成可能是最终导致Rodinia大陆裂解的起因。李献华等，2008根据新元古代岩浆岩微量元素地球化学特性的比较，进一步对扬子克拉通在1.0～0.9Ga两侧同时发生的洋壳俯冲活动进行了讨论，认为洋壳俯冲改变了扬子克拉通岩石圈地幔的组成，使之选择性富集强不相容元素和含水矿物，其中一侧可能是澳大利亚板块；中元古代-新元古代中期华南已从造山转变为陆内裂谷环境，板内非造山作用最早的岩浆活动发生在860～850Ma。并证实830～750Ma华南岩石圈底部存超级地幔柱活动的证据，从820Ma到约800Ma华南岩石圈的厚度可能从100km左右减薄到≤70km，Wang Li 2003; Li et al.，2008;李献华等，2008；谢士稳等，2009；但沈渭洲等，1993Sm–Nd同位素的研究认为，从西向东，江南元古宙古岛弧的时间变化从古元古代中期至新元古代，古岛弧的形成时间特续达13亿年，沈渭洲等，1993。周金城等，2008也认为，新元古代时期，华南是一个被消减海洋岩石圈俯冲带包围的孤立陆块，江南造山带经历过由岛弧形成、弧-弧碰撞、弧-陆碰撞最后到陆-陆拼合的过程，华南加里东褶皱带与扬子地台联合组成广阔的地台区——华南统一大陆的时间晚至早古生代末期，加里东期，周金城等，2008；薛怀民等，2010，总之，目前关于扬子克拉通及华南陆块基底及其岩石圈演化的研究仍然存在较多的争议，没有确切统一的结论。

根据部分地学断面和深部地球物理的研究成果，有研究者认为现今扬子克拉通部分上地幔岩石圈是不均匀的，推测江南古陆南缘存在一个中元古代早期形成的深达300km的岩石圈龙骨，keel，其后，这个龙骨在华夏古陆拼贴以及太平洋板块俯冲的过程中遭受破坏和肢解，但湘西地区至今仍保留了较稳定、厚度大和冷的岩石圈地幔，刘观亮，1997，湖南原生金刚石找矿研讨会。实际上，关于扬子克拉通岩石圈地幔性质和演化的研究仍然较为薄弱，有学者认为和华北克拉通相比，扬子克拉通岩石圈地幔交代作用相对较弱，其岩石圈主要由石榴子石/尖晶石二辉橄榄岩组成，主元素亏损程度低，扬子克拉通古地温曲线位于45 mW/ m2以上，略高于华北克拉通40 mW/ m2地温曲线以下，路凤香等，1997。郑永飞和吴福元，2009认为，现在比较肯定的是扬子克拉通太古宙岩石圈地幔在中元古代时由于中元古代格林威尔期洋壳俯冲受到不同程度的替代，可以鉴别出弧-陆碰撞、晚期拉张垮塌和大陆裂谷过程，华南钾镁煌斑岩中具有太古宙U–Pb年龄的锆石可能和俯冲碎屑沉积物的再循环有关，扬子太古宙地壳之下可能并不保存有厚的岩石圈根部，Zheng，et al.，2007；郑永飞和吴福元，2009。湖南沅水流域金刚石/钻石的包裹体类型出现了P型和E型相近的比较独特的组合，国际上只有若干个产地出现，金刚石形成温度1326.85℃，范围1167～1462℃，压力4.8～7.6GPa，郭九皋等，1989；刘观亮，1997，湖南原生金刚石找矿研讨会，本项目得到T，Ni：1109℃，P：4.77～5.83GPa；同时在E型包裹体中发现了原生的榴辉岩有关的蓝晶石及金红石、柯石英包裹体组合矿物包裹体，而前人和我们的碳同位素分析具有显示出明显轻的碳同位素特征，δ13C值变化范围达到-26.06‰～+1.52‰，碳同位素是双峰式分布的，显示出金刚石/钻石形成过程中可能存在古老地壳物质的参与。而金刚石/钻石良好的结晶度则显示，金刚石/钻石形成于岩石圈地幔的状态相对稳定的阶段，与辽宁及山东的岩石圈环境明显存在差异性。从这个意义上说，我们推测湖南金刚石/钻石最早可能形成于古元古代以前，但也可能存在新元古代甚至更晚形成的钻石，较大的碳同位素分布范围可能指示了1.0～0.9Ga发生洋壳俯冲过程的影响，而同一颗钻石中出现的P型E型包裹体共存的现象则可以用其后的地幔柱活动进行解释，Wang，1998 ；丁炳华等，2008；李献华等，2008。

显然，上述结果显示，华北和扬子克拉通的形成时间都可以追索到太古宙，但2个克拉通的演化过程及古生代后的状况明显不同，其中和辽宁及山东金刚石/钻石产出时华北克拉通在太古宙分别属于相关的不同陆块，它们曾在2.5Ga和1.85Ga时发生碰撞拼合，1.8Ga左右发生分裂，两地金刚石/钻石形成时岩石圈地幔的组成有所差异，但其后两地古生代以前的克拉通岩石圈地幔在古生代晚期开始—中生代已经明显减薄或者被置换，徐义刚等，2009。而扬子克拉通主体形成时间大约在1.8～1.6Ga，太古宙岩石圈地幔则在中元古代时格林威尔期洋壳俯冲过程中曾受到不同程度的替代，徐义刚等，2009；郑永飞，吴福元，2009，古生代以前原来的岩石圈地幔在中生代也可能已被置换，李献华等，2008；Liu et al.，2012。

三个产地钻石晶体形态统计特征差异及其产地意义

理想的情况下，晶体的生长遵守布拉维面网法则，即形成的晶体往往为面网密度最大的晶面所包围。但实际的情况下，晶体最终出现的晶面会受到环境物理化学条件及成分变化的影响。高温高压法人工合成钻石实验已经证明，钻石的大小、结晶习性和合成条件关系密切，在温度梯度很大的低温条件下，合成出来的主要是立方体生长习性的钻石，钻石畸变的情形比较常见，伊. ПФ等，1989。因此，钻石的形态是钻石生长过程、形成条件、成分及搬运条件综合作用的结果。细分来说，影响形态特征的因素包括：钻石形成的温度、压力、氧逸度、生长速率、生长机制、流体作用、挥发分的影响、母岩携带钻石喷出环境构造应力的大小以及时间差异、杂质的存在、碳的过饱和度等。钻石最终的形态是上述条件综合影响的结果， Haggerty，1986; Besk等，1989；杨志军等，2010；另外，钻石的晶形还和钻石杂质元素及形变有明显的联系，例如，多数Ⅱ型钻石很难见到平坦的晶面，该类型钻石的{111}面往往呈不规则状或扁平状，分选钻石原石的过程中，可以根据这种形态特征把II型钻石从I型钻石中区分开来，Ichiro Sunagawa，2001。显然，利用钻石形态来进行产地的区分应该非常困难，但不同产地由于有独特的钻石稳定条件及其组合，图4.13，理想的情况下可以依据钻石形态组合具有的特征性，获得产地来源的信息。

一般的情况下，天然宝石级的钻石最常出现的是圆化的八面体晶形，其次是菱形十二面体，但是对世界上不同国家钻石形态的观测统计表明，实际的情况各不相同，这些事实构成了产地来源判断最基本的依据。

图4.13 天然金刚石结晶演化模式示意图

，据Besk等，郑建平等译，1989

Figure 4.13 A schematic diagram showing the crystallization evolution of natural diamond

，After Besk et al.，Zheng Jianping，et al. translated，1989

图4.14 中国三个产地金刚石晶体类型对比图

Figure 4.14 Comparison chart of diamond crystal forms of the three diamond fields in China

对中国三个主要钻石产地的晶形进行的对比研究显示，表4.5；图4.14，三个产地的主要晶形虽然都是以菱形十二面体和八面体为主，但是不同地区的组合也存在差异。其中，辽宁金刚石以八面体，37.3%和菱形十二面体，17.8%为主，双晶次之，连生和聚形较少，晶体多以面平棱直状出现，极少呈现角顶、晶棱钝化的曲面状，同时辽宁完整晶形钻石的比例较高，达到64.04%，优质钻石中具平面八面体的类型成为辽宁瓦房店优质钻石的重要特征；山东金刚石以菱形十二面体，20.7%和八面体，16.1%为主，聚形，6.8%、歪晶，4.7%、六面体，3.2%等次之，同时含有一定量的三角薄片、双晶、连生等，晶体多以面平棱直状出现，极少呈现角顶、晶棱钝化的曲面状，高比例的歪晶和六面体是山东金刚石晶形特征之一；湖南钻石也以菱形十二面体，34.0%和八面体，26.5%为主，但聚形的含量，15.9%高于辽宁和山东，晶体多以角顶、晶棱钝化的曲面状出现，极少呈现面平棱直状，高比例的圆化曲面晶体含量，2.7%是湖南金刚石重要特征。

表4.5 中国三产地金刚石晶体类型对比　Table 4.5 Comparison of diamond crystal forms of the three diamond fields in China

显然三个产地钻石的晶形及其组合具有一定的产地来源的意义，可以成为区分产地来源的基础。

我国金刚石/钻石产地发现的历史及现状

图2.1 重达101.4695ct的蒙山5号金刚石晶体

Figure 2.1 The No.5 Mengshan diamond crystal weighing 101.4695ct

中国出产金刚石的记载是在明朝，1488年，湖南沅水流域的农民在淘砂金时就常淘到金刚石，山东郯城地区明朝时也有金刚石的发现。20世纪20～30年代，山东胶县七宝山地区也发现过金刚石。1917年编写的《临沂县志》记载：“金刚石有明净如水而无色者，有白黄红绿诸色者用于宝饰，小者可划玻璃，往往拣而得之，不恒有。”，叶寅生，1997。其后，最重要的一些发现包括：1937年，山东农民罗振邦在郯城金鸡岭翻地时偶尔发现了重281.25ct的金刚石，淡黄色，晶形似一只刚出壳的雏鸡，结合产地其被命名为“金鸡钻石”；1939年，也是在山东的郯城，又有人拾获了一颗重218.75ct的金刚石，白立仑，1997，后来，这两颗金刚石据说均被日军驻临沂的顾问掠走，至今下落不明，涂怀奎，1998。1965年，山东省地质局809队在山东蒙阴常马庄发现了我国第一个具有工业价值原生金伯利岩型金刚石矿床“红旗1号”；1971年6月，辽宁省地质局区调队在辽宁瓦房店发现含金刚石的金伯利岩管，随后确定了3个含金刚石的金伯利岩矿带。1977年12月21日，山东省临沭县岌山公社常林大队村民魏振芳在田里发现一颗淡黄色，重158.786ct的天然金刚石，引起轰动。该晶体呈八面体、透明，属宝石级钻石，被命名为“常林钻石”，是中国目前可见最大的钻石，走向世界，2009。70年代末，复州河城的金刚石砂矿发现一颗无色透明的宝石级金刚石，重10.8ct。1981年8月15日，山东临沂县郯城陈埠矿区发现一颗棕黄色124.27ct的巨粒金刚石，晶体呈立方体与菱形十二面体的聚形，命名为“陈埠1号”。1983年11月14日，山东蒙阴王村矿区胜利1号金伯利岩筒中发现了一颗淡黄色透明119.01ct的金刚石，被命名为“蒙山1号”。1986年，湖南沅水流域的桃园县群众挖到一颗不规则椭圆形，透明度较好，重43.15ct的金刚石，其后湖南的农民还挖到过一颗重62.1ct的金刚石。1991年于瓦房店发现“岚崮1号”钻石，这是辽宁发现最大的一颗透明宝石级钻石，重60.15ct，呈八面体。2006年5月27日，山东蒙阴建材701矿在胜利1号岩管生产线上选出一颗呈拉长八面体晶形、重达101.4695ct特大金刚石，图2.1。表2.1为部分我国已发现的大于2g，10ct的金刚石/钻石晶体。

表2.1 我国已发现的大于2g，10ct的金刚石/钻石　Table 2.1 Diamonds above 2g(10ct)found in China

自发现中国第一个具有工业价值金伯利岩型金刚石原生矿床“红旗1号”，到1977年，基本探明了山东常马庄、王村、西峪、头寸和红喜庄5个有工业价值的金刚石原生矿床；此后数年，山东陆续发现60余个金伯利岩。

1971年，辽宁省地质局区调队在辽宁瓦房店发现含金刚石的金伯利岩管，继而发现了3个含金刚石的金伯利岩矿带，包括几十个岩体，其中最富的品位为1.6ct/m3。其后，至1980年又探明了30号、42号、50号、57号、68号和74号等6个具有工业价值金刚石原生矿床。1992年辽宁省地矿局地质6队，采用金刚石重砂测量和高精度地面磁法测量新技术，在辽宁瓦房店岚崮山地区发现了3个新的含金刚石的金伯利岩岩体；2009年，辽宁地质队又在原有工作基础上，在瓦房店位于110号岩管东侧下方找到一个金刚石储量大约在21×104ct的中型金刚石矿，中国新闻网，2010-1-21；东北新闻网，沈阳，2010-02-05。

1990年10月，湖南宁乡县云影窝地区含金刚石的橄榄金云火山岩岩体的发现具有重要意义。至今，该区已发现了25个橄榄金云火山岩岩体，脉。经对6个岩管进行采样选矿试验，在4个岩管中发现了65颗微粒金刚石，这些发现虽然不具经济意义，但为扬子地台金刚石的找矿提供了重要的线索，表明我国南方原生金刚石的成矿条件良好并具备较为广阔的找矿前景，王仲会，1998；梅厚钧等，1998；张培元，2001。

图2.2 中国三个主要金刚石 / 钻石产地的大地构造区位及金刚石 / 钻石发现情况

， 据 Yang et al.2009； Zheng et al.，2006； Zheng et al.，2007 等修改

Figure 2.2 Geotectonic locations and diamond exploration situation of the three major diamond fields in China

，After Yang et al.，2009; Zheng et al.，2006; Zheng et al.，2007

至今，我国目前已基本查明了辽宁、山东、湖南、江苏等省金刚石原生矿床与砂矿金刚石矿产资源的储量，金刚石/钻石产地及分布见图2.2。截至2000年年底，中国保有金刚石储量2295×104ct，在世界上30多个钻石产出国中大约居第10位。20世纪90年代到21世纪初期，我国年产金刚石约，10～15×104ct，但在2002年前后，辽宁50号岩筒的金刚石开采基本结束，2009年以后山东蒙阴胜利1号岩金刚石的产量和质量也开始下降。实际上，最近两年国内金刚石的产量已经很难统计，较为重要的可能是湖南省沅水流域间歇性的金刚石砂矿开采，农闲期间，有大小规模不等的淘砂机在4～5个地区进行钻石砂矿的开采，有些开采点一个点的淘砂机就可达5台，图版Ⅰ，每天可以有上百克拉的产量，但总体上估计年产量不会超过10×104ct。

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