什麼樣的地質產鑽石
A. 是不是真鑽石到地質礦物局能檢測出來嗎
也可以找專業的第三方檢測機構,科標檢測,是可以做礦石檢測的。
B. 地質人員如何分辯鑽石
野外缺少工具的情況下,主要看晶型、解理、光澤和生長紋,礦床類型也很重要,很多礦床不產鑽石的。
C. 納米比亞金剛石/鑽石產地的地質背景及開采情況
納米比亞的金剛石/鑽石全部產自砂礦,最早於1908年(那時為德屬西南非)在Lüderitz市南部的海岸沿線發現。雖然在納米比亞的西南部、中部、東部-中部以及東北部至少有六個地區發現了大量金伯利岩,但它們全都在太古宙克拉通以外,不產金剛石/鑽石(Janse & Sheahan,1995)。真正的納米比亞金剛石/鑽石源區位於南非金伯利地區高地,那些富含金剛石/鑽石的金伯利岩岩筒是地幔岩漿的火山通道,多數年齡在晚白堊紀,約100Ma前岡瓦那超大陸解體時(Terry E. Huizing et al.,2008)。
含金剛石/鑽石的金伯利岩火山沉積物流入早期的Orange河,在過去的6500萬年裡,河流挾帶著金剛石/鑽石向西奔騰一直到南大西洋入海口,在其河道沿線就留下不同時代的金剛石/鑽石砂礦。由於過去的幾百萬年裡,海平面不斷波動,Orange河也不斷地侵蝕自身的河床;一些砂礦重新沉積,沉積物被帶到更新的礦床。較新較低的階地沉積由相對較新的還未膠結的砂礫組成;較老較高的階地沉積則完全膠結形成礫岩,其中還包含有化石,指示它們的形成年代至少在中始新世。長期的沉積、侵蝕、再沉積歷史導致了Orange河沿岸復雜的金剛石/鑽石分布模式。
Orange河含金剛石/鑽石的沉積物大多數沿納米比亞海岸分布,強勁的波浪和洋流又沿海岸將沉積物向北帶了300km越過Lüderitz市。金剛石/鑽石沿著海岸線型沉積,部分集中於海灣,稱為「袋狀灘」。在其他一些地方,120km/h的海風侵蝕著海灘沉積物,與風向平行將含金剛石/鑽石的沙礫帶到山谷里,風蝕形成了薄層的石英脈和硅質碎屑和金剛石/鑽石。最富金剛石/鑽石的風蝕谷Idatal Valley在最初的開采階段能直接在月光下由人工手選金剛石/鑽石。
圖8.43 納米比亞金剛石/鑽石的源區是南非金伯利地區高地的多個金伯利岩岩筒
Figure 8.43 Namdeb's diamonds originated at the many kimberlite pipes in the highlands around Kimberly,South Africa
據 William W. Besse ( 據 Namdeb,2007);Map by William W. Besse (after Namdeb 2007) 修改
目前,納米比亞有六個重要的金剛石/鑽石礦區(圖8.43)。其中,南自Orange 河入海口,北至Lüderitz市分布著Mining Area No.1、Bogenfels和Elizabeth Bay三個礦區,范圍從離岸5.5km延伸至內陸20~35km處。從Lüderitz市往北到26°S為Doμglas Bay礦區,范圍從大西洋低水位標志到內陸約15km處,目前已停止開采。Orange River礦區沿Orange河分布,從Mining Area No. 1礦區的邊界到內陸50km處。Atlantic 1礦區包含了大陸架中部的一部分區域,從Mining Area No. 1礦區的邊界到離岸65km處。除Atlantic 1礦區外,其他幾個礦區都位於方圓26000 km2的Sperrgebiet禁區(Kampf,2007;Huizing et al.,2008)。
Mining Area No.1礦區是世界上著名的海相沉積金剛石/鑽石砂礦,其上新世-更新世海洋礫石礦床沿海岸線分布,長約120km。其中的第四紀海洋砂礦主要沉積了新元古代(650~500Ma) Gariep構造帶的硅質碎屑岩,在不同的第四紀高海平面時期(+30m,+8m,+4m,+2m)被斜切成一系列的海蝕階地(J. Jacob et al.,2006)。在很多地方,這些基岩被沖刷出大量溝壑和凹坑,形成的凹槽促使金剛石/鑽石在晚新生代沿海沉積物里富集。自1935年開始對沿海陸地進行開采,如今多數砂礫礦床都已被采完。潮間帶和近岸潮下帶平台的砂礫也富集了豐富的金剛石/鑽石,但傳統的方法無法開采。目前,正在試驗一個在潮間帶走廊進行濕法采樣的「Jet Rig」系統,希望能成為最終開採的標准模型。
Mining Area No. 1礦區北邊與Bogenfels礦區相鄰的Chameis海灣上有幾個「袋狀灘」,這里的砂礫 (年代約為6500~3500a) 分布在濱岸海灣里,周圍是岩石海角。金剛石/鑽石出現於潛水面以下狹長帶狀的砂礫中,被沙丘和海沙深埋。這樣的地質環境,加上地處偏僻,缺乏基建,都為金剛石/鑽石開采帶來了挑戰。14個探明的「袋狀灘」里,11號灘和12號灘被認為有開發前景,當其他幾個陸上的礦區產量下降時,開采這些「袋狀灘」能帶來額外的效益。
Elizabeth Bay礦區在Lüderitz南部約25km處,金剛石/鑽石發現於古代風蝕沙里,這些沙粒比沙漠的沙粒粗很多。
Orange河的下游長期被認為是不產金剛石/鑽石的。直到20世紀60年代早期,才在那裡發現金剛石/鑽石,而直到1990年,才開始運營第一個金剛石/鑽石礦Auchas。Orange河兩側主要有兩種類型的金剛石/鑽石礦:大部分金剛石/鑽石產於河流之上40多米的年代為17~19Ma的「原Orange河」階地沉積,而年代為2~5Ma的「中Orange河」階地沉積物僅在局部地區有經濟價值。兩種類型的礦床都位於受侵蝕的基岩之上,金剛石/鑽石被困在坑槽或相似的凹陷中。Orange River礦區的開采壽命相對較短。Auchas礦在開采了10年後,於2000年停業。Daberas礦於1999年開始運營,對最大的「原Orange河」階地沉積進行開采,估計有11年的開采壽命。Sendelingsdrif礦是Namdeb擁有的第二大沖積砂礦,目前在試采階段(Kampf,2007)。
在對海洋環境進行了20年的地質研究勘探後,Atlantic 1礦區於1993年順利開始運營,包括離岸約65km,深度從90m至140m的區域。如今,將近一半的納米比亞金剛石/鑽石都產自海洋地帶,並且這個比例在未來還會上升。
納米比亞金剛石/鑽石產量的85%都是由Namdeb金剛石/鑽石公司貢獻的,該公司由納米比亞共和國政府和De Beers Centenary AG公司各佔一半股份。目前,沿海陸地的產量已逐漸減少,Namdeb公司未來的發展主要集中在沿岸近海地帶。近幾年,納米比亞金剛石/鑽石產量達到了史無前例的高峰,就歸功於De Beers Marine Namibia公司在沿岸近海地帶的開采,這是Namdeb公司的一個獨立合作夥伴(Kampf,2007)。納米比亞近10年開採的商業性礦床見表8.11(Gems & Gemology Data Depository,2011)。
D. 南非金剛石/鑽石的地質背景
8.3.1.1 南非金剛石/鑽石的區域地質及構造概況
南非位於非洲大陸最南部,北鄰納米比亞、波札那、辛巴威、莫三比克和史瓦濟蘭,東、南、西三面瀕印度洋和大西洋。南非所在的非洲大陸是地球上最先浮出水面的兩塊古大陸之一,地質構造十分獨特,其復雜而又漫長的地質演化歷史可以追溯到38億年至36億年前,其中最具里程碑意義的是南非北部地區卡普瓦爾克拉通(Kaapvaal craton)陸殼的形成。卡普瓦爾克拉通是早期太古宙(Archean)的地殼形成物,主要含有片麻岩、類花崗岩和火山沉積岩層(綠岩帶)。南非在大地構造上屬於南非地台,由南非古隆起、卡拉哈里台向斜、卡魯台向斜、開普褶皺帶四個二級構造單元組成。南非古隆起內廣泛出露片麻岩和古老花崗岩,褶皺和斷裂發育;卡拉哈里台向斜被第三紀後的地層覆蓋;卡魯台向斜由晚古生代的陸相地層組成,在與相鄰構造單元的連接帶及台向斜的中心均有金伯利岩岩體產出。南非地台的岩漿岩活動十分強烈,在古老結晶基底中,有太古宙的酸性和基性火山岩和侵入岩,沉積蓋層中有著名的布希威爾德雜岩體、卡魯玄武岩,以及其他鹼性岩漿和偏鹼性超基性岩漿(金伯利岩)活動(Janes,1995,1996;Boyd & Gurney,1986;黃鳳鳴,陳鍾惠,2000)。
8.3.1.2 南非金伯利岩岩體及主要金剛石礦床分布
金伯利(Kimberly)是南非的小鎮,1867年世人首次在那裡發現蘊藏金剛石的母岩,1870年首次發現了含金剛石的金伯利岩岩筒「亞赫斯豐坦」岩筒和「杜托依茨潘」岩筒。1871年在金伯利城附近又發現了世界著名的「金伯利」、「德比爾斯」和「伯特豐坦」3個岩筒,並由此產生了「金伯利岩」的命名(Janes,1995,1996;Harlow,2001)。南非金剛石/鑽石礦產始於1867年,曾經在很長一段時間內是世界最重要的金剛石/鑽石產地。1995年前世界上所開採的金剛石總量約為26.7×108ct,其中產出南非的約4.93×108ct,佔18%。當前,南非是世界第5大金剛石/鑽石產出國,排在澳大利亞、波札那、俄羅斯、剛果後面,其年產量已經下降到9×106ct,約佔全球總產量的9%~10%(黃鳳鳴,陳鍾惠,2000;Janes,2007)。主要礦區有戴比爾斯公司擁有的Venetia、Finsch、Namaqualand、Kimberley和Koffiefontein礦區,其分布見圖8.16。
圖8.16 南非金伯利岩金剛石礦床分布
(據www.overabillion.com)
Figure 8.16 Distribution of kimberlite diamond mine in South Africa
規模較大的金伯利岩金剛石礦區主要有Venetia、Premier、Finsch、Kimberley和Koffiefontein,小的礦區眾多。圖8.17為Finsch 金剛石露天礦坑,深達430m。
Namaqualand礦區為次生礦床。它位於南非大西洋海岸157km長的礦帶。金剛石礦物主要產於河流沉積岩和堆積岩層中,為金伯利岩風化產物。礦床位於地表至地下深100m地層中。1925年發現以來已開采數十年,目前已開採到地下40m處。上世紀共開采了約3.1×107ct(Janes,1995,1996,2007;Harlow,1998;Harte,2001;www.mbendi.com)。
8.3.1.3 南非金伯利岩岩石學特徵
人們自1867年在南非發現了金剛石的母岩金伯利岩(kimberlite,圖8.18)後對其岩石學特徵進行了大量的研究(Clarke et al.,1983;Gurney,1995;Bell et al.,2005;Bishop et al.,1978;Boyd & Gurney,1986;Bulanova,1995;Burgess et al.,2004;Stachel et al.,2004)。
圖8.17 Finsch 金剛石露天礦坑,深達430m
(據www.mining-technology.com)
Figure 8.17 Open pit of Finsch diamond mine in a depth of 430 meters
圖8.18 南非金伯利岩石樣品
(據www.johnbetts-fineminerals)
Figure 8.18 Kimberlite sample of South Africa
南非金伯利岩是一種鹼性或偏鹼性的超基性岩,具斑狀結構和(或)角礫狀構造的雲母橄欖岩。主要礦物組成為橄欖石,其次是金雲母和透輝石,副礦物有鉻鐵礦、鈦鐵礦、鈣鈦礦、磷灰石等。常含有上地幔超鎂鐵和鎂鐵質岩石包裹體及其破碎後的礦物捕虜體以及各種巨晶,如鎂鋁榴石,含硬玉分子的單斜輝石,某些大顆粒、半自形的橄欖石、斜方輝石、單斜輝石以及頁理化、扭曲和具膝折的金雲母大晶體等。岩漿末期蝕變礦物主要是蛇紋石和方解石或白雲石。基質呈顯微斑狀結構,由橄欖石、金雲母、磁鐵礦、鉻鐵礦、鈦鐵礦、鈣鈦礦、磷灰石等組成。角礫狀構造,角礫成分復雜,有來自上地幔的碎塊,也有來自淺部圍岩的碎塊。大量角礫的存在反映了金伯利岩岩漿具有爆發作用的特徵。
化學成分有以下特點:① SiO2偏低 (35%),K2O>Na2O,Al2O3>(K2O+Na2O)。②MgO/SiO2近於1。③岩漿富含H2O及CO2,導致岩石強烈蝕變。④在微量元素方面,含一般超基性岩所共有的以Cr、Ni、Co為主的相容元素和含Rb、Cs、Ba、Sr、Zr、Nb、Th、REE、P等為主的不相容元素,REE主要含在鈣鈦礦和磷灰石中。金伯利岩以LREE很富集的簡單線形、REE配分型式和La/Yb比值80~200為特徵,該比值比大多數其他幔源鎂鐵質、超鎂鐵質岩漿岩高,這一特徵反映了金伯利岩母岩漿的特徵。
前人對南非金伯利岩與金剛石礦床之間的關聯做了大量工作,並總結出以下經驗性或統計性的規律:①具火山碎屑結構的金伯利岩,若富含鎂鋁榴石二輝橄欖岩、方輝橄欖岩和純橄岩等上地幔包裹體或其礦物包裹體,則金剛石富且質量好,含地殼圍岩碎屑多的,則較貧。②具斑狀結構的金伯利岩,含金剛石較富,呈顯微斑狀結構的較貧。③富含橄欖石且顆粒粗大的金伯利岩,含金剛石富,而富含金雲母的金伯利岩,含金剛石貧。④橄欖石含Mg和Cr越高,含金剛石也越富,鉻鐵礦含量高和鉻鐵礦中Cr/(Cr+Al)>90%,金剛石含量高;富Cr貧Al的透輝石(Cr2O3>1.2%)含量較多以及鎂鋁榴石含Cr高(Cr2O3>2.5%),金剛石含量也高。
E. 山東金剛石/鑽石產地的大地構造背景及地質概況
蒙陰地區金伯利岩群產出於華北克拉通冀魯遼陸核的中部。華北克拉通在古太古代就已開始形成陸核,其後大小不等的陸塊在不同時代經歷過不同規模的拼接,最後經呂梁運動形成統一的華北克拉通基底。克拉通的形成和發展演化大體經歷了太古宇—古元古宇的基底形成階段,中元古代—三疊紀蓋層穩定發展階段和中–新生代活化等3個階段(張國偉等,1996;翟明國和卞愛國,2000;閻國翰等,2007;劉敦一等,2007)。
但不同的學者對華北克拉通基底塊體組成,拼貼及經歷構造熱事件的時間意見很不統一。雖然在華北多個區域發現具有大於3.8Ga鋯石年齡的岩石(Liu,et al.,1992;Wu,et al.,2005),但目前出露的華北克拉通基底主要由大面積的新太古宙TTG雜岩及表殼岩系組成。同位素證據顯示,不同區域構造熱事件的峰期年齡主要是在2.5Ga左右,因此,大規模陸殼增生及不同微陸塊的碰撞聚合過程可能主要發生在新太古宙末期,2.5Ga才是華北大規模陸殼基底形成的時間(Liu et al.,1992;宋彪等,1996;白瑾等,1996;萬渝生等,1999;Zheng et al.,2004a;Wu et al.,2005;翟明國和卞愛國,2000;沈其韓等,2005;劉敦一等,2007)。古元古代初期,古老的華北克拉通開始了伸展裂解和早期蓋層發育階段,古元古代晚期微陸塊發生碰撞縫合,形成超級克拉通,並在克拉通西北邊緣發生強烈改造作用(李江海等,2006)。
表2.20 LW1斜鋯石Hf同位素數據Table 2.20 Hf isotope data of baddeleyites in LW1 kimberlite dyke
測試單位:中國科學院地質地球物理研究所
根據不同變質地體的P–T演化軌跡、岩石組成、構造樣式、地球化學及同位素年齡方面的研究成果,現今統一的華北克拉通結晶基底是在中元古代(1.85Ga)形成的(Zhao et al.,1998,1999,2000)。其中東部陸塊真正的太古宙基底岩石以新太古代岩石組合為主,主要由約占整個基底出露面積的70%以上的TTG片麻岩和超鐵鎂質(科馬提質)、鐵鎂質火成岩、同構造花崗岩和紫蘇花崗岩以及少量表殼岩組成,並以高級地體或中-低級花崗綠岩地體形式出露於吉南、遼北、鞍本、遼南、遼西、冀東、密雲、魯西和膠東等地(伍家善等,1998;趙國春等,2002)。華北克拉通蓋層穩定發展的早期階段(1.85~1.6Ga)主要以拉張–裂解構造活動為主,表現為拗拉谷系的發育,拉張性岩漿活動以及早期變質基底的隆升(李江海等,2000),雙峰式火山岩及鹼性岩漿岩大多數分布在中元古代的拗拉谷內及其附近,第二階段新元古代中–晚期(0.9~0.6Ga)的岩漿活動和第一階段具有一定的繼承性,但分布范圍明顯局限;古生代末–新生代張性岩漿活動范圍最廣(250Ma–新生代),各種鹼性岩漿岩和火山雜岩主要分布在中生代末—新生代形成的裂谷、斷陷盆地及兩側,並且在不同地區呈現不同的演化模式。
F. 什麼樣的地質條件可以形成大顆粒鑽石
金伯利岩內出現鑽來石源.
鑽石形成條件都一樣,出現大小差異是因為鑽石在形成過程中鑽石熱液所在的岩石裂隙的大小不一樣所限制的.
要形成較大的鑽石,首先高溫高壓,壓力在4.5-6.0Gpa,溫度1100-1500攝氏度.然後緩慢冷卻(如果冷卻時間太快則形成玻璃質).然後,礦熱液所聚集的岩石裂隙或空間較大,鑽石有足夠空間進行自形晶發育.
這樣的鑽石會很大,要是再有一點其他礦物內質同像的話,就會出現彩色鑽石!
G. 什麼樣的地質條件可以形成大顆粒鑽石 復制者回家
金伯利岩內出現鑽石.
鑽石形成條件都一樣,出現大小差異是因為鑽石在形成過程中鑽石熱液所在的岩石裂隙的大小不一樣所限制的.
要形成較大的鑽石,首先高溫高壓,壓力在4.5-6.0Gpa,溫度1100-1500攝氏度.然後緩慢冷卻(如果冷卻時間太快則形成玻璃質).然後,礦熱液所聚集的岩石裂隙或空間較大,鑽石有足夠空間進行自形晶發育.
這樣的鑽石會很大,要是再有一點其他礦物內質同像的話,就會出現彩色鑽石!
H. 什麼樣的地質條件可以形成大顆粒鑽石
鑽石形成於火山岩,而且主要產出於金伯利岩,另一種含有鑽石的原岩稱鉀鎂煌斑岩(lamproite),它是專一種過鹼屬性鎂質火山岩,主要由白榴石、火山玻璃形成,可含輝石、橄欖石等礦物,典型產地為澳大利亞西部阿蓋爾(Argyle)。
科學家們經過對來自世界不同礦山鑽石及其中原生包裹體礦物的研究發現,鑽石的形成條件一般為壓力在4.5-6.0Gpa(相當於150-200km的深度),溫度為1100-1500攝氏度。雖然理論上說,鑽石可形成於地球歷史的各個時期/階段,而目前所開採的礦山中,大部分鑽石主要形成於33億年前以及12-17億年這兩個時期。如南非的一些鑽石年齡為45億左右,表明這些鑽石在地球誕生後不久便已開始在地球深部結晶,鑽石是世界上最古老的寶石。鑽石的形成需要一個漫長的歷史過程,這從鑽石主要出產於地球上古老的穩定大陸地區可以證實。另外,地外星體對地球的撞擊,產生瞬間的高溫、高壓,也可形成鑽石,如1988年前蘇聯科學院報道在隕石中發現了鑽石,但這種作用形成的鑽石並無經濟價值。
I. 鑽石的形成有很大的地質原因,中國的哪些地址構造容易富集鑽礦呢
中國產鑽石的地方有限,主要是山東的蒙山,但是那裡的鑽石品質也不是很好,95%以上的都是工業鑽。
其他幾個地方是大連附近和湖南的沅江流域。