什么样的地质产钻石
A. 是不是真钻石到地质矿物局能检测出来吗
也可以找专业的第三方检测机构,科标检测,是可以做矿石检测的。
B. 地质人员如何分辩钻石
野外缺少工具的情况下,主要看晶型、解理、光泽和生长纹,矿床类型也很重要,很多矿床不产钻石的。
C. 纳米比亚金刚石/钻石产地的地质背景及开采情况
纳米比亚的金刚石/钻石全部产自砂矿,最早于1908年(那时为德属西南非)在Lüderitz市南部的海岸沿线发现。虽然在纳米比亚的西南部、中部、东部-中部以及东北部至少有六个地区发现了大量金伯利岩,但它们全都在太古宙克拉通以外,不产金刚石/钻石(Janse & Sheahan,1995)。真正的纳米比亚金刚石/钻石源区位于南非金伯利地区高地,那些富含金刚石/钻石的金伯利岩岩筒是地幔岩浆的火山通道,多数年龄在晚白垩纪,约100Ma前冈瓦那超大陆解体时(Terry E. Huizing et al.,2008)。
含金刚石/钻石的金伯利岩火山沉积物流入早期的Orange河,在过去的6500万年里,河流挟带着金刚石/钻石向西奔腾一直到南大西洋入海口,在其河道沿线就留下不同时代的金刚石/钻石砂矿。由于过去的几百万年里,海平面不断波动,Orange河也不断地侵蚀自身的河床;一些砂矿重新沉积,沉积物被带到更新的矿床。较新较低的阶地沉积由相对较新的还未胶结的砂砾组成;较老较高的阶地沉积则完全胶结形成砾岩,其中还包含有化石,指示它们的形成年代至少在中始新世。长期的沉积、侵蚀、再沉积历史导致了Orange河沿岸复杂的金刚石/钻石分布模式。
Orange河含金刚石/钻石的沉积物大多数沿纳米比亚海岸分布,强劲的波浪和洋流又沿海岸将沉积物向北带了300km越过Lüderitz市。金刚石/钻石沿着海岸线型沉积,部分集中于海湾,称为“袋状滩”。在其他一些地方,120km/h的海风侵蚀着海滩沉积物,与风向平行将含金刚石/钻石的沙砾带到山谷里,风蚀形成了薄层的石英脉和硅质碎屑和金刚石/钻石。最富金刚石/钻石的风蚀谷Idatal Valley在最初的开采阶段能直接在月光下由人工手选金刚石/钻石。
图8.43 纳米比亚金刚石/钻石的源区是南非金伯利地区高地的多个金伯利岩岩筒
Figure 8.43 Namdeb's diamonds originated at the many kimberlite pipes in the highlands around Kimberly,South Africa
据 William W. Besse ( 据 Namdeb,2007);Map by William W. Besse (after Namdeb 2007) 修改
目前,纳米比亚有六个重要的金刚石/钻石矿区(图8.43)。其中,南自Orange 河入海口,北至Lüderitz市分布着Mining Area No.1、Bogenfels和Elizabeth Bay三个矿区,范围从离岸5.5km延伸至内陆20~35km处。从Lüderitz市往北到26°S为Doμglas Bay矿区,范围从大西洋低水位标志到内陆约15km处,目前已停止开采。Orange River矿区沿Orange河分布,从Mining Area No. 1矿区的边界到内陆50km处。Atlantic 1矿区包含了大陆架中部的一部分区域,从Mining Area No. 1矿区的边界到离岸65km处。除Atlantic 1矿区外,其他几个矿区都位于方圆26000 km2的Sperrgebiet禁区(Kampf,2007;Huizing et al.,2008)。
Mining Area No.1矿区是世界上著名的海相沉积金刚石/钻石砂矿,其上新世-更新世海洋砾石矿床沿海岸线分布,长约120km。其中的第四纪海洋砂矿主要沉积了新元古代(650~500Ma) Gariep构造带的硅质碎屑岩,在不同的第四纪高海平面时期(+30m,+8m,+4m,+2m)被斜切成一系列的海蚀阶地(J. Jacob et al.,2006)。在很多地方,这些基岩被冲刷出大量沟壑和凹坑,形成的凹槽促使金刚石/钻石在晚新生代沿海沉积物里富集。自1935年开始对沿海陆地进行开采,如今多数砂砾矿床都已被采完。潮间带和近岸潮下带平台的砂砾也富集了丰富的金刚石/钻石,但传统的方法无法开采。目前,正在试验一个在潮间带走廊进行湿法采样的“Jet Rig”系统,希望能成为最终开采的标准模型。
Mining Area No. 1矿区北边与Bogenfels矿区相邻的Chameis海湾上有几个“袋状滩”,这里的砂砾 (年代约为6500~3500a) 分布在滨岸海湾里,周围是岩石海角。金刚石/钻石出现于潜水面以下狭长带状的砂砾中,被沙丘和海沙深埋。这样的地质环境,加上地处偏僻,缺乏基建,都为金刚石/钻石开采带来了挑战。14个探明的“袋状滩”里,11号滩和12号滩被认为有开发前景,当其他几个陆上的矿区产量下降时,开采这些“袋状滩”能带来额外的效益。
Elizabeth Bay矿区在Lüderitz南部约25km处,金刚石/钻石发现于古代风蚀沙里,这些沙粒比沙漠的沙粒粗很多。
Orange河的下游长期被认为是不产金刚石/钻石的。直到20世纪60年代早期,才在那里发现金刚石/钻石,而直到1990年,才开始运营第一个金刚石/钻石矿Auchas。Orange河两侧主要有两种类型的金刚石/钻石矿:大部分金刚石/钻石产于河流之上40多米的年代为17~19Ma的“原Orange河”阶地沉积,而年代为2~5Ma的“中Orange河”阶地沉积物仅在局部地区有经济价值。两种类型的矿床都位于受侵蚀的基岩之上,金刚石/钻石被困在坑槽或相似的凹陷中。Orange River矿区的开采寿命相对较短。Auchas矿在开采了10年后,于2000年停业。Daberas矿于1999年开始运营,对最大的“原Orange河”阶地沉积进行开采,估计有11年的开采寿命。Sendelingsdrif矿是Namdeb拥有的第二大冲积砂矿,目前在试采阶段(Kampf,2007)。
在对海洋环境进行了20年的地质研究勘探后,Atlantic 1矿区于1993年顺利开始运营,包括离岸约65km,深度从90m至140m的区域。如今,将近一半的纳米比亚金刚石/钻石都产自海洋地带,并且这个比例在未来还会上升。
纳米比亚金刚石/钻石产量的85%都是由Namdeb金刚石/钻石公司贡献的,该公司由纳米比亚共和国政府和De Beers Centenary AG公司各占一半股份。目前,沿海陆地的产量已逐渐减少,Namdeb公司未来的发展主要集中在沿岸近海地带。近几年,纳米比亚金刚石/钻石产量达到了史无前例的高峰,就归功于De Beers Marine Namibia公司在沿岸近海地带的开采,这是Namdeb公司的一个独立合作伙伴(Kampf,2007)。纳米比亚近10年开采的商业性矿床见表8.11(Gems & Gemology Data Depository,2011)。
D. 南非金刚石/钻石的地质背景
8.3.1.1 南非金刚石/钻石的区域地质及构造概况
南非位于非洲大陆最南部,北邻纳米比亚、博茨瓦纳、津巴布韦、莫桑比克和斯威士兰,东、南、西三面濒印度洋和大西洋。南非所在的非洲大陆是地球上最先浮出水面的两块古大陆之一,地质构造十分独特,其复杂而又漫长的地质演化历史可以追溯到38亿年至36亿年前,其中最具里程碑意义的是南非北部地区卡普瓦尔克拉通(Kaapvaal craton)陆壳的形成。卡普瓦尔克拉通是早期太古宙(Archean)的地壳形成物,主要含有片麻岩、类花岗岩和火山沉积岩层(绿岩带)。南非在大地构造上属于南非地台,由南非古隆起、卡拉哈里台向斜、卡鲁台向斜、开普褶皱带四个二级构造单元组成。南非古隆起内广泛出露片麻岩和古老花岗岩,褶皱和断裂发育;卡拉哈里台向斜被第三纪后的地层覆盖;卡鲁台向斜由晚古生代的陆相地层组成,在与相邻构造单元的连接带及台向斜的中心均有金伯利岩岩体产出。南非地台的岩浆岩活动十分强烈,在古老结晶基底中,有太古宙的酸性和基性火山岩和侵入岩,沉积盖层中有著名的布什威尔德杂岩体、卡鲁玄武岩,以及其他碱性岩浆和偏碱性超基性岩浆(金伯利岩)活动(Janes,1995,1996;Boyd & Gurney,1986;黄凤鸣,陈钟惠,2000)。
8.3.1.2 南非金伯利岩岩体及主要金刚石矿床分布
金伯利(Kimberly)是南非的小镇,1867年世人首次在那里发现蕴藏金刚石的母岩,1870年首次发现了含金刚石的金伯利岩岩筒“亚赫斯丰坦”岩筒和“杜托依茨潘”岩筒。1871年在金伯利城附近又发现了世界著名的“金伯利”、“德比尔斯”和“伯特丰坦”3个岩筒,并由此产生了“金伯利岩”的命名(Janes,1995,1996;Harlow,2001)。南非金刚石/钻石矿产始于1867年,曾经在很长一段时间内是世界最重要的金刚石/钻石产地。1995年前世界上所开采的金刚石总量约为26.7×108ct,其中产出南非的约4.93×108ct,占18%。当前,南非是世界第5大金刚石/钻石产出国,排在澳大利亚、博茨瓦纳、俄罗斯、刚果后面,其年产量已经下降到9×106ct,约占全球总产量的9%~10%(黄凤鸣,陈钟惠,2000;Janes,2007)。主要矿区有戴比尔斯公司拥有的Venetia、Finsch、Namaqualand、Kimberley和Koffiefontein矿区,其分布见图8.16。
图8.16 南非金伯利岩金刚石矿床分布
(据www.overabillion.com)
Figure 8.16 Distribution of kimberlite diamond mine in South Africa
规模较大的金伯利岩金刚石矿区主要有Venetia、Premier、Finsch、Kimberley和Koffiefontein,小的矿区众多。图8.17为Finsch 金刚石露天矿坑,深达430m。
Namaqualand矿区为次生矿床。它位于南非大西洋海岸157km长的矿带。金刚石矿物主要产于河流沉积岩和堆积岩层中,为金伯利岩风化产物。矿床位于地表至地下深100m地层中。1925年发现以来已开采数十年,目前已开采到地下40m处。上世纪共开采了约3.1×107ct(Janes,1995,1996,2007;Harlow,1998;Harte,2001;www.mbendi.com)。
8.3.1.3 南非金伯利岩岩石学特征
人们自1867年在南非发现了金刚石的母岩金伯利岩(kimberlite,图8.18)后对其岩石学特征进行了大量的研究(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)。
图8.17 Finsch 金刚石露天矿坑,深达430m
(据www.mining-technology.com)
Figure 8.17 Open pit of Finsch diamond mine in a depth of 430 meters
图8.18 南非金伯利岩石样品
(据www.johnbetts-fineminerals)
Figure 8.18 Kimberlite sample of South Africa
南非金伯利岩是一种碱性或偏碱性的超基性岩,具斑状结构和(或)角砾状构造的云母橄榄岩。主要矿物组成为橄榄石,其次是金云母和透辉石,副矿物有铬铁矿、钛铁矿、钙钛矿、磷灰石等。常含有上地幔超镁铁和镁铁质岩石包裹体及其破碎后的矿物捕虏体以及各种巨晶,如镁铝榴石,含硬玉分子的单斜辉石,某些大颗粒、半自形的橄榄石、斜方辉石、单斜辉石以及页理化、扭曲和具膝折的金云母大晶体等。岩浆末期蚀变矿物主要是蛇纹石和方解石或白云石。基质呈显微斑状结构,由橄榄石、金云母、磁铁矿、铬铁矿、钛铁矿、钙钛矿、磷灰石等组成。角砾状构造,角砾成分复杂,有来自上地幔的碎块,也有来自浅部围岩的碎块。大量角砾的存在反映了金伯利岩岩浆具有爆发作用的特征。
化学成分有以下特点:① SiO2偏低 (35%),K2O>Na2O,Al2O3>(K2O+Na2O)。②MgO/SiO2近于1。③岩浆富含H2O及CO2,导致岩石强烈蚀变。④在微量元素方面,含一般超基性岩所共有的以Cr、Ni、Co为主的相容元素和含Rb、Cs、Ba、Sr、Zr、Nb、Th、REE、P等为主的不相容元素,REE主要含在钙钛矿和磷灰石中。金伯利岩以LREE很富集的简单线形、REE配分型式和La/Yb比值80~200为特征,该比值比大多数其他幔源镁铁质、超镁铁质岩浆岩高,这一特征反映了金伯利岩母岩浆的特征。
前人对南非金伯利岩与金刚石矿床之间的关联做了大量工作,并总结出以下经验性或统计性的规律:①具火山碎屑结构的金伯利岩,若富含镁铝榴石二辉橄榄岩、方辉橄榄岩和纯橄岩等上地幔包裹体或其矿物包裹体,则金刚石富且质量好,含地壳围岩碎屑多的,则较贫。②具斑状结构的金伯利岩,含金刚石较富,呈显微斑状结构的较贫。③富含橄榄石且颗粒粗大的金伯利岩,含金刚石富,而富含金云母的金伯利岩,含金刚石贫。④橄榄石含Mg和Cr越高,含金刚石也越富,铬铁矿含量高和铬铁矿中Cr/(Cr+Al)>90%,金刚石含量高;富Cr贫Al的透辉石(Cr2O3>1.2%)含量较多以及镁铝榴石含Cr高(Cr2O3>2.5%),金刚石含量也高。
E. 山东金刚石/钻石产地的大地构造背景及地质概况
蒙阴地区金伯利岩群产出于华北克拉通冀鲁辽陆核的中部。华北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宇—古元古宇的基底形成阶段,中元古代—三叠纪盖层稳定发展阶段和中–新生代活化等3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)。
但不同的学者对华北克拉通基底块体组成,拼贴及经历构造热事件的时间意见很不统一。虽然在华北多个区域发现具有大于3.8Ga锆石年龄的岩石(Liu,et al.,1992;Wu,et al.,2005),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。同位素证据显示,不同区域构造热事件的峰期年龄主要是在2.5Ga左右,因此,大规模陆壳增生及不同微陆块的碰撞聚合过程可能主要发生在新太古宙末期,2.5Ga才是华北大规模陆壳基底形成的时间(Liu et al.,1992;宋彪等,1996;白瑾等,1996;万渝生等,1999;Zheng et al.,2004a;Wu et al.,2005;翟明国和卞爱国,2000;沈其韩等,2005;刘敦一等,2007)。古元古代初期,古老的华北克拉通开始了伸展裂解和早期盖层发育阶段,古元古代晚期微陆块发生碰撞缝合,形成超级克拉通,并在克拉通西北边缘发生强烈改造作用(李江海等,2006)。
表2.20 LW1斜锆石Hf同位素数据Table 2.20 Hf isotope data of baddeleyites in LW1 kimberlite dyke
测试单位:中国科学院地质地球物理研究所
根据不同变质地体的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,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)。其中东部陆块真正的太古宙基底岩石以新太古代岩石组合为主,主要由约占整个基底出露面积的70%以上的TTG片麻岩和超铁镁质(科马提质)、铁镁质火成岩、同构造花岗岩和紫苏花岗岩以及少量表壳岩组成,并以高级地体或中-低级花岗绿岩地体形式出露于吉南、辽北、鞍本、辽南、辽西、冀东、密云、鲁西和胶东等地(伍家善等,1998;赵国春等,2002)。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。
F. 什么样的地质条件可以形成大颗粒钻石
金伯利岩内出现钻来石源.
钻石形成条件都一样,出现大小差异是因为钻石在形成过程中钻石热液所在的岩石裂隙的大小不一样所限制的.
要形成较大的钻石,首先高温高压,压力在4.5-6.0Gpa,温度1100-1500摄氏度.然后缓慢冷却(如果冷却时间太快则形成玻璃质).然后,矿热液所聚集的岩石裂隙或空间较大,钻石有足够空间进行自形晶发育.
这样的钻石会很大,要是再有一点其他矿物内质同像的话,就会出现彩色钻石!
G. 什么样的地质条件可以形成大颗粒钻石 复制者回家
金伯利岩内出现钻石.
钻石形成条件都一样,出现大小差异是因为钻石在形成过程中钻石热液所在的岩石裂隙的大小不一样所限制的.
要形成较大的钻石,首先高温高压,压力在4.5-6.0Gpa,温度1100-1500摄氏度.然后缓慢冷却(如果冷却时间太快则形成玻璃质).然后,矿热液所聚集的岩石裂隙或空间较大,钻石有足够空间进行自形晶发育.
这样的钻石会很大,要是再有一点其他矿物内质同像的话,就会出现彩色钻石!
H. 什么样的地质条件可以形成大颗粒钻石
钻石形成于火山岩,而且主要产出于金伯利岩,另一种含有钻石的原岩称钾镁煌斑岩(lamproite),它是专一种过碱属性镁质火山岩,主要由白榴石、火山玻璃形成,可含辉石、橄榄石等矿物,典型产地为澳大利亚西部阿盖尔(Argyle)。
科学家们经过对来自世界不同矿山钻石及其中原生包裹体矿物的研究发现,钻石的形成条件一般为压力在4.5-6.0Gpa(相当于150-200km的深度),温度为1100-1500摄氏度。虽然理论上说,钻石可形成于地球历史的各个时期/阶段,而目前所开采的矿山中,大部分钻石主要形成于33亿年前以及12-17亿年这两个时期。如南非的一些钻石年龄为45亿左右,表明这些钻石在地球诞生后不久便已开始在地球深部结晶,钻石是世界上最古老的宝石。钻石的形成需要一个漫长的历史过程,这从钻石主要出产于地球上古老的稳定大陆地区可以证实。另外,地外星体对地球的撞击,产生瞬间的高温、高压,也可形成钻石,如1988年前苏联科学院报道在陨石中发现了钻石,但这种作用形成的钻石并无经济价值。
I. 钻石的形成有很大的地质原因,中国的哪些地址构造容易富集钻矿呢
中国产钻石的地方有限,主要是山东的蒙山,但是那里的钻石品质也不是很好,95%以上的都是工业钻。
其他几个地方是大连附近和湖南的沅江流域。