王照波，曹和才，李大鵬，卞青，王慶軍，楊斌

(1.國土資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室，山東 濟南　250013；2.山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 臨沂　276006；3.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 濟南　250013；4.山東金剛石研究中心.山東 臨沂　276006；5.北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院,北京　100871)

山東蒙陰小方山地區(qū)金伯利巖床的成礦作用及找礦意義

王照波1，2，4，曹和才2，李大鵬1，3，卞青1，5，王慶軍2，楊斌1，3

(1.國土資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室，山東 濟南250013；2.山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 臨沂276006；3.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 濟南250013；4.山東金剛石研究中心.山東 臨沂276006；5.北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院,北京100871)

山東蒙陰地區(qū)盛產(chǎn)金剛石，一直受到國內(nèi)外地質(zhì)學(xué)家關(guān)注。近年來的勘查和研究表明，該區(qū)NW走向的金伯利巖不是以往認(rèn)為的巖脈，而是巖床，并根據(jù)賦存層位發(fā)現(xiàn)了新的金伯利巖床——珍寶1號。在此基礎(chǔ)上，研究了巖床的微量元素特征，并根據(jù)構(gòu)造的切割與地層展布特征恢復(fù)了白堊紀(jì)晚期時的原始地貌，對巖床的巖漿來源進(jìn)行了分析。

金伯利巖；地質(zhì)特征；流動構(gòu)造；西峪礦帶；蒙陰小方山；山東省

引文格式：王照波，曹和才，李大鵬，等.山東蒙陰小方山地區(qū)金伯利巖床的成礦作用及找礦意義[J].山東國土資源，2015，31(5)：1-6.WANG Zhaobo, CAO Hecai, LI Dapeng，etc.Mineralization and Prospecting Significance of Kimberlite Deposit in Fangshan Area of Shandong Province[J].Shandong Land and Resources,2015，31(5)：1-6..

0　引言

山東蒙陰地區(qū)金剛石成礦作用與超基性金伯利巖活動有關(guān)，尤其是與底侵的深源基性巖關(guān)系密切，地質(zhì)科學(xué)家們做了大量的研究工作[1-3]。研究表明，蒙陰地區(qū)的金伯利巖，尤其是NW走向的金伯利巖，是以巖筒或巖脈形式發(fā)育的，然而，近年來的勘查和研究表明，該區(qū)的金伯利巖是以巖床形式發(fā)育的。結(jié)合近年來項目組所獲得的最新的勘查和研究資料，介紹了該區(qū)金剛石的產(chǎn)出特點與特征，討論其成礦作用及找礦方向，以期拋磚引玉，引起廣大地學(xué)同仁的重視與研究。

自20世紀(jì)60年代以來，809地質(zhì)隊便對西峪金伯利巖帶開展了系統(tǒng)的找礦評價工作，包括小方山地區(qū)的勝利Ⅶ號、勝利Ⅷ號、紅旗23號、勝利Ⅳ號、勝利Ⅴ號5個巖體。地質(zhì)學(xué)家對這5個金伯利巖體的產(chǎn)出形式看法不一，但總體上還是認(rèn)為，除紅旗23號巖體外，其他巖體以巖脈產(chǎn)出形式為主。翟德山等(1975)*山東省第七地質(zhì)隊，翟德山，山東省蒙陰縣西峪金剛石礦帶普查報告，1975年、胡思頤等(1983)*山東省第七地質(zhì)隊，胡思頤，山東省蒙陰縣金剛石原生礦床研究報告，1983年均認(rèn)為，除紅旗23號巖體由北部巖管和南部巖脈組成外，其他均為巖脈；羅聲宣認(rèn)為除紅旗23號呈巖床產(chǎn)出外，其他均為巖脈。另外，小方山地區(qū)的金伯利巖體呈NW向展布，與區(qū)域金伯利巖體呈NNE向展布不一致，以往也多認(rèn)為是受到了NNW向構(gòu)造的控制[4]。通過近年來對該區(qū)域的勘查與研究，認(rèn)為小方山地區(qū)早古生代蓋層中的NW向巖帶均呈順層或近乎順層的巖床產(chǎn)出，只是在后期構(gòu)造作用影響下導(dǎo)致地層走向呈NNW展布，才呈現(xiàn)出NW向延伸的脈狀或管狀的假象。

1　區(qū)域地質(zhì)特征

小方山地區(qū)NW向金伯利巖帶位于魯西地塊蒙陰凹陷的北部邊緣。其地質(zhì)背景主要有以下特征。

1.1地層

主要分布于新泰-垛莊斷裂南西側(cè)，由NE向SW時代依次漸新(圖1)。

圖1　小方山地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡圖

1.1.1早古生代地層

主要包括九龍群、馬家溝群、月門溝群。地層整體呈NW—SE走向，受新泰-垛莊斷裂破壞嚴(yán)重，連續(xù)性差，產(chǎn)狀變化大，厚度不一，多呈斷片或斷塊。

1.1.2中生代—新生代地層

主要包括淄博群、青山群、萊陽群、官莊群。大面積分布于蒙陰盆地中，總體傾向NE，傾角20°～30°，厚度向盆地中間變大。

1.2構(gòu)造

斷裂構(gòu)造發(fā)育，按展布方向大體可分為NW向、NNE向、NEE向3組。

1.2.1NW向斷裂

以新泰垛莊斷裂為主，并在其西側(cè)古生代地層中發(fā)育一系列平行次級斷裂。斷裂總體走向315°～325°，傾向SW，傾角50°～70°，主斷裂面寬50～200m不等，主要表現(xiàn)為斷層泥化、角礫巖化及碎裂巖化，斷裂SW盤下降，造成北東側(cè)新太古代傲徠山序列二長花崗巖與西南側(cè)早古生代沉積蓋層直接接觸。該區(qū)域性大斷裂控制了蒙陰盆地的發(fā)育。

次級斷裂至少發(fā)育有4條，均為高角度的正斷層，其底部與主斷裂相抵，由于上盤向西南依次下滑，造成不同時代的地層與基底花崗巖直接接觸。

1.2.2NNE向斷裂

規(guī)模較NW向斷裂小，多為上五井?dāng)嗔训拇渭墧嗔?，具張扭性特征?/p>

1.2.3NEE向斷裂

該組斷裂最不發(fā)育，為NW向斷裂的共軛斷裂，斷裂面主要傾向NW，傾角60°～80°，多為張扭性。

上述3組斷裂中以NNE向斷裂與金伯利巖關(guān)系最為密切，其為金伯利巖漿的上升提供通道或就位空間，而NW向、NEE向斷裂在局部與NNE向斷裂相交切，形成金伯利巖管或較大的巖脈。

1.3巖漿巖

大面積分布于新泰垛莊斷裂北東側(cè)，主要為新太古代傲徠山序列二長花崗巖及古生代常馬莊單元金伯利巖。

西峪金伯利巖帶可分為NNE向巖帶和NW向巖帶，其中NNE向巖帶由紅旗2號等12條巖脈、紅旗6號等8個巖管組成。NW向展布位于西峪巖帶的南端。

2　金伯利巖床的地質(zhì)特征

2.1金伯利巖床分布及特征

小方山地區(qū)的NW向巖帶均呈巖床產(chǎn)出，位于西峪巖帶的南端，由西向東依次編號為：勝利Ⅶ號、勝利Ⅷ號、珍寶1號(為新發(fā)現(xiàn)巖床)、紅旗23號、勝利Ⅳ號、勝利Ⅴ號。受制于侵位時金伯利巖漿的規(guī)模、層間薄弱面的性質(zhì)，該地區(qū)巖床規(guī)模均不大，見表1，其中以紅旗23號地表出露長度及傾向延伸距離最大，其地表出露總長度125m，北寬南窄，北段寬11m，長55m，南端寬1～5m，長70m，傾向延伸90余米，厚度變化較大，并向深部被斷失或尖滅，如圖2所示。

2.2金伯利巖床巖石及化學(xué)成分特征

金伯利巖床的巖性主要為強碳酸鹽化斑狀金伯利巖，巖石呈灰色、土黃色，主要礦物成分為方解石，含量>80%，原巖成分難以辨認(rèn)，但保留了斑狀結(jié)構(gòu)，特別是橄欖石斑晶橢圓狀輪廓明顯，局部可見晶形完好的磁鐵礦立方體。

表1　小方山地區(qū)金伯利巖床特征

圖2　紅旗23號巖床Ⅰ勘探線剖面圖

強碳酸鹽化作用使得金伯利巖床的化學(xué)成分較典型金伯利巖有所不同，特別是CaO，CO2含量分別為29.54%，24.80%，較斑狀金云母金伯利巖(3.015%，0.486%)提高了1個數(shù)量級。

2.3金伯利巖床的微量元素特征

研究了珍寶1號巖床(圖3)鉆孔內(nèi)金伯利蝕變巖與圍巖白云巖的微量元素特征，含量分析結(jié)果見表2。

根據(jù)微量元素分析結(jié)果，按照橄欖石的(礦物/熔體)分配系數(shù)對元素自左向右進(jìn)行排列，形成折線圖(圖4)，根據(jù)微量元素折線圖，金伯利蝕變巖與圍巖白云巖形成了鮮明的差異，元素含量的差異伴隨著橄欖石的分配系數(shù)增大自左向右逐漸減少，P形成最大差異，至Co，Ta，W，Mo 4種元素，其含量趨于一致，而自Sr至Pb 4種元素，金伯利蝕變巖的元素含量逐漸低于圍巖白云巖的含量。

金伯利蝕變巖與圍巖微量元素含量的差異明顯，這種差異與橄欖石的分配系數(shù)具有高度的一致性，表明珍寶1號巖床主要由金伯利蝕變巖組成，為巖石圈地幔橄欖巖部分熔融形成的前鋒熱液物質(zhì)上升到近地表后，沿著層間薄弱帶運移，與圍巖形成金伯利蝕變巖。由于珍寶1號巖床的巖石中橄欖石成分相對含量較少，從而導(dǎo)致了與橄欖石具有較高分配系數(shù)的Sr，Mn，Zn，Pb 四種元素逐漸表現(xiàn)為虧損特征。金伯利蝕變巖與圍巖微量元素含量差值折線圖的建立，為在金剛石找礦過程中，尋找及確認(rèn)金伯利巖的蝕變具有極強的參考意義。

表2　珍寶1號巖床金伯利蝕變巖與圍巖微量元素含量(10-6)

圖3　珍寶1號金伯利巖床地質(zhì)剖面圖

圖4　金伯利蝕變巖與圍巖的微量元素含量折線圖

2.4金伯利巖床中的金剛石特征

金伯利巖床中產(chǎn)出的金剛石與其他金伯利巖脈中產(chǎn)出的金剛石特征相似。在+0.5mm級別中，粒級以-1+0.5mm為主，占80.94%，其次為-2+1mm；重量則以-2+1mm最高，占42.03%，其次為-1+0.5mm，-0.5mm；晶形以階梯狀八面體為主，占69.65%，其次為曲面菱形十二面體、平面八面體、八面體與曲面菱形十二面體的聚形。顏色以淺黃色為主，占57.69%，其次為無色、淺灰色；晶體具有不同程度的破碎，完整度較差，多含有包裹體，裂隙發(fā)育；金剛石質(zhì)量較差，以碎粒級為主，占80%以上，其次為地質(zhì)鉆頭級。

金伯利巖床中的金剛石含量以紅旗23號最高，為44.88mg/m3，向兩側(cè)迅速變貧，西北端勝利Ⅶ號為4.34mg/m3，東南端勝利Ⅳ號為6.94mg/m3。

2.5金伯利巖床巖漿流動方向研究

2.5.1巖漿流動指示構(gòu)造

該次研究利用了紅旗23號巖床上施工的ZK2302鉆孔、ZK2303鉆孔碳酸鹽化斑狀金伯利巖心中發(fā)現(xiàn)了較為明顯的巖漿流動構(gòu)造(照片1)。在確定巖心頂?shù)准皫r床順層流動所形成的流線構(gòu)造(與圍巖NW傾向一致)的基礎(chǔ)上，根據(jù)巖床中碎屑的流動方向，流動所形成的拖拽特征、扁平碎屑角礫的疊瓦狀排列特征以及扁平碎屑的旋轉(zhuǎn)特征，判斷出紅旗23號金伯利巖床的巖漿流動方向為自北東向南西流動，與現(xiàn)在的地層傾向一致。據(jù)此推斷，該區(qū)域巖床的巖漿來源于新泰-垛莊斷裂以北區(qū)域。

照片1　金伯利巖床中的流動構(gòu)造與旋轉(zhuǎn)構(gòu)造

2.5.2金伯利巖床的供源分析

小方山地區(qū)金伯利巖床屬西峪巖帶的一部分，位于西峪礦帶的南部邊緣，東西分布寬達(dá)6km，紅旗23號巖床的厚度達(dá)到20余米，如此規(guī)模的巖床由附近的紅旗2號巖脈(厚度0.2～2m)供給的可能性較小，加之該區(qū)金伯利巖床受到新泰-垛莊斷裂及其次級斷裂的滑脫南移，恢復(fù)厚度的巖床位置，已經(jīng)位于現(xiàn)在2號巖脈以北，因此分析金伯利巖床來源于北側(cè)的較大巖漿通道的供給，且有可能與西峪巖管群有直接的關(guān)系。

3　金伯利巖床的侵位時代分析

小方山地區(qū)金伯利巖床最高侵入層位為馬家溝群土峪組，該組形成時代為中奧陶統(tǒng)達(dá)瑞威爾階(467.3～458.4Ma)，故而可以肯定的是金伯利巖床的侵位時間要晚于467.3Ma。

王照波等[5]對蒙陰地區(qū)金剛石的中間儲集層信息[6]、古地磁資料、控制構(gòu)造形跡[7]、放射性同位素及大地構(gòu)造演化背景進(jìn)行了綜合分析研究，認(rèn)為蒙陰巖區(qū)金伯利巖的侵位時代應(yīng)為晚古生代二疊紀(jì)。小方山地區(qū)金伯利巖床的侵位時代應(yīng)與其為同時代的產(chǎn)物。

4　找礦意義

4.1溯源找礦

眾所周知，之所以形成金伯利巖床，其母巖漿必然經(jīng)過一定通道上升，后順層侵入。從金伯利巖床的規(guī)來看模，其上升通道應(yīng)為較大的巖脈或巖管。通過對新泰垛莊斷裂斷距的估算，恢復(fù)金伯利巖床最初侵位時的位置，以大致判斷其上升通道的位置。

如圖5所示，根據(jù)紅旗23號巖床Ⅰ勘探線ZK2301鉆孔所揭露的八陡組與下盤張夏組下灰?guī)r段鮞?；?guī)r之間有750m的地層厚度被斷失，以方山斷裂45°的平均傾角來計算，該區(qū)域巖床因方山斷裂的錯動就可達(dá)到750m的水平錯移量。該區(qū)更大的斷裂為新泰-垛莊斷裂，根據(jù)紅旗23號巖床的1號勘探線剖面所揭示的斷裂傾角在25°左右，該斷裂北盤原有的地層因抬升已經(jīng)被剝蝕殆盡，已經(jīng)沒有殘存的地層作為錯斷距離的估算點，但可以肯定的是，該斷裂錯斷了寒武、奧陶、石炭、二疊紀(jì)地層，以現(xiàn)在小方山一帶方山斷裂與新泰-垛莊斷裂之間出露的最新地層層位為寒武紀(jì)炒米店組為起點進(jìn)行估算，新泰-垛莊斷裂在小方山一帶的垂直斷距超過了785m，若以30°的平均斷裂傾角進(jìn)行計算，新泰-垛莊斷裂的水平錯距可達(dá)到1570m，兩者水平錯距累加為2320m，考慮到新泰-垛莊北盤地層已經(jīng)被完全剝蝕殆盡，其原始沉積不整合面應(yīng)該在現(xiàn)有剝蝕的巖體之上數(shù)百米的地方，因此實際的錯動距離應(yīng)該還要大。該區(qū)巖床至西峪巖管群的垂直距離也就在3～4km，本身斷裂的北盤還會保留一部分的巖床(已被剝蝕掉)，考慮到細(xì)窄的巖脈供給如此厚大而廣泛的巖床的情況，故而分析西峪巖管群極有可能為小方山地區(qū)金伯利巖床的巖漿供給者，但也不排除在西峪—南坪—小北山一線存在未知巖管的可能性，但考慮到金伯利巖侵位的控制構(gòu)造特征，這種存在的可能性比較小。

圖5　蒙陰小方山地區(qū)現(xiàn)代地表形態(tài)與恢復(fù)白堊紀(jì)晚期地表形態(tài)剖面圖

4.2外圍找礦的指導(dǎo)意義

在平邑縣大井頭村-宋家莊一帶發(fā)現(xiàn)了大量的金剛石及伴生指示礦物，并在大井頭南東黃山組白云巖中發(fā)現(xiàn)1條黃色條帶狀地質(zhì)體(野外定名煌斑巖)，其中選獲利馬礦9顆。另外在大井頭地區(qū)存在的3個金剛石重砂異常均分布在三山子組白云巖分布區(qū)，異常的走向與地層走向吻合，暗示了該區(qū)金剛石重砂異常與地層之間存在耦合關(guān)系，且該區(qū)域的地層與小方山地區(qū)的地層一致。對比小方山地區(qū)金伯利巖床的侵位層位、巖性特征、微量元素分布等，認(rèn)為在大井頭地區(qū)的白云巖地層中如存在金伯利巖，極有可能會以巖床的形式存在。所以，今后在平邑大井頭地區(qū)尋找金剛石礦，應(yīng)重點考慮巖床的可能性以及針對巖床狀的金伯利巖進(jìn)行找礦的有效手段。

5　結(jié)語

該研究確定了小方山地區(qū)早古生代沉積蓋層中的金伯利巖是以巖床形式產(chǎn)出的，進(jìn)行的構(gòu)造恢復(fù)研究表明，小方山地區(qū)的金伯利巖床與西峪巖管群在成因上可能存在較大的直接聯(lián)系，然而對其研究僅僅是初步的，將從地球化學(xué)、構(gòu)造演化的角度進(jìn)行更加深入的研究工作，以期對該區(qū)的金剛石找礦工作有所幫助。

致謝：感謝艾計泉高級工程師的指導(dǎo)與幫助。野外研究過程中，得到了山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院褚志遠(yuǎn)、劉巖、徐衍明等工程師的大力協(xié)助，在此一并致謝。

[1]池際尚，路鳳香.華北地臺金伯利巖及古生代巖石圈地幔特征[M].北京：科學(xué)出版社，1996：1-6.

[2]張宏福，楊岳衡.華北克拉通東部含金剛石金伯利巖的侵位年齡和Sr-Nd-Hf同位素地球化學(xué)特征[J].巖石學(xué)報，2007，(2)：285-290.

[3]董振信.中國金伯利巖地球化學(xué)[J].中國地質(zhì)科學(xué)院院報，1991：99-106.

[4]羅聲宣.山東金剛石地質(zhì)[M].濟南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，1999：60-63.

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Mineralization and Prospecting Significance of Kimberlite Deposit in Fangshan Area of Shandong Province

WANG Zhaobo1,2,4, CAO Hecai2, LI Dapeng1,3,BIAN Qing1,5, WANG Qingjun2, YANG Bin1,3

(1.Key Laboratory of Gold Mineralization Process and Resources Utilization Subordinated to the Ministry of land and resources, Shandong, Ji'nan 250013, China; 2. No. 7 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Linyi 276006, China; 3. Shandong Institute of Geological Sciences, Shandong Ji'nan 250013, China; 4. Shandong Diamond Research Center, Shandong Linyi 276006, China; 5. Earth and Space Science College of Beijing University, Beijing 100871, China)

Diamond is very rich in Mengyin area of Shandong province. It has been concerned by domestic and foreign geologists. As showed by exploration and research, it is regarded that kimberlite rocks with the trend of NW in this region are deposits, not rock veins. According to occurrence layers, new limberlite bedrock has been found and named as No. 1 treasure. On this basis, characteristics of trace elements in the bedrock have been studied. According to the cutting and distribution characteristics of structures, the original landscape restoration in late Cretaceous age has been carried out, and magma source of the bedrock has been analyzed as well.

Kimberlite rock; bedrock; flow structure; Xiyu ore belt; Xiaofangshan area in Mengyin county; Shandong province

2015-02-27；

2015-03-14；編輯：曹麗麗

國土資源部金礦成礦作用與資源利用重點實驗室開放基金(2014004)；山東省“泰山學(xué)者”建設(shè)工程專項經(jīng)費；國家自然科學(xué)基金項目(41272047)

王照波(1971—)，男，山東平邑人，高級工程師，主要從事礦產(chǎn)勘查及礦床學(xué)研究工作；E-mail:13805498543@163.com

P588.12+5

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