摘要： 山東蒙陰西峪金剛石原生礦床位于華北克拉通東緣。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景、礦床和礦（化）體地質(zhì)特征，對(duì)該礦床的成礦地質(zhì)條件、控礦因素和礦床成因進(jìn)行研究。斷裂是該礦床的主要控礦因素，礦床的形成及分布與區(qū)域NNE向沂沭斷裂帶、上五井?dāng)嗔押蚇WW向新泰—垛莊斷裂、銅治店—蔡莊斷裂有關(guān)，金剛石礦大多產(chǎn)于這些斷裂的交接復(fù)合部位，是金伯利巖漿的運(yùn)移通道和儲(chǔ)存空間。金剛石是加里東期金伯利巖漿作用的產(chǎn)物。

關(guān)鍵詞： 深部及外圍;金剛石礦床;地質(zhì)特征;西峪;山東

中圖分類(lèi)號(hào)：P619.24+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2096-1871（2019）02-135-08

西峪金剛石原生礦床位于山東省蒙陰縣高都鎮(zhèn)，自20世紀(jì)60年代以來(lái)，山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院在該礦區(qū)陸續(xù)開(kāi)展了地質(zhì)勘查及研究工作[1-6]。前人對(duì)金剛石原生礦成礦地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征、巖體特征及含礦性進(jìn)行了全面總結(jié)，系統(tǒng)歸納了金剛石原生礦的找礦標(biāo)志[7]。近些年來(lái)，隨著金剛石需求量的日益增加，尋找深部及周邊金剛石原生礦的重要性尤為突顯。2013—2017年，山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院加大了對(duì)金剛石原生礦的深部勘查力度，在西峪礦區(qū)深部及外圍開(kāi)展金剛石普查工作[8-9]，證實(shí)該礦區(qū)深部及外圍具有良好的金剛石找礦潛力。從以往工作程度和找礦成果看，西峪金剛石原生礦礦區(qū)具備金剛石原生礦的地質(zhì)條件。目前，對(duì)該礦區(qū)深部及外圍金剛石礦床的地質(zhì)特征及成因缺乏系統(tǒng)總結(jié)。筆者在以往地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合近些年來(lái)的找礦新進(jìn)展和新成果，探討該礦區(qū)深部及外圍金剛石礦床的地質(zhì)特征、控礦因素和礦床成因，以期對(duì)該區(qū)及外圍進(jìn)一步尋找金剛石礦床有所借鑒。

1 地質(zhì)背景

西峪金剛石原生礦產(chǎn)于沂沭斷裂帶西側(cè)華北板塊魯西隆起區(qū)、魯中隆起區(qū)、新甫山—萊蕪斷隆和新甫山凸起東南部[10]?；字饕獮樵缜昂浼o(jì)（約2.45 Ga）變形變質(zhì)花崗質(zhì)侵入巖，蓋層主要為新太古代和早古生代海相碳酸鹽巖及碎屑巖系[11-12]。

研究區(qū)巖漿巖主要為新太古代晚期侵入巖和中生代侵入巖，其中傲徠山序列二長(zhǎng)花崗巖分布最廣，為結(jié)晶基底。古生代加里東期常馬莊單元金伯利巖以巖管或巖脈分布在蒙陰西峪村一帶，為金剛石原生礦的成礦母巖[13-15]。

研究區(qū)斷裂發(fā)育，與成礦有關(guān)的斷裂主要為NNE向沂沭斷裂帶、上五井?dāng)嗔押蚇WW向新泰—垛莊斷裂、銅治店—蔡莊斷裂（圖1）。金剛石原生礦多產(chǎn)于這些斷裂的交接復(fù)合部位，是金伯利質(zhì)巖漿的運(yùn)移通道和儲(chǔ)存空間，控制金伯利巖的空間展布，決定金伯利巖體的形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)模[16]?？臻g上，金伯利巖體具有成群成帶的分布特征[17]，已發(fā)現(xiàn)常馬、西峪和坡里金伯利巖帶[18]，西峪礦區(qū)即位于西峪金伯利巖帶[19]。

2 礦床地質(zhì)

2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露第四紀(jì)臨沂組灰黃色黏土質(zhì)粉砂、含礫中粗砂和沂河組灰黃色含礫混粒砂，主要有NNE向、NE-NEE向、NW-NNW向和NWW向4組斷裂。NNE向斷裂控制礦體的展布，為礦區(qū)的主干斷裂，由近于平行的F1和F10斷裂組成（圖2），傾向SE，傾角75°以上，帶寬>1 m;NE-NEE向斷裂主要分布在巖管群中部和南部，其中F15斷裂為巖管群南部的主干斷裂，傾向NW，傾角65°，帶寬20～40 m，為右行壓扭性斷裂，切斷或限制其他斷層，破壞西峪礦體的連續(xù)性。F2和F5斷裂對(duì)礦體影響不大，但隨深度增加，控制各巖管的下界，將礦體向NW-NNW向推移，成為隔礦構(gòu)造。F30斷裂短而寬，寬30～80 m，傾向NW，傾角約70°，含大量圍巖碎屑金伯利巖和金伯利巖化構(gòu)造角礫巖，為壓扭性斷裂;NW-NNW向F7和F26斷裂屬淺部構(gòu)造，是礦區(qū)主要容礦構(gòu)造之一，紅旗6號(hào)和紅旗22號(hào)巖管在地表受F7斷裂控制，紅旗5號(hào)巖脈部分受F26斷裂控制;NWW向F24和F32斷裂為容礦構(gòu)造，傾角較陡，帶內(nèi)充填斑狀金伯利質(zhì)角礫巖，紅旗8號(hào)巖管在地表的展布受F32斷裂控制。

傲徠山序列二長(zhǎng)花崗巖主要分布于礦區(qū)西北部，構(gòu)成基底，巖石呈條紋狀、粒狀，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀-片麻狀構(gòu)造。主要礦物為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石、石英、黑云母、角閃石和綠簾石等。

常馬莊單元金伯利巖主要為斑狀金伯利巖，其次是含有圍巖碎屑的斑狀金伯利巖、細(xì)粒金伯利巖、碳酸鹽化斑狀金伯利巖、金伯利質(zhì)角礫巖和褐鐵礦染硅化金伯利巖等。新鮮巖石呈灰綠色、暗綠色，風(fēng)化后呈灰黃色、黃綠色，中細(xì)粒斑狀結(jié)構(gòu)、卵斑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物為橄欖石（斑晶，已蛇紋石化）、金云母和透輝石等。西峪礦區(qū)為深源巖漿礦床[20]。

2.2 礦（化）體特征

2.2.1 巖管群深部礦（化）體特征

（1）形態(tài)。西峪金伯利巖管群地表共有9個(gè)礦體，分別為紅旗5號(hào)、紅旗6號(hào)、紅旗7號(hào)、紅旗8號(hào)、紅旗18號(hào)、紅旗22號(hào)、紅旗28號(hào)、紅旗32號(hào)和紅旗33號(hào)。巖管主要由雙向或單向延長(zhǎng)的礦體組成，地表有圓形、橢圓形、長(zhǎng)條形和楔形;巖管大者長(zhǎng)約260 m，小者長(zhǎng)約15 m，一般百余m。礦體呈波狀彎曲高傾角向下延深，逐漸或急劇規(guī)律性收縮變小，逐步連接。+155 m標(biāo)高，紅旗22號(hào)與紅旗18號(hào)巖管相聯(lián)，紅旗32號(hào)與紅旗8號(hào)巖管相聯(lián)。+75 m標(biāo)高，紅旗7號(hào)、紅旗22號(hào)及紅旗18號(hào)巖管相聯(lián)。-5 m標(biāo)高，紅旗7號(hào)、紅旗22號(hào)、紅旗18號(hào)、紅旗32號(hào)及紅旗8號(hào)巖管相聯(lián)，紅旗33號(hào)巖管尖滅。-85 m標(biāo)高，紅旗7號(hào)、紅旗22號(hào)、紅旗18號(hào)、紅旗6號(hào)、紅旗32號(hào)及紅旗8號(hào)巖管相聯(lián)，各巖管收攏歸并為雙向延長(zhǎng)的丁字形礦帶（圖3）。

西峪巖管群深部賦存標(biāo)高為-205～-805 m，深度為450～1 050 m，斜深607.8 m。-205 m標(biāo)高，巖管為雙向延長(zhǎng)的丁字形，巖管南部、東北部總體傾向330°，傾角約70°，巖管西部為紅旗22號(hào)主體，近乎垂直向下延伸。-205～-355 m標(biāo)高，巖管沿NNE向擴(kuò)展延伸，南部逐漸向中部收斂。-355 m標(biāo)高，巖管變?yōu)橐訬NE向?yàn)橹鞯娜俗中蔚V體，傾向NW，傾角80°～85°。-355～-505 m標(biāo)高，巖管繼續(xù)向中心收縮，產(chǎn)狀變陡。-505 m標(biāo)高，巖管為NNE向人字形，總體傾向NW，傾角近直立。至-805 m標(biāo)高，形成以NNE向?yàn)橹鞯膯蜗蜓由?，中心位于紅旗22號(hào)正下方（圖4）。

由地表至深部，巖管形態(tài)由“多個(gè)、復(fù)雜”向“單個(gè)、簡(jiǎn)單”變化，說(shuō)明控制地表巖管的斷裂較深部斷裂發(fā)育。壓性、NNE向斷裂為控礦斷裂，從地表至深部控制礦體的展布;張性、NW-NNW向斷裂屬淺部構(gòu)造，為容礦構(gòu)造。

（2）巖性。巖管群深部主要為斑狀金云母金伯利巖，其次為含圍巖碎屑的斑狀金伯利巖。新鮮巖石呈灰綠色、暗綠色，中細(xì)粒斑狀結(jié)構(gòu)、卵斑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分為橄欖石、金云母、磷灰石、輝石、金屬礦物、長(zhǎng)石和少量黑云母、角閃石、石英。從地表至深部，巖石顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及礦物成分基本一致。

（3）含礦性。西峪巖管群金伯利巖的含礦性為2.86～646.44 mg/m3，品位不均勻，變化系數(shù)為63%～72%。地表與+155 m標(biāo)高相比，除紅旗28號(hào)以下金剛石品位變貧外，其余巖體以下金剛石品位均變富。+155 m標(biāo)高以下除紅旗18號(hào)—紅旗22號(hào)巖管金剛石品位仍變富外，其他礦體金剛石品位變化不明顯。紅旗18號(hào)—紅旗22號(hào)巖管在-5 m標(biāo)高以上品位變化不大，在-5～-355 m標(biāo)高品位直線升高，-355 m標(biāo)高以下品位降低，與各巖管在地表的平均品位大致相當(dāng)。筆者認(rèn)為，含礦性較高的斷面間，斷裂破碎帶較發(fā)育，儲(chǔ)礦空間較大。

（4）金剛石特征。本次在深部選礦樣中選獲18顆金剛石。在-205 m標(biāo)高以上有粒徑較大的金剛石，而深部金剛石粒徑較小，皆<2 mm。-205 m標(biāo)高以上大部分金剛石無(wú)色透明，淺色金剛石較多，深色金剛石較少，-205 m標(biāo)高以下金剛石以無(wú)色透明、黃色和淺黃色為主，無(wú)深色金剛石，這與取樣體積及金剛石粒級(jí)占比有關(guān)。巖管深部取樣體積較小，地表取樣體積較大，選獲大顆粒及顏色眾多的金剛石機(jī)率較大。

2.2.2 巖管群外圍巖脈

在巖管群外圍，通過(guò)可控源音頻大地電磁測(cè)深并結(jié)合槽探工程揭露，新發(fā)現(xiàn)紅旗15-1號(hào)巖脈為褐鐵礦染硅化金伯利巖（圖5）。

1.臨沂組;2.古生代常馬莊單元金伯利巖;3.新太古代松山單元二長(zhǎng)花崗巖;4.新太古代虎山單元二長(zhǎng)花崗巖;5.斷層編號(hào)產(chǎn)狀;6. 探槽及編號(hào)

紅旗15-1號(hào)巖脈位于南坪村西南230 m處，紅旗15號(hào)巖脈中部西90 m，與紅旗15號(hào)巖脈近于平行展布，金伯利巖呈巖脈狀侵入于新太古代二長(zhǎng)花崗巖中，總體走向約12°，傾向102°，傾角82°。礦體長(zhǎng)約70 m，最寬0.2 m，最窄0.1 m。

在探槽TC01、TC03和TC04（圖6）中對(duì)紅旗15-1號(hào)褐鐵礦染硅化金伯利巖取人工重砂樣品，由于礦脈規(guī)模小，采樣體積偏小，3個(gè)樣品中均未見(jiàn)金剛石，選獲鎂鋁榴石4粒，鉻鐵礦3粒。經(jīng)電子探針?lè)治觯?粒為錳鋁榴石，3粒為鐵鋁榴石;后者1粒為鈉鎂-鐵鋁榴石， Na2O含量為 0.07%，Cr2O3含量為 0.02%，TiO2 含量為0.78%，MgO 含量為4.98%。根據(jù)張安棣[21]和羅聲宣等[22]研究，推斷該類(lèi)金伯利巖為含金剛石金伯利巖。

紅旗15-1號(hào)巖脈呈黃褐色、暗褐色， K2O平均含量為1.66%，Na2O平均含量為0.11%，K2O含量是Na2O含量的15.1倍，符合典型金伯利巖特征。

3 礦床成因

3.1 金伯利巖的形成時(shí)代

長(zhǎng)期以來(lái)，關(guān)于蒙陰金伯利巖的形成時(shí)代眾說(shuō)紛紜。萬(wàn)國(guó)棟等[23]認(rèn)為金伯利巖的形成時(shí)代為早白堊世，是燕山期巖漿旋回末期的產(chǎn)物;張京良[24]認(rèn)為金伯利巖是加里東期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物;朱源等[25]認(rèn)為金伯利巖的主侵位期為中晚奧陶世，并存在多期侵位。池際尚等[26]認(rèn)為華北地臺(tái)金伯利巖的活動(dòng)時(shí)代可分為3期：第一期為中元古代金伯利巖巖漿及鉀鎂煌斑巖巖漿活動(dòng)期，時(shí)間為1 644～1 811 Ma;第二期冀魯遼陸核中部復(fù)縣及蒙陰含礦金伯利巖巖漿活動(dòng)為奧陶紀(jì)末期，時(shí)間為457～462 Ma;第三期為晚中生代—早新生代金伯利巖巖漿活動(dòng)期，時(shí)間為50～117 Ma。馮愛(ài)平等[27]認(rèn)為山東金伯利巖形成于加里東期。張宏福等[28]認(rèn)為蒙陰金伯利巖的侵位年齡約為465±2 Ma。

判定巖漿巖的形成時(shí)代，一是根據(jù)侵入接觸關(guān)系，西峪金伯利巖帶西南端侵入至奧陶紀(jì)馬家溝群五陽(yáng)山組灰?guī)r中，時(shí)間約為460 Ma[31];二是根據(jù)同位素測(cè)年數(shù)據(jù)[32]。筆者認(rèn)為，蒙陰金伯利巖具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)，但其主要侵位期應(yīng)為455～470 Ma，為加里東期[29]。這個(gè)時(shí)期，魯西幔源巖漿沿構(gòu)造薄弱帶上侵形成含金剛石的常馬莊單元金伯利巖群[30]。

3.2 金剛石原生礦成礦模式

目前，隨著金剛石原生礦成礦理論的發(fā)展，已提出多種金剛石成礦模式[32-34]，例如，金伯利巖巖筒結(jié)構(gòu)模式，一個(gè)完整的金伯利巖巖筒，從上到下，有火山口相、火山通道相和根部相（圖7），巖脈往往分布在巖筒根部相的相應(yīng)高度，按一定排列方式成群產(chǎn)出?；鹕娇谙嘟鸩麕r為碎屑金伯利巖，火山通道相金伯利巖為凝灰質(zhì)金伯利巖，根部相金伯利巖為粗晶金伯利巖[35]。

早前寒武紀(jì)地殼演化形成古老的克拉通，為金剛石母巖（金伯利巖）的賦存提供了地質(zhì)條件。早前寒武紀(jì)特別是元古代陸塊形成后，由于區(qū)域性地殼運(yùn)動(dòng)，魯西地區(qū)NNE向深大斷裂，有利于上地幔深源巖漿——金伯利巖漿沿NNE向、NW向和NE向深大斷裂及其復(fù)合部位侵位，形成蒙陰西峪金伯利巖巖管群。西峪巖管群特別是紅旗6號(hào)巖管中含有大量寒武紀(jì)灰?guī)r和早奧陶世灰?guī)r角礫，說(shuō)明巖管形成時(shí)上覆早古生代灰?guī)r，而金伯利巖侵入的最高層位為中奧陶統(tǒng)。非洲金伯利巖巖管統(tǒng)計(jì)表明，完整的金伯利巖巖管火山機(jī)構(gòu)總深度為2 km，火山口相500 m，火山通道相1 000 m，根部相500 m[36]，但不同地區(qū)金伯利巖巖管的總深度和火山巖相厚度不同。西峪巖管群剝蝕深度為1 400 m[3]，目前西峪巖管的勘查總深度約為1 000 m，勘查證明根部相繼續(xù)向深部延伸。西峪礦區(qū)巖管群深部金伯利巖主要為斑狀金伯利巖，進(jìn)一步證實(shí)了蒙陰金伯利巖管只保留了根部相的觀點(diǎn)[37]。

3.3 金剛石成因

金剛石成因主要有地幔捕虜晶成因說(shuō)[39]、幔源巖漿結(jié)晶說(shuō)[40]、變質(zhì)作用成因說(shuō)[41]、隕擊作用成因說(shuō)[42]和大洋板塊俯沖說(shuō)[40，43]，其中以地幔成因說(shuō)占主導(dǎo)。Haggerty S E[44]根據(jù)世界金剛石成礦地質(zhì)特征和研究成果，結(jié)合金剛石形成的必要條件，建立了金剛石成因模式（圖8）。

由圖8可知，金剛石位于巖石圈和軟流圈交界處（距地表150～250 km），在900～1 300 ℃和45～60 kPa的高溫高壓條件下，由CO2、CO和 CH等含碳化合物還原形成[45]。西峪金剛石原生礦床屬地幔成因巖漿礦床，金伯利巖是將金剛石從上地幔攜帶至地表的載體。幔源成因的金伯利巖巖漿受構(gòu)造動(dòng)力和熱動(dòng)力聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，沿NNE向深斷裂帶向上運(yùn)移，當(dāng)穿過(guò)“金剛石窗口”時(shí)，捕擄攜帶先成的金剛石繼續(xù)快速上升，并在淺部NW-NNW向斷裂空間或旁側(cè)斷裂就位，形成含金剛石的金伯利巖巖體，當(dāng)局部壓力增大時(shí)，揮發(fā)分氣體聚集、爆發(fā)，形成含金剛石的金伯利巖巖管和巖脈，中心式噴發(fā)形成巖管，裂隙式噴發(fā)形成巖脈或巖床。

4 結(jié) 論

（1）斷裂是西峪礦區(qū)深部及外圍金剛石礦床的主要控礦因素，金剛石礦大多產(chǎn)在NNE向沂沭斷裂帶、上五井?dāng)嗔押蚇WW向新泰—垛莊斷裂、銅治店—蔡莊斷裂的交接復(fù)合部位，斷裂是金伯利巖漿的運(yùn)移通道和儲(chǔ)存空間。

（2）西峪礦區(qū)深部及外圍金剛石礦床屬地幔成因巖漿礦床，金剛石是加里東期金伯利巖漿演化作用的產(chǎn)物。

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Geological characteristics and genesis of diamond deposits at the depth and

periphery of the Xiyu mining area in Mengyin， Shandong Province

ZHAO Xiu-fang1，2

（1. The 7th Institute of Geology & Mineral Exploration of Shangdong Province，Linyi 276006，China;

2. Key Laboratory of Diamond Mineralization Mechanism and Exploration， Shandong Province Bureau of

Geology & Mineral Resources， Linyi 276006， China）

Abstract：The Xiyu primary diamond deposit at Mengyin County， Shandong Province， is located in the northeastern margin of North China Craton. Combined with regional geological background， geological characteristics of the ore deposit and mineralization， this paper aimed at understanding metallogenic geological conditions， ore-controlling factors and ore genesis of this deposit. The study shows that faults are the major ore controlling factors and formation and distribution of the deposit is related to the faults within this region， including the NNE-trending Yishu fault zone， Shangwujing fault， NW-trending Xintai-Duozhuang fault and Tongzhidian-Caizhuang fault. Most of the diamond deposits occur in the intersections of these faults， which serve as transport channels and storage spaces for kimberlite magmas. Diamonds were the product of the kimberlite magmatism in Caledonian.

Key words：depth and periphery;diamond deposit;ore deposit characteristics;Xiyu;Shandong Province