湖南金刚石原生矿普查

1. 湖南金刚石原生矿普查

4.9.1 以往金刚石原生矿普查工作及成果
(1)总结成果,深化认识(1964~1984年)
1963年8月,地质部和建工部共同组成地质考察组赴坦噶尼喀考察金刚石找矿方法和经验。1964年确认了以地质观察为基础,重砂采样(以寻找金刚石及伴生矿物——含铬镁铝榴石)为主要找矿手段,开展我国原生金刚石矿普查。二十年来,413队在湘西地区南征北战,并远征湘东北和湘南,完成普查面积近4万平方千米,在湘西发现金刚石和镁铝榴石异常点区五十多处。1965年在湘南宁远县保安圩岩溶凹地中的基性超基性火山岩管找到了大量含铬镁铝榴石、次铬透辉石、铬尖晶石,但水系重砂中未见镁铝榴石。岩管中见有纯橄岩、尖晶石二辉橄榄岩等深源捕虏体,但岩体选矿未见金刚石。在其周围区域开展了水系选矿侦察,于湘江耒阳选矿发现2颗金刚石。至此,湖南四水都有金刚石产出。
1965~1968年,在湘西南地区展开大面积普查,于安江对河的婆田、南侧的八门小河、熟坪双叉溪小河、会同的地灵盆地以及舞水主流等地,都发现了镁铝榴石或金刚石。特别值得提及的是,湖南境内舞水主流经采样都见蓝紫色或紫红色镁铝榴石,但就是不延伸到湖南舞水的支流,沿河金刚石在芷江以西的便水断线。在沅水下游地区,于桃源福善岗、临澧芽林桥等地,也发现了金刚石及镁铝榴石异常点。为了加快找矿步伐,尽快突破原生矿,在开展面上普查的同时,优选找矿靶区以求突破。
1966年,选择靖州藕团地区会战。在面积70平方千米的范围内,进行了1:1万~2.5万地质测量、地面磁法测量、分散流测量,重砂测量,槽井探揭露等工作,只在公洞溪、康头寨两小河各选到1颗金刚石,未发现镁铝榴石,也未找到岩体。在火烧坡标高800米山凹中,有外来的第四系砂砾堆积物。

图4-28 湘西地区中侏罗世岩相古地理图

1969~1972年,选择安江东南侧的熟坪地区进行找矿会战,开展1:1万地质、物化探、重砂测量,以槽探、钻探工程揭露,找到300多条斜云、斜闪煌斑岩岩脉,水系中共见9颗金刚石,未见含铬镁铝榴石,未发现含金刚石岩体,工作暂告结束。此区大颗粒的含铬金红石来源未查明,南岔垭口有外来大漂砾分布,因此,区内金刚石有外来的可能性。
1972~1973年,在靖州飞山坡脚地带,水系重砂采样和地层人工重砂分别发现45颗和13颗镁铝榴石,并显示大量的铬尖晶石异常。镁铝榴石折光率1.762~1.712,紫色系列占68.9%,其余为茄色。地质观察未见岩体,经人工重砂采样于上三叠统-下侏罗统红层的第二岩性组,发现2颗微粒金刚石和几颗镁铝榴石,属中间储集层。经红层岩相古地理的初步研究,认为飞山红层属北侧古河流的冲积物(图4-28),找矿工作应向北区推进。据现有资料分析:会同北侧的东西向断裂可能为控制镇远马坪含矿岩带的东延部分。
1973年,在会同覃板地区普查(图4-29),于水系中见18颗镁铝榴石;在南华系江口组人工重砂中,共见镁铝榴石379颗和1颗微粒金刚石。镁铝榴石折光率为1.746~1.733,未见紫色系列,以橙色和茄色系列为主。同时在靖县野塘、破屋普查,水系重砂中见镁铝榴石112颗,南华系地层中见15颗,折光率为1.746~1.730,以橙色系列为主。

图4-29 新元古代南华系岩相古地理图

1968年,在会同地灵盆地(图4-30)普查,在水系中共见4颗镁铝榴石,其中最大的为4+2毫米级。之后经多次工作,在白垩系红层第二、四段共见镁铝榴石657颗,水系重砂中见59颗,折光率170.~1.742,紫红色系列占58%。在盆地外围工作,未见镁铝榴石分布。

图4-30 湘西地区晚白垩世(K2)岩相古地理图

基于上述成果,将震旦系与上三叠统下侏罗统、白垩系红层所含目的矿物对比:一是所含金刚石都是微粒级,重量小于1毫克;二是震旦系中的镁铝榴石颜色单一,以茄色、橙色系列为主,折光率均小于1.746,微化分析含铬量低,矿物内含包体、杂质较多,电子探针测定其Cr2O3、CaO成分,投影于索波列夫判别图中,均落在非金伯利岩区;而红层区的镁铝榴石颜色多样,且以紫红色为主,折光率有高有低,高的为1.770~1.760,与南华系中相比有明显的不同,说明二者非同一源,产状亦不同。含金刚石及其镁铝榴石的多层中间储集层,已揭示金刚石原生矿产出的多期性。据现有资料分析,红层区外的找矿工作还需深入进行。
沅水澧水下游地区,经多年的重砂法普查和选矿结果分析,在洞庭湖地块与武陵地块衔接的地带,凡有红层保留的地带,总有一些寥若晨星的金刚石及镁铝榴石分布。这条北北东向或近南北向隐约分布隐伏构造带,一直伸向有金刚石发现的黄陵背斜区,应是一条金刚石原生矿产出的成矿带。
在跨湘西自治州和张家界市的北北东北东东向构造带上,经七十年代至八十年代初的大面积普查和各县所布的选矿点侦察,只在黄合云地区标高720米的岩溶裂隙和漏斗中发现金刚石56颗,但没有指示矿物铬铁矿和典型镁铝榴石相伴,因此,必须展开区域性地质地貌专题调研和区域高精度航磁普查来找矿。
(2)继续追索,曙光初现(1985~2011年)
1)再上原生矿普查项目,发现钾镁煌斑岩。1984年,湖南省地质矿产局根据湖南省在寻找金刚石原生矿中久攻不破,长期徘徊的状况,决定413队转入综合找矿,前五年完成了玻璃砂岩矿、二水型石膏矿、水泥灰岩矿、两处岩金矿、微细浸染型金矿、铅锌萤石矿等一批中、大型矿产普查、详查、勘探工作。但是413队职工念念不忘国家急需的金刚石矿产。1989年根据宁乡地区两组大断裂发育,卫片上环形构造十分清晰,有多期基性、超基性岩产出,长沙道林已发现见镁铝榴石等新情况、新认识,圈定出1000平方千米的范围,提出开展原生金刚石矿普查的报告,经省局核准后,于1990年进行普查。普查中运用铬尖晶石异常及其晶貌特征判别,当年找到了含金刚石新的岩石类型——管脉相伴集群分布的橄榄钾镁煌斑岩。
2)宁乡县云影窝含金刚石钾镁煌斑岩地质特征。1990年10月8日,413队首次在湖南省宁乡县云影窝地区发现了微含金刚石的钾镁煌斑岩岩群,取得了金刚石原生矿普查找矿的重大进展,进而为在湖南乃至整个扬子地台寻找原生金刚石工业矿床拉开了序幕。
A.区域地质概况。岩体群分布在扬子地台与华南褶皱系接壤地带,处于东西向黔湘赣、北东向临湘-江永和北西向常德-安仁三条岩石圈断裂或深断裂交汇处的构造脆弱区。区内地势平坦,沟谷发育,一般海拔100~150米,相对高着30~80米,属平原丘陵地貌类型。岩体群分布区断裂构造发育,岩浆活动频繁,并且具多期次喷溢的特点。
地层。岩群区出露地层有:新元古界青白口系(板溪群五强溪组)板岩、砂质板岩、凝灰质砂岩;南华系含砾砂质板岩、含砾砂岩、长石石英砂岩、锰矿层、炭质页岩、冰碛砾泥岩;震旦系炭质板状页岩、硅质页岩、硅质岩夹页岩;上古生界泥盆系石英砂岩、含砾石英砂岩、泥灰岩夹薄层灰岩、细砂岩、钙质页岩夹薄层粉砂岩、云母质粉砂岩夹页岩;新生界古近系砾岩、砂砾岩、含砾砂岩和粉砂质泥岩;第四系洪冲积层、残坡积层较发育。
构造。区内构造比较发育,断裂构造以北东向为主,规模较大;其次为北西向,北北东向和近南北向断裂,规模甚小。上述几组断裂伴生的挤压破碎带、节理密集带均较发育。钾镁煌斑岩的分布严格受构造控制,岩体群受北西向和北东向构造联合控制,岩管受南北向断裂或节理密集带控制,岩脉则受北东、北西向两组扭性断裂控制。
岩浆活动。区域岩浆活动频繁,不同期次的幔源基性、超基性火山岩较发育。益阳桃花仑、石咀塘有武陵期细碧玄武岩侵位于中元古界冷家溪群中,其Sm-Nd模式年龄值2000Ma;宁乡青华铺有喜马拉雅早期拉斑玄武岩产于古近系红层中;望城麻田和湘乡雷祖殿有加里东早期苦橄质玄武岩、玻基辉橄火山角砾岩侵位于板溪群、震旦系中。本区钾镁煌斑岩则产于板溪群五强溪组、泥盆系上统锡矿山组中,Ⅻ号岩管一部分被古近系红层不整合覆盖。

图4-31 宁乡云影窝地质略图

B.钾镁煌斑岩地质特征
岩体地质特征。宁乡云影窝钾镁煌斑岩岩体群呈北西向展布,岩带长5千米,宽100~800米。26个岩体中有6个岩管,集中分布在岩群的北西段(图4-31)。单个岩管近南北向产出,地表形态较复杂,大都为被压扁拉长的脉状膨大体,呈不规则的椭圆形,长轴一般200~500米,短轴一般80~120米,岩管面积均>10000平方米。岩管与围岩的层理有明显的交切关系,其接触面向内陡倾,倾角40°~80°。在其接触处往往见断裂挤压破碎带或节理密集带和片理化带,围岩无明显的蚀变现象,产状平缓,倾角20°~40°。岩管在剖面上呈对称或不对称漏斗状的火山管道(图4-32)。单个岩脉呈北东、北西向分布,规模较小,长50~700米,宽0.5~10米。岩脉与围岩接触面产状陡,倾角70°~85°,北东走向者倾向南东,北西走向者倾向南西。围岩产状较陡,一般倾角>60°。岩脉地表形态较复杂,有膨大缩小、分支复合现象。岩石类型简单,几乎全为岩浆型钾镁煌斑岩,未见角砾状构造。
火山管道中的物质主要由火山碎屑钾镁煌斑岩和岩浆型钾镁煌斑岩组成,但两者均不构成独立岩相,彼此之间没有明显界线;前者主要分布于火山道边缘部位,后者则分布于岩管的中心部位。但Ⅻ号岩体全为钾镁煌斑岩质碎屑角砾岩,紫红色与褐黄色岩石相间产出,显示较清晰的平缓层理,显然火山物质经过了一段距离的搬运。
地表岩石强烈风化呈土状,颜色为黄褐、棕红、紫红、灰绿等色,风化深度8~20米。岩石强烈蚀变,主要为碳酸盐化、滑石化、绿泥石化、褐铁矿化、硅化和重晶石化。

图4-32 湖南省宁乡县沩乌乡云影窝23勘探线剖面略图

本区钾镁煌斑岩的直接围岩是板溪群五强溪组、泥盆系上统锡矿山组。前者遭受后期构造破坏较强烈,岩体发生位移,劈理十分发育,岩石中矿物和角砾呈定向排列,局部见揉皱现象。据Ⅲ号岩体与板溪群五强溪组砂质板岩中的节理、劈理测量统计,其方向基本一致。经Sm-Nd法同位素年龄测定为345±10Ma;Rb-Sr法测定为328±4Ma,两组年龄数据与地质观察结果一致,为加里东和印支期之间的岩浆活动产物。
岩石学特征。岩浆型钾镁煌斑岩,按其主要造岩矿物含量可分为金云透辉橄榄钾镁煌斑岩、透辉金云橄榄钾镁煌斑岩两种类型。据火山碎屑、围岩捕虏体含量,火山碎屑钾镁煌斑岩可分为钾镁煌斑岩质火山角砾岩和钾镁煌斑岩质碎屑角砾岩两种类型。这些岩石类型在火山口相和火山道相中一般都比较混杂,不易具体划分。
金云透辉橄榄钾镁煌斑岩。岩石为斑状结构,块状构造,基质为全晶质结构、微晶结构。主要矿物成分有假象橄榄石(滑石、绿泥石)30%~55%,透辉石15%~30%,金云母10%~15%。斑晶一般1~2毫米,最大可达6毫米,主要由橄榄石和少量透辉石、金云母及白榴石组成。基质粒度细小,一般为0.015~0.03毫米,见较多的透辉石和少量的白榴石、橄榄石、金云母、钾碱镁闪石及金属矿物,偶见铬尖晶石、榍石、钛铁矿、磷灰石、透闪石、透长石等,次生矿物主要有滑石、白钛石、褐铁矿、绿泥石、钾长石等。
透辉金云橄榄钾镁煌斑岩。岩石为斑状结构,块状构造。基质为显微晶质、隐晶结构。主要矿物成分假象橄榄石30%~60%,金云母30%~40%,透辉石15%~25%。斑晶较小,一般2~4毫米,大者可达10~20毫米。斑晶以橄榄石为主,偶见透辉石、金云母及白榴石。基质粒度细小,一般均小于0.1毫米,其成分以金云母为主,其次为橄榄石、透辉石、榍石、磷灰石、钾长石等。还可见少量的白榴石、褐帘石、钛矿物、黄铁矿、磁铁矿,偶见铬尖晶石。少数岩石薄片中见有尖晶石橄榄岩、橄榄岩深源捕虏体和橄榄石、金云母捕虏晶。
钾镁煌斑岩质火山角砾岩。岩石为火山角砾结构,玻基斑状结构。角砾成分主要为火山碎屑(玻基钾镁煌斑岩、钾镁煌斑岩及火山灰)40%~50%,局部可达90%;围岩碎屑<10%,其成分主要为粗面岩、正长岩,其次为硅质岩、硅质板岩、石英砂岩、中性玻屑凝灰岩、伟晶岩,偶见角斑岩、钙硅角砾岩。胶结物为玻质钾镁煌斑岩、硅质、碳酸盐物质、绿泥石等。火山角砾一般为5~10毫米,最大达60毫米,不规则状,角砾压扁拉长,多呈定向排列。钾镁煌斑岩角砾大体分两种:一种具斑状结构,斑晶小而多,主要为橄榄石假象,常见数毫米大小的巨晶,最大可达30~40毫米的橄榄石单晶,基质为玻质,有时出现5%圆斑,被石英或白榴石充填;另一种亦具斑状结构,基本上不见圆斑,有大量白钛石。岩石中见有2%~3%尖晶石橄榄岩深源捕虏体,个别达5%。
钾镁煌斑岩质碎屑角砾岩。具明显的火山角砾结构,局部具砂状结构。角砾成分以硅质岩、条带状硅质岩、砂岩、石英、酸性火山岩、粗面岩、正长岩等为主,占30%~40%,多者达80%~85%。钾镁煌斑岩角砾含量10%~15%,其形态极不规则,角砾大小不等,以10毫米以下居多,最大达50~60毫米。可见白榴钾镁煌斑岩和金云透辉橄榄钾镁煌斑岩角砾和大量不透明矿物被挤压拉长,与胶结物中片状矿物呈定向排列。岩石中砂粒含量较高,大小不等,浑圆颗粒甚多,好像经过一定距离的搬运。岩石胶结物少,多为硅质、砂质,部分为后期碳酸盐,见少数颗粒和细小岩屑被压入塑性钾镁煌斑岩石中。
3)矿物学特征。
重砂矿物组合。本区钾镁煌斑岩形成的重矿物组合比较简单,见有铬尖晶石、赤铁矿、褐铁矿、金红石、镁铝榴石、铬透辉石、电气石、锆石、刚玉、磷灰石、碳硅石、锐钛矿、黄玉、石榴子石、黄金、水铝石、黄铁矿、重晶石、钛铁矿、金刚石等。

图4-33 宁乡云影窝钾镁煌斑岩中的橄榄石

岩石中几种主要矿物特征如下:
橄榄石。岩石中未见新鲜橄榄石,通常被蚀变成滑石、绿泥石,极少量蛇纹石,偶见其为滑石+碳酸盐或滑石+石英所代替。橄榄石一般有两个世代,早世代橄榄石1~6毫米,自形程度较差,常见具复杂的锯齿状外形(图4-33),为深源捕虏晶;晚世代橄榄石为斑晶或显微斑晶,自形程度较高,大小为0.1~0.5毫米。基质中橄榄石粒度细小,一般为0.015~0.03毫米。
金云母。金云母是钾镁煌斑岩中最重要的造岩矿物之一,在岩石中分布极不均匀。金云母斑晶偶尔见及(图4-34),呈板状,粒径0.2~6毫米,边缘熔蚀成浑圆状,常与橄榄石共生于同一岩屑,均已不同程度退色,具水云母化和绿泥石化,残存部分Ng为黄绿色,Np为淡黄色、无色,与基质中金云母明显不同,可能为深源捕虏晶。
透辉石。在岩体不同部位含量变化较大,最高石,外环为滑石下:碳酸盐化深源橄榄石可达45%~50%。通常呈长柱状,粒度一般小于0.1毫米,偶尔可见0.5毫米微斑晶(图4-34)。
钾碱镁闪石。大多见于岩石中“浅色体”边部,偶尔见于条带状硅质岩角砾的条带内,粒径小,一般在0.1毫米以下,最大可达0.3毫米,淡粉红色,常与透闪石共生(图4-34)。

图4-34 宁乡云影窝钾镁煌斑岩中的金云母、含铬透辉石和钾碱镁闪石

铬铁矿。铬铁矿是铬尖晶石中含铬高的端元矿物,在本区岩管岩脉中分布较普遍,呈小的自形晶出现在基质中或被包裹在其它矿物中,个别呈微斑晶产出,粒度小于1毫米,以圆粒状、环带状颗粒为主,[110]面发育,表面见有深坑、麻面等特征。铬铁矿化学成分变化范围很宽,大多数铬尖晶石Cr2O3>50%,仅少数>62%,MgO的含量在9%~16%之间,一般TiO2>0.1%(图4-35)。具环状结构的铬铁矿,其外带与内核的化学成分有着明显的差异,外带具有富TiO2、FeO,贫MgO的特点。
镁铝榴石。分布较广,在岩石中分布不均匀,含量稀少;颜色以蓝紫色为主,紫红色次之(图4-36),个别为橙红色,碎块状;粒度一般均<1毫米;折光率1.749~1.770。见有低钙高铬镁铝榴石(G10),化学成分与变化范围较宽,Cr2O3的含量2%~10%,CaO含量为4%~8.5%(图4-37)。

图4-35 宁乡钾镁火山岩中铬尖晶石Cr2O3-MgO和Cr2O3-TiO2关系图


图4-36 宁乡云影窝钾镁煌斑岩中的含铬镁铝榴石和金刚石

金刚石。迄今仅Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ号岩管含金刚石,共获63颗,粒度细小,一般小于0.3毫米,最大一颗10毫克(图4-36);颜色以黄绿色为主,个别为褐黄色和无色;晶形为六面体与八面体聚形;完整晶体占30%,绝大多数颗粒均保留晶面,碎块状<10%;几乎都含有细小的深色包裹体,个别为透明包裹体,有的包裹体在金刚石中呈星点状图案。
4)地球化学特征。
常量元素地球化学。宁乡及若干国外钾镁煌斑岩硅酸盐成分分析见表4-13。表中列入若干曼杜皮迪克钾镁煌斑岩,这是一种以金云母在基质中呈嵌晶分布为特征的钾镁煌斑岩。各主要元素的特征如下:SiO2的含量变化不大,在37.79%~46.77%之间,正好在超基性岩和基性岩SiO2分界线的两侧。岩石中没有原生游离石英,但曾存在过副长石和橄榄石,说明原始岩浆基本处于SiO2不饱和状态。
表4-13 湖南省宁乡钾镁煌斑岩(Ⅰ号岩体)及国内外有关岩石硅酸盐成分分析表


续表


注:①1-25:宁乡钾镁煌斑岩;26:89个橄榄钾镁煌斑岩平均值(Ellondal);27:曼杜皮迪克钾镁煌斑岩(LeuciteHills);28:橄榄曼杜皮迪克钾镁煌斑岩(Murcia-Almeria);29:8个“非砂质”凝灰岩平均值(Argyle);30:188个白榴钾镁煌斑岩平均值(Moon Kanba);31:橄榄钾镁煌斑岩(Prairie Creek);32:白榴钾镁煌斑岩(Kapamba);33:云母金伯利岩平均值;34:云煌岩平均值(bergman,1987);35:大洪山钾镁煌斑岩平均值(刘观亮等,1990)。②1-25为宁乡钾镁煌斑岩(其中1-23为湖南省矿产测试利用研究所化学分析室分析,24-25为岩矿室刘振云分析);26、29、30引自Jacques等(1986);27、28引自Mitchell & Bergman(1991);31、32引自Scott-Smith等(1984,1989)33引自Dawson(1967),③*为全铁。
Al2O3含量变化更小。大多数样品的Al2O3稳定在7%~8%之间,比西澳含橄榄石较多的钾镁煌斑岩要高,与曼杜皮迪克钾镁煌斑岩相近,表明宁乡钾镁煌斑岩的Al2O3含量较高,并非仅仅由于岩石的强烈蚀变引起,可能岩浆本身具有富铝的特点。
FeO与Fe2O3总量大致稳定在10%左右,比一般钾镁煌斑岩中的TFeO要高;Fe2O3/FeO比值变化为1/2~1/3,反映岩石结晶时或自变质时的氧逸度的差别。
MgO含量16%~20%,介于橄榄钾镁煌斑岩与白榴钾镁煌斑岩之间;Mg/(Mg+Fe)=0.74~0.8,MgO/(MgO+Fe2+)=0.82~0.84。
CaO含量6%~7%,比高MgO的橄榄钾镁煌斑岩要高,与橄榄曼杜皮迪克钾镁煌斑岩和曼杜皮迪克钾镁煌斑岩接近。
Na2O的含量为0.4%~1.1%,接近曼杜皮迪克钾镁煌斑岩和橄榄曼杜皮迪克钾镁煌斑岩。
K2O是钾镁煌斑岩最重要的组分之一。宁乡钾镁煌斑岩的K2O含量偏低,主要原因是由于岩石强烈风化蚀变,导致K2O流失。
从图4-39看出,SiO2-K2O和SiO2-MgO的相关性清楚,宁乡钾镁煌斑岩在SiO2-K2O图上的投影都落在橄榄钾镁煌斑岩区内而非金云母钾镁煌斑岩区中,SiO2-MgO图上的投影略靠近橄榄钾镁煌斑岩和金云母钾镁煌斑岩的接合部,表明了宁乡钾镁煌斑岩的基本特征。
微量元素地球化学。宁乡钾镁煌斑岩的微量元素见表4-14。
表4-14 宁乡Ⅰ号岩管钾镁煌斑岩微量元素表


从表4-14看出,宁乡钾镁煌斑岩的相容元素Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu、Z含n量分别为(13.1~16.3)×1-60、(147~225)×10-6、(480~732)×10-6、(41.5~62.2)×10-6、(646.7~919.3)×10-6、(16.4~46.8)×10-6、(95~158)×10-6。宁乡岩体Cr、Ni、Co平均值偏低,Sc在岩石中最低,Cu、Zn含量高,表明宁乡钾镁煌斑岩的源区具有亏损地幔与富集地幔的过渡性质。
宁乡钾镁煌斑岩的不相容元素Ba、Sr、Zr、Nb、Ta、Th、U含量分别为(890~2312)×10-6、(534~942)×10-6、(57.59~85.58)×10-6、(20.4~31.3)×10-6、(12.5~21.0)×10-6、(1.7~2.3)×10-6。世界典型钾镁煌斑岩的Ba含量一般大于2000×10-6,Sr含量也常在1000×10-6以上。宁乡钾镁煌斑岩的Ba、Sr平均值明显低于国外同类岩体;Nb、Zr含量偏低,Ta含量较高;Th、U含量与西澳阿盖尔“非砂质”的钾镁煌斑岩凝灰岩相近。
稀土元素地球化学。宁乡钾镁煌斑岩稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y含量见表7-14,比世界典型钾镁煌斑岩低,但较接近美国的曼杜皮迪克橄榄钾镁煌斑岩、西班牙的曼杜皮迪克钾镁煌斑岩、西澳阿盖尔橄榄钾镁煌斑岩及金伯利岩。宁乡钾镁煌斑岩的稀土元素偏低的原因,目前尚不清楚。
4.9.2 进一步找矿的远景区
(1)安江金刚石原生矿找矿远景区

图4-37 宁乡钾镁五岩中镁铝榴石Cr2O3-CaO关系图

该区位于扬子微板块雪峰地块与新化洞口挤压推覆构造带两个Ⅱ级构造单元的接壤地带,处于北东向城步-桃江-浏阳古俯冲碰撞带的上盘,并有规模宏大的北北东向湘桂岩石圈断裂带通过区内,为钾镁煌斑岩/金伯利岩岩浆的上侵和喷溢提供了良好的通道(图4-38)。区内有“五大”之称,即有“大构造”(湘桂岩石圈断裂带)、“大岩体”(隘口-安江基性超基性岩及成群成带的煌斑岩产布)、“大砂矿”(新庄垅细谷砂矿金刚石品位高、颗粒大,是沅江四个砂矿床之首)、“大金刚石”(勘探时发现7.2克拉、3.3克拉、3.2克拉金刚石各1颗)、“大镁铝榴石”(复查新庄垅细谷选矿样品中有-4+2毫米大颗粒镁铝榴石)。熟坪见9颗金刚石,最大的重28毫克,伴有大量含铬金红石。熟坪北侧的偏坡见铬尖晶石、铬铁矿异常区(图4-37、图4-38)。安洪白垩系盆地为山间盆地,其物质由两侧补给。婆田水系中见11颗镁铝榴石,若全来自红层,其原生源也在盆地两侧蚀源区。

图4-38 宁乡钾镁煌斑岩SiO-K2O、SiO2-MgO关系图

综上所述,区内具备优越的金刚石原生矿成矿地质条件,具有寻找大型甚至超大型金刚石原生矿床的找矿远景。
(2)宁乡—桃江金刚石原生矿找矿远景区
该区位于扬子微板块与华南微板块衔接部位,在北西向常德-安仁岩石圈断裂带、近东西向黔湘赣岩石圈断裂带、北东向城步-桃江-浏阳古俯冲碰撞带的构造交汇区域。岩石圈厚度150~200千米,地壳厚度30~31千米。区内有雪峰期、加里东期、印支期、燕山期基性超基性岩及火山岩侵位;有宁乡云影窝地区微含金刚石钾镁煌斑岩群产出;在麻田玻基橄辉火山角砾岩中发现了微粒金刚石及大量的铬铁矿;在资水的新桥河、修山、筑金坝等地及湘江支流沩水流域均发现有金刚石,并发现金刚石指示矿物(镁铝榴石、铬铁矿)及有关的铬尖晶石、镁钛铁矿等重矿物异常区(点)数十处。对区内的部分地段(面积4154平方千米)进行了1:2.5万~1:5万高精度航空磁测,圈出局部航磁异常211处,其中85处推测由钾镁煌斑岩引起。区内地质条件、金刚石及指示矿物分布分布见图4-39。
综上所述,该区具备有利的金刚石原生矿成矿地质条件,找矿前景可期。
4.9.3 应用现代金刚石成矿理论和方法,开展新一轮普查找矿
(1)航空磁测
湖南在重砂法找矿中,由于植被异常发育、第四系风化壳太厚,尤其是在岩溶地貌发育的地区,沿重砂异常找矿追索,往往消失断线。由于在湖南气候条件下岩管应具负地形特征,上覆大量坡冲积物,在重砂采样深度有限的情况下,很难发现。因此,在成矿有利的远景区带,需借助于航磁手段找矿。建议航空磁测比例尺选用1:2.5万,飞行高度为100~80米。

图4-39 长沙—桃江地区金刚石地质图

(2)航空磁测地区的选择
1)五强溪-石门边山河地区。
航测范围:北纬28°40′~30°00′,东经110°20′~111°30′,面积24000平方千米。
找矿地质依据:该区与近东西向雪峰、武陵地块与洞庭地块横接,沅陵-常德岩石圈厚达300~200千米,洞庭湖中心为50千米,其间可能有SN向的隐伏深断裂,成矿有利。
区内从南到北的丁家坊、福善岗、芽林桥、广福桥、官渡桥、石门城郊、通津铺、维新厂、张家山、边山河等地,有金刚石、或有镁铝榴石分布。纵观全区呈南北向带状分布,与本区Ⅱ级大地构造单元极为吻合。区内北段的西侧,通过若干选矿普查,未见金刚石。
2)黄合云-新晃地区。
航测范围:北纬27°20′~28°00′,东经109°10′~109°30′,面积2500平方千米。
找矿地质依据:该区位于NNE向雪峰、武陵两个Ⅱ级板块的衔接地带,介于NNE向壳下鄂湘黔岩石圈断裂与古丈-新晃大断裂之间。
黄合云在标高720米的岩溶面上及其沟谷中,重砂采样发现56颗金刚石,最大的重75毫克,平均重11.7毫克。在舞阳河中下游,新晃县以东的芷江便水以下的各选矿点都见金刚石;而便水以西的新晃县酒店塘、贵州省玉屏城郊曾进行过选矿工作,未见金刚石。因此,舞阳河中、下游的金刚石有极大可能为该区内原生矿补给。
3)会同地区。
航测范围:北纬26°40′~27°00′,东经109°30′~110°00′,面积2000平方千米。
找矿地质依据:位于Ⅱ级构造单元雪峰地块与新化洞口推复构造带的衔接区,NNE向湘桂岩石圈断裂纵贯全区。
在会同县连山、高勇,团河瓦窑、靖州城郊及甘棠坳等地,选矿均见金刚石。在区内断裂带控制的侏罗、白垩系中,局部见镁铝榴石较多的层位,且以紫色系列为主,与南华系中所见的以橙色系列为主的镁铝榴石区别明显,因此,二者非来自同一源区。靖州侏罗系中还含有钙铬榴石和大量铬尖晶石,已见指示矿物铬铁矿,还见2颗微粒金刚石。种种迹象表明,会同地区应有含矿岩体赋存。
(3)地面磁测
对航空磁测所发现的异常进行优选后,开展地质、地磁综合手段定位检查。似圆形的异常,用“十”字型剖面定位检查;带状异常用1~3条剖面定位。认为属岩体引起的异常,应采用大比例尺地面磁测和地质填图,并实施槽、井、钻工程揭露。经工程采样分析确认为是可疑岩体,则采1~5立方米选矿样寻找金刚石。若评价是含矿岩体,转入普查评价。
在检查航磁异常的同时,应对航磁异常区已往采的水系重砂样进行系统内检复查,寻找金刚石及其指示矿物,双管齐下,总结规律,以期加快找矿步伐。

2. 湖南金刚石砂矿储量与开采

4.7.1 湖南四个砂矿区探明总储量
按照当时的矿产储量分类标准,探明表内B+C1+C2级金刚石储量××万克拉,砂金518.19千克;探明表外C1+C2级金刚石储量×万克拉,砂金储量90.39千克;探明地质储量金刚石×万克拉,砂金13.65千克。总计探明表内外各级金刚石储量××万克拉,砂金储量62.23千克,锆石储量1053.34吨。
此外据预测,在长达567千米的沅水河谷第四系中,有潜在的金刚石资源量1800万克拉。
4.7.2 砂矿开采方式
丁家港矿区601矿于1959年开始开采细谷砂矿。由于细谷砂矿埋藏浅,矿层较稳定,水文地质条件简单,故采用露天开采。
乡公咀细谷砂矿开采,设计使用斗容6立方米牵引机与80马力的拖拉铲运机。岳王溪细谷砂矿,使用斗容2.75立方米国产C4-3型轮式拖拉铲运机,牵引机为东方红5千马力履带式拖拉机,生产能力为70立方米/班。矿层开采,岳王溪砂矿采用斗容1立方米电铲和斗容1立方米柴油机铲,配合使用人推斗容0.6立方米矿车。设计年开采金刚石8000克拉。
4.7.3 开采砂矿金刚石年产量
“601矿”先后开采了车溪冲、岳王溪和丁家港主谷下段细谷砂矿,截至1984年,累计生产金刚石123780克拉,最高年产量9806克拉,平均每年产量4951克拉。因统购价格不合理,没有按质论价,国家又不给补贴而被迫停产,之后采用链斗式采金船转入河床砂矿开采。
表4-11 砂矿金刚石年产量


4.7.4 湖南金刚石砂矿开发的贡献
湖南金刚石砂矿是我国最早找矿、最早勘探和最早开采的金刚石矿区,在国家急需金刚石的20世纪60~70年代,为国家提供了宝贵的金刚石资源和产品。“601矿”开采细谷砂矿,开采品位高于勘探品位,每年都有重量大于5克拉的大金刚石采出,且大多属宝石级,受到国际金刚石专家的关注。湖南金刚石的找矿、勘探和开发,对开拓我国的金刚石事业,满足国家对金刚石的需求做出了重要的贡献。由于优质资源已基本开采耗尽,加之体制机制的原因,目前湖南的金刚石砂矿开采已处于停顿状态。湖南金刚石砂矿潜力很大,加之原生矿尚未突破,人们有理由相信在不久的将来,湖南的金刚石砂矿的勘查与开发会有新的突破,重铸辉煌。

3. 贵州金刚石找矿史

1.3.1 溯源而上,贵州金刚石找矿工作启动
贵州是中国发现原生金刚石的第一个省区,也是全国发现高品位Ⅱ型金刚石地区。新中国成立之初,在沅水流域开展了金刚石找矿工作,在寻找砂矿的同时,十分注意探寻金刚石原生矿。
苏联专家莫什尼科夫曾断言,沅水流域的金刚石来源于贵州高原。抗日战争时期,李四光在湖南西部进行地质调查时,已知水系沉积物中有金刚石产出,并推断金刚石来源于贵州高原。1940年秋,李四光与几位学生到鄂西恩施和建始一带考察冰川遗迹,当他们到达湘西黔阳县城时,一位农民悄悄走过来向他们推销金刚石。李四光详细询问了金刚石的来源,按照农民指点的路线,李四光等人穿过甘蔗田,越过长满柑橘的小丘陵,走进深山,结果发现了一颗虽然细小但闪闪发光的金刚石砂粒。李四光认为:虽然我们在这儿发现金刚石砂,但它的原生矿床应当还在高原上。目前贵州省金刚石产出点见图1-10。

图1-10 贵州地势、水系及金刚石产出点分布图

贵州的金刚石找矿工作是湖南金刚石找矿的继续和延伸。新中国成立不久,湖南便开始了正规的金刚石找矿工作,并于沅水流域干流先后找到了常德、沅陵、桃园、安江4处金刚石砂矿。1958年湖南413地质队三分队将金刚石的来源追索进贵州境内,且先后于贵州省黔东清水江干流的白市、锦屏和清水江的一级支流亮江的大同、亮司、中黄等处的河流第四系沉积物中找到少量细粒金刚石,从此揭开了贵州金刚石找矿的序幕。
1.3.2 组建贵州专业队伍,加强金刚石找矿

图1-11 贵州清水江金刚石形态特征

1959年,地质部决定将湖南413地质队三分队转交贵州地质局组建黔东地质队(1961年更名101地质队),承担贵州省金刚石找矿任务,首先是继续追索清水江金刚石的来源。
当时101地质队主要对贵州东部的清水江干流和各支流水系进行重砂扫面,以金刚石为指示矿物,开展金刚石砂矿找矿。工作开展以后,在水系沉积物中均有金刚石出现,尤以清水江干流的施洞口一带居多。当时编写了《黔东南金刚石普查中的重砂工作总结》、《黔东南清水江中下游及其支流普查中间地质报告》及《关于开展贵州金刚石找矿工作的总体设想》等,很快引起了地质部的重视。通过进一步的工作,证实了清水江的施洞口和亮江支流两个金刚石砂矿相对集中点(其中在施洞口选获了一颗无色透明的八面体金刚石,重0.875克拉)。对清水江中下游河流沉积物中的金刚石砂矿补给源进行了综合研究,编写了《1963年平寨地区中泥盆统帮寨组(D2b)地层与“613”补给关系简报》,发现了更多的金刚石砂矿产出点。清水江流域金刚石形态特征见图1-11。
1.3.3 引进新方法,原生矿勘查出现转机
1960年,第一届国际金伯利岩会议在苏联的西伯利亚召开,中国科学院地质所研究员李璞等出席了会议,并带回了西伯利亚雅库特地区含金刚石金伯利岩岩心和主要指示矿物(含铬镁铝榴石、镁钛铁矿、铬透辉石、镁橄榄石、镁铬尖晶石)样品,使我国地质工作者对金伯利岩和指示矿物第一次有了的感性认识。次年中国科学院地质研究所成立了一个金刚石调查研究组,在湖南413队和贵州101队的协作下,选定金刚石砂矿相对集中的湘西-黔东为靶区,通过分析金刚石砂矿分布规律,推测第四系沉积物补给源后,确定以雷公山为补给源区中心,展开了以地质填图为主,辅以小体积重砂测量、土壤测量的金刚石原生矿普查找矿和研究工作,迈出了贵州金刚石原生矿找矿工作的第一步。
由于当时对金刚石含矿岩体和指示矿物认识不足,加之找矿线索不多、勘查方法简单,找矿效果不佳。
1964年初,张培元来101队检查工作时传达了地质部指示:“金刚石找矿工作必须砂矿与原生矿并举,并以寻找原生矿为主”,“当前地质工作的一个重要发展方向,就是提倡地质、物探、化探和探矿工程综合勘探的方法”。这一指示使金刚石找矿方向发生了重大转移,确定着重采用以重砂追索法为主,寻找金刚石指示矿物(含铬镁铝榴石等),配合地质测量、物探、化探及其它探矿工程手段,寻找金刚石原生矿床。
由于引用了先进的金刚石原生矿找矿方法,即用重砂法寻找其数量比金刚石多得多的金刚石伴生矿物——含铬镁铝榴石,贵州省金刚石找矿出现了转机,不久即在马坪地区找到了我国第一个原生金刚石矿床。
1.3.4 艰苦探寻,发现我国第一个原生金刚石矿床——“东方1号”
1964年初,101队地质工作者通过认真收集整理和总结前期地质资料,对第四系沉积物中金刚石砂矿补给来源做了大量分析和研究工作,制定了新的工作方案。方案选择施秉新寨屯支流的补给区——马坪地区为寻找金刚石原生矿的新靶区,并提出了新的地质工作质量要求,要求鉴定技术人员走出实验室,到野外重砂取样选矿现场,采用最简便的方法检测指示矿物——含铬镁铝榴石的折光率,并用微量化学分析法对镁铝榴石作含铬定性分析。
据当时找矿的亲历者盛学庸介绍:1964年末,开始找寻原生矿。大队技术负责罗会文决定复查以往砂矿选矿样的副样,以发现含铬镁铝榴石。从以往众多的选矿点中,首先选择了选出金刚石较多、颗粒最大的清水江干流的施洞口地区为复查对象。不久,重砂鉴定员周大兴从一件选矿样副样中发现一粒0.5毫米大小的玫瑰色透明矿物,经折光率测定和微化分析证实为含铬镁铝榴石。这一重大发现表明,贵州不仅发现了金刚石,而且有其伴生矿物含铬镁铝榴石存在,这为在贵州寻找原生矿提供了近距离的标志。这一振奋人心的消息立即轰动了全队。队领导当即决定派人前往施洞口以上清水江各支流近出口处取大样,以追索含铬镁铝榴石的来源。
当时已是隆冬季节,以地质员舒培光为首的先遣小组冒着凛冽寒风奔赴野外。结果旗开得胜,在施洞口上游北岸的第一条支流——新寨屯支流的近出口处一件5立方的大样中,找到一颗2毫米大小的紫红色含铬镁铝榴石,从而将找矿范围从上万平方千米缩小到新寨屯支流所在的数十平方千米范围内。为此,大队及时调整了战略部署,将原计划在广大范围开展的普查找矿工作集中于包括新寨屯支流在内的清水江、舞阳河河间分水岭地带500平方千米范围内,开展了以寻找金刚石原生矿为目的、寻找含铬镁铝榴石为主要对象的重砂测量。
1965年3月,101队一分队的地质队员整装出发,从住地凯里乘船沿清水江顺流而下,来到发现含铬镁铝榴石的新寨屯支流。按照既定的安排,三个野外组先集中于支流近出口处进行技术练兵,统一工作方法,同时进一步验证伴生矿物的可靠性。
该区被一近东西向断层划分为南北两个截然不同的地质单元:南区为南华系南沱组冰碛层分布区,北区则广布中、上寒武统纯碳酸盐系。南华系冰碛层由一套物质成分极度复杂的大陆型冰川堆积物组成,如果所见的镁铝榴石来自其中,则找矿前景将变得十分渺茫,几乎无法判断其来源的方向和距离。与此相反,如果在北区发现镁铝榴石,将意味着上游极有可能存在金刚石原生矿,因为它不可能来自寒武系的纯碳酸盐岩。
练兵的第二天,一组在南区就找到了1颗直径2毫米的紫红色镁铝榴石。负责北区取样的二组,第一天并无任何发现,但在第二天处理完最后一陶盆样品后,重砂工汤焕荣从盆底夹出一粒0.5毫米左右的红色颗粒,因粒径太小,肉眼难以作出准确判断。好在实验室的同志们这时都来到了野外第一线,经鉴定为镁铝榴石。摆脱了次生源干扰的消息又一次传遍了全队,多年来踌躇不前的找矿工作突然出现转机。亲临现场指挥的队党委书记李元俊同志,当机立断地作出了集中兵力打歼灭战的决定,改原计划三组分兵作战扫面500平方千米的部署,集中兵力围歼范围不足15平方千米的新寨屯支流。紧接着又传来好消息:第三天中午,二组的样品中开始大量出现镁铝榴石,2立方米选出百粒,呈现异常含量;一组将异常限定在一长度不及5千米的次级支流——朱老屯支流中;二组来到朱老屯支流上游一个叫大塘哨的地方,在取68号大样的第二天便发现了1粒0.5毫米级的金刚石。既有伴生矿物,又有金刚石,而且排除了次生源的干扰,这意味着什么?全队乃至全局,都处于发现前的期待之中。
取样工作越过大塘哨后,样品中不再见镁铝榴石的踪影。这里恰巧有一直径近百米的等轴状沼泽湿地,贵州地矿局总工程师燕树檀认为这很像金伯利岩管之上特有的负地形,于是工人同志们昼夜不停地打井揭露。浅井所穿过的第四纪沉积物中仍然含有大量的镁铝榴石,然而其下却全是寒武系白云岩;进一步用浅钻揭露,结果仍然如此。一种迷茫的空气弥漫在人们之间,找矿再现迷局。
6月初,根据群众报矿线索,在附近一个叫做排坡的地方首次发现一岩浆岩体,经揭露和取样鉴定,证实为一不含金刚石的煌斑岩床。世界上的多数金刚石原生矿产区多有此种岩石共生,是有金刚石原生矿存在的标志之一,这又进一步增强了人们找到原生矿的信心。不久,前来支援的三组,在沼泽地附近的一条小冲沟旁坡脚的一件坡积层样品中,不仅发现大量镁铝榴石,而且还发现一粒金刚石。这一发现,再一次在全队职工中燃起了希望,因为它意味着原生矿的存在已经确定无疑,而且就在样品所在地上方的斜坡上。这里,从坡脚至坡顶平距不足200米、高差仅数十米,范围十分有限。人们不约而同地自发上山开始挖槽揭露,很快一条从坡脚直通坡顶的探槽便大功告成。然而出于人们意料的是,槽中所见除白云岩外,几乎全为深度风化的土状物,只是其中局部可见一些直径1厘米左右的翠绿色斑点,完全没有见到人们头脑中想象的含金刚石岩石——金伯利岩。坡下的镁铝榴石和金刚石来自何处?人们再度进入深思。

图1-12 1965年7月1日镇远马坪发现金刚石现场情景

7月1日中午,三组的地质员柏至善来到设在苗寨马坪的临时队部,带来了一个好消息,他在对探槽进行编录时,意外从那种绿色斑点中掰出一粒紫红色的镁铝榴石。这一发现无疑表明所见土状物就是金刚石母岩的风化产物,随即取样选矿证实确实含金刚石!人们欢呼雀跃,奔走相告,我国的第一个金刚石原生矿终于找到了!为了纪念这一特殊日子——党的生日,将马坪地区定名为“七一”地区,将我国发现的第一个含金刚石岩体定名为“东方1号”(图1-12)。
贵州省镇远县马坪在1965年前不为人所知晓,地图上也没有它的标记,这里的山野一片寂静。1965年7月1日,这里的山野沸腾了,电波传向世界各地,中国首次在这里发现并找到了金刚石原生矿。于是全国各地的地质工作者纷至沓来,学习取经,亲眼目睹中国第一个原生金刚石矿的风采。
金伯利岩在地表出露颜色都呈褐黄色,极似“水云母粘土页岩”,它夹在灰白色的白云岩中。在“水云母粘土页岩”靠近白云岩的接触处,分布着断断续续的褐铁矿薄层,俗称“铁壳”,是金伯利岩风化淋滤作用的产物。在褐黄色金伯利岩中常常保留着翠绿色扁豆状矿物,俗称“绿豆”,是含铬镁铝榴石蚀变的产物,可作为地表寻找金伯利岩的标记。在东方2号岩脉的西段,岩脉厚度仅0.5米,这种“铁壳”、“绿豆”现象十分普遍,敲打开岩石,常常会发现细小金刚石颗粒。
通过1965年4月在新寨屯支流(马坪小河出口处)发现一颗含铬镁铝榴石,沿支流步步追索,圈定河流沉积物和残坡沉积物的机械分散晕,逐步将寻找金刚石原生矿体的目标缩小,并锁定到了马坪地区的深冲一带,最在1965年7月1日,在镇远马坪发现了我国第一个含金刚石的云母金伯利岩岩体(东方1号),实现了我国第一个原生金刚石找矿突破,仅用了短短三个月时间。
在今天看来,“东方1号”含矿岩体属于钾镁煌斑岩类。但当时世界上含金刚石岩体仅金伯利岩一种,尚未发现钾镁煌斑岩。101地质队按照岩石的矿物学特征,没有简单地把在马坪地区发现的含金刚石岩体定名为金伯利岩,而是定名为“云母金伯利岩”,后来又发现了“橄榄云母岩”。富含金云母是钾镁煌斑岩的主要特征之一,这表明101队早在澳大利亚发现钾镁煌斑岩十年前,就已将这种岩石与传统的金伯利岩区别开来,显示出中国地质学家的智慧。
1.3.5 乘胜追击,追索发现3个岩体带
1959~1965年,101地质队驻地在炉山县(后归属凯里,炉山成为一镇)。随着镇远原生金刚石矿的发现,101地质队也成为贵州省地质局支持的重点,划拨资金,调集精兵强将。为调集钻探设备和人员给养,立项兴建从镇远通向马坪的矿山公路和队部。不久一条20余千米的公路建成,以镇远为起点,经芽溪,涌溪、大坳、滴水岩、洞头、苞谷场直到马坪。在离马坪苗寨不远的地方,地方政府拨出一块地,兴建101地质队队部。当时这里统称“七一地区”。
1966年10月,地质部在镇远县召开“全国金刚石原生矿找矿工作现场会”,来自全国二十多个省地质局(队)的专家出席会议。1966年在深冲山坡上布置了第一口钻井,准备向下探索云母金伯利岩的深部情况。钻到100余米处,是一段绿色未经风化的云母金伯利岩岩心,2米多厚。这是在中国第一次在钻井中发现原始状态下的新鲜云母金伯利岩石,为取得这类金伯利岩的实验数据和科学研究,提供了极为宝贵的资料。
1965~1972年间,在马坪地区共施工钻探1.65万米,机掘坑道553米,挖浅井1009米,槽探4.73万立方米,采集各类试验样品7000件;完成1:2000地质地形图6平方千米,1:1万构造地质调查117平方千米,并辅以大量的物化探电测、地面磁测及化探工作量。在发现第一个含金刚石原生岩体基础上,又发现水花、朱老屯、深冲三个岩体带,共发现岩脉334条,其中含金刚石者57条,其中东方1号、3号、8号、11号、12号、15号、37号、38号脉中金刚石达工业要求,估算了储量,使马坪成为小型规模金刚石原生矿产地。1973年5月,在大队技术负责人丁中一等主持下,由鲁芳浦、江朝阳、盛学庸等人编写提交了《镇远县马坪地区金刚石原生矿详查报告》。1974年10月,经贵州省地矿局审批,探明金刚石储量××××克拉。
通过对岩体特征和含铬镁铝榴石、镁铬尖晶石等指示矿物机械分散晕规律研究,至1972年,先后又在深冲找到了几个云母金伯利岩和橄榄云母岩岩体,构成了深冲、朱老屯和水花三个岩体带(图1-13)。
三个岩体带呈雁行状分布于清水江与舞阳河分水岭地区,最北面是水花矿带,向南4千米左右为深冲矿带(为该区最大和最主要矿带),再向南2.5千米为朱老屯矿带。共有露头和隐伏岩体334个,均以脉状产出。岩体受北北东一近东西向低级压扭性断裂及其派生羽裂和层间脱空构造控制,在平面、剖面上均呈尖灭侧现或再现形式分布。云母金伯利岩和橄榄云母岩,是本地区金刚石矿之母岩,也是本地区唯一的岩浆岩,同属偏碱性超基性浅成岩。通过对橄榄云母岩测试同位数年龄,约3.93亿~4.77亿年,属加里东运动晚期产物。据岩体相互穿插关系判断,云母金伯利岩稍晚,围岩几乎全为寒武系的白云岩。
对334个岩体中具有代表性的67个主要岩体进行金刚石选矿评价,初步证实,在马坪矿区的岩体中,云母金伯利岩体的金刚石含矿性远比橄榄云母岩体高。

图1-13 镇远-黄平地区钾镁煌斑岩及类似岩体分布图

整个矿区含矿岩体有57个,其中有14个岩体(金刚石含量为11.05~59.41毫克/立方米)达到工业品位,提交金刚石工业+远景储量××××克拉。该区金刚石晶体粒径0.2~1.0毫米,占98.13%,总体质量差、粒径小,无装饰和硬度级别。
1.3.6 锲而不舍,开展第二轮金刚石找矿
1966~1989年,在开展马坪金刚石原生矿区勘查评价的同时,101地质队继续以金刚石、含铬镁铝榴石等为主要指示矿物,对贵州境内长江、珠江两大水系的清水江、都柳江、舞阳河、锦江、乌江、红水河流域的金刚石砂矿和原生矿开展普查找矿工作,在支流找到了金刚石砂矿点45个以上,共选获金刚石近200颗(其中在黔东南地区就有金刚石砂矿点22个,选获金刚石141粒)。在全省各地相继找到钾镁煌斑岩类岩带15个以上,但都没有发现新的金刚石原生矿。虽然贵州的原生金刚石找矿陷入胶着状态,但人们的找矿热情丝毫未减,原生矿的评价工作也未停止。1990~1996年又开始了第二轮的金刚石找矿。
1990年,根据地质矿产部直发1989[038]号文件精神,101地质队以贵州多年的金刚石找矿成果为依据,编制了《贵州省金刚石成矿预测图》及详细说明书,用类比法划分出五个金刚石原生矿成矿预测区,其中A类预测区1个、B类预测区2个、C类预测区2个,为后期的金刚石找矿提供了工作方向。
1990年8月,全国金刚石成矿预测会议在苏州召开,较为系统地汇聚了从80年代以来众多有关板块构造、深部地质、同位素、古生物等新理论和方法,重新认识贵州地块的成矿条件,得出贵州所处的扬子克拉通是一个存在太古宙结晶基底、岩石圈厚度在170千米左右的冷地块。贵州省又正好处于古、中元古代活动带上(为扬子准地台与华南褶皱系过渡带的准地台东南侧边缘),是寻找金云火山岩型金刚石原生矿的有利地段。金云母火山岩型金刚石原生矿的指示矿物是低镁、高铝、富铬的铬铁矿。
由于对金刚石成矿有了新认识,贵州地质矿产局决定对A类成矿预测区的凯里-贵定等八县(市),按新理论、新方法、新工艺,再次展开金刚石普查找矿和研究工作。
1992年3月,在麻江隆昌-大塘地区,相继发现了由5个钾镁煌斑岩和橄榄金云火山岩岩体组成的岩体带(40个岩体),岩体带呈北东向及近东西向分布。虽然新发现岩体含矿性不理想,但其发现是在改变了以往的重砂取样方法,把铬铁矿作为主要指示矿物后取得的,对贵州金刚石原生矿找矿工作无疑具有重要意义。
1994年7月,通过地质踏勘,在雷山县大塘乡牛栏村南东约800米处,发现一金云母火山岩体,呈岩床状产于新元古界下江群地层中;10月在雷山县永乐镇附近发现两个煌斑岩岩体,一个呈岩床产出,一个呈陡倾斜岩脉产出;1995年5月,在榕江县平阳发现一煌斑岩岩体。上述几处岩体的产地皆属都柳江流域,它们的发现是否表明都柳江流域第四系冲积层中所产的金刚石系该流域内原生金刚石矿所补给,是一个值得重视的问题。毫无疑问,这些岩体的发现为在都柳江流域内寻找钾镁煌斑岩型金刚石原生矿提供了重要信息。
1990年至1996年,101地质队先后在黎平敖市、余庆、兴义-六盘水地区,开阳县花黎地区,铜仁大兴等地区利用含铬尖晶石作指示矿物进行扫面,除在麻江隆昌发现不含矿的金云母火山岩体和在兴义的贞丰、镇宁、望漠等县发现27个偏碱性超基性岩体外,其余地区仅发现一些含铬尖晶石异常,金刚石原生矿找矿依然无大进展。1996年,101地质队的金刚石找矿工作宣告结束。
1.3.7 重整旗鼓,开展新一轮金刚石找矿

图1-14 宋瑞祥(右二)在麻江隆昌实地考察钾镁煌斑岩岩体

贵州真的找不到有开发价值的金刚石矿?贵州地质人不相信。贵州省地质矿产局原总工程师何立贤先生意味深长地说:“任何大矿,都不是一蹴而就的。”
2010年11月12~14日,原地质矿产部部长宋瑞祥在辽宁、湖南地质矿产局金刚石专家的陪同下来到黔东南,考察指导贵州金刚石找矿工作(图1-14)。他这次到贵州来,就是让贵州的金刚石找矿工作不断线,希望贵州新一代地质人在老同志的帮助下,接过金刚石找矿的接力棒,在贵州找到具有工业价值的金刚石原生矿床。
前人的找矿经验再度点燃贵州地矿局的金刚石找矿热情。2010年12月3日,贵州省地质矿产局就金刚石找矿召开了专家座谈会(图1-15),李在文局长和周琦总工程师在认真听取了专家们对贵州金刚石仍具有找矿潜力的意见建议后,对贵州新一轮金刚石找矿工作进行了部署。李在文局长提出了六点工作意见:一是要充分发挥老专家“传帮带”作用;二是要开发利用已有金刚石找矿地质成果资料,为下一步找矿打好基础;三是编制好实施好贵州金刚石找矿行动计划,并列入局“十二五”找矿计划,成立局金刚石找矿领导小组;四是由局安排一定科研经费启动前期工作;五是争取中央及省地勘基金支持,积极准备申请立项;六是抽调专门中青年地质骨干,加强与老专家联系,发挥专家作用,启动新一轮的贵州金刚石找矿工作。
2011年11月21~23日,中国地质调查局组织的“全国金刚石找矿工作座谈会”在湖南常德召开。来自湖南、辽宁、山东、贵州、广西、湖北等省(区)的一线勘查队伍、科研单位与高等院校专家为全国金刚石找矿献计献策。与会的多数专家还专程赴贵州镇远马坪参观考察了“东方1号”含金刚石岩体,深入坑道仔细观察研究,并在凯里召开了贵州金刚石找矿专家座谈会。认为在扬子地台区,特别是贵州具备原生金刚石的成矿条件,完全有可能取得金刚石找矿新的突破。

图1-15 贵州省地矿局召开金刚石找矿专拣座谈会

1.3.8 贵州金刚石找矿存在的主要科学问题
1)镇远舞阳河流域产出的主要为Ⅰ型金刚石,而在附近的镇远马坪原生金刚石矿体却为Ⅱ型金刚石,是否另有来源?同时预示着马坪含金刚石的主要岩体是否还未出露?
2)清水江与都柳江共一个分水岭,两水系干流及其支流流经大体相同的地层,但两江所产金刚石类型截然不同,是否两流域岩体及其金刚石类型各不相同?是否预示着该地区含金刚石的岩体类型较多、找矿前景较好?
3)在都柳江发现大量Ⅱ型金刚石,其来源于何处?是否是雷公山地区存在较多的含金刚石的钾镁煌斑岩体还没有发现?由于强烈风化等原因,原鉴定的部分云母煌斑岩等岩体是否可能是含金刚石的钾镁煌斑岩?
4)按照镇远思南塘云母煌斑岩岩体就位的空间几何形态,是否可预测镇远马坪1号、3号顺层侵入的含金刚石岩床附近的深部,可能存在规模更大、产状较陡的岩墙或岩筒?
5)如果雷公山等地区在新元古代地层中存在含金刚石的钾镁煌斑岩岩体,是否预示着北部的镇远马坪地区寒武系地层中含金刚石岩体的深部还有很大的找矿潜力(如果是一套系统,且侵入的时间大致一致的前提下)?
6)铜仁城区南侧一带出现规模巨大的岩墙状硅化带、遥感环状构造,下寒武统中疑似隐爆角砾岩,是否预示着深部存在岩体?锦江流域中的金刚石是否来自与该地区深部岩体相关的不同期次、且部分剥蚀的岩体?

4. 湘北原生金刚石成矿带

湖南省最醒目的均衡异常（图7-5）正好位于沅水流域两侧。在其西北侧有两个均衡异常高的圈闭存在，异常峰值≥35×10-5m/s2，正的均衡异常表示补偿过剩，即上地幔隆起部位；而东南侧有数个均衡异常低存在，湘中一带≤-35×10-5m/s2，负的均衡异常表示补偿不足，即幔凹区。这种不均衡的状态势必导致均衡运动的产生。
由于金刚石在岩石圈底部和软流圈顶部早已成生，而均衡调整活动恰在此部位进行，则地幔物质对流可以引起热底辟的垂直上涌，促使含金刚石的地幔岩崩解，从而由“载体”基性岩带出成矿。由于均衡运动（调整）是在高密度、黏滞性较大的熔浆中进行，因而其调整速度极其缓慢且需要一个较长的地质过程。为此经过长期均衡调整的现代重力均衡异常，又反映了活动的近期性。因而在湖南省原生金刚石矿预测的时间域中，更应注重年青含金刚石岩体的勘查。传统认识强调了金刚石成生的古老性，而忽视了金刚石年龄远大于其载体年龄的特性，这可能是我省数十年来未能突破原生金刚石找矿的主要原因之一。

图7-5 湖南省均衡重力异常示意图

重要的预测区：丁家港、桃源砂矿区所获得金刚石颗数占整个沅水流域的94.6%；从金刚石的粒度、晶形、颜色、色斑、类型及完整度等来看，都说明丁桃矿区两侧应有侧向和近源补给的可能。即南有桃源芦花潭—常德港二口预测区；北有石门上五通预测区，有关的预测依据是：①该区符合金刚石原生矿成矿5字规律。“老”即本区位于扬子准陆块边缘、偏陆块一侧；“厚”：幔隆区及周边曾经有大于150km厚的岩石圈；“冷”：本区除少量基性岩外，没有大规模、多期次的岩浆活动；“干”：出露的煌斑岩与围岩之间一般无明显接触变质作用，说明岩浆与围岩都贫水；“脆”：燕山活动的强烈断坳深达数千米，说明岩石圈岩性之脆。②根据区域重、磁资料，推测有宁乡—溆浦—通道岩石圈断裂，鄂湘黔岩石圈断裂，凤凰—慈利地壳断裂和常德—安仁地壳断裂，已延伸至预测区或在区内交汇。这些断裂为沟通深部岩浆达到地表起到重要作用。③重力均衡异常的出现，反映了近期地壳深处熔浆的活动性；而江汉断坳是燕山运动产生的强烈断拗的产物。因此应注意断坳西南边缘年轻含金刚石岩体的勘查。

5. 湖南金刚石/钻石砂矿的大地构造背景及地质概况

湖南沅水金刚石砂矿产于湖南中西部地区，位于太古宙–元古宙扬子克拉通和华夏地块的边缘，区内岩石经历了武陵、雪峰、加里东、印支、燕山、喜马拉雅等多个构造–岩浆活动，地质构造极为复杂，岩石建造叠加明显。不同地质学家从不同的角度出发对上述区域的构造归属有不同的理解，陈国达认为属于地台活化区（陈国达，1956），任纪舜等将该区分为扬子准地台和华南褶皱系（任纪舜，1960），李春昱和马杏垣认为可划为华南板块和华南亚板块（饶家荣，1999）。湖南413地质队的研究者认为，该地大地构造上属于扬子地台南缘，是微陆块或古岛弧组成的中新元古代活动带，其下有中等程度固结的、冷的和电导率低的地幔硬块存在，到古生代时期该区仍然处于克拉通环境，基底由深变质结晶基底和浅变质的褶皱基底组成（马文运，1997）。从较新的区域构造分区来看，本区出现钾镁煌斑岩的地区位于扬子板块和华夏地块的过渡带附近，位于江南古俯冲带的南端，在区域构造上受古亚洲-特提斯构造域的控制（舒良树等，2004）。
扬子陆块古老的基底主要由元古宙岩石组成（Chen and Jahn，1998），最老的古太古代片麻岩基底仅在湖北的黄陵地区有报道，稍晚的主要是新太古代川西康定群（3.0～2.4Ga）和鄂西崆岭群（2.9～2.7Ga）的变质老地层（杨明桂等，1994；沈其韩，2005）。近些年，在湖北、江苏、安徽，湖南、贵州等地陆续发现了古老的具有太古宙年龄的碎屑锆石及幔源锆石，证实了下扬子地区新太古代陆块岩石圈的存在（Qiu et al.，2000；高山等，2001；涂荫玖等，2001；张旗等，2003；Zheng et al.，2006）。扬子陆块古老基底地层具有双结构模式，由变质较深的太古宙–古元古代变质结晶基底和变质较浅的中–新元古代浅变质褶皱基底组成，变质岩原岩为中–新元古代的岛弧火山沉积为主，成熟度较低，变质程度较浅（Chen & Jahn，1998）。东南部的华夏地块（南华活动带），曾经是扬子陆缘和华夏古陆壳之间的新元古代–早古生代裂谷带（南华洋），加里东运动时期闭合，与扬子陆块组成古华南大陆壳。扬子陆块古老基底之上覆盖了一套分布广、厚度大的古生界–早中生界晚泥盆世、石炭纪、二叠纪、早三叠世等经历弱变质作用或未经历变质作用的浅海相碳酸盐岩和泥砂质岩系沉积地层，它们构成了全区晚中生代花岗岩和东南部火山-沉积岩系的围岩和基底盖层。