金剛石的成因及其礦床形成背景

     1 前言
　　金剛石是一種昂貴的、永恒的寶石資源,又是現(xiàn)代工業(yè)和國(guó)防建設(shè)不可缺少的礦物原料。它是在特定的溫、壓條件下,由獨(dú)特的地質(zhì)作用形成的特種礦產(chǎn),其原生包裹體是地幔深部最直接的窗口。世界上的金剛石資源主要集中在澳洲和非洲,其次是在亞洲。世界上已探明的天然金剛石儲(chǔ)量約為25億克拉,其中我國(guó)已探明金剛石儲(chǔ)量占世界已發(fā)現(xiàn)總量的1.5%左右[1]。目前,全世界金剛石產(chǎn)量每年超過1億克拉,其中寶石級(jí)15%左右;中國(guó)年產(chǎn)金剛石約30萬克拉,其中寶石級(jí)約占20%[2]。迄今為止,除了砂礦以外,人們還相繼找到了多種金剛石原生礦,金剛石的成因及礦床受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注[3]。
　　
　　2 成因
　　對(duì)于金剛石的成因,歷史上曾有多種不同的看法,總體可概括為如下兩種[3]:上個(gè)世紀(jì)八十年代以前居于主導(dǎo)地位的巖漿成因,其認(rèn)為金剛石是在金伯利巖或鉀鎂煌斑巖中結(jié)晶形成的;上個(gè)世紀(jì)八十年代初期以來居于主導(dǎo)地位的捕虜晶成因,其相關(guān)理論依據(jù)主要有:
　　(1)金剛石與寄主巖石間的時(shí)間差,即:金剛石包體的銣、鍶同位素測(cè)年確定金剛石的結(jié)晶年齡為32~34億年,而金剛石寄主巖的侵入年齡往往低于16億年[4]。兩者形成時(shí)間的巨大差異表明,后期形成的金剛石寄主巖只是將早期已結(jié)晶形成的金剛石運(yùn)移至地表。
　　(2)在原生礦床中發(fā)現(xiàn)了含金剛石的榴輝巖和方輝橄欖巖捕虜體,這說明金剛石在地幔中形成和被兩種地幔巖捕獲,攜帶金剛石包裹體的地幔巖被金伯利巖帶到了地表,其直接證明了寄主巖中的金剛石屬于捕虜晶成因。
　　(3)全世界不同地區(qū)的產(chǎn)出的金剛石,其內(nèi)部包裹體礦物基本相似。
　　(4)金剛石表面往往具熔蝕、再生、變形紋等,這說明金剛石在上地幔中已經(jīng)形成并在后期被運(yùn)到地表的過程中經(jīng)歷了變質(zhì)變形作用及再生加大作用。
　　金剛石的“捕虜晶”成因說雖然占據(jù)主導(dǎo)地位,但它并不排除金剛石還可能存在其它的成因?；谇蛄ｋE石中普遍存在有金剛石,有人提出了金剛石源于“宇宙成因”。此外,也有人提出了金剛石源于“變質(zhì)成因”、金剛石的“二次形成說”以及火山口炸裂的過程中聚結(jié)形成等觀點(diǎn)。
　　
　　3 成礦背景
　　金伯利巖中的金剛石礦床的開采已有著悠久的歷史,而金伯利巖巖漿活動(dòng)則主要限于大陸克拉通地區(qū),多數(shù)金伯利巖型金剛石礦床分布于太古宙克拉通上[3]。Clifford最早認(rèn)識(shí)到,金伯利巖巖漿的活動(dòng)局限于古老克拉通地區(qū)內(nèi)。金伯利巖的形成時(shí)代較廣,從元古宙(l950Ma)直至新生代(20-30Ma)都有。從世界范圍來看,晚侏羅世-白堊紀(jì)是金伯利巖巖漿活動(dòng)的主要時(shí)期。通常,產(chǎn)生金伯利巖的克拉通地區(qū)內(nèi)有一個(gè)很老的太古宙地核(>2400Ma),并鑲嵌在比較年輕的元古宙造山帶的邊緣(>1000Ma),其中:有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的含金剛石金伯利巖則往往分布在具有太古宙(>2400Ma)基底的克拉通內(nèi)。
　　從全球構(gòu)造來看,含金剛石的金伯利巖和鉀鎂煌斑巖的地理分布基本遵循克利福德(Clifford)定律,即:僅分布于古老穩(wěn)定的克拉通內(nèi)[3]。在Clifford的基礎(chǔ)上,Janse從時(shí)間上將全球克拉通劃為三個(gè)亞類[3]:①太古宙克拉通,其克拉通基底年齡大于2400Ma,世界上金伯利巖型金剛石礦床則分布于此;②元古宙克拉通,其克拉通基底的年齡大于1600Ma,鉀鎂煌斑巖型金剛石礦床則分布于此;③后生或構(gòu)造克拉通,其基底固結(jié)年齡小于1600Ma,無原生金剛石礦床分布。近年來,在以元古代地層為基底的地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了金伯利巖,只是金剛石質(zhì)量差、品位低;而在太古宙克拉通內(nèi)也發(fā)現(xiàn)有含金剛石的鉀鎂煌斑巖產(chǎn)出[3]。
　　
　　結(jié)語
　　鉆石是指能到達(dá)寶石級(jí)的金剛石,“寶石之王”的地位決定了其價(jià)值非常巨大。未達(dá)寶石級(jí)的金剛石同樣具有特別重要的意義,其堅(jiān)硬無比的特點(diǎn)決定了它可以作為一種極好的超硬材料,可以用以制作特殊的切削刀具、磨具以及鉆頭等。盡管金剛石的原生礦床種類可能會(huì)有很多,但迄今所知的具有工業(yè)價(jià)值的原生金剛石礦床主要是金伯利巖和鉀鎂煌斑巖,其主要產(chǎn)出的地理分布基本遵循克利福德定律,即:僅分布于古老穩(wěn)定的克拉通內(nèi)。