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1、第一章第一章 钻石的形成与地质产出钻石的形成与地质产出 主主 要要 内内 容容 一 钻石来自何处 二 钻石的形成 三 钻石的地质产出 地壳 厚20 70km 地幔 上地幔 软流圈 下地幔 2900km 和地核 3500km 第一节 钻石来自地球深部 一 地球的结构 内部结构及克拉通 地球由地核 地幔 和地壳三部分组成 地球的结构 固体地幔以每年几厘米的 速度循环流动 这个速度 看上去很慢 但几百万年 时间则可使固体地幔连同 其上的大陆漂移几十公里 随着这种运动 部分较热 的地幔朝地球表面上升 而较为刚性的近地表的地 幔则连同一些薄的洋壳朝下俯冲 与此同时 大陆则经受各式 各样的挤压 或经拉张而
2、逐渐扩展 所以 熔岩 火山 地震 新的山脉和矿床的形成都是地球活 动的表现 1 地球的内部活动 克拉通地区即古老大 陆地 地台区 形成历 史久远 很厚的稳定 的地质体 无大规模 的岩浆活动和造山运 动 其深部适宜钻石 的形成和保持 2 克拉通 稳定地块 古陆核 重要的克拉通地区包 括加拿大 南部非洲 巴西 澳大利亚 西 伯利亚和北欧波罗的海区的陆 盾 地盾 区 也包括印度和 中国的古陆等 在克拉通下 方 具有钻石 形成的压力 和温度 使 碳转变及保 持钻石 钻石和石墨的成分都是碳 钻石和石墨在不同的温度和 压力条件下形成 随温度和压力条件的变化 两者可相 互转化 前者属立方晶系 摩氏硬度为10
3、 而后者属 六方晶系 摩氏硬度为1 两者的晶体结构完全不同 是晶质碳的两个同质多象变体 二 钻石的产出与克拉通的关系 只有达到相应的深度 压力 和温度才能使碳成为钻 石 否则只能形成石墨 温度 900 1300 1050 压力 4 5 6 109Pa 相当于地下深度 130 180km 形成钻石的碳源来源于地幔熔化的岩浆或因地壳运动地壳中 的碳带到深处被富集 在适宜的温度及压条件下 被结晶成 钻石 第二节 钻石的形成 根据与钻石同生的岩石和携带钻石的矿源岩石生成地质环境 来推测钻石的形成 钻石中包裹体矿物有20多种 绝大多数是与钻石同时形成生长 的 称为同生包裹体 钻石中的同生包裹体经研究属于
4、两种类 型 橄榄岩型和榴辉岩型 一 与钻石同生的岩石 钻石中不同时出现两种岩石类型的同生包裹体 因此 可 区分不同成因的钻石 橄榄岩和榴辉岩形成上地幔 形成的地质条件和环境却 不完全相同 粗粒结构 块状构造 橄榄石和辉石常蚀变为蛇纹石 和绿泥石及滑石等 1 橄榄岩型钻石 一种贫二氧化硅的超镁铁质岩 主以橄榄石 斜方辉石 及少量单斜辉石 镁铝榴石及金属矿物 碳源来自地幔 如南非的金伯利矿 橄榄岩型钻石形成的温度为900 13000C 平均10500C 压力为4 5 6 0Gpa 相当于地球130 180km的深度 形成的年代大约在33亿年前 2 榴辉岩型钻石 由橙红色铁铝榴石和绿色的透辉石组成
5、少量 金红石 兰晶石 柯石英 硫化物等矿物 粗粒结构 块状构造 碳源来自地幔不同部位和地壳如博次瓦纳的Orapa矿 澳大利亚的Argyle 榴辉岩的钻石形成温度大约12500C 压力大于6 Gpa 大约相当于地壳深处180km 形成的地质年代约在9 9亿年和15 8亿年 橄榄岩和榴辉岩钻石的橄榄岩和榴辉岩钻石的P P及及T T与时代与时代 橄榄岩型钻石橄榄岩型钻石榴辉岩型钻石榴辉岩型钻石 压力压力 温度温度 900 1300900 1300 0 0 C C 平均平均10501050 0 0 C C 地壳和地幔混源地壳和地幔混源 4 5 6 04 5 6 0 1010 9 9 papa 相当地下
6、相当地下130 180km130 180km 大约大约3333亿年亿年 南非南非FinishFinish 12501250 0 0C C 大于大于6 6 1010 9 9 papa 大于地下大于地下180km180km 9 9亿年 亿年 OrapaOrapa矿 矿 15 815 8亿年亿年 ArgyleArgyle 形成形成 年代年代 碳源碳源地幔 地幔 1866年最早发现携带钻石的岩石在南非的金伯利 故之金 伯利岩 1 金伯利岩 二 携带钻石的矿源岩 金伯利岩具角砾状结构 含有深源捕虏体 金伯利岩是蛇纹岩化 方解石化超基性岩 主要矿物有 橄 榄石 镁铝石榴石 铬透辉石 角闪石 金云母 钛铁矿
7、等 次生矿物有蛇纹石 方解石 是一种富K Mg的超基性岩 以橄榄石为主 含辉石 钛金云 母 白榴石 透长石 化学成份以高钾高镁为特征 几乎不 含石榴石 2 钾镁煌斑岩 1979年在澳大利亚发现含有钻石的钾镁煌斑岩 钾镁煌斑岩呈斑状 角砾状 块状构造 含深源捕虏体 只有在下列情况下才能把钻石带到地表 三 钻石的就位 地幔中形成的钻石被上升的岩浆捕获带到地表 1 岩浆产生的部位低于钻石储藏地 2 岩浆能穿越全程到达地表 为使钻石能保存下来 岩浆必须快速到达地表 譬如 从150公里深处到地表 必须只用几个小时 由于条件 异 常苛刻 钻石到达地表的机会是很少的 3 岩浆的快速运移使钻石不会在热的但压力
8、较低的条件下 转化为石墨 4 上升的钻石未被岩浆侵蚀或溶解 也未被氧化成 二氧化 碳气体 火山喷发停止后 岩浆被停留在上升通道 形成岩筒 锥状 漏斗 含钻石的橄榄岩 榴辉岩的捕虏体有时可达10 20 钻石以单个的晶体或捕虏体存在于金伯利岩或钾 镁煌斑 岩中 上升的岩浆冲破地表形成火山喷发 火山喷发物中可能含有 从地球深处带来的钻石 金伯利岩筒形成示意图 C 和 D 喷发的岩 屑堆积在岩筒周围 A A D D C C B B A 熔融的金伯利岩 开始向上移动 B 金伯利岩和捕掳 体到达地表 钻石与橄榄岩或榴辉岩共生 在成因上与金伯利岩和钾镁 煌斑岩无关 当两种岩石穿过含钻石的橄榄岩或榴辉岩时 作
9、为捕虏体时才会含有钻石 发现金伯利岩或钾镁煌斑岩并不一定就发现了钻石 但给找 钻石带来了信息 提示提示 把钻石带到地表的金伯利岩和钾镁煌斑岩喷发年代与钻 石形成的年代不同 前者是钻石带到地表的时间 如南非 金伯利岩形成在白垩纪 距今约1亿年左右 钻石形成的年 代至少是它的10倍以上 石榴石 辉石 云母片麻岩 片岩等变质岩中 作为石榴石 锆 石中的包裹体出现 四 几种稀少成因钻石 形成于陨石中六方钻石 具有六方对称 与钻石相同的 成分 相近的折射率和比重 以著名的结晶学家Lansdale命名称郎 斯代尔矿 第三节第三节 钻石的地质产出钻石的地质产出 钻石矿床可分为 原生矿床和次生矿床 原生矿床产
10、量约占总产量的1 4 而次生矿床类占3 4 的产量 并有大量宝石级钻石 钻石的地质产出是指钻石得以在其中产生 因而能被 发现的地质环境 原生矿床 这些矿床是钻石被携带至地表或近地表后的 最初停留地 原生矿床大多数是含钻石的金伯利岩 也 有少数的钾镁煌斑岩筒 某些火山口充填物以及岩墙 和岩床中的根部矿床 次生矿床 钻石是靠自然作用从原生矿床搬运来的 大 都为砂矿 砂矿是河流和海岸带冲积沉积以及海底海洋 沉积中有用矿物的富集 呈岩筒状 体积不大 水 平截面具近椭圆形 圆形 及不规则状外观 在深部 变为岩墙或岩脉 1 金伯利岩型矿床 一 钻石原生矿床 分为金伯利岩型和钾镁煌斑岩型两种类型 火山口直径
11、大 岩管通道极为狭窄 岩体具有同心圆 状分带特征 从外带到中心 角砾岩带 含许多围岩 沉积物碎块 角砾岩化金云钾镁煌斑岩和细粒斑状 钾镁煌斑岩带 块状中一粗粒金云钾镁煌斑岩 钾镁煌斑岩型矿床发现在澳大利亚西部 火山喷出的时代是 早中新世 2 钾镁煌斑岩型钻石矿床 金伯利岩抗风化能力极 差 很容易风化破碎 二 钻石次生矿床 次生矿床成因示意图 破碎的岩石并被河流搬 运并堆积形成冲积矿床 河流又将钻石带到海域 形成滨海钻石砂矿 含钻石的金伯利岩风化后 形成松软的土状物质 即 残坡积矿床 也被称之为 黄地 金伯利岩残坡积矿床 土壤土壤 围岩围岩 金金 伯伯 利利 岩岩 黄地黄地 砾石和风砾石和风 化
12、金伯利岩化金伯利岩 1 残积砂矿床 这类矿床形成于原生矿床周 围 非常有利于开采 外部受到侵蚀 内侧水流较缓冲积物被堆积下来 河流在较平坦的地区 流速变慢 在一些弯曲的河流中 冲 积物在内侧沉积 形成沉积砂矿 2 河流沉积矿床 河道变迁 原来河道 消失 钻石砂矿床成为 干矿床 古干矿床的剖面图 许多钻石砂矿仍在河流中 被称为湿矿床 2 古河流砂矿床 干矿床 1 河流砂床 湿矿床 3 滨海砂矿床 海滩砂矿 通过河流钻石被搬运到海洋 海流和海浪的作用下 钻石沿海岸带沉积下来 形成滨海砂矿床 有些含钻石的砂矿被带到更深的海域 形成滨外钻 石砂矿床 3 滨外 水深达200m 砂矿床 大西洋大西洋 安哥
13、拉安哥拉 纳米比亚纳米比亚 博茨瓦纳博茨瓦纳 约翰内斯堡约翰内斯堡 奥兰治河奥兰治河 开普敦开普敦 海岸带钻石砂矿海岸带钻石砂矿 滨海砂矿分为三类 纳米比亚沿大西洋海岸 是最著名的海岸带钻石砂矿 每年可开采数百万克拉的优 质宝石级钻石 1 古海滩砂矿床 2 现代滨海砂矿 三 中国的钻石矿床 1 原生矿床 2 次生矿 山东蒙阴原生矿 湖南沅水的钻石矿床 金刚石砂矿主要分布于沅江流域中下游阶地上 辽宁瓦房店原生矿 沂沭河水系的中下游地区 规模较小 品位不高 但著 名的 常林钻石 就发现于此 山东沂沭河流域砂矿 1981年以来 先后找到重量为124 27克拉 96 94克拉 92 82克拉的特大钻石
14、 但质量欠佳 无色透明的不多 以淡黄 棕黄色为主 主要分布在复州河的次一级支流阶地和河床沙砾层中 品位较高 质量甚佳 大多为无色透明 晶形完整 辽宁钻石砂矿 70年代末 该区曾发现一颗重量为10 8克拉 无色透 明的钻石 但储量不大 请 你 回 答 2 钻石的同生岩 3 钻石矿源岩石 4 同生包裹体与钻石的关系 5 金伯利岩和钾镁煌斑岩 1 你知道地球的结构吗 钻石形成的时代与钻石到地表的时间一样吗 举例说明 冲积层是怎么形成的 指出干矿床和湿矿床的 差别 橄榄岩型钻石与榴辉型钻石的生成的地质环境 请 你 回 答 知识回顾知识回顾 Knowledge Knowledge ReviewReview 祝您成功
