基性超基性岩浆环境中的岩浆矿床

第三章基性、超基性岩浆环境中的岩浆矿床第一节岩浆结晶分异矿床第二节岩浆熔离分异矿床第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床（自学）172第三章基性、超基性岩浆环境中的岩浆矿床成矿作用与岩浆岩的形成作用有密切关系的矿床为岩浆矿床。岩浆矿床与相关岩浆岩之间存在有密切的空间和成因关系。与超基性、基性岩有关的岩浆矿床最多也最有经济意义，偏碱性和碱性岩中也有岩浆矿床产出，但中酸性、酸性岩浆中所含金属则较少，相应的岩浆矿床也很少。矿床常常产在岩体的一些特定部位，如岩体的底部、边部或岩体内某些岩相带间，矿体多受岩体内部岩相或构造界面控制。272岩浆矿床矿石的非金属矿物组成与相关岩浆岩的矿物组成是相同的，常常仅在主要金属矿物的含量上及少数伴生矿物种类上有一定区别。某一种岩浆矿床经常产于某种特定类型的岩浆岩中，表现为岩浆成矿有一定的专属性。如铬矿产于纯橄榄岩、橄榄岩中，钒钛磁铁矿产于辉长岩、斜长岩中，金刚石产在金伯利岩中等。岩浆矿床中大多数矿物是在高温、高压条件下形成的。实验测定金刚石形成温度1500℃，铬铁矿根据与它共生的橄榄石的熔化温度计算其共结温度约在1000℃，并已测得铬铁矿熔融包裹体均一温度为1180℃～1300℃。第三章基性、超基性岩浆环境中的岩浆矿床372铜镍硫化物矿床由实验得知相对富硫化物的熔体形成并有硫化物结晶出来应在700～800℃，并延续到更低的温度。岩浆矿床形成深度多数在地下几千米到几十千米，金刚石在一、二百千米以下形成。岩浆矿床的成矿作用是在岩浆侵位、冷却结晶过程中发生的。岩浆中的金属和其他成矿组分，可能在岩浆结晶早期即在主要造岩硅酸盐类矿物结晶之前先行结晶和聚集，也更可能保留在岩浆岩主体硅酸盐结晶后的晚期残余熔浆中聚集并结晶出来形成矿床。第三章基性、超基性岩浆环境中的岩浆矿床472岩浆物质在主体硅酸盐物质结晶前可能形成成分不同而相互分离的液相，在进一步冷却和演化中所含有用组分会结晶并发生聚集—熔离作用或液态分离作用。熔离作用和结晶分异作用都能形成重要矿床。岩浆矿床主要是按照成矿时间和成矿作用方式来划分。可分为以下三种情况：（1）在硅酸盐熔浆中金属元素进入早期结晶矿物中，发生在剩余岩浆未完全凝固前，形成早期岩浆矿床。第三章基性、超基性岩浆环境中的岩浆矿床572（2）在硅酸盐岩浆中含挥发性化合物较高情况下，金属元素及其化合物在造岩硅酸盐主体结晶后期，在残余岩浆中富集并结晶出来，形成晚期岩浆矿床。（3）在硅酸盐熔浆结晶作用发生前，一定成分金属化合物与硅酸盐熔浆分离成不相混溶的两种液相，而后分别结晶形成岩浆熔离矿床。岩浆矿床显著受相关类型岩浆岩形成和分布的构造背景和地质条件控制。第三章基性、超基性岩浆环境中的岩浆矿床672与超基性-基性岩有关的重要岩浆矿床主要分布于以下几类地区：①古老地盾和地台区，即各大陆内的克拉通中；②不同地质时代的活动带或造山带，常与深断裂带有关的环境中；③产于同火山构造环境中与相应的浅成和喷发岩浆作用有关的一些特殊岩浆岩和岩浆矿床。第三章基性、超基性岩浆环境中的岩浆矿床772第一节岩浆结晶分异矿床一、概述由结晶分异作用形成的岩浆矿床最为多见，也极为重要，是内生铬的唯一来源，也是铂族金属的来源之一。特征的含钒钛铁矿床、富磷灰石铁矿床和一些稀有金属矿床在成因上也属这一类型。岩浆冷却时，各种物质成分将随着条件的变化先后结晶形成固相，在这个过程中所结晶出来的固相矿物成分和仍处于液相状态的熔浆成分都将不断发生变化，从而造成不同阶段岩体不同部位物质组成的分异。872矿物结晶存在一定顺序，温度是主要因素。但金属矿物的沉淀除了与金属含量多少及其氧化物、硫化物等矿物生成的温压条件外，还要受到矿物密度、晶形、重力流动作用以及矿物化学稳定性等因素的影响。人们对这类矿床起初注意到的是一些高熔点的金属矿物，如磁铁矿、铬铁矿等在岩浆岩中晶出较早的情况。在一些典型矿床中这类矿物多成为自形晶体被造岩硅酸盐矿物包裹，少数晶体边缘还受到熔融，集合体较均匀地分散在岩石中构成在一定范围内的浸染体，并可显示在液态熔浆中移动、沉降而局部集中的趋势，形成某些矿物相对富集的所谓“异离体”。第一节岩浆结晶分异矿床972具有这类典型特征的矿床曾提出过分结矿床或分凝矿床等名称。对于这类矿床中金属矿物的形成早于大部分硅酸盐矿物，或至少在硅酸盐主体结晶同时形成，一般都没有异议。但由于金属元素含量少，或由于其化合物熔点不很高，特别是当岩浆中含有较多挥发组分，使之形成易溶易挥发化合物的情况下，可以显著延缓金属矿物的结晶时间，以致在岩浆结晶的晚期残余岩浆中才出现相对富集并随后结晶出来。第一节岩浆结晶分异矿床1072在许多岩浆矿床中可以见到岩石中造岩的辉石、长石类矿物晶体被金属矿物集合体填隙、胶结并使之受到熔蚀，形成海绵陨铁结构。具有这些特征的矿石组成多种多样的形态，包括脉状矿体，所有这些表明岩浆矿床有很多是在岩浆结晶的晚期阶段，经过较完善的分异作用形成的。这类岩浆矿床最重要的一个成因特点是矿床的产出与一定类型的超基性-基性岩浆岩有明显关系。第一节岩浆结晶分异矿床1172常见含矿岩体岩石组合有以下几种情况：1）超基性岩类。由纯橄榄岩、斜方辉橄岩、单斜辉橄岩，有时还有辉石岩组成，最多见的是由纯橄榄岩与斜方辉橄岩组成的岩体。岩体多成透镜状，不规则层状或块状体，常成群成带分布，在纯橄榄岩与斜方辉橄岩组成的岩体中常见两种岩相成大体平行延伸带状并互相过渡，铬铁矿矿床常产于其中的纯橄榄岩相带中。第一节岩浆结晶分异矿床12722）超基性-基性杂岩。岩相组合可以很复杂，包括多种超基性岩、基性岩以至偏中酸性岩石，多种岩相构成层状或带状，基性程度较低的分布在较高的层位之上，显示出一定的分异特征。岩体规模差别大，有面积达几万平方千米的大岩体，不同岩相带中含矿情况不同，铬、铂族金属、铜镍和铁矿分别产在不同岩相类型中。第一节岩浆结晶分异矿床13723）基性岩类。有辉长岩、苏长岩、斜长岩组合及单独出现的斜长岩，是钒钛磁铁矿矿床的主要含矿岩石。苏长岩和辉长岩中则还产重要的铜镍矿床。此外，世界上还有一些磷灰石矿床、磷灰石-磁铁矿矿床，及稀有元素矿床主要产在正长岩等碱性岩浆岩中。第一节岩浆结晶分异矿床1472二、矿床类型及实例超基性岩中的铬铁矿矿床都与富镁质超基性岩有关，重要铬矿床主要是两种类型：一种是分布于世界很多地方的古生代和中新生代造山带中富镁质超基性岩中的铬矿床，人们通常称之为豆荚状铬铁矿矿床或称之为阿尔卑斯型铬铁矿矿床。另一种是分布在几个地方的超基性基性层状杂岩体中的铬铁矿床，如南非最大的布什维尔德岩体中的矿床。第一节岩浆结晶分异矿床1572我国20世纪50年代从对已知少数铬铁矿地点进行普查评价开始，先后在甘肃、青海、内蒙古、新疆等地进行了较多工作。60年代以来开展了在西藏、甘肃等几个铬铁矿产地的勘查。我国已知这些地区的铬铁矿矿床和周边国家如俄罗斯、土耳其、伊朗、越南、印度、菲律宾等均属前一种类型，即豆荚状铬铁矿床。罗布莎矿床是在藏南探明并在几年前投产的有代表性矿床之一。1.罗布莎铬铁矿矿床（藏南）2.布什维尔德铬、铂矿床（南非）3.四川攀枝花钒钛磁铁矿矿床（四川）4.大庙钒钛磁铁矿矿床（承德大庙）第一节岩浆结晶分异矿床1672实例：四川攀枝花钒钛磁铁矿矿床攀枝花位于四川原盐边县境内（现渡口市），是我国西南地区重要钢铁工业基地之一。矿区处于康滇克拉通中段，为扬子板块西缘南北向的川滇超基性、基性岩带的一个重要部分。攀枝花岩体是一个北东—南西向延长的较大层状侵入体，走向延长19km，宽约2km，向西北倾斜（图3-3）。岩体与两侧三叠系地层为断层接触，下盘局部出露的大理岩，时代和接触关系存在争议。17721—第四系；2—三叠系；3—大理岩；4—含矿辉长岩；5—铁矿体；6—岩相界线；7—细粒条纹状变质紫苏辉长岩；8—块状变质紫苏辉长岩；9—太古宙片麻状花岗闪长岩；10—印支期正长岩；11—断层攀枝花含矿岩体地质图1872含铁辉长岩稀疏浸染状矿体稠密浸染状矿体致密块状矿体细粒辉长岩粗粒辉长岩1972可见，层状岩体主体为辉长岩，具有一定的岩相分带，岩石基性程度与铁富集程度有规律性变化，在岩体的下部，辉长岩和层状铁矿体最集中，且以发育韵律结构为特征。根据岩相、含铁特征、矿石和岩石的结构、构造特征，自上至下可划分为5个岩相带和9个含矿层：2072（1）顶部层状辉长岩带：由浅色辉长岩夹暗色辉长岩条带和稀疏浸染状矿条，含矿性差。厚500～1500m。（2）上部浅色层状辉长岩带：以含铁辉长岩为主，夹稀疏浸染状矿层及矿条，形成I、II号矿层。厚10～120m。层状辉长岩浅色层状辉长岩2172（3）中部暗色层状辉长岩带：由含磷灰石辉长岩及橄榄辉长岩组成，具辉长结构和韵律层构造，与下部含矿带为过渡关系。辉长岩中夹含铁辉长岩薄层矿条，构成Ⅲ号含矿层。厚160～600m。暗色层状细粒辉长岩2272（4）下部暗色中粗粒层状辉长岩带：包含底部数米橄榄岩或橄榄岩。有工业价值的矿体多集中于这一带中。矿体呈层状，沿走向和倾向延伸都很稳定，根据品位圈出的矿带有6条（Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ和Ⅸ号），矿层产于下部含矿带内。厚60~520m。2372（5）底部边缘带：以暗色细粒辉长岩为主，厚10～300m，含矿性差。暗色细粒辉长岩粗粒辉长岩2472根据岩相、含矿性和矿石组构特征，可将以上5个相带分为三个韵律旋回：顶部和上部为第三韵律旋回，中部为第二韵律旋回，底部和下部为第一韵律旋回。三个旋回虽不尽相同，但均具有以下一些共同特征：①各旋回内，含铁岩石基性程度由上而下逐渐增高，表现为橄榄石含量逐渐增多，浅色斜长石逐渐减少。2572②各旋回的含矿性由上而下变好，矿体多产于各旋回的下部。上部多为星散状至稀疏浸染状矿化，向下为稀疏浸染状－稠密浸染状－条带状和块状矿化。③矿体形态为层状、似层状或透镜状，其产状基本上与岩体层状构造一致。矿体与上部（顶板不确切）含矿母岩间呈渐变关系，而与下部母岩间的界线往往比较清楚。攀枝花钒钛磁铁矿规模巨大，具有重要工业价值。一般认为该矿床属岩浆晚期成矿，在岩浆分异过程中，重力起了重要的作用。实验一岩浆分结矿床（陕西松树沟铬铁矿床）2672三、矿床成因和成矿模式研究这类矿床成因主要是探讨成矿与岩浆结晶和分异作用之间关系？在岩浆结晶的哪个阶段有哪些组分可以出现富集？它们怎样富集，并在什么条件下可以造成有效的成矿意义的聚集？这些方面的研究首先是基于对矿床产状形态和矿化特征的观察和分析，特别是对矿石宏观与微观组构的观察具有重要的意义。在这类矿床的长期研究中，对早期的结晶分异和晚期残余岩浆中的富集的认识都在不断充实和深入，由此形成的堆晶作用和压滤与贯入作用两种成因模式反映了现今人们普遍接受的岩浆矿床成因概念。第一节岩浆结晶分异矿床2772堆晶作用是根据矿床岩石类型具有堆晶结构提出的。堆晶结构指的是组成矿物表现出自形晶比例渐变特征，部分为嵌晶状基质的层。在一些层状镁铁质-超镁铁质岩体中的铬铁矿矿床和钒钛磁铁矿床中都有这种特征。如在层状铬铁矿矿床岩体中出现底部或下部铬铁矿或铬铁矿+橄榄石组成的堆积岩，其上出现斜方辉石为主组成的岩石和以单斜辉石为主组成的岩石构成韵律层，铬铁矿层和铬铁矿橄榄石堆积岩主要是自形—半自形晶体紧密堆积形成的。第一节岩浆结晶分异矿床2872如：加拿大某层状超基性侵入体中富铬铁矿层的韵律单元的矿床形成模式：一个韵律单元的岩浆结晶作用的开始是橄榄石和铬铁矿的共同沉积，在液态熔浆中橄榄石晶体大，下沉快，铬铁矿密度大于橄榄石，但晶体颗粒细小，下沉较慢，以少量分散在橄榄岩中。只有在橄榄石晶体基本上都达到岩浆体底部，斜方辉石虽开始结晶但还未大量下沉的阶段铬铁矿继续下沉到达晶体堆积层顶面时，可以形成主要富集铬铁矿的层。其后也可有少量铬铁矿形成在继续结晶的斜方辉岩中，最后形成斜方辉石与单斜辉石一起存在的二辉岩。第一节岩浆结晶分异矿床2972第一节岩浆结晶分异矿床半径（mm）密度（g/cm3）下降速度（m/a）橄榄石0.073.340斜方辉石0.0353.310铬铁矿0.0054.50.6岩浆密度：2.7g/cm3，粘稠度为500Pa•s验证了前面各种岩石类型顺序形成的合理性。实验结果30723172压滤和贯入成矿模式是对成矿物质在晚期残余熔浆中聚积作出的解释（图3-6）。铁镁质岩浆结晶时残余岩浆中变得富集Fe、Ti和挥发分，一般情况下，磁铁矿会成为最后结晶的矿物充填在较早形成的钙质斜长石或暗色造岩矿物周围或它们的晶粒间。但当岩浆中含铁高于正常情况时，则残余液相中因先晶出部分铁矿物比重增大而趋于下沉，并可能把先前形成的钙斜长石挤出去使逐渐减少的液相形成富铁的晶粥，进一步的发展一种可能是富铁残留液相或者保留在已冷凝堆积起来的硅酸盐晶体空隙中成填隙型贫铁矿石，或者向下流动到达岩体已固结部分界面附近形成一层铁矿石分结体。32721—基性岩浆（a）早期结晶阶段，（b）冷凝带形成之后；2—早期形成的铁镁晶体沉降形成的层（c）位于冷凝带之上（b），而较晚的硅酸盐晶粥位于其上，其隙间为富含矿石氧化物的残余岩浆所占据；3—流动的、富氧化物的残余液体流至d层，而较晚的硅酸盐晶体浮在上面；4—整合的氧化物矿体的形成，其中少数晚期硅酸盐晶体作为活动的富集的重力堆积物被囚禁起来（d），或者挤出去或者倾注出来成为岩浆贯入体。3372第二节岩浆熔离分异矿床一、概述重要的岩浆熔离矿床是产在基性和超基性岩浆岩中的铜镍硫化物矿床。是镍最主要来源，铜一部分来源，和铂族元素的重要来源。高温下均匀的岩浆熔融体，随着温度压力的下降出现两种不混熔液相的分离作用，是形成这类矿床的最重要方式。硫化物与硅酸盐熔体结晶温度和比重的差异导致两种液相发生分离。实际上岩浆中的熔离作用并不限于硫化物与硅酸盐之间，在多种岩浆中，铁氧化物与硅酸盐之间、富铁镁成分硅酸盐与富钙铝成分硅酸盐之间都可以发生熔离作用，岩浆中挥发性组分较多是发生熔离作用的有利条件。3472与岩浆熔离矿床有关的岩浆岩主要是基性岩和超基性岩。矿床多富集在以下部位：（1）上悬式矿体，含矿岩浆在深度不大的地方较快冷却凝固时，由聚集程度不同的浸染状矿石在岩体中的较高部位形成。（2）底部矿体，在岩浆冷却结晶缓慢，硫化物熔浆可以较充分地聚集到侵入体下部形成稠密浸染状或块状矿石，组成层状底部矿体。（3）不同程度聚集起来的硫化物熔浆受到构造作用时被挤出，集中分布到岩体内或岩体边部及围岩中形成脉状及形状复杂的矿体。第二节岩浆熔离分异矿床3572要区别出硫化物熔离和侵位的两种模式。就地熔离：指岩浆侵位后金属硫化物随着岩浆流动及连续的重力分异而发生与镁铁质岩浆的分离；深部熔离：指岩浆侵位前已在深部发生过熔离，并形成不同程度相对富集硫化物含矿熔浆，经岩浆侵位可以形成富集程度更高，规模更大的层状矿体或由于熔浆的贯入形成后成交切矿体。小岩体产出大矿床最可能就是深部熔离作用的结果。第二节岩浆熔离分异矿床3672熔离型铜镍硫化物矿床矿石所具有的典型结构是海绵陨铁结构，即硫化物充填在造岩硅酸盐矿物的粒间空隙内，随着硫化物含量增加而形成硫化物包裹、熔蚀硅酸盐矿物。铜镍硫化物矿石中的主要矿物有磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿，构成典型矿物组合。经常还有磁铁矿、黄铁矿，以及方黄铜矿、针镍矿、紫硫镍铁矿等。第二节岩浆熔离分异矿床3772二、重要矿床类型及实例我国镍矿资源勘查开始于川西、吉辽等地，20世纪50年代末发现并探明了甘肃金川镍矿床，改变了镍资源的急缺情况。20世纪80年代以来在新疆哈密、富蕴喀拉通克等地继续有新的镍矿产地发现。1.金川铜镍硫化物矿床矿床位于甘肃金昌，处于我国北方中朝地台的西南缘，含矿岩体分布受深断裂带内断裂控制，侵入于晚太古—早元古界变质岩系中。岩体北西向延伸约6km，宽度数十米至500m（图3-7），剖面上呈板状、楔状、歪斜漏斗状。岩体主体为纯橄榄岩、二辉橄榄岩、斜长橄榄岩，岩相呈沿走向分布的带状，有的剖面成同心壳状，岩石化学成分属铁质超基性岩。第二节岩浆熔离分异矿床38721—第四系；2—前长城系龙首山群白家嘴子组上岩性段；3—前长城系龙首山群白家嘴子组中岩性段；4—前长城系龙首山群白家嘴子组下岩性段；5—第一期含二辉橄榄岩；6—第一期二辉橄榄岩；7—第一期橄榄二辉岩；8—第二期含二辉橄榄岩；9—第二期二辉橄榄岩；10—第二期橄榄二辉岩；11—侵入体岩相界线；12—侵入期次界线；13—地质实测、推测界线；14—实测、推测断层界线；15—矿区编号3972已勘探矿体有数百个，按成矿特点可归为以下几类：（1）就地熔离型似层状透镜状矿体，形态产状受岩相控制，以稀疏浸染状矿石为主；（2）深部熔离-贯入式似层状、透镜状、筒状矿体，产在岩体底部（图3-8）纯橄榄岩中或贯入岩体的围岩中，形态变化大，有膨胀及分枝，较大矿体长可达数百至千米，厚十到百余米，矿石为稠密浸染状，常见海绵陨铁结构；（3）晚期贯入型透镜状脉状矿体，产在似层状矿体下部及围岩中，由块状矿石构成；（4）交代型矿体，产于岩体下盘围岩或大理岩捕虏体中，形态多不规则，矿石构造多变。第二节岩浆熔离分异矿床40721—混合岩2—黑云母片麻岩3—大理岩4—含二辉橄榄岩5—二辉橄榄岩6—橄榄二辉岩7—深熔-贯入型富矿8—深熔-贯入型贫矿9—氧化矿10—熔离型星点状贫矿11—氧化带界线4172矿石矿物除了橄榄石和辉石类造岩硅酸盐矿物外，金属矿物以硫化物为主，还有少量氧化物。硫化物主要是磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿和黄铁矿等。氧化物有磁铁矿、铬尖晶石、赤铁矿。矿石还伴生铂族元素、钴、硒、碲、金和银等。矿床成因具有多期脉动成岩成矿特征。第一次上侵：分布于岩体北西段，以中细粒结构辉橄岩、橄榄岩、橄辉岩岩相为主；第二次上侵：范围最大，连续6000多米，以中粗粒结构的辉橄岩-斜长辉橄岩-橄榄岩-橄辉岩-辉石岩岩相为特征，含浸染状矿体；第二节岩浆熔离分异矿床4272第三次上侵：以富含橄榄石与硫化物为特征，构成硫化物纯橄榄岩相，为海绵陨铁状矿石。这次岩浆上侵主要在岩体较深部位或在第二次上侵岩体的中下部及其底盘。三次上侵形成的岩体之间都可见到清楚的界线。以后继续生成的是晚期贯入型矿体，矿体主要分布在熔离和熔离-贯入型矿体中或岩体下部接触带及底盘围岩中，成群出现，主要受岩体原生构造控制。第二节岩浆熔离分异矿床4372矿体主要为块状矿石构成的不规则脉状矿体，规模不等，形态变化大，在其端部及边缘常伴有角砾状、细脉状和浸染状矿石。研究认为形成这类矿体的硫化物熔体是由前期经分异和熔离富集了硫化物的熔浆分出的。近期研究已获得金川矿区二辉橄榄岩单矿物-全岩Sm-Nd等时线年龄为1508±Ma的数据（最近，有学者获得更为年轻的年龄数据）。金川铜镍硫化物矿床岩浆期不同成因类型矿石中磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿的δ34S值在-1.06‰～2.53‰间，表明源自地幔。第二节岩浆熔离分异矿床4472三、矿床形成作用和成因研究（自学）四、勘查评价要点铜镍硫化物矿床是最重要的岩浆熔离矿床。找寻这类矿床首先是要找与矿床相关的岩浆岩，包括基性岩类和超基性岩类。从成岩成矿时代来看，太古宙和元古宙最重要，也有古生代和中生代的。含矿岩体规模差别很大，从数千平方千米到数十平方千米岩体都有，有的只有1km2。小岩体也有产出大矿床的。对岩浆岩和矿床形成的构造环境进行研究有重要理论和实际意义。第二节岩浆熔离分异矿床4572据研究，主要有以下几种构造背景：（1）太古宙同火山环境，主要与科马提岩有关；（2）克拉通环境，包括大型层状侵入体和溢流玄武岩及有关的侵入岩体；（3）板块边缘裂谷和洋盆环境，包括陆壳内的和洋壳蛇绿岩套的；（4）造山带环境中，属造山同时或造山后期的岩体。第二节岩浆熔离分异矿床4672我国Ni≥0.8%镍矿占世界总量的19.1%，90%产在金川。金川矿床产于古老地台边部，但我国近期也已发现产于古生代褶皱带中，如秦岭煎茶岭矿床、天山的黄山和阿尔泰的喀拉通克矿床。铜镍硫化物矿床矿体产在岩体的各种部位，最多的是产在岩体底部，并有呈角砾岩带或岩墙状伸入岩体围岩中的矿体。铜镍硫化物矿床普遍出现特征的海绵陨铁结构和典型的磁黄铁矿-镍黄铁矿-黄铜矿矿物组合。第二节岩浆熔离分异矿床4772铜镍矿床评价时，对其中铂族无素的研究也很重要，可分出4种情况：①缺乏铂族元素矿床，含铂<0.2g/t；②伴生铂族元素的矿床较为多见，含铂2～20g/t，如金川；③铂钯与铜镍共生的矿床，含铂为45～140g/t，如诺里尔斯克矿床；④伴生铜镍的铂钯矿床，含铂可达360～2000g/t，如布什维尔岩体的麦林斯基层。第二节岩浆熔离分异矿床4872第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床一、概述金伯利岩，曾是原生金刚石的唯一来源。碳酸岩是铌-稀土等稀有金属的重要来源之一。这是两类与碱性超基性岩和碱性岩浆岩有关的较为特殊的岩浆矿床。金伯利岩由其最早的产地南非金伯利而得名，这种岩石因主要组成矿物为金云母、橄榄石，并多具特征的角砾状构造也曾叫角砾云母橄榄岩，被认为是一种分异差的偏碱性超基性岩。4972研究表明，金伯利岩岩浆起源于地幔，具有特殊演化和复杂成岩条件，与发现较晚的含金刚石钾镁煌斑岩可能构成一个渐变系列。金伯利岩岩体呈岩筒状、岩脉状或小岩席状，常成群产出。典型岩筒是岩浆及碎屑物质充填火山管道形成的。金伯利岩中常有来自上地幔和上覆盖层岩石的包体或角砾，还有早期金伯利岩岩球、岩屑，岩石结构很不均一。主要组成矿物可有斑状、粗粒和细粒基质的不同世代。第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床5072金伯利岩的主要矿物成分有橄榄石和金云母，还有镁铝榴石、镁钛铁尖晶石、蛇纹石、碳酸盐矿物，有些还有铬透辉石。岩石化学成分以硅低、铝低、镁和钾高为特征。金刚石在金伯利岩中含量低且不均匀，具有开采价值的岩体含量在一立方米岩石中不过0.5克拉（1克拉=0.2g）。碳酸岩是一种较少见的岩浆岩，主要由碳酸盐类矿物组成的侵入岩。主要矿物可以是粗粒或细粒方解石，也可以是白云石或铁白云石，还可以有少量的钠、钾、钙碳酸盐以及一些钠长石、钾长石、钠辉石、角闪石、硅灰石、磁铁矿、重晶石等。第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床5172碳酸岩岩体的最典型产状是呈环状杂岩体，与碱性岩共生或与超基性岩及碱性岩共生。也有呈岩墙、岩床以及在近火山口呈岩流与霞石岩岩流、凝灰岩一起产出的。有人认为由方辉橄榄岩组成的局部地幔岩部分熔融产生初始金伯利岩浆，当其受地幔热柱驱动上升时，富含CO2饱和熔液的岩浆经过液态不混溶可分异形成碳酸盐岩浆。碳酸岩中可以含有多种不同矿产，主要含稀土类矿产和铁矿床，有含磷灰石的，有含烧绿石等富铌矿物及含稀土元素矿物的，个别岩体还产铜和铀。第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床5272金伯利岩和碳酸岩在时空分布上有一定伴生关系，产出的地质环境和构造控制很相似。两类岩石均产于古老的地盾和稳定地台中，岩体成群分布在大陆板块内地幔隆起的热点，特别是已发育为裂堑及裂谷的地带，受深断裂系统的控制。根据金伯利岩和碳酸岩产状的特点，特别是有的岩筒明显为火山颈，有的碳酸岩与某些碱性岩一起呈岩流产出，近期研究中也特别强调了这类岩浆矿床形成于同火山环境的性质。第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床5372世界上金伯利岩体和碳酸岩形成于不同的时代，有前寒武纪、古生代和中生代的，一个地区也有不止一个时代的。最重要的含金刚石金伯利岩体形成时代是元古宙和白垩纪。世界是上最重要的金刚石矿床是南非金伯利，其次有俄罗斯西伯利亚雅库特。澳大利亚是最先发现含金刚石钾镁煌斑岩的地区，碳酸岩在东非洲很多地区、巴西、加拿大、美国等都有分布，东非裂谷系广大地区内有众多的碳酸岩产地，并与含或不含金刚石的金伯利岩一起产出。第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床5472我国先是在湘西探明金刚石砂矿，20世纪60年代在山东蒙阴找到第一个具工业价值的金伯利岩型金刚石原生矿，并进一步扩展到辽宁南部地区。近年来还在贵州镇远、湖北大洪山等地区发现钾镁煌斑岩，进行了找矿地质研究工作。第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床5572二、重要矿床1.南非金伯利岩中的金刚石矿床在南非已发现200多个金伯利岩体，它们侵入于古老的结晶片岩、花岗岩及石炭纪至侏罗纪的砂岩和粗玄岩中。含金刚石的金伯利岩、无矿的金伯利岩和碳酸岩、碱性岩的分布大致呈两条交叉的带，一条呈北东向从桑斯兰起经金伯利地区一直延至东北勒陀利亚。另一条近东西向，由莱索托起在金伯利穿过前一个带延至西北面的波斯特马斯堡。第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床5672岩筒的分布受太古宙地盾与几个台向斜带交界的隐伏断裂及其交叉处控制。在金伯利地区8.5km2面积内有15个岩筒组成岩筒群，它们常几个集中在一起或分布在一条线上，富金刚石的岩筒位于主干断裂交会部位。金伯利岩筒平面上多呈不规则椭圆形，直径从250～850m，在剖面上呈陡立的漏斗状，主要岩筒（图3-13）开采深度早已超过1000m。有些呈岩脉产出的岩体延伸达数十公里。第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床5772图3-13南非金伯利岩的构造环境

5872根据重要岩筒采矿和研究资料复原了一个岩筒模式（图3-14）。上部火山口，常被角砾物质充填，中心有凝灰质沉积，可有金伯利岩脉穿入，中部火山颈，呈圆—椭圆形，四壁直立或向中心倾斜。角砾状金伯利岩为凝灰物质胶结，向下变为无角砾有同源包体的斑状、隐晶斑状金伯利岩，有的岩筒向下变为岩脉。第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床5972图3-14金伯利岩岩浆系统综合模型6072金伯利岩原生矿物有橄榄石、金云母、少量铬铁矿、锆石和石墨。次生矿物有蛇纹石、石棉、伊丁石、滑石、绿泥石、方解石、石髓等。金伯利地区的岩筒上部常受到强烈风化，在深数十米的风化蚀变产物“黄土”和“蓝土”中都采出金刚石。在岩筒中金刚石分布很不均匀，有的地方可集中到每立方米内含0.6～0.8克拉。可采地段平均含量为0.000036%～0.00009%。金刚石有不同的变种，常见的是一种具平滑的或阶梯状层状晶面的八面体，透明无色或黄色。晶体直径从极微小到8～10cm。第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床6172三、成矿条件和成因问题研究金刚石矿床成因有一些特殊的问题，首先是在什么情况下能提供金刚石生成所需的高温高压条件，以及又如何在岩浆温度压力降低时金刚石能不被熔融或分解而稳定存在。含金刚石的金伯利岩浆起源于地下深处，是由地幔岩经部分熔融运移而形成的。岩浆最大特点是富镁、富碱、尤其富钾。金伯利岩中有方辉橄榄岩、榴辉岩包体。与金刚石共生的矿物除橄榄石、金云母外，常有镁铝铬铁矿、镁铝榴石，都是很好的证明。第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床6272据实验资料，金刚石形成最适宜的温度为1200～1800℃，压力为45～60kPa。而且多次实验获得一条近似的金刚石-石墨平衡曲线，当压力不变，温度迅速降低时金刚石可处于稳定状态，但当温度不变压力迅速变化时，则金刚石会由稳定态转化为石墨稳定区内的亚稳定态，最后转化为石墨。所以金伯利岩不是在地下深处缓慢冷却，而是在巨大内压力下，通过爆发侵位于近地表浅处迅速冷却，在这种情况下，金刚石就有利于保持稳定或保持亚稳定态而得以保存。第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床6372金刚石中碳的来源、金刚石生成时间、生成方式存在不同认识：一种观点认为，金刚石是金伯利岩浆从地下深部捕获的，即金刚石和榴辉岩等一样是事先存在于地幔岩中的组分。一些研究者指出，世界许多地区金刚石都是前寒武纪的，从3300Ma至2700Ma，而容矿的金伯利岩或钾镁煌班岩的侵位年龄则从元古宙到第三纪都有。第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床6472还有一种观点认为，金刚石是金伯利岩从被同化的含碳岩石中得到碳而生成的，但碳同位素资料不能证明这种解释，而且现在知道地幔的去气作用中，CO2是一种重要的成分。多数人目前持有的看法还是认为金刚石和其他造岩矿物一样是从金伯利岩浆中结晶出来的。并把它归入早期岩浆矿床，认为金刚石是较早从岩浆中分结出来形成的非常分散的浸染体。也有人推测金刚石的形成只能在深度很大（可能超过100km）压力很高环境下，碳或碳化物渗移到岩浆结晶作用发生的地方生成的。第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床6572金伯利岩中的金刚石按其种类、结晶外貌，颜色和粒度都是多种多样的，除了完整的金刚石晶体外，还可见到晶体碎屑，橄榄石、石榴子石中有金刚石的包裹体，金刚石中也有橄榄石、石榴子石等的包裹体，可见金刚石不仅与这些矿物生成时间互相接近，而且也同样受到金伯利岩浆结晶喷发这些急剧变化过程的影响。但现在对于金刚石有多少是在金伯利岩来源的地方生成，在岩浆上升过程中又有多少金刚石晶出以及当岩浆发生气体爆炸时是否也有金刚石结晶这些问题，还很难作出明确回答。第三节同火山环境金伯利岩和碳酸岩中的岩浆矿床6672碳酸岩及有关矿床研究较晚。对碳酸岩的成因也曾有过岩浆、热流交代、捕虏体改造和气体加注等不同认识。有人根据方解石有很高的熔点而怀疑可能没有碳酸岩岩浆存在，但到后来实验观察到在由H