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,又是現代工業(yè)和國防建設不可缺少的礦物原料。它是在特定的溫、壓條件下,由獨特的地質作用形成的特種礦產,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量約為25億克拉,其中我國已探明金剛石儲量占世界已發(fā)現總量的1.5%左右[1]。目前,全世界金剛石產量每年超過1億克拉,其中寶石級15%左右;中國年產金剛石約30萬克拉,其中寶石級約占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術界的廣泛關注[3]。
　　
　　2 成因
　　對于金剛石的成因,歷史上曾有多種不同的看法,總體可概括為如下兩種[3]:上個世紀八十年代以前居于主導地位的巖漿成因,其認為金剛石是在金伯利巖或鉀鎂煌斑巖中結晶形成的;上個世紀八十年代初期以來居于主導地位的捕虜晶成因,其相關理論依據主要有:
　　(1)金剛石與寄主巖石間的時間差,即:金剛石包體的銣、鍶同位素測年確定金剛石的結晶年齡為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晶形成的金剛石運移至地表。
　　(2)在原生礦床中發(fā)現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)的產出的金剛石,其內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形成并在后期被運到地表的過程中經歷了變質變形作用及再生加大作用。
　　金剛石的“捕虜晶”成因說雖然占據主導地位,但它并不排除金剛石還可能存在其它的成因。基于球粒隕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“變質成因”、金剛石的“二次形成說”以及火山口炸裂的過程中聚結形成等觀點。
　　
　　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則主要限于大陸克拉通地區(qū),多數金伯利巖型金剛石礦床分布于太古宙克拉通上[3]。Clifford最早認識到,金伯利巖巖漿的活動局限于古老克拉通地區(qū)內。金伯利巖的形成時代較廣,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-白堊紀是金伯利巖巖漿活動的主要時期。通常,產生金伯利巖的克拉通地區(qū)內有一個很老的太古宙地核(>2400Ma),并鑲嵌在比較年輕的元古宙造山帶的邊緣(>1000Ma),其中:有經濟價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。
　　從全球構造來看,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[3]。在Clifford的基礎上,Janse從時間上將全球克拉通劃為三個亞類[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后生或構造克拉通,其基底固結年齡小于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)現了金伯利巖,只是金剛石質量差、品位低;而在太古宙克拉通內也發(fā)現有含金剛石的鉀鎂煌斑巖產出[3]。
　　
　　結語
　　鉆石是指能到達寶石級的金剛石,“寶石之王”的地位決定了其價值非常巨大。未達寶石級的金剛石同樣具有特別重要的意義,其堅硬無比的特點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有很多,但迄今所知的具有工業(yè)價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。