湖北省大洪山重砂金刚石异常源的启示

杨道政

(鄂东北地质大队，湖北孝感 432100)

0 引言

湖北省大洪山地区系指宜城、随州、钟祥和京山四县市邻界以大洪山脉为中心向四周降低的中—低山区。大洪山主峰海拔高程1 049．1 m。以主峰为枢纽，两条主要支脉由北西向南东延伸分为大洪山—花山—许家寨—仙人岭北东支脉和齐公岩—姑娘寨—王家大尖—天门关南东支脉①湖北区调所，宜城幅、随县幅1∶20万区域地质调查报告，1980。。区内水系发育，以大洪山为发源地的主要水系有大富水、小富水、均水等。1973年—1990年湖北省第八地质大队、区调所、鄂东北地质大队及宜昌地质矿产研究所等单位围绕金刚石地质找矿先后在本区进行了大量工作。1991年鄂东北地质大队在《湖北省大洪山地区金刚石普查总结地质报告》中将大洪山南东支脉区域划为钾镁煌斑岩带和北西支脉区域为重砂金刚石异常带。分析研究认为钾镁煌斑岩带与重砂金刚石无相关关系，重砂金刚石来源于青白口系花山群砾岩。这种认识在该区金刚石找矿认识上是一个重大进展，而且，对大洪山金刚石找矿前景有了明确的指示意义［1］②鄂东北地质大队，客店坡东半幅、古城畈幅、三阳店幅1∶5万区域地质调查报告，1986。。笔者曾参加该区1∶5万区域地质调查及元古代地层和叠层石专题研究，前两年还有幸接触区域矿产规划工作。野外观察和前人资料分析显示重砂金刚石不仅来源于花山群砾岩，还可能来源于打鼓石群中的古火山口相沉积改造岩等岩类。从此观点出发综合分析已有地质、物化探资料可更加缩小重砂金刚石来源靶区。在靶区内根据区域地质构造特征、岩石成份、结构构造，特别是岩石中指示矿物特征和产状特征寻找含金刚石古火山改造岩类对重新探寻重砂金刚石源具有其明显的意义。

1 大洪山重砂金刚石异常区地质特征

大洪山地区地处扬子地台北缘大巴山—大洪山台缘坳陷东段。北以襄樊—广济断裂为界与秦岭地槽毗邻。其地质构造可进一步划分为大洪山—仙人岭复背斜，讴乐—客店坡向斜及大洪山推复体。大洪山重砂金刚石异常区主体位于轴向北西—南东的大洪山—仙人岭复背斜上。复背斜核部地层为蓟县系打鼓石群及穿插其间的暗色岩体。翼部为青白口系花山群、震旦系及暗色岩类。复背斜是多期构造运动的叠加产物。打鼓石期形成北北西向褶皱。花山期褶皱则表现为两种类型:一是北东东向横跨叠加褶皱;二是花山群层间滑脱形成的倒转或平卧褶皱;燕山期褶皱形态即现今的前震旦系为核部、震旦系为翼部的复式背斜。

打鼓石群呈斑块分布于复背斜核部。出露面积约100 km2。自老至新可划分为太阳寺组、韩家洼组、罗汉岭组、陈家冲组、李家咀组、垱铺岭组。为一套由碎屑岩相逐渐过渡到碳酸盐岩相的海侵系列沉积。花山群围绕打鼓石群褶皱基底呈北面—南东向带状分布，面积约110 km2。由老至新可分为洪山组、六房咀组。为一套陆缘凹陷冲积扇泥石流、片汜沉积到深水浊流沉积再过渡到浅水泥质沉积。震旦系主要为莲沱组紫红色砾岩、砂砾岩、陡山沱组、灯影组泥质岩白云岩类。南西翼出露面积大且北西翼零星出露。

金刚石重砂异常分布于大富水、小富水及均水支流。三条水系均发源于大洪山脉，源头指向背斜核部打鼓石群切割区。异常区所处的区域相对周边为隆起区，不受异地重砂矿物干扰。第四系下更新统冰积岩的分布与流向表明该区第四纪以来就已具有与现代水系基本一致的剥蚀与搬运特征。异常区北起洪山寺、白果树湾，南至厂河、余家台，面积约140多平方千米(图1)。主要指示矿物包括金刚石镁铝榴石、α-碳硅石、铁铝—镁铝榴石、钛铁矿、铬铁矿。前人重砂采样303个，其中36个发现了金刚石。金刚石重砂分别取自Ⅰ、Ⅱ级阶地、河漫滩、河床沙洲及人工重砂。多集中在大富水、均水上游。其中大富水源头罗家湾河床沙洲采出三颗，均水上游新屋湾河漫滩采出二颗。与阶地重砂中的金刚石矿物比较多有磨损或破碎现象，表明矿物曾经历短距离搬运，来自集水区的源头。另一个富集段在厂河附近，且颗粒相对较大，说明其来源不是大富水源头区，而是罗汉岭—仙人岭集水区。金刚石异常区北部富集段与榔头寨—三阳店铬铁矿异常及榔头寨铁铝—镁铝榴石Ⅲ级异常套合;南部富集段与六房咀—余家台镁铝榴石Ⅱ级异常及六房咀—余家台铁铝—镁铝榴石Ⅲ级异常套合。这种巧合启示我们把探索重砂金刚石源的目光投向这两个地域范围。

图1 湖北大洪山重砂金刚石异常区地质略图Fig.1 Geological sketch map showing the diamond anomly of Dahongshan，Hubei1．白垩系;2．震旦系;3．青白口系六房咀组;4．青白口系洪山组;5．蓟县系打鼓石群;6．变辉绿岩;7．花岗岩;8．整合及不整合地层界线;9．断层;10．重砂金刚石产出点。

重砂金刚石矿物多为八面体，曲面菱形十二面体或八面体与十二面体的聚形，存在不同程度的溶蚀。所发现的金刚石粒径都＜2．8 mm;重量轻于0．088克拉，未见宝石级晶粒，少数晶体内见色斑和包体。这是古金刚石特征，反映其经历了变质作用。值得一提的是异常区铬铁矿多为八面体，浑圆—半浑圆状，粒径0．2～1 mm，除一般为基性岩来源外，还有几粒落入金刚石形成的稳定相范围。种种迹象显示含金刚石重砂矿物物源除花山群外，还会以其它形式地质体存在于异常区。

图2 葫芦塔硅质砾岩与白云岩接触关系示意图Fig.2 Sketch map of the contact between Huluta siliceous conglomerate and dolomitic marble1．人工重砂样;2．硅质砾岩;3．砂质砾岩;4．砂岩;5．砂质泥板岩;6．白云岩。

2 罗汉岭葫芦塔砾岩

产于大洪山金刚石异常区南部罗汉岭—仙人岭集水区源头的—套紫红色硅质中砾岩。硅质细中砾岩、砂质细砾岩、细粒石英砂岩。出露范围不大，仅在葫芦塔山脊见及。前人在人工重砂样品中选出一颗金刚石及其它指示重砂矿物如:石榴石、α-碳硅石等。1∶5万三阳店幅将其归属花山群底部砾岩，也曾有人将其归类陈家冲组。从其成分和产状特征来看(图2)成因是较为复杂的。仅就硅质砾岩来看成分较为单一，不像花山群那么混杂。砾石成分以硅质岩为主，次有石英岩状砂岩、石英砂岩、石英粉砂岩等;填隙物和胶结物也以硅质为主，次有微量绿泥石、方解石、铁质。圆度较好，沿层分布的砾石有一定的排列方向，似有沉积形成的特征。然而砾岩层不仅在打鼓石群白云岩层露头之上产出，而且产出在白云岩层间和切穿白云岩层并将白云岩层分割包围，使白云岩呈位移不大的角砾岩。这种砾岩和角砾岩的组合特征就很难解释成花山期的沉积成因了［2－5］。有资料介绍火山口相沉积金伯利岩，几乎看不见岩浆成因标志，只有通过人工重砂研究发现金刚石指示矿物才能确定［6］。葫芦塔硅质砾岩中不仅发现了金刚石，还伴随有重砂指示矿物石榴子石、α-碳硅石、铬铁矿、辉石、角闪石、锆石等。结合其脉状、分枝状产出特征推测葫芦塔硅质砾岩为古火山口相含金刚石岩类被长期地质营力改造的产物。

3 洪山寺—榔头寨地域的地质特征

大洪山金刚石异常区北部洪山寺—榔头寨一带是又一重砂金刚石相对密集区，是大、小富水和均水的源头区。这一带被水系切割的地貌、地质和岩石、地层、构造当与金刚石源都有某种联系。洪山寺—茶棚为一小面积侵蚀低地。低地周围发育有一系列弧形断层和放射状断层，后者往往截断前者，组成似三角形环状构造。凹地多被残坡积物和农田覆盖，只零星出露有打鼓石群、花山群、震旦系岩层(图3)。大洪山重砂金刚石异常位于区域航磁负异常区内［7］。地面磁测显示榔头寨东部为正负相间高幅振荡磁异常;西部洪山寺一带为40～80γ稳定正磁异常。与其相伴金刚石指示元素异常 Cr-Ni-Ti-Y-La组合。其中 Cr:200×10－6;Ti:7 000×10－6;Ni:70 ×10－6;Y:100 ×10－6;La:70 ×10－6。上述物化探异常、重砂异常与环形构造断裂体系相结合怀疑该地域有可能存在含金刚石火山口相改造岩类存在，有必要进一步探查。

4 结语

(1)从世界金刚石发现史来看，都是先发现砂矿，再发现原生矿。除南非第一个金伯利岩岩茼是在开采砂矿时偶然发现的以外，许多国家往往经历了十几年甚至几十年时间，花费了大量投资才找到一个具有工业价值的原生矿。分析大洪山重砂金刚石异常区的地质特征，从年代地质学的角度考虑，花山群砾岩中的金刚石也应是前花山期形成的。打鼓石群中存在含金刚石火山口相改造岩顺理成章。从岩石学角度考虑，重砂金刚石不仅和花山群砾岩有关，而且和其它岩群中存在的被改造的火山岩类有关。因此应当从花山群砾岩含矿的局限中跳出来，继续深入开展金刚石找矿研究工作。洪山寺—榔头寨和厂河—罗汉岭两个靶区就值得再研究。

(2)根据合成金刚石温压情况，生成金刚石一般借助催化剂 Ni等元素的作用在1 200～1 500℃和55～65千巴可使石墨转化为金刚石。含金刚石火山角砾岩与碳酸盐有着十分密切的关系，在空间上与暗色岩体也有密切关系。我们可简单理解为碳酸盐岩在金刚石形成时起密封增压和保压的作用，而暗色岩中丰富的催化剂元素起着催化作用有利金刚石形成。地处紧邻襄—广大断裂台缘凹陷的大洪山地区。含金刚石火山口相改造岩出现在打鼓石群白云岩中正合上述条件。只是古含金刚石原生岩类在漫长的变质作用、构造作用和其它地质营力的改造过程中已改变得面目全非了。如巴西很早以前就发现了前寒武纪含金刚石“千枚岩”。“千枚岩”外观上是一种灰色、白色、浅褐色片状岩石，呈层状、分枝状和脉状产出。局部具角砾状构造，角砾多棱角状，部分因溶蚀具浑圆状。这种情况在找寻金刚石原生矿床时值得借鉴。

图3 洪山寺环形断裂构造区地质图Fig.3 The geological map of Hongshansi Ying tectonic units．蓟县系罗汉岭组;2．蓟县系陈家冲组;3．青白口系洪山组下段;4．青白口系洪山组中段;5．青白口系洪山组上段;6．震旦系莲沱组;7．地层界线;8．不整合地层界线;9．断层;10．重砂金刚石产出地点。

前人在大洪山地区已做了大量细致的探寻工作，积累了丰富的地质资料。拓展思维换个角度观察:含金刚石砾岩层也许正是原生金刚石矿床假象，而不是花山群洪山组砾岩，两者的产状应是可以区别的。

在前人工作的基础上，再返大洪山进行金刚石原生矿床的勘察的必要性是明晰的，槽探、井探、硐探至钻探手段可以快速探明成果!

本文得到湖北省地矿局李松生教授级高级工程师的悉心指导，特此致谢!

［1］ 赵文杰，等．大洪山地区元古代地层和叠层石［M］．南京:南京大学出版社，1989．

［2］ 真允庆．角砾岩及其成矿［J］．地质与勘探，1976(8)．

［3］ 刘宝珺，等．沉积岩石学［M］．北京:地质出版社，1980．

［4］ 张培元，等．世界金刚石矿床的形成和分布规律［M］．北京:地质出版社，1982．

［5］ 胡起生．随州柿子园发现角砾岩墙［J］．湖北地质科技信息，1996(1)．

［6］ 张培元．突破超大型金刚石原生矿床［J］．地质科技管理，1996(6)．

［7］ 雷美尧，等．宜昌—随州—大路庄航磁剖面的地质解释［J］．湖北地质，1995(1)．