安徽省宿州栏杆地区震旦系金山寨组底砾岩中金刚石和辉绿岩中金刚石对比

马玉广，万才宇

（安徽省地质矿产勘查局第二水文工程地质勘查院， 安徽芜湖 241000）

0 引言

安徽省地勘局第二水文地质勘查院，于1982年12月在宿州栏杆地区震旦系金山寨组底砾岩中发现次生金刚石53颗以及众多金刚石找矿指示矿物，粒径多在0.2～2mm。2017年9月，安徽省地勘局第二水文地质勘查院在栏杆地区辉绿岩圈定原生金刚石矿体二处，提交工业级资源储量约25万克拉，金刚石粒径0.2～0.6mm。本文通过对金山寨底砾岩中金刚石和辉绿岩中金刚石物理特性的对比，研究表明二者存在明显差别，前者为次生沉积的Ia型金刚石、后者为原生的Ib型金刚石，反映二种金刚石来源深度的不同。

1 形貌学研究对比

金刚石属高级晶族矿物，对称型为3L46L29PC，按照对称型的特点分析，应有六面体(6)、八面体(8)、菱形十二面体(12)、三角三八面体(24)、四角三八面体(24)、四六面体(24)、六八面体(48)7种单形以及由单形构成的聚形出现。栏杆地区底砾岩中金刚石晶形不完整，多数晶面光滑，面缝合线消失，部分浑圆，多数；颜色主要有无色、黑色、淡红色，粒径差距较大，0.2～1mm；多数晶体表面具绿色或褐黄色斑（见图1）。而辉绿岩中金刚石晶形较好，多为以立方体与八面体聚形存在；颜色主要为黄色，少量为淡黄色，粒径集中，0.2～0.3mm（见图2）。

图1 底砾岩中金刚石形态特征Fig.1 Morphology of diamond from basal conglomerate

图2 辉绿岩中金刚石形态特征Fig. 2 Morphology of diamond from diabase

2 晶面蚀象研究对比

金刚石在岩浆的浑圆化作用下，使晶体上布满了各种形态的蚀象。复杂的金刚石蚀象，在晶体的分布有一定规律，它反映了晶体构造特征，如三方生长层（阶梯状）是生长态，复三方生长层被认为是熔蚀态。蚀象按形态分为11种。倒三角凹坑蚀象分布在八面体（111）晶面上，与（111）三角形晶面构成反向平行。四角凹坑分布在六面体的（100）晶面上，与六面体晶面外形差45°。蛀穴状蚀象形成分别在阶梯状发育的似菱形十二面体及平面-曲面晶体中。蛀穴状蚀象形成规则的圆形凹坑及不规则港湾状。麻点状蚀象分布在曲面晶体上，由大小一致的麻点状熔蚀凹坑密集分布。圆板状蚀象是在曲面晶体上有多层状圆板凸出台面。块状蚀象是在曲面晶体上由不规则的凹形及凸形块段组成。束状晕线是一组密集的线状突起分布在曲面晶体上，在面缝合线或六面体晶棱处褶曲。滑线是金刚石的塑性变形在晶面反映。叠瓦状蚀象是由三角锥小丘互相叠加而成。熔蚀沟是在晶体的破裂纹上，出现槽形熔蚀坑。毛玻璃蚀象为一种轻度、均匀、密集质点状熔蚀凹坑，晶面呈粗糙云雾状，金刚石成乳白色，透明度降低。

金山寨组底砾岩中金刚石熔蚀坑较为复杂，部分能清楚地看见束状晕线，滑线和熔蚀坑，其中（100）面不发育（见图3）。而辉绿岩中金刚石（100）面发育，表面熔蚀坑不发育，表面较为完整；只有一个样品表面见四角凹坑，但与六面体晶面外形平行，并不相差45°（见图4）。

图3 底砾岩中金刚石表面蚀象特征Fig.3 Features of etched figure of crystal face of diamond from basal conglomerate

图4 辉绿岩中金刚石熔表面蚀象特征Fig.4 Features of etched figure of molten face of diamond from diabase

3 金刚石拉曼光谱研究对比

拉曼光谱可以很好地鉴定矿物中的结构。金刚石主要由C组成，C主要呈为sp3杂化，对应的拉曼谱峰为1332cm-1.但Maria Luce Frezzotti教授指出在金刚石形成过程中，极少数有缺陷的C原子可能呈sp2杂化，从而导致出现新的拉曼谱峰位置1430cm-1,1470cm-1,1590cm-1和1600cm-1.而当金刚石出现H杂质并与C原子结合时时，金刚石拉曼谱峰会出现1080cm-1和1140cm-1等谱峰。

金山寨组底砾岩中金刚石和辉绿岩中金刚石的拉曼测试结果表明（见图5、图6），二者的谱峰都在1332cm-1，并未出现新的谱峰，这表明金刚石中的C全部为sp3杂化。两种岩石中的金刚石结晶度很高，并无不同。

图5 底砾岩中金刚石拉曼光谱特征Fig.5 Raman spectra characteristics of diamond from basal conglomerate

图6 辉绿岩中金刚石拉曼光谱特征Fig.6 Raman spectra characteristics of diamond from diabase

4 金刚石红外光谱研究对比

金刚石的类型是作为其经济价值的重要衡量指标。目前一般是通过金刚石中的氮含量将金刚石分为I型金刚石和Ⅱ型金刚石，前者氮含量较高，后者氮含量较少或不含氮。I型金刚石中，根据氮的赋存状态，可以分为IaA型金刚石、IaB型金刚石、IaAB型金刚石和Ib型金刚石。IaA型金刚石中氮为偶氮，IaB型金刚石中氮为孤氮，IaAB型金刚石既含偶氮，又含四氮或多氮，而Ib型金刚石中氮为四氮或多氮。Ⅱ型金刚石中，根据是否含硼，可分为IIa型金刚石（无硼）和IIb型金刚石（含硼）。不同类型的金刚石对应的红外谱峰不同，IaA型金刚石红外谱峰为1282cm-1，无1130cm-1，IaB型金刚石红外谱峰为1175cm-1，无1130cm-1，IaAB型金刚石红外谱峰为1282cm-1、1171cm-1，无1130cm-1，Ib型金刚石红外谱峰为1130cm-1。IIa型金刚石在1430～1000cm-1区域未较强的氮附加峰，而IIb型金刚石在1430～1000cm-1区域未较强的氮附加峰外，具有2800cm-1硼峰。

金山寨组底砾岩中金刚石光谱位置在1430cm-1,1370cm-1，1282cm-1，1175cm-1，1100cm-1和1010cm-1，为Ia型金刚石（IaA和IaAB）（见图7），而辉绿岩中金刚石红外光谱位置在1130cm-1，为Ib型金刚石（见图8）。

5 结论

图7 底砾岩中金刚石红外光谱特征Fig.7 Infrared spectrum characteristics of diamond from basal conglomerate.

图8 辉绿岩中金刚石红外光谱特征Fig. 8 Infrared spectrum characteristics of diamond from diabase

目前金刚石矿床理论认为，金刚石在太古代到元古代克拉通地幔深部形成，然后被新元古代至新生代的碱性超基性、基性火山岩携带至地表。据Haggerty（1986年）提出金刚石矿床成因模型（见图9）认为，在含金刚石的地幔锲中，Ib型金刚石分布在浅部，Ia型金刚石分布在中部，而II型金刚石分布在底部。金伯利岩来源较深（150～250km），主要捕获地幔中的Ia型金刚石，同时捕获少量的Ib金刚石；基性岩源区较金伯利岩源区浅（75～150km），一般不会捕获II型金刚石，但有可能捕获Ib型金刚石。

图9 金刚石矿床成因模型（Haggerty 1986)Fig. 9 Genetic model of diamond deposits (After Haggerty, 1986)

因此，笔者认为栏杆地区金山寨组底砾岩中次生金刚石与辉绿岩中原金刚石品级不同、来源也不同，前者属属Ia型金刚石、后者属Ib型金刚石，且前者来源深度大于后者。

参考文献：

[1]池际尚, 路风香, 刘永顺,等. 中国原生金刚石成矿地质条件[M]. 中国地质大学出版社, 1996: 1～55.

[2]路凤香，郑建国，陈华美.有关金刚石形成条件的讨论 [J].地质前缘,1998（3）：125～132.

[3]倪培，马玉广，朱仁智，居易. 皖东北地区金刚石成矿质背景研究[R]. 安徽省地勘局第二水文工程地质勘查院, 2015.

[4]马玉广，周世文，万才宇,等.安徽省宿州市栏杆—褚栏地区金刚石普查报告[R]. 安徽省地勘局第二水文工程地质勘查院, 2017.

[5]Wilson, L., Head, J. W. An integrated model of kimberlite ascent and eruption[J]. Nature, 2007,447(7140): 53～57.