沂源县东唐庄超基性岩管岩石矿物学特征研究

从相军，李海宾，胡建超，李 翔，张明山，杨志江

（中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队，山东 济南 250100）

鲁西地区拥有我国发现最早的原生金刚石矿，其颗粒之大、品位之高，均居全国首位，已发现金伯利岩矿床产于鲁西隆起区，基底以早前寒武纪变质变形花岗质岩为主。迄今，共发现常马庄、西峪和坡里三个金伯利岩带。通过多年的金刚石找矿和研究工作表明，鲁西地区具有良好的金刚石找矿远景。早期研究者主要对地质特征、成矿时代进行了粗略的研究，对矿物岩石学特征研究较为欠缺。因此本文在前人研究的基础之上，依托“山东省沂源县西里地区金刚石矿远景调查”项目，通过对相似岩体矿物学的研究，对金伯利岩体的矿物学、岩石学特征进行了系统研究。

山东省沂源县大张庄镇超基性岩管由中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队于2015年发现，通过对该岩体进行研究分析，查明该岩体呈岩管状产出，总体沿北东30°方向展布，断面上看呈上宽下窄的“喇叭口”。本文在野外地质勘查以及室内资料研究分析的基础之上，通过各种测试手段对超基性岩管的矿物成分、结构构造等特征进行了系统的研究，推断其应为金伯利岩同源的超基性岩，为下一步金伯利岩的成矿物质来源、矿床成因的研究提供依据。

1 地质背景

山东鲁西地区为我国主要的金刚石原生矿产区之一，鲁西地区大地构造位置属于华北板块(Ⅰ)华北陆块(Ⅱ)鲁西隆起(Ⅲ)鲁中隆起区(Ⅳ)马牧池断隆(Ⅴ)马牧池凸起(Ⅵ)北部和沂山凸起(Ⅵ)南部。

区内地层出露比较齐全，发育地层由老至新可分为新太古代泰山岩群、古生代寒武系、奥陶系以及第四系地层。新太古代泰山岩群岩性以变质花岗岩为主，次为灰—灰黑色黑云变粒岩，夹角闪变粒岩、斜长角闪岩阳起石片岩；古生代寒武系岩性以灰岩以及白云岩为主；奥陶系岩性主要为灰色厚—巨厚层状灰岩，夹数层灰黄、灰红色薄—中层状白云岩；第四系主要为粘土质粉砂，含砾中粗砂。

研究区内脆性断裂较发育，通过调查大致查明规模较大的有北东向、北西向、近东西向三组正断裂。

区内岩浆岩主要以石英闪长玢岩、黑云二长花岗岩为主。

2 岩体产出特征

新发现的超基性岩管位于山东省沂源县西南约30km，通过野外地质踏勘，岩管围岩为万山庄超单元前麻峪单元绿泥透闪片岩和傲徕山超单元蒋峪单元二长花岗岩。通过地质路线调查、磁法异常、视电阻率垂向电测深及探槽等手段，查明该岩体呈岩管状产出，岩管的平面形态呈NE走向的椭圆状，该岩体长轴(走向延伸)约30m，短轴宽度11.0～14.4m，该岩管总体产状直立。断面上看呈上宽下窄的“喇叭口”。岩体受到强烈的风化和蚀变现象。围岩蚀变主要为金云母化、蛇纹石化、碳酸盐化等类型。

3 超基性岩的矿物岩石学特征

3.1 矿物成分

经岩矿鉴定岩石为辉石金云母阳起石金伯利岩，其矿物成分主要为金云母，其含量约占30%～35%；辉石，其含量约占10%～15%；阳起石，其含量约占52%～53%；不透明矿物约占2%～3%。副矿物主要为磷灰石。次生矿物主要为方解石、绿泥石、蛇纹石。岩体内较多见被方解石充填的网状裂隙(见图1)。

图1 角砾状含方解石脉辉石金云母阳起石细粒金伯利岩

3.2 结构构造

通过对岩体进行岩矿鉴定分析表明：岩石具有细粒半自形粒状结构(见图2)，块状构造。主要矿物的结构构造如下：金云母呈叶片状，片径一般0.1～0.7mm，杂乱状分布，有的金云母集合体呈条纹状聚集，较大颗粒的金云母呈斑晶状。金云母多被绿泥石交代析出铁质呈假像，少见残留，显金黄—浅黄色的多色性，多色性明显。辉石假像主呈柱状、粒状，直径一般0.1～0.7mm，集合体主呈条纹状聚集分布，蛇纹石化析出少量铁质呈假像。阳起石呈柱状、粒状、微粒状等，直径一般0.03～0.5mm，呈集合体状分布于金云母粒间，颗粒间呈紧密镶嵌状，不显方向性特征。显淡绿色调，多色性极弱，阳起石为二轴负晶，光轴角较大，可见闪石式解理。不透明矿物呈黑色微粒状，星散状分布。

图2 超基性岩管镜下照片(细粒半自形粒状结构)

3.3 岩石化学成分

新发现超基性岩体岩石地球化学特征(见下表)表明，SiO2含量为35.7%～40.3%，Al2O3含量3.1%～4.45%，平均为3.77%，Al含量偏低，样品化学成分变化不大。Na2O+K2O含量为0.35%～0.47%，平均为0.41%，较超基性岩中含量偏低。从岩浆岩分类图解[1](见图3)中可知岩石类型为橄榄辉长岩型；在SiO2-K2O图解中(见图4)[2]，样品投影点落入低钾(拉斑)系列。

新发现岩体与典型矿床金伯利岩化学成分对比(%)

图3 侵入岩SiO2-(Na2O+K2O)图解

图4 侵入岩SiO2-K2O图解

通过对岩体进行稀土元素分析，∑REE为0.20‰，LREE为0.19‰，HREE为0.014‰，LREE/HREE等于13.17，LREE/HREE值较高反映了岩体形成时岩浆分异程度较高。该岩体稀土元素总量偏低，轻稀土富集，重稀土含量偏低，稀土元素的亏损可能是成矿热液的蚀变作用较强，导致稀土元素发生活化迁移，致使岩石中稀土元素的含量较低。轻重稀土分馏十分明显，并具有明显的负Eu异常。

3.4 矿物的生成顺序

矿物生成顺序是指在同一个矿化阶段中矿物结晶先后顺序，而同一种矿物在同一矿化阶段中多次先后结晶则称为矿物生成世代[3]。

新发现超基性岩中所含矿物的生成顺序可以分为三个阶段：变质阶段、热液阶段、表生阶段。变质阶段主要形成方解石和磷灰石；热液阶段为主要的成矿阶段，主要有辉石、金云母、蛇纹石、绿泥石、阳起石等矿物；表生阶段主要表现为褐铁矿化现象的出现。

4 问题讨论

4.1 岩矿鉴定

通过对岩体采样进行岩矿鉴定分析，岩体主要矿物为金云母、辉石、阳起石等矿物，鉴定结果为辉石金云母阳起石细粒金伯利岩。

4.2 化学成分与其他矿区对比

新发现岩体化学成分与“胜利1号”岩管及西峪矿区化学成分的对比显示，本次发现的超基性岩SiO2含量与后两者含量差别不大，同属SiO2极度不饱和的超基性岩。

Al2O3、Fe2O3、FeO、Cr2O3、MnO2等元素的含量与常马庄、西峪矿区超基性岩相比，含量差别不大，CaO、Na2O含量明显高于后两者，MgO、K2O、TiO2含量明显低于后两者。通过分析认为，该超基性岩与常马庄、西峪矿区金伯利岩的岩浆类型基本相同，由于后期的方解石化、透辉石化等蚀变交代作用，使得Ca、Mg、K、Na等元素含量发生了明显的变化。

通过以上分析以及岩矿鉴定基本判定新发现的超基性岩体应与常马庄、西峪矿区金伯利岩属同一岩石成因的超基性岩。

5 结论

(1) 本次新发现岩体围岩为万山庄超单元前麻峪单元绿泥透闪片岩和傲徕山超单元蒋峪单元二长花岗岩。

(2) 岩体矿物成分主要为金云母，辉石，阳起石，不透明矿物；副矿物主要为磷灰石；次生矿物含方解石、绿泥石、蛇纹石。

(3) 根据岩矿鉴定以及岩石化学成分分析，此次发现的超基性岩体与典型矿床的化学成分基本相同，此岩体应与金伯利岩体属同源岩浆岩或为金伯利岩。

(4) 新发现岩体富含金云母，人工重砂未分选出金刚石，故本次发现超基性岩贫矿。

[1]MIDDLEMOST EAK. Naming materials in the magma/igneous rock system[J]. Earth-Science Reviews, 1994, 37(3-4): 215-224.

[2]PECCERILLO, TAYLOR. Geochemistry of Eocene calc-alkaling volcanic rocks from the Kastamonu area, northern Turkey[J].Contributions to Mineralogy and Petrology, 1976, 58(1): 63-81.

[3]王时麒，段体玉，郑姿姿.岫岩软玉(透闪石玉)的矿物岩石学特征及成矿模式[J].岩石矿物学杂志，2002，21(S1)：79-90.