50号岩管是瓦房店金伯利岩矿区唯一开采的金刚石原生矿,采出的金刚石品位高,品级好,备受世界瞩目,一度成为深受欢迎的国际品牌。
2.4.1 50号岩管的地形地貌特征
50号金伯利岩管位于辽南瓦房店市炮台镇干河村南约1千米处,属构造剥蚀低山丘陵区,标高130~200m。岩管根部处于140多米高程的沟谷源头处,与岩管出露的西部山坡相对高差不到百米。岩管全被第四系残破积物覆盖,显示负地形特征。矿区内无大河通过,仅有一些季节性小溪。50号岩管西侧山坡下有哈大高速出口,哈大快速铁路亦由此通过,交通十分便利。
2.4.2 50号岩管矿区地质特征
50号金伯利岩管分布在岚崮山区Ⅱ矿带西段头道沟矿区。全矿区分布有5个岩管(50、51、68、74、64)和2条金伯利岩脉,形成Ⅱ矿带岩管、脉群(图2-28)。
图2-28 辽宁瓦房店头道沟金刚石矿区地质图
50号岩管位于岚崮山区,岩管分布在向斜的西南部,分布有震旦系桥头组第二、三层石英砂岩的下部层位。岩管东部为沟底,西部在山坡上,东西标高差60余米(图2-29)。
岚崮山区分布新元古界青白口系、震旦系地层。由于震旦系桥头组中厚层、厚层石英砂岩硅化强烈,岩石抗风化能力强,形成陡峭高山。区内构造为一个近等轴、轴向近东西的平缓向斜,周边由桥头组第一层和第三层中厚层、厚层石英砂岩环绕,向斜中央分布桥头组第四、五层中薄层乳白色细粒石英岩,形成了由周边高山环绕,向中央地势降低的地形地貌特征。矿区中央分布有两条近东西向的冲沟。
(1)矿区地层
向斜核部出露桥头组厚层石英砂岩、粉砂岩、页岩,向斜周边为新元古界细河群南芬组页岩夹砂岩。50号岩管分布在向斜的西南部,围岩为桥头组厚层石英砂岩,夹粉砂岩、页岩。地层产状在岩管南西部倾向北东45°~55°,至岩管附近和东侧其倾向转向东和南东,倾角10°~20°,局部为20°~30°。50号岩管下部围岩为南芬组页岩,塑性大,使50号岩管急速收缩变为岩脉沿层向贯入(表2-13)。
图2-29 岚固山矿区金伯利岩侵位示意图(王振龙修编)
表2-13 50号岩管矿区地层一览表
(2)矿区构造
矿区以断裂构造为主,不同方向的构造交织复合。成矿前,东西向构造最为发育,构造形成早,活动时间较长,展布方向稳定。此组构造具右旋扭动性质,常以压性、压扭性的挤压破碎带或断裂带呈现,主压面走向北东东80°~95°,倾角75°~80°,构造规模最长达3千米以上,宽度2~20米,连续性较差。
对头道沟矿区开展了基于地质力学理论的构造分析。按对矿体的控制、影响以及生成时间的不同,可将矿区构造划分如下。
1)控矿构造。主要为东西向、北东向构造。东西向构造。为东西向挤压破碎带和断裂带,由一套碎裂岩、糜稜岩、压碎岩以及构造角砾岩组成,沿走向最长可达3千米以上,宽度2~20米,连续性较差。主压面走向为北东东80°~95°,倾角陡立,75°~80°,倾向不定。在走向和延深上均呈舒缓波状,显示压性和压扭性特征,具右行扭动特点。在50号岩管北部,平行这一组构造的次一级挤压带发育。
F1断裂:分布于岩管的北侧,近东西向展布,倾向北,局部(东段)倾向南,倾角70°~85°。破碎带最宽处达16米,延伸达0.5千米,呈舒缓波状,属压~压扭性挤压破碎带,与F3、F4、F5断裂呈反接复合。
F2断裂:位于岩管南侧,亦近东西向展布,倾向北北西(或南南东),倾角70°~81°。破碎带宽1~3米,延伸0.3千米,属压-压扭性断裂。此断裂在+60米坑道可以看到既控制矿体又破坏矿体的现象:在101与100线之间的沿脉坑道中,Kb3成脉状充填于F2断裂中,而在脉壁又见平行矿脉的后期活动痕迹。
北东向构造。在矿区内较为发育。构造走向北东45°~50°,倾向北或南东,倾角70°~80°,延长可达2千米,宽2~15米,构造结构面呈扭压性特征。这组构造在矿区可见13条,以华夏系F7断裂为代表(图2-30),主要由挤压片理、密集节理、压性劈理、构造透镜体、扁豆体等构成,胶结紧密。
图2-30 岚固山矿区F7断裂素描图
F7断裂:为正断层,断差80余米,与李店-太阳沟断裂平行展布,走向北东45°~50°,倾向北西,倾角76°~83°,由构造角砾岩组成,结构面显压性特征。在其与F1断裂交汇处,构成50号岩管的通道,控制了岩管的产状与形态。
在矿体中可见到富含围岩角砾斑状金伯利岩与金伯利凝灰角砾岩呈构造接触,沿接触部位有斑状富金云母金伯利岩穿插,清晰显示成矿构造特征。
2)成矿后构造。为北北东向和北西向,对岩管起破坏作用。北北东向构造:左行压扭性断裂,水平错距8~22米。北西向构造为右行压扭性断裂,水平错距4~6米。矿区见较发育之新华夏系北北东向构造带三条,主裂面走向18°~25°,多倾向南东东,局部倾向北西西,倾角80°~85°;延长可达1千米,宽1~4米。此组构造在平、剖面上均呈舒缓波状,裂面光滑,具水平和斜冲擦痕,并有断层泥;断裂南东盘向北西方向逆冲,多表现为左行压扭性特征。F3、F4在这组构造中具代表性。
F3断裂:分布在岩管东部,走向21°,倾向南东,倾角80°~88°,断裂宽0.3~2米,延长180米,最大水平错距22米,具左行压扭性性质。
F4断裂:位于岩管东部矿体膨大部位,与F3呈平行展布,倾向南东约120°,倾角86°,断裂宽2米,延长190米,水平错距8米,具左行压扭性性质。
新北西向构造为本区最晚一期构造,归为华夏系构造,由一组扭性断裂组成,与北北东向主干断裂具成因联系,主要分布在矿区西北部,呈330°~340°方向展布。挤压破碎带长约500米,宽3~5米,多倾向南西,倾角70°~85°,F5为具代表性的断裂。
F5断裂:位于岩管中部,属一右行压扭性断裂;走向北西340°,倾向北东,倾角65°~85°;延长7米0;平行错距4~6米;与F1反接复合,南延部分与东西向张裂呈斜接复合。在其走向方向上切割矿体。
3)矿区岩浆岩。金伯利岩是矿区主要岩浆岩,主要侵入于脆性岩石中。由于50号岩管下部围岩为南芬组页岩,塑性大,断裂不甚发育,致使岩管急剧收缩尖灭,并使矿脉沿层间贯入,显示出地层岩性对矿体的形态、产状及延深皆起到一定的控制作用。
除金伯利岩外,辉绿岩也是区内出露的主要岩浆岩,呈脉状或岩床状产出,右列雁行展布,多受北西向构造控制。另有北北东向辉绿岩脉穿切岩管,在形成时间上要晚于金伯利岩(图2-31)。岩石呈暗绿色,辉绿结构。辉绿岩在矿区东北部尤为发育,断续长达900米,最宽处50米,与50号岩管无接触关系。
图2-31 辉绿岩雁行式排列平面图
2.4.3 50号岩管的形态、规模、产状
50号金伯利岩管在地表呈东西长,南北窄的不规则菱状,长宽比为4.8:1。岩管西段主体近椭圆形,规模160米×40米;东段110线向东渐变为脉,长约200米,宽15~2米,其下方有隐伏金伯利岩体。50号岩管主体地表面积不大,0.64公顷,但在-70米处急剧收缩,向南东侧伏,产状变缓,后来在-100米处找到隐伏矿体(图2-32、图2-33、表2-14)。
图2-32 50号岩管地表平面图
表2-14 50号金伯利岩深度、形态、产状和面积一览表
图2-33 50号岩管104线勘探剖面图
2.4.4 50号岩管主要岩石类型
50号岩管包含角砾状、块状两大类型金伯利岩,以角砾状金伯利岩为主,占80%~85%,主要分布在岩管的边部和-20米以下;块状金伯利岩约占20%,主要分布在岩管西南边部少数呈脉状产出(表2-15)。
表2-15 50号金伯利岩岩石分类表
斑状富金云母金伯利岩分两期:早期呈包裹体存在于金伯利凝灰角砾岩和含(富含)围岩角砾金伯利岩中。晚期主要分布在岩管的西端,呈不规则脉状产出。
金伯利凝灰角砾岩主要分布在岩管中上部,呈不规则似漏斗状,尖灭于-20米标高;含(富含)围岩角砾斑状金云母金伯利岩分布在岩管四周,-20米标高以下,大部分为富含围岩角砾斑状金云母金伯利岩。在50号岩管各类金伯利岩中,一个显著特征是含镁铝榴石较多(肉眼和镜下均可见到),并富含同源捕虏体。根据各类金伯利岩互相穿插和包裹关系,岩石形成顺序是:斑状金伯利岩—斑状富金云母金伯利岩→金伯利凝灰角砾岩→含(富含)围岩角砾斑状金云母金伯利岩→斑状富金云母金伯利岩。
(1)块状金伯利岩
1)块状金伯利岩(Kb1)。岩石呈暗绿色,块状构造、圆斑状结构。圆斑晶为第一世代蛇纹石化、滑石化、碳酸盐化橄榄石(假象)和第一世代椭圆状金云母。斑晶含量15%~20%,基质由二、三世代橄榄石(假象)、铬铁矿、锐钛矿及隐晶质-微晶质方解石等组成。
2)斑状富金云母金伯利岩(Kb3)。岩石呈灰绿色,地表风化后呈灰—黄褐色;致密块状构造,斑状结构。斑晶为蛇纹石化、碳酸盐化橄榄石(假象),一般直径0.3~0.5厘米,最大可达1厘米以上,含量2.84%~27.51%(平均16.78%)。金云母呈淡黄色,风化后呈银白色薄片状,片径3~5毫米(Ng=1.611~1.624)。经常可见到椭圆形具有黑色次变边的新鲜镁铝榴石(0.5~2毫米),或镁铝榴石的蚀变产物——“绿豆”(由绿泥石、蛇纹石、碳酸盐、高岭土等组成)。
镜下可见第一世代具有熔蚀外貌橄榄石假像,常具有不规则网状裂隙,沿裂隙有尘土状磁铁矿析出。橄榄石常蚀变为蛇纹石、方解石、滑石。蛇纹石为浅褐色、浅绿色、浅灰白色,半透明,多为叶蛇纹石,正光性、正延性(N=1.567,Np=1.560);其次为纤维蛇纹石和胶蛇纹石。
自形板条状第二世代金云母,无色—淡黄色,无定向,彼此交叉呈格架状。常见有第二、三世代金云母,片径0.2~10毫米,含量15%~30%左右。基质由二、三世代蚀变橄榄石假像(颗粒0.2~1毫米,含量15%~30%)以及磁铁矿、铬铁矿、锐钛矿、蛇纹石、方解石以及放射状磷灰石组成。岩石中见有金云母岩等同源包体。
(2)角砾状金伯利岩
1)金伯利凝灰角砾岩(Kb25)。岩石呈灰绿、暗绿色,强碳酸盐化者呈灰白色,地表风化后呈黄褐色;角砾状构造,碎屑结构。角砾大小一般为0.2~10厘米,含量15%~30%。角砾以灰白色结晶灰岩为主,其次是粉砂岩、鲕状灰岩、窝卷灰岩、竹叶状灰岩以及生物碎屑灰岩。岩石中局部可见较大的早期金伯利岩角砾和镁铝榴石橄榄岩团块,以及金云母岩、尖晶石金云母岩、镁铝榴石金云母岩、斑状富金云母金伯利岩等同源包体。晶屑多为暗绿色,以呈尖稜角状蚀变橄榄石为主,粒径小于2毫米,含量10%~30%。此外尚见有少量棕黄色金云母(Ng=1.598~1.613)、铬铁矿(粒度0.2~1.5毫米,N=2.099~2.134,比重为4.54~4.81)、铬尖晶石和蚀变镁铝榴石晶屑等。基质为碳酸盐化细粒金伯利岩。岩石局部显示流动构造。
2)角砾状金伯利岩。角砾状金伯利岩呈灰绿色、暗绿色,强碳酸盐化后呈灰白色,风化后呈黄褐色;角砾状构造,碎屑结构。角砾成分为各种围岩碎块、深源捕虏体、同源包体或角砾、晶屑等。
根据岩石的成分和结构构造,可细分为金伯利凝灰角砾岩(碎屑角砾>50%)、含(富含)围岩角砾斑状金伯利角砾岩(含角砾15%~50%,富含角砾50%~90%)、含金伯利物质角砾岩(角砾>95%)。岩石基质为碳酸盐化细粒金伯利岩、斑状金云母金伯利岩。
(3)含(富含)围岩角砾斑状金云母金伯利岩(Kb18-20)
岩石呈暗绿色—灰绿色,风化后呈黄绿色、黄褐色,角砾状构造,碎屑结构。角砾以尖稜角状粉砂岩为主,次为石英砂岩及早期的金伯利凝灰角砾岩、斑状富金云母金伯利岩、镁铝榴石橄榄岩等同源角砾。
角砾大小由几毫米至数米,含量为15%~50%。靠近围岩,粉砂岩角砾增多,块度变大,粉砂岩含量可达80%~90%。围岩角砾边部有滑石化、绿泥石化。胶结物为暗绿色的斑状金云母金伯利岩。50号岩管各类金伯利岩中的同源捕虏体可分两大类:一类为镁铝榴石橄榄岩,另一类为金云母岩。
(4)含金伯利物质角砾岩(Kb0)
含金伯利物质角砾岩,是金伯利岩形成过程中的一种伴生岩石,在多数岩管的边缘或管中皆有产出。在50号岩管北侧+60米标高上下,该类岩石呈一高角度的透镜体状,立附于矿体的边部。这类岩性不属金伯利岩类型,混入围岩物质较多,但也有一定的含矿性。
岩石呈灰白色或黄褐色,碎屑结构,角砾状构造。角砾成分主要由石英砂岩、粉砂岩以及砂质页岩等围岩组成。角砾呈不规则的稜角状,大小不一,0.02~2.00米,一般为0.05~0.30米,含量约95%以上。胶结物主要为各种细小围岩的碎屑(小于2毫米)及金伯利物质组成,有时在岩石内可见到含铬镁铝榴石蚀变的产物——“绿豆”,其他金伯利物质则不易见到。
通过选矿,这类岩石普遍含有金刚石,有的金刚石品位达0.1~0.5克拉/立方米,甚至更富。虽然大部分样品含矿不高或不含矿,但平均品位可达0.13克拉/立方米,已符合最低工业指标(15毫克/立方米)的要求。由于样品数量不足,尚未作为矿体处理。
2.4.5 50号岩管金伯利岩矿物特征
在50号金伯利岩管中,共发现有50多种矿物。按其成因和来源,可分为金伯利岩浆期矿物、岩浆期后热液期矿物和捕虏体矿物。与金刚石在化学成分,形成条件相近的共生矿物主要有含铬镁铝榴石、铬铁矿、钛铁矿、碳硅石(含量较少)等。这些矿物在金刚石找矿勘查中有着重要的指示作用(表2-16)。
表2-16 50号金伯利岩管矿物一览表
(1)含铬镁铝榴石
50号岩管含铬镁铝榴石含量很高(0.062~16.35克/吨),呈斑晶产出,斑晶直径常小于2毫米,但有时也见3~4厘米的巨晶。颜色以玫瑰紫色为主,其次为玫瑰色、粉红色、浅红橙色,颜色越深,含铬量与折光率相对增高。镁铝榴石的化学成分变化区间较大,Cr2O3的含量变化在橙色系列—紫色系列之间变化(1.63%~13.49%),Al2O3含量13.40%~22.71%,MgO含量13.71%~22.63%,CaO含量2.24%~8.85%(见图2-34)。紫色系列与Cr2O3和MgO含量呈正相关,浅红、橙色系列和Al2O3与FeO含量呈正相关。镁铝榴石化学成分以富铬低钙为特征,其Cr2O3与Al2O3含量呈负相关(表2-17、表2-18)。
图2-34 50号岩管铬铁矿Cr2O3与CaO、TiO2散点图
表2-17 镁铝榴石颜色、比重、折光率及含铬量表
表2-18 50号岩管镁铝榴石化学成分表
续表
(2)铬铁矿
铬铁矿在50号金伯利岩管的各种岩石类型中均有分布,以斑状富含金云母金伯利岩Cr2O3含量最多,最高达66.32%;含围岩角砾斑状金云母金伯利岩含量9.65%~11.47%,金伯利凝灰角砾岩含量最低,为2.84%~4.75%。
铬铁矿属镁质富铁铬铁矿,黑色,粉末为棕色,贝壳状断口,断面呈沥青、金属、半金属光泽。铬铁矿在金伯利岩中呈粗晶、巨晶或基质微晶产出,粒度大小不一,粗晶巨晶1~5毫米,微晶0.5~1毫米,呈自形、半自形、它形。粗晶因溶蚀作用,呈浑圆或半浑圆状,表面粗糙,常有麻点状蚀像;表面或内部裂隙含有磁铁矿杂质,显磁性;普遍带有碳酸盐、蛇纹石的白色粉末厚膜。
铬铁矿化学成分为Cr2O352%~58%,而金刚石包体中的铬铁矿Cr2O3含量62%~67.3%;Al2O36%~10%,TiO20.01%~5%,MgO8%~16%(表2-19)。
表2-19 50号岩管铬铁矿化学成分表
2.4.6 50号岩管金伯利岩化学成分特征
由于金伯利岩形成历史复杂,经过多种作用,受混染程度不同,其化学成分变化很大。目前测得的金伯利岩化学成分不代表其原始金伯利岩浆的化学成分(表2-20)。可以看出50号岩管的岩石化学成分具有SiO2不饱和与富MgO特点。
与30号岩管相比,50号岩管的SiO2、MgO与Cr2O3、Ti2O3含量更高,因此其含矿性也高于30号岩管。与42号岩管相比,50号岩管主要金伯利岩石类型中的Cr+Ni明显增高,而钛的含量则明显降低。
表2-20 50号岩管金伯利岩化学成分一览表
2.4.7 50号岩管稀土元素配分模式
图2-35为瓦房店地区50号岩管不同岩石类型、包体(二辉橄榄石)和含矿岩管的稀土元素关系球粒陨石标准化曲线。50号岩管中的深源包体与金伯利岩石类型具有相同的变化趋势和接近的La/Ce、La/Sm、Sm/Nd、L/Yab、LREE/HREE数值,但∑REE较低。
含矿2号岩管与50号粗晶斑状金伯利岩相比,具有较高的∑REE、La/Yb值、LREE/HREE、La/Sm值特征。而且曲线陡度稍有增大。表明2号岩管粗粒橄榄石、斑晶橄榄石很少,可能是经分异的进化岩浆。就50号岩管本身来讲,不同的岩浆类型稀土元素的丰度也存在着差异,反映同一岩体的岩浆从早期到晚期稀土元素的演化规律。
2.4.8 50号岩管金刚石特征
(1)50号岩管金刚石品位
50号岩管的宝石级金刚石质量好、品位高,在世界上有一定知名度。工业级金刚石可分装饰用和工业用两大类,其中工业用根据金刚石重量和质量又细分六类。按我国建工部1965年4月颁发的金刚石工业分级规定,将50号岩管金刚石各级别所占的颗粒和重量百分比列于表2-21。
图2-35 瓦房店地区50号岩管金伯利岩稀土配分模式
表2-21 50号岩管工业级金刚石各级别所占的颗粒数、重量百分比统计表
50号岩管中金刚石含包裹体的数量为28.20%,以石墨包体最多,约占包裹体数99.09%。另外还见有极少量的金刚石、橄榄石、镁铝榴石、铬尖晶石等包裹体。
50号岩管金刚石粒度大小相差悬殊,最大为7毫米,重量414.59毫克;小的不到1毫克(不含-0.5毫克级)。金刚石平均重量2.57毫克。
从岩管粒级看,0.5~1毫米级别占78.3%;从重量看1~2毫米级占30.59%,为岩管金刚石总重量的1/3。
图2-36 50号岩管所产部分金刚石晶体形态
(2)金刚石特征
50号金伯利岩管所产金刚石晶型以菱形十二面体、阶梯状八面体、八面体和十二面体聚形较多,其次为平面八面体、立方体、异形晶、半晶形和连生体等。聚形有五种:八面体十二面体聚形,立方体阶梯状八面体聚形,立方体八面体十二面体聚形,立方体曲面四方体聚形,立方体三角八面体聚形(图2-36)。
金刚石颜色浅而均匀,以无色微黄色为主(占81.45%),其余依次为浅棕黄色、浅灰色、乳白色、褐色、灰白色、深灰色,并发现有浅蓝绿色、浅黄绿色、粉色、黑色金刚石,但数量极少。
用克列里奇重液方法测得金刚石比重为3.53~3.55。折光率为2.425(钠光下),无色金刚石为2.433。
在50号岩管所产的金刚石中,有99.87%的金刚石在X光照射下发生天蓝色萤光,有0.13%金刚石不发光,颜色有黑色、褐色,也有无色透明的。
50号岩管金刚石的晶面花纹极其复杂,蚀像极为发育。常见有倒三角形凹坑、四边形、五边形、六边形凹坑、矩柱状、参差状、块状花纹,还见有倒似叠瓦状、线纹状、蛀虫状、似鳞片状、似圆盘状,毛玻璃化,刻蚀沟等特征。在少数曲面晶体上见到面缝合线、束状晕线和塑性变形滑动线的蚀像。
2.4.9 50号岩管的深源包体
50号岩管中的深源捕虏体主要是橄榄岩和金云母岩,偶见云母橄榄长石岩,以橄榄岩数量最多。橄榄岩包括含铬镁铝榴石橄榄岩和含铬铁矿橄榄岩两种,均遭到强烈蚀变,但样品中的石榴子石、铬铁矿保存较好。
(1)橄榄岩
暗绿一黄绿色,包体直径5~6厘米。球形或椭球形,矿物已全部蚀变成蛇纹石或滑石的集合体,根据所析出的细粒磁铁矿的分布,大体可以看出颗粒轮廓。矿物粒度均在0.1~0.3毫米左右。
(2)石榴石橄榄岩
石榴石橄榄岩包体直径20~25厘米,数量较少。核心部分石榴子石受到蚀变。石榴石具反应边,宽1.5~2毫米,由褐色次生尖晶石、细粒辉石、鳞片状金云母以及隐晶质组成,沿石榴石裂隙有小片金云母充填。根据石榴石含铬量判断平衡压力为2GPa,比金伯利岩浆源区深度浅,因此上述反应可能发生于捕虏体被金伯利岩浆捕获之后。橄榄石已全部蚀变为蛇纹石。岩石具不等粒与网状结构,沿网脉裂隙为碳酸盐矿物充填。
(3)铬铁矿橄榄岩
具不等粒及包含结构。已蚀变为绢石的辉石(2~3毫米)包裹有浑圆的蛇纹石化橄榄石(0.3~0.5毫米)。铬铁矿呈集合体,半自形,边界平直,约3毫米,发育有{111}裂开,也包裹了浑圆状的橄榄石。尽管岩石遭受了蚀变,但仍显示岩浆岩结构特征。
50号岩管含有较多的各种金云母岩捕虏体,包括石榴石金云母岩、橄榄金云母岩及云母岩。岩石具伟晶-粗粒不等粒结构,橄榄石、石榴子石粒度为5~7毫米,金云母略小,呈揉皱、折断状彼此镶嵌。金云母与石榴石单矿物分析表明,它们与金伯利岩中的这两种巨晶成分相近,推测是早期的金伯利岩浆巨晶结晶阶段的晶体堆积物。
2.4.10 50号岩管金伯利岩的蚀变与风化特征
50号岩管的金伯利岩普遍经历了蚀变和风化作用,使其矿物成分发生了变化。
首先,金伯利岩经历了岩浆期后的热液蚀变过程,主要表现为金云母化、蛇纹石化、碳酸盐化、滑石化、硅化等。
金云母化是金伯利岩浆与围岩捕虏体发生交代的产物,使围岩角砾边缘生成了片状、鳞片状具反吸收的金云母。后期生成的金云母呈叶片状、细脉状充填在金伯利岩的裂隙中。
蛇纹石化将金伯利岩中原生的橄榄石(斑晶式基质)蚀变为蛇纹石,通常保留橄榄石假象。蚀变形成的矿物主要有叶蛇纹石、胶蛇纹石,偶见纤维蛇纹石呈网状充填。
碳酸盐化主要为它形柱状方解石均匀交代橄榄石、金云母和基质,另一种晚期方解石脉沿裂隙充填在构造破碎带中。通常岩管边部碳酸盐化强烈。
滑石化表现为显微鳞片状的化石均匀交代蚀变橄榄石和基质,特别在含(富含)围岩角砾斑状金云母金伯利岩中较为发育。
硅化仅在岩管的构造破碎带中或穿插入围岩的小型金伯利岩脉中可见到,以它形粒状石英交代橄榄石、金云母和基质。
绿泥石化比较微弱,仅在金伯利岩管边部的小裂隙中,或在含围岩角砾斑状金云母金伯利岩中的围岩角砾边部出现。
出露地表的金伯利岩极易受风化,岩石中的铁在氧化条件下形成褐铁矿,使金伯利岩外貌呈黄褐色土状物。
2.4.11 岩管成因及时代
(1)岩管成因
据对50号岩管金伯利岩的岩石特征、矿物组合、产出形态以及与围岩、构造关系等方面的分析,50号岩管的形成具有以下特点:
1)在50号岩管的金伯利岩中,金伯利凝灰角砾岩占有相当大的比例。岩石中有大量来自寒武系的石灰岩和同源岩石的碎屑,以及岩管本身较早时期形成的主要造岩矿物的晶屑。由此可见,岩管形成时有很大的爆发力。
2)富含围岩角砾斑状金云母金伯利岩多分布在岩管边缘和底部,向内逐渐过渡为含围岩角砾斑状金云母金伯利岩。围岩角砾由不同时代地层岩石碎块组成,大小不一,新老混杂,较大者均成浑圆状。金伯利凝灰角砾岩多分布在岩管上部和中部,似漏斗状产出,说明金伯利岩是多期形成的。斑状金伯利岩和斑状富金云母金伯利岩在岩管中呈相互穿插、包裹和脉状产出,也说明金伯利岩是多期形成的,其顺序可能是侵入-爆发-侵入。从整个形成过程来看,还是以爆发为主。
(2)岩管形成时代的探讨
关于岩管形成时代,结合金伯利岩区域侵位特征与同位素年龄测定数据,形成以下证据和推断。
1)金伯利岩所侵入的围岩时代,最晚为寒武纪,世代更新的围岩尚未见到。
2)在新金县瓦窝公社芦屯等地出露的下侏罗系砾岩层中,发现了金刚石和含铬镁铝榴石、铬铁矿等矿物。
3)在2号、30号、42号、50号岩管以及10号岩脉中取的同位素年龄测定样,经地质科学院、地质力学所、南京大学、长春地质学院等单位钾氩法分析结果,其年龄区间大多在3.41亿~4.5亿年(表-22)。英国奇切斯特金刚石股份有限公司采用Rb-Sr法测定为4.62亿年。
4)区内所见的流纹斑岩、橄榄玄武岩、辉绿岩、煌斑岩、安山岩、粗面岩等脉岩,均侵入到金伯利岩之内,而在二道沟矿区(42号岩管)所取的流纹斑岩同位素年龄龄测定样,经南京大学测定结果为1.25亿年。辉绿岩同位素年龄为1.2亿年。
5)区内大多数的岩管和岩脉的长轴和走向均为北东东或北东向。
6)50号岩管长轴方向近东西,短轴方向一为北东,一为北西,赋存在东西向(F1)和北东向(F7)二级构造交汇部位。说明岩管的形成是受这两组构造复合控制的。
根据上述情况,认为50号岩管的形成时代为早-中古生代,构造上受东西向和华夏系构造复合控制。
表2-22 50号岩管金伯利岩同位素年龄测定结果一览表
图2-38 50号岩管岩体剖面图
2.4.12 50号岩管东南部的隐伏矿体
2.4.12.1 隐伏岩体产出部位、形态、规模、产状
隐伏岩体位于50号岩管东段脉体的南部,是一个埋深120米以下的未出露地表的金伯利岩体。隐伏岩体上顶围岩为蓟县系桥头组石英砂岩,主体赋存在南芬组粉砂岩、页岩之中。
隐伏岩体由西段隐伏岩体和东段隐伏岩脉两部分组成,呈东西向展布,总长达500多米。
西段隐伏岩体分布在108+20线—112线之间。在108+20线处,隐伏岩体为50号岩管东段深部矿体的一部分;在110线—112线之间隐伏岩体与地表金伯利岩脉相连。隐伏岩体长约100米,宽60米,赋存在段高+20米至-80米之间,呈上窄下宽,西宽东窄的不规则状,从114线往东逐渐与隐伏岩脉相连。
东段隐伏岩脉分布在114—018线之间,属于岩脉的膨大体,长约240米,最宽达20米,平均宽3米,赋存在段高+60米~-140米之间,由西向东逐渐变窄。在018线~024线间为一隐伏金伯利岩脉,长约240米,宽0.5~2米,分布在段高+20米~-180米间。隐伏岩体产状陡直,倾向不定,与围岩界线清楚(图2-37)。
2.4.12.2 隐伏岩体岩石类型及含矿性
隐伏岩体主要为金伯利角砾岩、含围岩碎屑金伯利岩及少量斑状金伯利岩,边部见碳酸盐化金伯利岩。隐伏岩脉为含围岩角砾金伯利岩,斑状金伯利岩,东段为碳酸盐化金伯利岩。
由于钻孔岩心体积小而无代表性,对隐伏岩体的含矿性测定,主要采用岩石类型对比,以及块段内的地表、坑道、钻孔岩心等样品的金刚石含量的算术平均和体积加权估算求得,其结果为0.78克拉/立方米,属中等品位。