山東蒙陰小方山地區金伯利巖床的成礦作用及找礦意義

王照波，曹和才，李大鵬，卞青，王慶軍，楊斌

(1.國土資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室，山東 濟南　250013；2.山東省第七地質礦產勘查院，山東 臨沂　276006；3.山東省地質科學研究院，山東 濟南　250013；4.山東金剛石研究中心.山東 臨沂　276006；5.北京大學地球與空間科學學院,北京　100871)

山東蒙陰小方山地區金伯利巖床的成礦作用及找礦意義

王照波1，2，4，曹和才2，李大鵬1，3，卞青1，5，王慶軍2，楊斌1，3

(1.國土資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室，山東 濟南250013；2.山東省第七地質礦產勘查院，山東 臨沂276006；3.山東省地質科學研究院，山東 濟南250013；4.山東金剛石研究中心.山東 臨沂276006；5.北京大學地球與空間科學學院,北京100871)

山東蒙陰地區盛產金剛石，一直受到國內外地質學家關注。近年來的勘查和研究表明，該區NW走向的金伯利巖不是以往認為的巖脈，而是巖床，并根據賦存層位發現了新的金伯利巖床——珍寶1號。在此基礎上，研究了巖床的微量元素特征，并根據構造的切割與地層展布特征恢復了白堊紀晚期時的原始地貌，對巖床的巖漿來源進行了分析。

金伯利巖；地質特征；流動構造；西峪礦帶；蒙陰小方山；山東省

引文格式：王照波，曹和才，李大鵬，等.山東蒙陰小方山地區金伯利巖床的成礦作用及找礦意義[J].山東國土資源，2015，31(5)：1-6.WANG Zhaobo, CAO Hecai, LI Dapeng，etc.Mineralization and Prospecting Significance of Kimberlite Deposit in Fangshan Area of Shandong Province[J].Shandong Land and Resources,2015，31(5)：1-6..

0　引言

山東蒙陰地區金剛石成礦作用與超基性金伯利巖活動有關，尤其是與底侵的深源基性巖關系密切，地質科學家們做了大量的研究工作[1-3]。研究表明，蒙陰地區的金伯利巖，尤其是NW走向的金伯利巖，是以巖筒或巖脈形式發育的，然而，近年來的勘查和研究表明，該區的金伯利巖是以巖床形式發育的。結合近年來項目組所獲得的最新的勘查和研究資料，介紹了該區金剛石的產出特點與特征，討論其成礦作用及找礦方向，以期拋磚引玉，引起廣大地學同仁的重視與研究。

自20世紀60年代以來，809地質隊便對西峪金伯利巖帶開展了系統的找礦評價工作，包括小方山地區的勝利Ⅶ號、勝利Ⅷ號、紅旗23號、勝利Ⅳ號、勝利Ⅴ號5個巖體。地質學家對這5個金伯利巖體的產出形式看法不一，但總體上還是認為，除紅旗23號巖體外，其他巖體以巖脈產出形式為主。翟德山等(1975)*山東省第七地質隊，翟德山，山東省蒙陰縣西峪金剛石礦帶普查報告，1975年、胡思頤等(1983)*山東省第七地質隊，胡思頤，山東省蒙陰縣金剛石原生礦床研究報告，1983年均認為，除紅旗23號巖體由北部巖管和南部巖脈組成外，其他均為巖脈；羅聲宣認為除紅旗23號呈巖床產出外，其他均為巖脈。另外，小方山地區的金伯利巖體呈NW向展布，與區域金伯利巖體呈NNE向展布不一致，以往也多認為是受到了NNW向構造的控制[4]。通過近年來對該區域的勘查與研究，認為小方山地區早古生代蓋層中的NW向巖帶均呈順層或近乎順層的巖床產出，只是在后期構造作用影響下導致地層走向呈NNW展布，才呈現出NW向延伸的脈狀或管狀的假象。

1　區域地質特征

小方山地區NW向金伯利巖帶位于魯西地塊蒙陰凹陷的北部邊緣。其地質背景主要有以下特征。

1.1地層

主要分布于新泰-垛莊斷裂南西側，由NE向SW時代依次漸新(圖1)。

圖1　小方山地區區域地質簡圖

1.1.1早古生代地層

主要包括九龍群、馬家溝群、月門溝群。地層整體呈NW—SE走向，受新泰-垛莊斷裂破壞嚴重，連續性差，產狀變化大，厚度不一，多呈斷片或斷塊。

1.1.2中生代—新生代地層

主要包括淄博群、青山群、萊陽群、官莊群。大面積分布于蒙陰盆地中，總體傾向NE，傾角20°～30°，厚度向盆地中間變大。

1.2構造

斷裂構造發育，按展布方向大體可分為NW向、NNE向、NEE向3組。

1.2.1NW向斷裂

以新泰垛莊斷裂為主，并在其西側古生代地層中發育一系列平行次級斷裂。斷裂總體走向315°～325°，傾向SW，傾角50°～70°，主斷裂面寬50～200m不等，主要表現為斷層泥化、角礫巖化及碎裂巖化，斷裂SW盤下降，造成北東側新太古代傲徠山序列二長花崗巖與西南側早古生代沉積蓋層直接接觸。該區域性大斷裂控制了蒙陰盆地的發育。

次級斷裂至少發育有4條，均為高角度的正斷層，其底部與主斷裂相抵，由于上盤向西南依次下滑，造成不同時代的地層與基底花崗巖直接接觸。

1.2.2NNE向斷裂

規模較NW向斷裂小，多為上五井斷裂的次級斷裂，具張扭性特征。

1.2.3NEE向斷裂

該組斷裂最不發育，為NW向斷裂的共軛斷裂，斷裂面主要傾向NW，傾角60°～80°，多為張扭性。

上述3組斷裂中以NNE向斷裂與金伯利巖關系最為密切，其為金伯利巖漿的上升提供通道或就位空間，而NW向、NEE向斷裂在局部與NNE向斷裂相交切，形成金伯利巖管或較大的巖脈。

1.3巖漿巖

大面積分布于新泰垛莊斷裂北東側，主要為新太古代傲徠山序列二長花崗巖及古生代常馬莊單元金伯利巖。

西峪金伯利巖帶可分為NNE向巖帶和NW向巖帶，其中NNE向巖帶由紅旗2號等12條巖脈、紅旗6號等8個巖管組成。NW向展布位于西峪巖帶的南端。

2　金伯利巖床的地質特征

2.1金伯利巖床分布及特征

小方山地區的NW向巖帶均呈巖床產出，位于西峪巖帶的南端，由西向東依次編號為：勝利Ⅶ號、勝利Ⅷ號、珍寶1號(為新發現巖床)、紅旗23號、勝利Ⅳ號、勝利Ⅴ號。受制于侵位時金伯利巖漿的規模、層間薄弱面的性質，該地區巖床規模均不大，見表1，其中以紅旗23號地表出露長度及傾向延伸距離最大，其地表出露總長度125m，北寬南窄，北段寬11m，長55m，南端寬1～5m，長70m，傾向延伸90余米，厚度變化較大，并向深部被斷失或尖滅，如圖2所示。

2.2金伯利巖床巖石及化學成分特征

金伯利巖床的巖性主要為強碳酸鹽化斑狀金伯利巖，巖石呈灰色、土黃色，主要礦物成分為方解石，含量>80%，原巖成分難以辨認，但保留了斑狀結構，特別是橄欖石斑晶橢圓狀輪廓明顯，局部可見晶形完好的磁鐵礦立方體。

表1　小方山地區金伯利巖床特征

圖2　紅旗23號巖床Ⅰ勘探線剖面圖

強碳酸鹽化作用使得金伯利巖床的化學成分較典型金伯利巖有所不同，特別是CaO，CO2含量分別為29.54%，24.80%，較斑狀金云母金伯利巖(3.015%，0.486%)提高了1個數量級。

2.3金伯利巖床的微量元素特征

研究了珍寶1號巖床(圖3)鉆孔內金伯利蝕變巖與圍巖白云巖的微量元素特征，含量分析結果見表2。

根據微量元素分析結果，按照橄欖石的(礦物/熔體)分配系數對元素自左向右進行排列，形成折線圖(圖4)，根據微量元素折線圖，金伯利蝕變巖與圍巖白云巖形成了鮮明的差異，元素含量的差異伴隨著橄欖石的分配系數增大自左向右逐漸減少，P形成最大差異，至Co，Ta，W，Mo 4種元素，其含量趨于一致，而自Sr至Pb 4種元素，金伯利蝕變巖的元素含量逐漸低于圍巖白云巖的含量。

金伯利蝕變巖與圍巖微量元素含量的差異明顯，這種差異與橄欖石的分配系數具有高度的一致性，表明珍寶1號巖床主要由金伯利蝕變巖組成，為巖石圈地幔橄欖巖部分熔融形成的前鋒熱液物質上升到近地表后，沿著層間薄弱帶運移，與圍巖形成金伯利蝕變巖。由于珍寶1號巖床的巖石中橄欖石成分相對含量較少，從而導致了與橄欖石具有較高分配系數的Sr，Mn，Zn，Pb 四種元素逐漸表現為虧損特征。金伯利蝕變巖與圍巖微量元素含量差值折線圖的建立，為在金剛石找礦過程中，尋找及確認金伯利巖的蝕變具有極強的參考意義。

表2　珍寶1號巖床金伯利蝕變巖與圍巖微量元素含量(10-6)

圖3　珍寶1號金伯利巖床地質剖面圖

圖4　金伯利蝕變巖與圍巖的微量元素含量折線圖

2.4金伯利巖床中的金剛石特征

金伯利巖床中產出的金剛石與其他金伯利巖脈中產出的金剛石特征相似。在+0.5mm級別中，粒級以-1+0.5mm為主，占80.94%，其次為-2+1mm；重量則以-2+1mm最高，占42.03%，其次為-1+0.5mm，-0.5mm；晶形以階梯狀八面體為主，占69.65%，其次為曲面菱形十二面體、平面八面體、八面體與曲面菱形十二面體的聚形。顏色以淺黃色為主，占57.69%，其次為無色、淺灰色；晶體具有不同程度的破碎，完整度較差，多含有包裹體，裂隙發育；金剛石質量較差，以碎粒級為主，占80%以上，其次為地質鉆頭級。

金伯利巖床中的金剛石含量以紅旗23號最高，為44.88mg/m3，向兩側迅速變貧，西北端勝利Ⅶ號為4.34mg/m3，東南端勝利Ⅳ號為6.94mg/m3。

2.5金伯利巖床巖漿流動方向研究

2.5.1巖漿流動指示構造

該次研究利用了紅旗23號巖床上施工的ZK2302鉆孔、ZK2303鉆孔碳酸鹽化斑狀金伯利巖心中發現了較為明顯的巖漿流動構造(照片1)。在確定巖心頂底及巖床順層流動所形成的流線構造(與圍巖NW傾向一致)的基礎上，根據巖床中碎屑的流動方向，流動所形成的拖拽特征、扁平碎屑角礫的疊瓦狀排列特征以及扁平碎屑的旋轉特征，判斷出紅旗23號金伯利巖床的巖漿流動方向為自北東向南西流動，與現在的地層傾向一致。據此推斷，該區域巖床的巖漿來源于新泰-垛莊斷裂以北區域。

照片1　金伯利巖床中的流動構造與旋轉構造

2.5.2金伯利巖床的供源分析

小方山地區金伯利巖床屬西峪巖帶的一部分，位于西峪礦帶的南部邊緣，東西分布寬達6km，紅旗23號巖床的厚度達到20余米，如此規模的巖床由附近的紅旗2號巖脈(厚度0.2～2m)供給的可能性較小，加之該區金伯利巖床受到新泰-垛莊斷裂及其次級斷裂的滑脫南移，恢復厚度的巖床位置，已經位于現在2號巖脈以北，因此分析金伯利巖床來源于北側的較大巖漿通道的供給，且有可能與西峪巖管群有直接的關系。

3　金伯利巖床的侵位時代分析

小方山地區金伯利巖床最高侵入層位為馬家溝群土峪組，該組形成時代為中奧陶統達瑞威爾階(467.3～458.4Ma)，故而可以肯定的是金伯利巖床的侵位時間要晚于467.3Ma。

王照波等[5]對蒙陰地區金剛石的中間儲集層信息[6]、古地磁資料、控制構造形跡[7]、放射性同位素及大地構造演化背景進行了綜合分析研究，認為蒙陰巖區金伯利巖的侵位時代應為晚古生代二疊紀。小方山地區金伯利巖床的侵位時代應與其為同時代的產物。

4　找礦意義

4.1溯源找礦

眾所周知，之所以形成金伯利巖床，其母巖漿必然經過一定通道上升，后順層侵入。從金伯利巖床的規來看模，其上升通道應為較大的巖脈或巖管。通過對新泰垛莊斷裂斷距的估算，恢復金伯利巖床最初侵位時的位置，以大致判斷其上升通道的位置。

如圖5所示，根據紅旗23號巖床Ⅰ勘探線ZK2301鉆孔所揭露的八陡組與下盤張夏組下灰巖段鮞粒灰巖之間有750m的地層厚度被斷失，以方山斷裂45°的平均傾角來計算，該區域巖床因方山斷裂的錯動就可達到750m的水平錯移量。該區更大的斷裂為新泰-垛莊斷裂，根據紅旗23號巖床的1號勘探線剖面所揭示的斷裂傾角在25°左右，該斷裂北盤原有的地層因抬升已經被剝蝕殆盡，已經沒有殘存的地層作為錯斷距離的估算點，但可以肯定的是，該斷裂錯斷了寒武、奧陶、石炭、二疊紀地層，以現在小方山一帶方山斷裂與新泰-垛莊斷裂之間出露的最新地層層位為寒武紀炒米店組為起點進行估算，新泰-垛莊斷裂在小方山一帶的垂直斷距超過了785m，若以30°的平均斷裂傾角進行計算，新泰-垛莊斷裂的水平錯距可達到1570m，兩者水平錯距累加為2320m，考慮到新泰-垛莊北盤地層已經被完全剝蝕殆盡，其原始沉積不整合面應該在現有剝蝕的巖體之上數百米的地方，因此實際的錯動距離應該還要大。該區巖床至西峪巖管群的垂直距離也就在3～4km，本身斷裂的北盤還會保留一部分的巖床(已被剝蝕掉)，考慮到細窄的巖脈供給如此厚大而廣泛的巖床的情況，故而分析西峪巖管群極有可能為小方山地區金伯利巖床的巖漿供給者，但也不排除在西峪—南坪—小北山一線存在未知巖管的可能性，但考慮到金伯利巖侵位的控制構造特征，這種存在的可能性比較小。

圖5　蒙陰小方山地區現代地表形態與恢復白堊紀晚期地表形態剖面圖

4.2外圍找礦的指導意義

在平邑縣大井頭村-宋家莊一帶發現了大量的金剛石及伴生指示礦物，并在大井頭南東黃山組白云巖中發現1條黃色條帶狀地質體(野外定名煌斑巖)，其中選獲利馬礦9顆。另外在大井頭地區存在的3個金剛石重砂異常均分布在三山子組白云巖分布區，異常的走向與地層走向吻合，暗示了該區金剛石重砂異常與地層之間存在耦合關系，且該區域的地層與小方山地區的地層一致。對比小方山地區金伯利巖床的侵位層位、巖性特征、微量元素分布等，認為在大井頭地區的白云巖地層中如存在金伯利巖，極有可能會以巖床的形式存在。所以，今后在平邑大井頭地區尋找金剛石礦，應重點考慮巖床的可能性以及針對巖床狀的金伯利巖進行找礦的有效手段。

5　結語

該研究確定了小方山地區早古生代沉積蓋層中的金伯利巖是以巖床形式產出的，進行的構造恢復研究表明，小方山地區的金伯利巖床與西峪巖管群在成因上可能存在較大的直接聯系，然而對其研究僅僅是初步的，將從地球化學、構造演化的角度進行更加深入的研究工作，以期對該區的金剛石找礦工作有所幫助。

致謝：感謝艾計泉高級工程師的指導與幫助。野外研究過程中，得到了山東省第七地質礦產勘查院褚志遠、劉巖、徐衍明等工程師的大力協助，在此一并致謝。

[1]池際尚，路鳳香.華北地臺金伯利巖及古生代巖石圈地幔特征[M].北京：科學出版社，1996：1-6.

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[7]王照波，呂青，葛躍進，王慶軍.論牛嵐構造體系的特征及其對蒙陰金伯利巖帶的控制[J].山東國土資源，2013，29(10)：1-8.

Mineralization and Prospecting Significance of Kimberlite Deposit in Fangshan Area of Shandong Province

WANG Zhaobo1,2,4, CAO Hecai2, LI Dapeng1,3,BIAN Qing1,5, WANG Qingjun2, YANG Bin1,3

(1.Key Laboratory of Gold Mineralization Process and Resources Utilization Subordinated to the Ministry of land and resources, Shandong, Ji'nan 250013, China; 2. No. 7 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Shandong Linyi 276006, China; 3. Shandong Institute of Geological Sciences, Shandong Ji'nan 250013, China; 4. Shandong Diamond Research Center, Shandong Linyi 276006, China; 5. Earth and Space Science College of Beijing University, Beijing 100871, China)

Diamond is very rich in Mengyin area of Shandong province. It has been concerned by domestic and foreign geologists. As showed by exploration and research, it is regarded that kimberlite rocks with the trend of NW in this region are deposits, not rock veins. According to occurrence layers, new limberlite bedrock has been found and named as No. 1 treasure. On this basis, characteristics of trace elements in the bedrock have been studied. According to the cutting and distribution characteristics of structures, the original landscape restoration in late Cretaceous age has been carried out, and magma source of the bedrock has been analyzed as well.

Kimberlite rock; bedrock; flow structure; Xiyu ore belt; Xiaofangshan area in Mengyin county; Shandong province

2015-02-27；

2015-03-14；編輯：曹麗麗

國土資源部金礦成礦作用與資源利用重點實驗室開放基金(2014004)；山東省“泰山學者”建設工程專項經費；國家自然科學基金項目(41272047)

王照波(1971—)，男，山東平邑人，高級工程師，主要從事礦產勘查及礦床學研究工作；E-mail:13805498543@163.com

P588.12+5

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