摘要:揚子地臺的金剛石原生礦找礦工作一直為世界金剛石學界所關注。湖南的金剛石原生礦勘查與研就工作起步早、難度大,但至今未取得重大突破。本文從湖南金剛石找礦所做的主要工作與取得的主要成果、原生礦成礦地質背景以及找礦存在的主要問題與工作難度出發,以湖南具有找到金剛石原生的礦床遠景為基礎,對找礦方法、思路與方向提出了積極的建議。
關鍵詞:湖南 原生礦金剛石 鉀鎂煌斑巖 找礦遠景區
一、湖南金剛石找礦所做的主要工作與取得的主要成果
湖南的金剛石找礦工作從1954年4月開始,至今已逾半個多世紀。找礦工作大致經歷了金剛石砂礦普查勘探階段(1954一1964年)、第一輪原生金剛石礦普查階段(1964一1984年)、中外合作及科研與生產相結合的原生金剛石礦找礦研究階段(1985年至今,可以視為第二輪原生金剛石礦普查)等三個階段。工作面積%721平方公里,砂礦選礦點139個,原生礦普查地區66個,探明金剛石砂礦區4個發現[1]。取得的主要成果概括以下幾方面。
(1)經過4年的普查勘探,1958年3月提交了《湖南省常德縣丁家港礦區及桃源縣桃源礦區金剛石砂礦地質勘探最終報告》,探明金剛石儲量 61.4萬克拉,填補了我國金剛石儲量的空白。1959年,國家據此建設了我國第一座金剛石礦山—601礦。經過艱苦的普查工作,1964年又找到了沉陵窯頭和黔陽安江地區兩處砂礦基地,并分別提交了砂礦勘探報告及丁、桃礦區階地和小型細谷砂礦補充勘探報告。至此,沉水主流四個砂礦區共探明金剛石儲量 74.3萬克拉,取得了令人矚目的豐碩找礦成果。1970年4月,我國第一顆人造地球衛星發射成功,其中使用的金剛石就是沉水流域采出的。
(2)在第一輪金剛石原生礦普查工作中,通過對區域金剛石成礦地質條件和金剛石及其指示礦物特征的分析與研究,并對有金剛石及其指示礦物出土的異常區進行的解剖評價工作,揭示了沉江砂礦金剛石來源的多源多期性。
(3)運用國內外金剛石成礦新理論、找礦新技術新方法,于1990年首次在寧鄉云影窩地區發現管脈伴生的含金剛石的橄欖鉀鎂煌斑巖(群),為湖南的原生金剛石找礦工作打開了新局面。
(4)《揚子地臺金剛石找礦方向研究與異常查證》項目啟動后,2007年在望城麻田可疑(超)基性巖體07NRzol樣中發現微粒金剛石1顆,為湖南的原生金剛石找礦工作注入了新活力。
二、湖南金剛石原生礦成礦地質背景
湖南具備形成金剛石寄主巖的地質條件,并且已證實有含金剛石的寄主巖產出。因此,湖南賦存具有工業價值的原生金剛石礦應該是不容置疑的。歸納起來主要有以下幾個方面(圖l)[2]。
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1.湖南具備相對穩定的古老結晶基底。湖南很大部分地域(上揚子臺褶帶一武陵山區和江南臺隆一雪峰山區)為揚子(準)地臺邊緣活動帶,屬P型克拉通,這與盛產金剛石的西澳準地臺基本相似,有利于鉀鎂煌斑巖型金剛石原生礦的形成。
2.湖南具有形成金剛石所需的巖石圈厚度。根據深部地球物理資料,湖南中西一西北部絕大部分地區,無論現代還是古代巖石圈厚度均在150一 300公里之間,且在常德一桃源、大庸(張家界)、以及漣源一邵陽三地區形成了巖石圈厚度增大區(250一300km),表明區內上地慢長期處于較穩定的狀態。這種穩定性高、剛性強、厚度大的巖石圈,有利于地慢中金剛石的生成、生長和集。
3.湖南巖石圈斷裂發育。區有北北東向鄂湘黔、湘桂、北東城步一桃江(古俯沖碰撞帶)、肚向安仁一常德(轉換斷裂)、以及東西向黔湘贛等五條巖石圈斷產布。其與地殼或基底斷裂交處,慢源基性一超基性巖、火山及煌斑巖、乃至鉀鎂煌斑巖成群帶分布。寧鄉云影窩、益陽泥江l常德港二口、會同若水、覃板、洪八門等地業已發現的成群成帶出的微含金剛石的鉀鎂煌斑巖、鉀鎂煌斑巖、鉀鎂煌斑巖沉火山屑一凝灰巖,以及望城麻田發現含微粒金剛石的可疑超基性火巖等足以證實:該區的大地構造境有利于鉀鎂煌斑巖形成。
4.湖南已有大量金剛石及指示礦物出土,而且具有多源多及自己特有類型的特點。湖南的剛石以Ia型為主,占78.74%,Ⅱa型僅占 12.85%,未發現Ⅱb型;貴州馬坪礦區的金剛石則以Ⅱa型為主,占87.22%,Ia型僅11.37%,nb型占0.7%。兩者存顯著的差異。湖南的金剛石其包體礦物P、E型金剛平分秋色,而且具有獨特的混合型(P+E)包體組合。此湖南的金剛石應有自己的來源。
三、湖南金岡拓原生礦找礦存在的主:問題與工作難度
尋找原生金剛石礦是一項難度大、探索性很強地質找礦工作,這是世界礦業界公認的。但至今湖庫的原生金剛石找礦工作沒有取得重大突破,到底難在哪里、工作中還存在哪些問題確實值得深思。
1.技術更新相對找礦部署而言顯得比較滯后。
世紀70年代末以前,世界各國金剛石地質學家們一致認為金伯利巖是金剛石的唯一母巖,它的主要指示礦物是含鉻鎂鋁榴石。直至澳大利亞阿蓋爾地區發現鉀鎂煌斑巖新類型原生金剛石礦后,鉻尖晶石作為指示礦物才被重視。隨著科學技術的進步,金剛石成礦新理論、找礦新技術、新方法于1984年后才在我國應用于找礦中,而湖南(以常德一靖州一帶為主)的金剛石原生礦找礦工作大都是在1974年以前進行的。因此,只注意了金伯利巖型金剛石原生礦的尋找,而忽視了鉀鎂煌斑巖型原生礦的尋找,甚至可以說還缺乏對鉀鎂煌斑巖型原生礦的認識。由此可以認為,湖南以往開展了金剛石原生礦找礦工作的很多區域的勘查與研究工作程度依然是比較低的。
2.以往找礦方法比較單一。采用經典的重砂測量方法,雖然在水系中發現了不少金剛石及其指示礦物異常區(點),但物化探方法沒有很好地配合使用。尤其是礦物鑒定方法沒有過關,對樣品中的鉻尖晶石沒有進行詳細的鑒定和研究。電子探針新技術1984年才應用于礦物化學成分測試。因此,區內上世紀 70年代以前獲得的大量鎂鋁榴石、鉻尖晶石,其產狀尚未查明。1984年以后,對區內少量重砂樣品進行復查,挑選部分鎂鋁榴石(比較標準的鎂鋁榴石絕大部分過去燒掉了)、鉻尖晶石進行了少量電子探針分析,其分析的數量有限,難以準確全面地說明問題,可以認為區內金剛石指示礦物的研究程度也是比較低的。
3.以往工作思路比較注重根據沉江主流水系重砂中金剛石及其指示礦物的分布和分選規律向上索源,而忽視了對近源和側向補給特征的研究和探索。常德丁家港、桃源城郊、玩陵窯頭、洪江安江四個金剛石砂礦區周圍及中、新生界紅盆地邊緣的地質工作程度均很低。舍近求遠的找礦工作部署,導致漏礦的可能性是比較大的。
4.區內植被發育,紅土風化殼厚,人工改造地貌劇烈,稻田廣布,加之金伯利巖/鉀鎂煌斑巖抗風化能力很弱,目標巖體可能已經強烈風化變成了紅(黃、藍)土,已面貌全非。部分巖體(特別是巖管)很可能被第四系覆蓋、甚至以負地形產出。這無疑加大了找礦工作的難度。加之以往找礦中只注重了金伯利巖/鉀鎂煌斑巖的圓斑結構,對其碎屑結構沒有引起重視。地質觀察未能有效識別巖體,或者因為向上索源思路的引導,而未能采取有效手段積極尋找、圈定和揭露以負地形產出的已覆蓋巖體的情況也應該是存在的。
綜上所述,湖南以往金剛石原生礦勘查與研究工作,盡管經歷的時間較長,投入的工作量也不少,但勘查和研究程度還是比較低的,存在的問題也較多,工作的難度也較國內、以及世界上其他很多地區大。根據區內大地構造背景、成礦地質條件分析以及金剛石砂礦和金剛石及其指示礦物分布情況,必須堅定信心進一步開展湖南原生金剛石礦研究與評價工作。
四、對找礦方法、思路與方向的探討
1.湖南具有找到原生金剛石礦床的遠景
目前,在揚子地臺湖南區內已探明常德丁家港、桃源、沉陵窯頭、黔陽安江4個中、小型金剛石砂礦區。據統計和分析研究資料顯示,上述各礦區金剛石均有自身不同的特征,而且區內金剛石及其指示礦物特征和分布特點,顯示了近源補給特征和以側向補給為主的特點,充分說明了其來源的多源多期性。區內金剛石顆粒大、質量好,以往勘查發現大于100毫克(0.5克拉)金剛石近200顆,最大的重70克拉。另據不完全統計辰溪一黃溪口河段以往砂礦勘探和近年來民采資料,該區段已發現大于10克拉的金剛石數百顆。進一步說明區內賦存有大而富的金剛石原生礦床。
湖南省地勘局413隊通過對以往資料進行二次開發和綜合研究,根據下列五個方面的因素進行了湖南金剛石原生礦找礦遠景區劃分:
(l)基底年齡為1800一2500Ma(P型)克拉通;
(2)超巖石圈斷裂帶或巖石圈斷裂帶與地殼斷裂或基底斷裂交匯地帶;
(3)巖石圈厚度大于150公里的地域;
(4)有含或不含金剛石的基性、超基性及煌斑巖體(群)產布;
(5)有金剛石砂礦或金剛石及其指示礦物異常區(點)分布。
共圈定了桃源一常德一石門、洪江一淑浦、鳳凰-芷江、會同一靖州、寧鄉一桃江五個找礦遠景區。并依據研究確定的靶區優選原則,在遠景區內篩選出了包括石門上五通在內的20余個重點靶區。綜合因素顯示,通過對這些重點靶區的進一步分析查證與勘查工作,是很有可能實現盡快在湖南找到金剛石原生礦床的目標的。
2.幾點建議
(l)大量的勘查和研究工作已經證實,湖南已形成了若干金剛石及其指示礦物相對富集區,而且已發現了金剛石及其指示礦物不少具有近源指示作用的表面特征,尤其是通過對鉻鐵礦、火山微球粒的研究,已發現其具有近源指示意義。因此,湖南原生金剛石找礦工作要突出金剛石本身的指示作用。4個金剛石砂礦區以及其他金剛石及指示礦物相對富集區的補給源區數十千米范圍內形成的異常要特別引起重視,重點解剖。與此同時,要加強對已有砂礦區重砂、巖體人工重砂、水系自然重砂中金剛石及指示礦物(包括具表面結構特征的鉻鐵礦、鎂鋁榴石、鎂鋁一鐵鋁榴石、鉻透輝石、綠輝石、鎂橄欖石、金云母及其他具高溫、高壓、深源指示意義的礦物)的對比研究工作,獲取盡可能多的巖石礦物學信息,弄清其來源、補給或指示關系,以便更好更快地開展金剛石原生礦勘查與研究工作。
(2)湖南金剛石原生礦找礦以往都是運用水系重砂法、地質觀察法沿河沿溝索源(和通過砂金找巖金類似),對成礦地質背景和金剛石及其指示礦物的綜合分析研究不夠,方向、目標不十分明確,往往舍近求遠。筆者認為,現代水系重砂法對于在具有單式線狀擴散場特征的區域開展金剛石原生礦找礦工作可能比較有效。但在影響金剛石指示礦物分布格局中有一些因素,如第四系覆蓋區、金剛石及其指示礦物經過復雜的水動力作用其分布已呈復式面狀擴散場特征的區域等,依靠地質觀察法、水系重砂法追索可能無能為力。因此,在一些金剛石及其指示礦物集中分布,且第四系覆蓋又很嚴重的異常區,運用包括物化遙手段在內的多種工作方法找礦就顯得格外重要。要在開展大范圍高精度航空磁測、區域重力測量的基礎上,在航磁異常區、重力異常區及金剛石指示礦物異常區,配合開展地面物化探、遙感測量工作。對重點異常區(點)可直接刁用鉆、井、槽探工程揭露、解剖,以點帶面,重點突破。
(3)根據基性、超基性巖抗風化能力較弱的特點以及世界原生金剛石找礦經驗,湖南原生金剛石找項工作要高度重視對補給源區的圓圈構造或具圓形一豐圓形特征的負地形區域的勘查評價工作,注重尋找仁伏巖體。
(4)湖南金剛石原生礦勘查工作,在找礦方向上應在向西北一北傾斜插人地慢的城步一桃江一寧鄉瀏陽弧形古俯沖帶上盤,受鄂湘黔、湘桂、黔湘贛以2常德一安仁巖石圈斷裂影響的區域內展開,并主攻牛鎂煌斑巖型金剛石原生礦(也要注意尋找金伯利巖、牛鎂煌斑巖之外的新類型含金剛石巖體)。研究表明,字西經雪峰運動以后才開始克拉通化,地臺逐步趨于不定,地慢金剛石開始生成、生長(金剛石在地慢中生」期需5一10億年)。印支一燕山造陸和斷塊運動有利二原有深斷裂繼續深切、拉張,為含礦巖漿活動提供了}好的構造空間。湘西地區中、新生界紅層多處發現含二剛石及其指示礦物,已表明印支一燕山期是主要成子期。因此,湖南金剛石成礦雖具有多期性,但應把印止一燕山期的金剛石原生礦找礦作為主攻方向。
參考文獻
[l]奉行,工壽春等.湖南省原生金剛石礦第二輪成礦遠景區報告.湖南省地質礦產局,1993/9
[2]董斌,陳明珊,肖湘輝.湖南原生金剛石成礦地質背景及找方向礦床地質,2006年第25卷