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  地质通报  2019, Vol. 38 Issue (1): 22-26  
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杨献忠, 李麟, 康丛轩, 赵文平. 鄂尔多斯古陆金刚石成矿条件及找矿潜力[J]. 地质通报, 2019, 38(1): 22-26.
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Yang X Z, Li L, Kang C X, Zhao W P. A discussion on metallogenic conditions and prospecting potential of diamond in Ordos old land[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(1): 22-26.
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基金项目

中国地质调查局项目《华北和扬子地区金刚石矿产调查》(编号:DD20160059)和《鄂尔多斯陕北斜坡金刚石远景调查》(编号:12120114054701)

作者简介

杨献忠(1962-), 男, 博士, 教授级高工, 从事金刚石矿产地质调查及研究。E-mail:xzyang1010@sina.com

通讯作者

李麟(1968-), 男, 本科, 高级工程师, 从事矿产勘查与开发。E-mail:752133968@qq.com

文章历史

收稿日期: 2018-05-10
修订日期: 2018-11-11
鄂尔多斯古陆金刚石成矿条件及找矿潜力
杨献忠1 , 李麟2 , 康丛轩1 , 赵文平2     
1. 中国地质调查局南京地质调查中心, 江苏 南京 210016;
2. 陕西矿业开发工贸有限公司, 陕西 西安 710054
摘要: 鄂尔多斯古陆具有稳定的结晶基底和沉积盖层,也存在有利于金伯利岩形成的深切地幔的深大断裂构造。在山西柳林尖家沟地区发现众多金伯利岩,在山西应县和大同地区发现金伯利岩、钾镁煌斑岩及似金伯利岩等与金刚石形成有关的岩体,在这些地区也发现少量微粒金刚石和大量指示矿物;圈出内蒙古新庙、陕西店塔2个铬尖晶石指示矿物异常区。陕西店塔地区还发现与金伯利岩岩浆活动有关的环状构造。鄂尔多斯古陆区具备原生金刚石形成条件,具有良好的找矿潜力。
关键词: 原生金刚石    金伯利岩    钾镁煌斑岩    成矿地质条件    鄂尔多斯古陆    
A discussion on metallogenic conditions and prospecting potential of diamond in Ordos old land
YANG Xianzhong1, LI Lin2, KANG Congxuan1, ZHAO Wenping2     
1. Nanjing Center, China Geological Survey, Nanjing 210016, Jiangsu, China;
2. Shaanxi Mining Industry and Trade Co., Ltd., Xi'an 710054, Shaanxi, China
Abstract: There are stable crystalline basement and deposition covers as well as faults that cut the mantle in depth, which is beneficial to kimberlite formation in the Ordos old land. Kimberlites were discovered in Liulin area of Shanxi Province. Kimberlites, potassiummagnesium lamprophyres and kimberlite-like rock related to diamond formation were found in Yingxian and Datong area of Shanxi Province, and a small amount of diamonds and a large amount of chrome spinel-indicating minerals were also found. Two chrome spinel-indicating mineral anomalies in the Xinmiao area of Inner Mongolia and the Dianta area of Shaanxi Province were delineated. Annular structures related to kimberlite magmatic activity was also found in the Dianta area of Shaanxi Province. There are metallogenic conditions and prospecting potential of original diamond in the Ordos old land.
Key words: diamond    kimberlite    potassium-magnesium lamprophyre    metallogenic geological condition    Ordos old land    

鄂尔多斯古陆位于华北克拉通西部,为一稳定而又古老的克拉通地块,深部构造环境与华北克拉通一致。古生代,鄂尔多斯盆地与华北地区整体抬升,形成大鄂尔多斯盆地;三叠纪—侏罗纪,该盆地东部及吕梁山一带为连续沉积区;晚侏罗世—白垩纪,盆地及周缘区发生强烈的构造转换,盆地周缘区地层变形较强烈;早白垩世,构造应力状态和地壳变形样式发生了重大变化,岩石圈拉张伸展和减薄,导致裂陷盆地发育及岩浆侵入和火山喷发;喜马拉雅期以来,本区一直处于整体抬升的剥蚀状态[1-2]

鄂尔多斯古陆具有金刚石形成的条件[3-4]:古陆西南边部发现超钾质岩体[5],东部有著名的紫金山岩体[6-7];已发现金刚石及多种指示矿物,如镁铝榴石、高铬铬尖晶石、铬透辉石、金云母等[8];古陆区及其外围已发现与金刚石成矿相关的岩体[9-10],且岩体MgO-Cr2O3之间与铬尖晶石具有良好的对应关系,具备金刚石找矿前景[11-12]。本文在此基础上,进一步分析金刚石成矿地质条件并对找矿潜力进行探讨。

1 地层条件

鄂尔多斯盆地区域地层区划属华北地层区鄂尔多斯盆地分区,区域地层主要为三叠系、侏罗系、白垩系及新生界盖层。

(1)基底岩层:鄂尔多斯位于华北地层区西部,出露地层较齐全。见有太古宇、元古宇、古生界、中生界和新生界。太古宇、古元古界构成结晶基底,为一套中、高级变质岩系,同位素年龄3670~1900Ma。其上即为巨厚的沉积盖层,核部天池—环县一带地层总厚可逾8000m。因此,结晶基底较稳定。

(2)盖层沉积:新元古代,晋宁运动使鄂尔多斯地区缺失青白口系,震旦系仅在其西缘、南缘见厚度不大的罗圈组冰水沉积。加里东晚期,全区整体抬升,上奥陶统—下石炭统全面缺失,自早古生代以来,本区受构造影响微弱,除下石炭统本溪组与下伏地层呈平行不整合接触、侏罗系与三叠系呈平行不整合接触、白垩系与侏罗系呈平行不整合-微角度不整合、古近系—新近系与下白垩统及新生界内部各组呈平行不整合-不整合接触外,其余均为连续沉积。

2 构造条件

鄂尔多斯现今构造面貌为一南北向矩形向斜盆地。向斜轴部位于天池—环县一线,东翼宽缓,宽约350km,西翼陡窄,宽约20km。盆地周边以断裂与新生代断陷盆地或老山分界,为一典型的中、新生代构造盆地。

据鄂尔多斯地区构造发展、构造格局及地表褶皱、断裂的构造组合、强度、分布、特征等,可划出鄂尔多斯盆地一级构造单元,以及伊盟隆起、晋西挠褶带、陕北斜坡、渭北隆起、西部断褶带、天环坳陷带6个二级构造单元[13]图 1)。

图 1 鄂尔多斯构造单元划分[13] Fig.1 Structural unit division for the Ordos area Ⅰ—鄂尔多斯盆地;Ⅰ1—伊盟隆起;Ⅰ2—晋西挠褶带;Ⅰ3—陕北斜坡;Ⅰ4—渭北隆起;Ⅰ5—天环隆起;Ⅰ6—西部断褶带;Ⅱ—山西台隆;Ⅲ—汾渭地堑;Ⅳ—银川地堑;Ⅴ—河套地堑;Ⅵ—贺兰六盘山褶断带
3 与金刚石成矿有关的岩体 3.1 山西柳林尖家沟金伯利岩(图 2
图 2 山西柳林金伯利岩分布图[4] Fig.2 Kimberlites distribution in Liulin area, Shanxi Province 1—超壳深断裂;2—张扭性断裂;3—压扭性断裂;4—燕山早期金伯利岩

有2个岩带,分别位于柳林尖家沟村南东方向500m和1000m。产出的构造部位为离石断裂与定边-吴堡东西向构造结合部。已发现金伯利岩脉共11条,呈北东向雁列展布,岩脉长80~100m,厚度较稳定,宽一般为5~10m,最宽达45m以上,最窄为2~10m。脉体倾向北东,倾角较陡。脉群产出可能受2组X型共轭节理系控制(其产状分别为走向20°、310°和60°、290°)。围岩为中奥陶统灰岩夹泥岩,外接触带岩石具角砾岩化。尖家沟金伯利岩为粗粒斑状金伯利角砾岩,角砾含量60%~80%,呈浑圆-棱角状,砾径最大达2~3m,其成分以基底岩系和盖层岩为主,次为同源角砾,并见少量超基性角砾。金伯利岩角砾中,粗晶橄榄石已滑石化和碳酸盐化,粒度0.2~4mm,含量50%,基质全为碳酸盐。金伯利角砾岩中尚见不少的被捕虏晶,为镁铝榴石、铬尖晶石、金云母等。胶结上述角砾的粗晶斑状金伯利岩蚀变强烈,见粗晶橄榄石的假象,粒径1.5~4mm,基底中钙钛矿仍有保留。按金伯利岩胶结成分的蚀变程度及结构特征,可分成5种类型,分别为:强碳酸盐化碎斑状金伯利岩、强碳酸盐化绿泥石化斑状或细粒金伯利岩、碳酸盐化细粒金伯利岩、碳酸盐化绿泥石化碎斑状金伯利岩及碳酸盐化滑石化碎斑状金伯利岩[14]。最新的研究表明,柳林尖家沟金伯利岩岩石学[15]、地球化学特征[16]与华北克拉通东部的辽宁瓦房店、山东蒙阴金伯利岩具有相似的特征。

柳林之北百余千米,为著名的紫金山碱性复合岩体(158~132Ma)[3],与金伯利岩同源,构成二长岩-碱性岩-金伯利岩系列岩浆岩组合,属燕山早期产物[4]

3.2 山西应县、大同金伯利岩及钾镁煌斑岩(图 3
图 3 山西煌斑岩及似金伯利岩[4] Fig.3 Lamprophyres and kimberlite-like rock distribution in Shanxi Province a—水门沟岩群储岩构造图;b—采凉山岩群储岩构造图;c—窑子头岩群储岩构造图;d—石楼山岩群储岩构造图;1—超壳深断裂;2—地幔断陷;3—正断层;4—压扭性断裂;5—张扭性断裂;6—印支期玄武岩;7—印支期煌斑岩;8—印支期似金伯利岩

(1)应县水门沟岩群:为整个盆地的中心岩群,由24条岩脉和3个岩管(长约160m,宽约80m)组成,呈雁列式弧状排列,储岩构造为北北东—北东向压扭性结构和北东—北东东向扭张性结构面。该岩体早期定名为富含云母的橄榄石型金伯利岩,含有低钙G10铬铝榴石、高铬低铝铬尖晶石、镁钛铁矿等指示矿物,选获2粒细粒金刚石[8];后期定名为角砾云辉玢岩(“似金伯利岩”),再次鉴定出碳硅石、含铬镁铝榴石、含铬透辉石、含铬尖晶石,并认为该岩体具有很好的爆发机制,可能保存金刚石,并在2号岩管中选获细粒金刚石1颗[4]

(2)阳高县采凉山岩群,有172条岩脉,雁列式排列于主深断裂南侧的次级强压扭性构造中,指示矿物主要为含铬镁铝榴石、含铬透辉石、铬尖晶石,碳硅石等,先后被定名为钾镁煌斑岩[9]、(透长、金云、白榴)钾镁煌斑岩[8]、云斜煌岩[4],但未选获金刚石。与世界上典型的含金刚石钾镁煌斑岩相比,该岩群相对贫钛和贫钾,岩浆起源于贫钛的金云母二辉橄榄岩,深度约为100km[10]

(3)怀仁县窑子头岩群:位于主断裂北西侧,被燕山期断裂切割,数十条北北东向岩脉赋存于强压扭性结构面内。主要岩性为碱性煌斑岩和橄榄玄武岩。

(4)应县南山石楼山有一系列橄榄玄武岩脉,脉体较小,走向以北北东为主,相同走向的短小张扭性正断层较多,个别岩脉中见星点状铬透辉石。

上述岩群北为採凉山、西为窑子头、南为石楼山,环绕水沟门呈环带状分布,相距120km以内。岩石学研究表明,其属于同源,形成富钾闪长岩-碱性岩-橄榄玄武岩-碱性煌斑岩-似金伯利岩为终端的岩浆组合,其最终端的水沟门岩体含有金刚石,含矿性类似西伯利亚岩省西半部金伯利岩[4],且这种群集性对金刚石找矿勘查具有重要意义[17]

4 金刚石指示矿物异常区

根据金刚石指示矿物形貌、表面结构、磨损程度及地球化学组分等物理、化学特征,参照金刚石勘查常规,圈定了铬尖晶石指示矿物的异常(图 4)。

图 4 陕西店塔环状构造及店塔和内蒙古新庙铬尖晶石指示矿物异常图 Fig.4 Annular structures in Dianta area of Shanxi Province and chrome spinel-indicating mineral anomalies in Xinmiao of Inner Mongolia and Dianta area of Shaanxi Province

(1)陕西店塔地区铬尖晶石指示矿物异常区

店塔地区共圈出6个铬尖晶石异常,均呈不规则状北东向展布,与鄂尔多斯盆地北东向构造相对应,沿北东向组成3个异常带。其中:Ⅰ号异常面积约70km2,其中1个样品指示矿物含量34颗;Ⅱ号异常面积40km2,由7个采样点组成,具内、中、外3个带,内带样品指示矿物含量50粒,异常内铬尖晶石主要化学组分的二元相关图,幔源成因属性在图中得以明显体现,属于较典型的“店塔型”[18]铬尖晶石。

(2)内蒙古新庙地区铬尖晶石指示矿物异常区

20世纪末,在鄂尔多斯新庙地区发现了铬尖晶石、镁铝榴石、含铬透辉石、金云母、尖晶石等矿物组合,并圈定了若干异常。10个铬尖晶石颗粒中有7个颗粒的Cr2O3大于60%,MgO多大于10%,Al2O3多低于8%,具高铬、富镁和低铝的特征,与金刚石有关的铬尖晶石化学成分标型较一致。

5 找矿潜力

鄂尔多斯盆地苦橄岩的存在,陆核内部及具有找矿重要信息的多种指示矿物异常区及深源超铁镁质岩、航磁异常显示,鄂尔多斯古陆及周边具有金刚石成矿的地质条件和找矿潜力。

晚中生代玄武质岩浆的发现,表明中生代在冀鲁辽古陆核强烈活化的同时,鄂尔多斯古陆核也出现较弱的岩浆活动;来自碱性玄武岩、金伯利岩和其相关岩石(霞石岩、钾镁煌斑岩、超铁镁质煌斑岩、火成碳酸盐岩)的地幔捕虏体和捕虏晶提供了研究大陆岩石圈的窗口,同时对本地区的金刚石找矿可能具有指导意义,在鄂尔多斯陆核除古生代外,中生代也可能是另一个金刚石的成矿时期,应将鄂尔多斯陆核内部作为金刚石找矿靶区[19]

6 结语

鄂尔多斯盆地许多构造现象属于半隐伏或半出露状态,以往更多注重于盆地周缘,对盆地内部构造研究较薄弱。随着对该盆地中生代构造背景、原始面貌、盆地多种方式的改造及其多种能源矿产同盆共存成矿成藏机理与富集分布规律研究,已逐步认识到该盆地东部及周缘存在中深层侵入型和地幔热柱型点式深源岩浆[20]

鄂尔多斯盆地具有稳定的结晶基底和沉积盖层,也存在深切地幔的深大断裂构造,已发现众多金伯利岩、似金伯利岩等与金刚石形成有关的岩体,具备原生金刚石形成条件,具有较大的找矿潜力。

致谢: 成文过程中得到陕西矿业开发工贸有限公司侯满堂教授级高工的指导,审稿专家提出了具体修改意见,在此致以衷心的感谢。

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