Ⅰ 湖南金剛石找礦史
1.2.1 沅水金剛石發現史
沅水,發源於貴州東南的雲霧山,流經貴州省劍河、錦屏和湖南的洪江、安江、辰溪、沅陵、桃源、常德,注入洞庭湖,全長1047千米,匯水面積約8萬余平方千米。流域內侵蝕了大面積含金礦源層——中元古界冷家溪群(現改為薊縣系)、板溪群(現改為新元古界青白口系)地層,故沅水盛產砂金,淘金歷史源遠流長。淘金者將發現的金剛石作為副產品回收,因此沅水發現金剛石的歷史悠久,至少可追溯至一百多年前。據《桃源縣縣志》記載,清朝道光年間(1821~1850年),村民淘金相繼發現金剛石。淘金者根據金剛石的顏色、晶形分辨金剛石,稱之為天寶石、藍寶石、八角籽、鑽石。1940年,國民政府經濟部探金局胡伯素在《地質論評》第五卷五期發表了《湖南沅水一帶之金剛石》一文。文中記載:沅水自沅陵柳林汊以下,可考之金剛石產地有桃源境內撐角洲、羅家灣、高都驛、茯苓溪、沈溪、白洋河、港口及常德縣(現改為鼎城區)的五泉山、牌樓坡、丁家港、馬驛坪、水寶山等地。同年,李四光在《鄂西川東桂北第四紀冰川現象述要》一文中,亦對湖南洪江市江西街至托口一帶,淘金者在沅水砂礫層中發現金剛石有所敘述。1949年,喻德淵在《湘西黔東金礦地質》一書中,也提及了沅水有金剛石產出。湖南地質調查所首任所長李毓堯,曾在沅水西岸桃源港口購得1顆重達70克拉的金剛石。前人諸多著述,都揭示了沅水蘊藏著豐富的金剛石資源。
1.2.2 率先尋找金剛石,砂礦勘查獲豐收
413地質隊首先開展湖南沅水主流河谷第四系地質地貌踏勘和群眾報礦工作,從中發現洪江鎮至安江鎮和桃源至常德一帶,第四系頗為發育,堆積地貌保留較完整。通過走訪,初步統計常德市鼎城區丁家港小河、崖馬頭等地已采出金剛石達千餘顆,淘金者並總結出「有籽必有鑽」的規律性認識。籽就是水鋁石,因其比重和脫水性與金剛石相似,故二者密切伴生。根據調查情況,確認安江、丁家港和桃源城郊都具備找礦前提條件,決定對丁家港區先行普查找礦,以期突破一點,取得經驗後全面展開。經過數十天淘砂苦戰,夏德慶小組終於在丁家港小河的羅家灣處找到了一顆透明閃亮的金剛石,堅定了在丁家港地區的找礦信心;但由於在初期沿用砂金礦的普查方法,垂直第四系沉積物走向挖淺井取小樣,用淘金盆選礦,方法不對路,收效甚微。主要技術領導已意識到問題所在,若繼續下去將會有勞無功。在此關鍵時刻,地質部迅速派出工作組和蘇聯專家伊斯科夫來隊檢查指導,並帶來了手搖跳汰機和油選設備,舉辦了砂礦地質和選礦技術訓練班,並從上海購進X射線選礦新設備,建立了小型選礦廠,從而推動了整個普查工作的進展。在野外地質工作方面,根據台階狀分布的第四系表面標高和基岩標高,結合鬆散堆積物的顏色、成分、結構、構造等特徵,劃分出Ⅰ~Ⅶ級內疊階地。階地分布區所展布的樹枝狀沖溝沉積物,系階地沉積物遭受後期侵蝕剝蝕,再次搬運、分選並沉積於階地基岩上的新型堆積地貌單元,稱之為「細谷」。最早形成的細谷稱「細谷階地」,它們是金剛石最富集的砂礦類型,因此必須填測好第四系地質地貌圖,它是金剛石砂礦勘查所必需的、極為重要的基礎圖件,見圖1-2。
在砂礦普查初期,對礦區每個堆積地貌單元,垂直其走向稀疏布置1~3條找礦線,探礦工程(豎井、淺井、槽探)間距為20~40米。因為金剛石在含礦砂礫層中含量極低,為發現1顆金剛石需取大體積砂礫樣品(10立方米)。經過階段性普查,基本查明金剛石主要富集在砂礫層底部,因此要求探礦工程掘進到基岩5~15厘米,並將專家建議的4米分層取樣改為2米。根據每個樣品體積要求、分層厚度,來決定探礦工程斷面規格的大小,以杜絕人為貧化現象。如豎井探礦,斷面規格常用3.5米×1.5米,其長邊垂直砂礦走向。經過半年的普查評價,基本查明細谷比階地見礦幾率高—倍至數倍。至此,初步認為丁家港礦區成礦找礦遠景較好,於1955年轉入勘探;並確立了「先細谷後階地,先主谷後支谷」的勘探工作總體思路。地質部根據成礦遠景分析,要求413地質隊在「一五」期間,提交金剛石砂礦工業儲量××萬克拉*。為了加快勘探步伐,確保儲量任務的完成,上級決定調姜世昌來隊任隊長,地質隊迅速擴大到六百多人,展開了大規模的金剛石砂礦找礦工作。
圖1-2 常德市丁家港桃源縣桃源金剛石砂礦礦區第四紀地質地貌圖
在第四系堆積物中找礦,需打井取大樣選礦。當時沒有挖掘機,就用十字鎬、兩齒鋤和鐵鏟人工挖掘;沒有提升的機械設備,就用吊桿提、轆轤絞;樣品運輸沒有汽車,就用板車推、肩膀挑,發揚了地質隊員為找「爭氣礦」吃大苦,耐大勞,艱苦奮斗,立志創業的精神風貌。
隨著丁家港礦區找礦的不斷深入,通過進一步總結砂礦分布和富集規律,將桃源、安江兩地的砂礦勘查列入「一五」找礦規劃。為確保儲量任務的完成。地質部派蘇聯選礦專家蘇洛維斯基來隊檢查和指導工作。專家指出,-16+0.2毫米的砂樣在運輸中不能漏砂,樣品進選廠必須嚴格辦理交接制度;在篩分—跳汰—油選—X光選的流程中,為確保選礦工作質量,在原樣中必須加螢石礦物甚至金剛石進行選礦各流程的質量檢查,嚴把質量關,要求100%收回,否則返工重選或再采樣。一切探礦工作都有嚴格的規章制度、工作方法及質量要求,這是做好金剛石找礦工作最重要最基本的要求。
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》,這是我國第一個大型細谷金剛石砂礦地質勘探報告,填補了我國金剛石礦種儲量的空白,提交金剛石工業儲量加遠景儲量××萬克拉,黃金儲量416.67千克。被湖南省礦產儲量委員會評為優質報告。勘探工作共投入1:1萬地質地貌填圖260平方千米,1:1千地質地貌填圖85平方千米,槽探12萬立方米,淺井7211米,豎井13923米,綜合選礦9.23萬立方米。探求1克拉金剛石,只投入費用4.2~7.8元,這種低成本高回報是413地質隊全體職工為建設新中國找「爭氣礦」,爭時間搶速度,戰酷暑斗嚴寒,艱苦奮斗換來的。由於國家急需金剛石,1959年建立了六○一礦山。
提交上述報告後,在隊長趙福林、呂文凱和總工程師李玉樹的領導下,開始了丁家港、桃源兩礦區階地砂礦勘探和細谷砂礦掃尾工作,與此同時,完成了安江礦區、沅陵窯頭礦區砂礦的普查勘探任務。截至1964年,在沅水主流的四個砂礦區共探明金剛石儲量××萬克拉,其中,表內儲量佔92.12%;此外還附帶了砂金儲量639.874千克,鋯石地質儲量1929.8噸。1970年,湖南省地質局召開年度地質工作計劃會議,省計委主任白玉蘭同志在會上作報告提到:你們局對國家是有貢獻的,今年4月24日,我國成功地發射了第一顆人造地球衛星,裡面有用湖南沅水金剛石製作的高精尖部件。隊員們歡呼:「東方紅曲天上來,沅水鑽石上青天。神州人民齊歡躍,催我奮進找礦源」。
為了擴大砂礦勘探後備基地和進一步尋找原生礦,按照區域展開,大力加強普查的部署,開展新區的勘查工作,使用砂礦選礦手段對沅水主流及其七大支流,以及沅水主支流貴州省清水江、廣西桂北區的都柳江,湖南資水進行了較為系統的普查,先後在貴州省的錦屏八卦河,亮江的中黃、鄧寨,台江的施洞口,都柳江流域內的廣西融江、貴州榕江、湖南資水的益陽新橋河等地發現金剛石。盡管未找到工業砂礦,但金剛石原生礦找礦遠景區已輪廓初現,表明揚子地台是一個重要的金剛石成礦區。
通過在沅水砂礦區的外圍開展的1:5萬地質填圖工作,對區域地質產生了一些新的認識。在沅陵—常德黃土店一帶原劃為板溪群的地層中,發現了區域性高角度不整合,其下為冷家溪群,其上為板溪群,並創建了武陵造山運動;同時找到了多處集群分布的雪峰期基性、超基性岩岩體,從而打破了江南疊台隆無基性超基性岩漿活動的傳統認識。在安江礦區東側填圖中,於懷化隘口—安江—洪江鎮一帶,也發現了長達25千米的北北東向雪峰期基性、超基性岩帶。通過填圖工作,豐富了區域基礎地質資料。按照現在的觀點,褶皺基底的發現揭示出揚子地台為P型克拉通,具有鉀鎂煌斑岩的產出條件,為金剛石原生礦的成礦提供了最基本的地質背景。
1.2.3 沅水金剛石砂礦分布和富集規律
托口—常德段長達567千米,是沅水主流河段,峽谷、寬谷相間分布,控制著金剛石砂礦分段富集之規律(圖1-3)。洪江市—洪江鎮之間的鷺鶯灘峽谷,安江-辰溪間的黃獅洞峽谷,沅陵-桃源間的五強溪峽谷,沅水均侵蝕切割到元古宙地層,流水湍急,底蝕和搬運能力極強,河道沖刷力大,險灘多,不利於金剛石的沉積和富集保存。當沅水走出峽谷,進入豁然開朗的中、新生界紅層盆地,蛇曲河道異常發育(彎曲指數一般大於1.5),河水搬運能力迅速衰減,側蝕和堆積作用並駕齊驅,加之河道內灣區橫向環流分選作用的加強,不斷地將深水區的金剛石和其它重砂礦物推向淺水區的濱河床淺灘相區,推動了加積、分選和再富集的成礦過程。
沅水金剛石還具有明顯的主流富支流貧的分布特點。在七大支流中,選礦取樣幾百立方米,見到的金剛石也只有屈指可數的幾顆,均未見近源富砂礦賦存。究其原因,主要是由於河谷縱坡降接近或大於1‰,河流搬運能力強,不利於金剛石沉積和富集保存。因此,一概而論近源砂礦必富是欠妥的。依據國內外找礦經驗,只有在河谷縱坡降小於0.6‰的情況下,才能形成近源富砂礦。沅水主流四個金剛石砂礦區都位於中、新生界紅盆地區內的寬谷地段,都分布在河谷縱坡降為0.34‰且由陡變緩、堆積地貌異常發育的初始區。
沅水各寬谷地段都有大顆粒金剛石出土。洪江市郊群眾報礦見一顆重達13.825克拉、完整的金剛石晶體;桃源茅草街民采砂礦中曾見一顆重達43.15克拉的大金剛石;六○一礦在開采丁家港細谷下段金剛石砂礦時,重達5克拉以上的金剛石屢見不鮮,最大的重18.9克拉。這些大金剛石的出土,不僅顯示出砂礦的品質,還隱含著重要的金剛石源區信息。
圖1-3 湖南省金剛石分布略圖
沅水第四系金剛石砂礦類型有階地沖積砂礦、細谷階地和細谷坡積-沖積砂礦、現代河床沖積砂礦。階地砂礦礦體多賦存在古河內灣或急灣淺水區濱河床淺灘相區,深水區即階地中前部位,只有古砂洲頭部才成礦。細谷砂礦是階地區內樹枝狀分布的小溪,沖切階地含礦礫石層並切入基岩,將階地沉積物進行搬運、分選、再沉積的砂礦新類型。因此,細谷砂礦的品位比作為其來源的階地砂礦提高幾倍甚至十倍之多,是沅水流域探求儲量的主要砂礦類型。細谷中富礦體多產布在中央軸線區,而其兩側因階地坡積物的混入,分選欠佳,使品位降低。細谷階地就是階地區的老細谷,成礦條件同新細谷。沅水現代河床砂礦,以辰溪-瀘溪河段金剛石含量最高,該段河流彎曲指數≥3,是富集金剛石最有利的河段之一。這里的褐色金剛石含量為42.4%~45.2%,比安江和丁家港、桃江礦區增高1.7~1.9倍,凸顯有側向補給源。
1.2.4 沅水砂礦金剛石的晶貌特徵
沅水金剛石顏色達40餘種,主要有紅、黃、藍、綠、橙、褐、灰、黑、無色等,其中以淺的黃、綠、褐色金剛石最多,約佔70%~90%。
沅水金剛石晶體形態,98%為單晶,完整晶體最高達79%~90%。晶形千姿百態,計有八面體、菱形十二面體、平面體聚形、曲面體、平曲面體聚形等形體,見圖1-4。按照等軸晶系結晶學原理,金剛石應有四面體,但自然界很少見及,在丁家港礦區發現一顆。
沅水金剛石顆粒大,質量好,寶石級金剛石達63%。在四個砂礦區,1~4毫米的粗粒金剛石所佔比例較高,為55%~79%。金剛石平均重量,安江為25.1毫克,窯頭為13.5毫克,桃源為14.8毫克,丁家港為9.2毫克,均說明經歷過較長距離的搬運和強分選所致,在礦區罕見金剛石的指示礦物是可以理解的。
沅水有15%的金剛石表面附有色斑(或稱雀斑),其顏色有褐、綠、黃、棕、黑等(圖1-5)。其中褐斑金剛石佔10%,綠斑佔3%,其他色斑佔2%。對於色斑的成因,眾說紛紜。奧爾洛夫認為褐斑是古型金剛石的標型特徵,是由綠斑經區域變質轉變而來的,可作為地質溫度計應用;但他不能解釋湖南一顆金剛石上同顯褐、綠兩斑現象。瓦連金認為古型金剛石必須具備褐斑、磨損、斷口、沖擊痕才能准確定位,因為火山口相中的金剛石由於遭受到地表植物酸的淋濾、腐蝕作用,同樣可以形成褐斑。
沅水金剛石中含包裹體礦物達十多種,見圖1-6。含有鎂橄欖石、頑火輝石、透輝石、鎂鋁榴石、S1-S3組鉻尖晶石的金剛石屬橄欖岩型(P型)金剛石;含綠輝石、鐵鋁-鎂鋁榴石、藍晶石的屬榴輝岩型(E型)金剛石;還有同含P、E型礦物組合以及柯石英、霞石、碳硅石的過渡型金剛石。金剛石中見有金雲母、方解石,方鉛礦、金剛石、硅鐵和硅鋁球粒,但沅水金剛石中最常見的礦物為石墨。金剛石包裹體礦物提供了大量地質找礦信息。現代金剛石成礦理論認為:榴輝岩型金剛石與古老克拉通邊緣活動帶的板塊俯沖有關。我們根據湖南金剛石中捕獲的地幔岩礦物為據,推測其含礦寄主岩主要是橄欖鉀鎂煌斑岩。因此,揚子地台區的找礦,應更側重橄欖鉀鎂煌斑岩的勘查。
圖1-4 沅水金剛石形態特徵
圖1-5 沅水金剛石色斑
沅水金剛石根據含氮量的多少以及紅外、紫外吸收光譜特徵,可劃分為Ⅰ、Ⅱ型和過渡型金剛石。含氮量大於萬分之一的Ⅰ型金剛石佔81.6%;含氮量小於萬分之一並具半導體性能的為Ⅱ型金剛石,佔6.3%;過渡型金剛石佔12.1%。其中,Ⅰ型金剛石硬度最大,八面體可鑽十二面體、六面體。用沅水金剛石做的拉絲模具,可拉絲13~16萬米,比其他產區金剛石只拉絲3萬米高出幾倍,因此沅水金剛石深受客戶的青睞。
沅水金剛石表面蝕象多種多樣,有疊層狀倒三角形生長蝕象(圖1-7)和正三角形溶蝕蝕象,也有四方形層疊狀蝕象和排列有序的長條狀、滴狀、瘤狀蝕象等。這類微觀晶貌特徵在砂礦中常見,說明金剛石被搬運的距離不會很長。另外,該特徵也是區別真假金剛石的重要標志之一。
圖1-6 沅水金剛石包裹體
圖1-7 沅水金剛石蝕象特徵
1.2.5 新一輪金剛石原生礦普查(1964~1984)
地質部根據我國湖南、山東已探明金剛石工業砂礦床的進展,為加快原生礦找礦步伐,於1963年8月與建工部共同組成考察組赴坦噶尼喀考察金剛石找礦方法和經驗。1964年11月10~17日在山東臨沂召開全國金剛石地質工作會議,總結了我國前期找礦成果,介紹了國外勘查原生礦的方法和經驗,討論了找礦形勢與任務,制訂了規劃和奮斗目標,確認了以地質觀察為基礎,重砂采樣(以尋找金剛石及伴生礦物——當時主要是含鉻鎂鋁榴石)為主要找礦手段,開展我國原生金剛石礦第一輪普查。二十年來,413隊在湘西地區南征北戰,完成普查面積近4萬平方千米,發現金剛石和鎂鋁榴石異常點區五十多處。1965年根據區調資料,在湘南寧遠縣保安圩的基性超基性火山岩岩管中,找到了大量含鉻鎂鋁榴石、次鉻透輝石、鉻尖晶石。岩管中見有純橄岩、尖晶石二輝橄欖岩深源捕虜晶,但選礦未見金剛石。對其周圍水系開展砂礦選礦普查,在湘江耒陽發現2顆金剛石。至此,在湖南四大水系都發現了金剛石。
1965~1968年,在湘西南地區展開大面積普查,於安江對河的婆田、南側的八門小河、熟坪雙叉溪小河,會同的地靈白堊系盆地以及舞水主流等地,發現了鎂鋁榴石或金剛石。特別值得提及的是,湖南境內舞水主流經采樣見有藍紫色或紫紅色鎂鋁榴石,沿河金剛石在芷江以西的便水則斷線。在沅水下游地區,於桃源福善崗、臨澧芽林橋等地,也發現了金剛石及鎂鋁榴石異常。為了加快找礦步伐,盡快找到原生礦,在開展面上普查的同時,優選找礦靶區以求突破。
1966年,選擇靖州藕團地區詳查,在本區公洞溪、康頭寨兩小河各選到一顆金剛石,其匯水面積90平方千米。若在新元古界南華系、震旦系地層區突破原生礦,可推動貴州省亮江地區的找礦工作。但通過1:1萬地質觀察、山地工程揭露和面積型重砂采樣,未發現鎂鋁榴石,也未找到岩體,只在標高800米的山頂窪地中見外來的殘留砂礫層。因此,本區金剛石來源未查明。
1969~1972年,選擇安江東南側的熟坪地區進行找礦會戰,參加單位有區調、物探分隊以及中南地質研究所金剛石組。在面積36~40平方千米內,進行了1:1萬地質、重砂、物化探測量以及槽井探、鑽探工程揭露工作,找到300多條斜雲、斜閃煌斑岩岩脈,水系中共見9顆金剛石,但未見含鉻鎂鋁榴石,未發現含金剛石岩體,工作暫告結束。
1972~1973年,在靖州飛山坡腳地帶,水系重砂采樣和地層人工重砂分別發現45顆和13顆鎂鋁榴石和大量的鉻尖晶石。鎂鋁榴石折光率1.762~1.712,紫色系列佔68.9%,其餘為茄色。經1:1萬地質觀察和重砂采樣,以及重砂異常區的物化探工作,未找到岩體。後經人工重砂采樣於上三疊統一下侏羅統紅層第二岩性組,發現一顆微粒金剛石和幾顆鎂鋁榴石,屬中間儲集層。通過對紅層岩相古地理的初步研究,認為飛山紅層屬北側古河流的沖積物,找礦工作應向北區推進。據現有資料分析,會同北側的東西向斷裂可能為控制鎮遠馬坪含礦岩帶的東延部分,北東側巫水支流若水所見的橄輝雲煌岩,後經賀安生鑒定為白榴石鉀鎂煌斑岩;東西向斷裂南側的地靈白堊系盆地有富含鎂鋁榴石層位,因此,靖州飛山-會同地區的找礦工作還需深入進行。
1973年,在會同覃板地區普查,在水系中見18顆鎂鋁榴石。在南華系江口組人工重砂中,共見鎂鋁榴石379顆和1顆微粒金剛石。鎂鋁榴石折光率1.746~1.733,未見紫色系列,以橙色和茄色系列為主。同時在靖縣野塘、破屋普查,水系重砂中見鎂鋁榴石112顆,南華系地層中見15顆,折光率1.746~1.730,同樣以橙色系列為主。
1968年,在會同西南的地靈盆地開展普查,於水系中見4顆鎂鋁榴石。之後經多次工作,在白堊系紅層第二、四段共見鎂鋁榴石657顆,水系重砂中見59顆,其折光率1.770~1.742,紫紅色系列佔58%。
基於上述,南華系與上三疊統一下侏羅統、白堊系紅層所含的目的礦物對比,有同異之處。①所含金剛石都是微粒級,重量小於1毫克;②南華系、震旦系中的鎂鋁榴石顏色單一,以茄色、橙色系列為主,折光率均小於1.746,微化分析含鉻量低,礦物內含包裹體、雜質較多。電子探針測定的Cr2O3、CaO成分,投影於索波列夫判別圖中,均落在非金伯利岩區。而紅層區的鎂鋁榴石顏色多樣,且以紫紅色為主,折光率有高有低,高的為1.770~1.760,與南華系、震旦系中相比有明顯的不同,說明二者非同一來源,產狀亦不相同。存在含金剛石及鎂鋁榴石的多層中間儲集層,已揭示金剛石原生礦產出的多期性。
沅水、澧水下游地區,經多年的重砂法普查和選礦方法搜索,於兩湖中斷陷(洞庭地塊)與江南疊台隆(雪峰地塊)、上揚子台褶帶(武陵地塊)銜接的地帶,凡有紅層保留的地帶,總有一些寥若晨星的金剛石及鎂鋁榴石分布。這條北北東向或近南西向隱約分布構造帶,一直伸向有金剛石發現的黃陵背斜區,應是一條金剛石原生礦產出的成礦帶,須深入進行原生礦勘查工作。
涉及湘西土家族苗族自治和張家界市的北東向地帶,在70年代至80年代初,經大面積普查和各縣所布的選礦點偵察,只在黃合雲地區的現代水系及標高720米的岩溶裂隙和漏斗砂、礫層中發現金剛石56顆,但未見鉻尖晶石、鎂鋁榴石異常,因此,必須展開區域性地貌專題調研和高精度航磁普查指導找礦。
在搜尋原生礦的過程中,只在南華系、震旦系、上三疊統—侏羅系、白堊系、第三系中發現含微量鎂鋁榴石,並於南華系、侏羅系、白堊系中共見5顆微粒金剛石。這么稀少的金剛石難以解釋沅水流域豐富的砂礦聚集,因此它們並非沅水第四系砂礦的主要來源,而只能表明區域金剛石原生礦成礦的多期性。
今天回過頭來反思,二十年來為什麼沒有找到金剛石原生礦?原因是多方面的。
一是重砂法找礦只側重鎂鋁榴石的尋找,而未將鉻尖晶石作為指示礦物予以應用,有極大的漏礦可能性。以澳大利亞為例,一家公司曾先進行鎂鋁榴石重砂法找礦,未見重砂異常,漏掉了阿蓋爾大岩管。後來,另一家公司又來找礦,根據水系中與金剛石密切伴生的大量鉻尖晶石,採用微粒金剛石+鉻尖晶石作為重砂找礦的指示礦物組,很快發現了世界級的阿蓋爾含金剛石岩管。我們必須汲取這一寶貴的找礦經驗。當前,急需對以往十萬件重砂樣品和以往重砂鑒定的原始資料認真地進行二次開發,圈定鉻尖晶石異常,並進行老樣品的內檢復查,凡是見有鉻尖晶石顆粒大小混雜,自形晶、半自形晶、它形晶皆有,表面有麻點、蝕坑,礦物斷面見環帶構造者,均需深入進行研究。特別是要利用電子探針進行化學成分測定,尋找指示礦物的鉻鐵礦異常,達到優選找礦靶區,發現原生礦之目的。根據當代金剛石成礦理論,古老太古宙A型克拉通(>25億年)多分布金伯利岩,而元古宙P型克拉通(25~16億年)多產鉀鎂煌斑岩。二者指示礦物不同,金伯利岩型以鎂鋁榴石、鉻透輝石、鎂鈦鐵礦為指示礦物組合;而鉀鎂煌斑岩型則以金剛石、鉻尖晶石為指示礦物組合。在揚子地台找礦時應對第二種礦物組合特別關注。
二是湖南植被發育,風化土較厚,山體有層層梯田環抱,阻止了岩體物質的剝蝕和擴散,不能很好地形成水系重砂找礦異常。特別是灰岩地區,岩溶窪地異常發育,第四系覆蓋厚,岩體風化物質難以向外擴散。因此,使用高精度航磁找礦手段勢在必行。湖南紅層區,山體植被不發育,土層不厚甚至無土層,因此,只要紅層含鎂鋁榴石,就容易擴散到水系中被重砂法發現。但過去對次生源補給的鎂鋁榴石異常區帶,缺乏礦物表面特徵的深入研究,不能判斷被搬運的距離。例如,若見有帶蝕變皮殼的ROK特徵的鎂鋁榴石,一般距原生源10千米之內。對次生源的礫石和重砂物質組分研究也不夠深入,難以判斷蝕源區方向。
三是在找礦中重完成工作量,輕地質成果研究,急於求成,多次在次生源中搞突破,耗費人力物力,拖長了找礦所需的時間。
1.2.6 尋找金剛石原生礦的新進展
1989年,根據寧鄉地區兩組大斷裂發育,衛片上環形構造十分清晰,有多期基性、超基性火山岩產出,長沙道林已發現鎂鋁榴石等情況,湖南413隊圈定出1000平方米的面積進行原生金剛石礦普查。運用鉻尖晶石異常及其礦物晶貌特徵判別,於1990年找到了含金剛石新的岩石類型——管脈相伴集群分布的橄欖鉀鎂煌斑岩。6個岩管規模均大於1萬平方米,長200~500米,寬120~200米。岩管呈近南北向產布在元古宇板溪群和泥盆繫上統錫礦山組地層中(圖1-8,圖1-9),侵入時代為晚古生代海西期。
圖1-8 湖南省寧鄉縣溈烏鄉雲影窩地質略圖
圖1-9 湖南省寧鄉縣溈烏鄉雲影窩23勘探線剖面略圖
寧鄉橄欖鉀鎂煌斑岩的重要發現,推動了湖南省乃至揚子地台的金剛石找礦工作。根據寧鄉地區找礦新進展,1992年開展了長沙-桃江地區普查,在七處發現了金剛石。2007年,在望城縣泥鰍塘螺頭山,對玻基橄輝岩采人工重砂樣發現1顆粒度小於1毫米的微粒金剛石,增加了含金剛石的岩石新類型。
基於湖南金剛石成礦條件好,金剛石及其指示礦物廣泛分布,中外合作持續不斷,先後有澳大利亞艾斯頓公司、光塔公司、比利時西貝克公司在湘西與413隊進行過合作找礦。目前正同澳大利亞寶藍諾密里公司合作找金剛石礦,成立了常德西澳金剛石礦業有限公司。
1.2.7 對今後金剛石找礦中幾個問題的討論
(1)關於找什麼類型的原生金剛石礦
按照現代金剛石成礦理論,湘西地區屬P型克拉通;依據地球物理資料對湖南微板塊的劃分,湘西地區位於俯沖帶的上盤。這兩個條件均與橄欖鉀鎂煌斑岩成礦特徵吻合。在湖南、貴州已發現的含金剛石岩體均屬此類岩石。因此,尋找鉀鎂煌斑岩應是湖南實現原生金剛石找礦突破的基本方向。
(2)關於找什麼時期的原生礦
金剛石在地幔中需5億~10億年穩定生長期,又基於湘西中、新生界紅層區普遍含有金剛石的指示礦物,陳國達教授曾指出地窪期是原生金剛石的主要成礦期。因此,湘西地區必須加強印支、燕山早期的原生礦找礦工作。在紅層區多見金剛石及其指示礦物地段,其蝕源區是突破原生礦的主要地區,應大力加強高精度航磁找礦工作。
(3)關於重砂法找礦的指示礦物組的確定
據湖南深部地球物理的研究成果,從地表向深部在40~80千米內為尖晶石二輝橄欖岩,80~110千米為石榴石二輝橄欖岩。含礦的寄主超基性岩漿從地幔深處上侵,都必經這兩個地幔岩層。根據這兩類深源岩石的副礦物特點,必含大量的鉻尖晶石和鎂鋁榴石,因此金剛石+鉻尖晶石+鎂鋁榴石應是合理的指示礦物組合。鉻鐵礦(S1、S2、S3、S7)和低鈣高鉻的G10鎂鋁榴石含量的多寡是判別岩體中含礦性的主要標志。
經初步估算,沅水主流河段至少蘊藏有1800萬克拉的金剛石。這么多的金剛石,只靠幾個微含金剛石的中間儲集層來供給沅水主流砂礦是難以解釋的。此外,而且每個寬谷段都有大金剛石產出。因此,必有大而富的原生礦源補給才能形成沅水主流金剛石砂礦巨大的次生擴散場。沅水流域內的貴州馬坪原生礦屬Ⅱ型金剛石礦物,不能解釋沅水主流以Ⅰ型金剛石為主的來源問題。統計數字表明,金伯利岩型岩體含礦達工業開采要求者只佔2%~3%,鉀鎂煌斑岩則更低。因此,發現一些不含礦或貧含礦的岩體是正常的,不能據此作出一個金伯利岩田或鉀鎂煌斑岩田不含礦的結論。堅持從大量不含礦的岩管中發現含礦岩管,是原生金剛石找礦的基本思路之一。