金伯利岩

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斑状金伯利岩(6cm×8cm,山东蒙阴)

  伯利岩汉语拼音jīn bó lì yán),(英语:kimberlite),含金刚石的重要母岩。因1869年在南非金伯利城首先发现这种岩石而得名。是已发现形成有工业价值金刚石原生矿床的母岩。金伯利岩是一种稀少的岩石,仅在世界上约30个国家找到了金刚石的原生矿床和砂矿床。共发现约5,000个金伯利岩岩体。已知的金伯利岩岩体中,并不是每个岩体都含金刚石,在含金刚石的岩体中,也不是每个都具有工业价值。以金伯利岩筒为例,在1,000个金伯利岩筒中大约有500个含金刚石,但其中只有50个岩筒中的金刚石具有工业价值。

  化学和矿物成分 化学成分特点是:SiO2含量比一般超基性岩类还低,SiO2平均含量30%左右,和MgO的含量相近,MgO/SiO2≈1;钾钠含量则比一般超基岩类高,且K2O>Na2O,显示了偏碱性且富钾的特征;微量元素Ti、P、Cr、Co、Ni、Nb含量也较高,稀土元素中轻稀土元素明显富集。

  金伯利岩的矿物成分以含有高温、高压矿物和特殊的矿物组合为特征。包括原生矿物蚀变矿物包体矿物等。原生矿物主要为橄榄石金云母。橄榄石的含量一般为30%左右,最多时可达50%~60%,主要为含镁高的橄榄石。金云母的含量仅次于橄榄石,但不同的金伯利岩中含量变化较大。副矿物有镁铝榴石、含铬透辉石铬铁矿铬尖晶石钛铁矿钙钛矿金红石锐钛矿碳硅石磷灰石锆石等。蚀变矿物最常见的有蛇纹石滑石碳酸盐矿物绿泥石等。包体矿物主要有上地幔超镁铁质岩石破碎的捕掳体以及从岩浆中结晶出的巨晶,如镁铝榴石单斜辉石,大粒径半自形的橄榄石、斜方辉石,扭曲变形的金云母等。橄榄石、金云母、镁铝榴石常形成斑晶。橄榄石和金云母还常具多世代的结晶,橄榄石受溶蚀后常形成卵形。镁铝榴石是金伯利岩中最重要的副矿物,多以斑晶或捕掳晶出现。常为浑圆状或椭圆状,以紫红色为主,其次为橙黄色,含量变化很大,可由万分之几到百分之几。

  结构构造 金伯利岩常见的结构有细粒结构、斑状结构、火山碎屑结构和环边假像结构。斑状结构中斑晶成分主要为橄榄石、金云母和镁铝榴石。斑晶因溶蚀多呈圆状或椭圆状为其重要的特征,故又称卵斑结构。常见的构造有块状构造、角砾状构造,有时可见岩球构造。角砾状构造中的角砾成分复杂,有来自上地幔的同源岩石碎块,也有来自异源的围岩岩屑。岩球多为圆形、椭圆形,俗称“凤凰蛋”,大小不等,球心多为蛇纹石化橄榄石,球壳为细粒金伯利岩包裹,矿物常呈同心圆状分布。

  类型 金伯利岩可根据结构和矿物成分划分为不同种类。按结构可分为斑状金伯利岩、金伯利角砾岩和凝灰状金伯利岩三大类。根据主要矿物不同,金伯利岩可分为两种基本类型,即橄榄石型(金云母含量<25%)和金云母型(金云母含量>50%)。常见的岩石种类有斑状金伯利岩、细粒金伯利岩、金伯利角砾岩、金伯利凝灰岩和斑状云母金伯利岩等。

  次生变化和产状 自然界中很少有新鲜的金伯利岩存在,都有不同程度较强烈的次生变化,主要为橄榄石和金云母的蛇纹石化、绿泥石化和碳酸盐化。经常是两种或两种以上的次生变化同时发生。

  金伯利岩主要是浅成、超浅成的侵入体,多呈岩筒、岩墙状。岩体较小,岩筒的面积一般不超过1万平方米,少数可达1平方千米,最大的也未超过2平方千米。常成群出现,分布面积较广。横跨整个非洲大陆都有金伯利岩分布,著名的南非金伯利岩就是由10多个岩筒组成的岩筒群。中国山东、辽宁的金伯利岩也多成岩筒状产出。金伯利岩还呈岩墙产出,但规模较小,一般厚度小于2米,但长度较长,最长可达65千米,有的成群出现,有少数呈环状岩墙或岩床。

  分布规律 金伯利岩形成时代是多期性的,主要有三个时期,即前震旦纪、白垩纪和第三纪,绝大多数金伯利岩形成于白垩纪。

  金伯利岩的含矿性表明,不是所有的金伯利岩都有金刚石,其含金刚石的贫富有以下规律:①具火山碎屑结构的金伯利岩,若富含镁铝榴石、二辉橄榄岩、方辉橄榄岩和纯橄榄岩等上地幔岩包体或其矿物包体,则富含金刚石且质量好,而含地壳围岩碎屑多的,金刚石含量较贫。②具显晶质斑状结构的金伯利岩含金刚石较富,呈隐晶质斑状结构的较贫。③富含橄榄石且晶体粗大的金伯利岩含金刚石较富,含金云母多的金伯利岩含金刚石较贫。④橄榄石含Mg和Cr越高,含金刚石也越富。⑤铬铁矿含量高、铬铁矿中Cr/(Cr+Al)>90%,金刚石含量高。⑥富Cr贫Al的透辉石(Cr2O3>1.2%)含量较多,镁铝榴石含Cr高(Cr2O3>2.5%)且紫色较深,金刚石含量高。

  金伯利岩的分布,从地质条件看主要分布在构造稳定的地台区,如非洲–阿拉伯地台、西伯利亚地台和中朝地台等。研究表明,地台的年龄越老、稳定性越高、面积越大,金伯利岩和金刚石的砂矿点也越多。如世界上绝大多数的金伯利岩和金刚石砂矿,都分布在非洲–阿拉伯地台和西伯利亚地台。中国已发现的金伯利岩主要分布在山东、辽宁和贵州等地。辽宁金伯利岩中所产金刚石质量较好,达宝石级的有70%。

  成因 金伯利岩的成因还在探索中,但多数学者认为,金伯利岩是上地幔、富CO2和H2O的高温高压条件下的金伯利岩岩浆侵入到地壳一定部位后,在温压条件适合的情况下结晶形成。金伯利岩岩浆形成的深度一般认为是100~300千米。

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