钻石形成及地质产出讲述介绍.pptx

地壳地壳(厚厚20-70km)20-70km)、地幔地幔(上地幔、软上地幔、软流圈、下地幔流圈、下地幔2900km)2900km)和地核和地核(3500km)(3500km)。第一节第一节 钻石来自地球深部钻石来自地球深部一、地球的结构、内部结构及克拉通地球由地核、地幔和地壳三部分组成。地球的结构地球的结构第1页/共39页固体地幔以每年几厘米的固体地幔以每年几厘米的速度循环流动。这个速度速度循环流动。这个速度看上去很慢，但几百万年看上去很慢，但几百万年时间则可使固体地幔连同时间则可使固体地幔连同其上的大陆漂移几十公里。其上的大陆漂移几十公里。随着这种运动，部分较热随着这种运动，部分较热的地幔朝地球表面上升，的地幔朝地球表面上升，而较为刚性的近地表的地而较为刚性的近地表的地幔则连同一些薄的洋壳朝下俯冲。与此同时，大陆则经受各式幔则连同一些薄的洋壳朝下俯冲。与此同时，大陆则经受各式各样的挤压，或经拉张而逐渐扩展。各样的挤压，或经拉张而逐渐扩展。所以，熔岩、火山、地震、新的山脉和矿床的形成都是地球活所以，熔岩、火山、地震、新的山脉和矿床的形成都是地球活动的表现。动的表现。1、地球的内部活动、地球的内部活动第2页/共39页克拉通地区即古老大克拉通地区即古老大陆地陆地(地台区地台区)形成历形成历史久远史久远,很厚的稳定很厚的稳定的地质体的地质体,无大规模无大规模的岩浆活动和造山运的岩浆活动和造山运动动,其深部适宜钻石其深部适宜钻石的形成和保持。的形成和保持。2、克拉通（稳定地块、古陆核）、克拉通（稳定地块、古陆核）重要的克拉通地区包重要的克拉通地区包括加拿大、南部非洲、括加拿大、南部非洲、巴西、澳大利亚、西巴西、澳大利亚、西伯利亚和北欧波罗的海区的陆伯利亚和北欧波罗的海区的陆盾盾（地盾）区，也包括印度（地盾）区，也包括印度和中国的古陆等。和中国的古陆等。第3页/共39页 在克拉通下方,具有钻石形成的压力和温度 ,使碳转变及保持钻石。第4页/共39页钻石和石墨的成分都是碳，钻石和石墨在不同的温度和钻石和石墨的成分都是碳，钻石和石墨在不同的温度和压力条件下形成。随温度和压力条件的变化，两者可相压力条件下形成。随温度和压力条件的变化，两者可相互转化。（前者属立方晶系，摩氏硬度为互转化。（前者属立方晶系，摩氏硬度为10；而后者属；而后者属六方晶系，摩氏硬度为六方晶系，摩氏硬度为1。两者的晶体结构完全不同，。两者的晶体结构完全不同，是晶质碳的两个同质多象变体。）是晶质碳的两个同质多象变体。）二、钻石的产出与克拉通的关系二、钻石的产出与克拉通的关系只有达到相应的深度（压力）和温度才能使碳成为钻石，否则只能形成石墨。（温度：900-900-13001300（10501050）压力：4.5-6109Pa 4.5-6109Pa 相当于地下深度：130-180km130-180km）第5页/共39页形成钻石的碳源来源于地幔熔化的岩浆或因地壳运动地壳中形成钻石的碳源来源于地幔熔化的岩浆或因地壳运动地壳中的碳带到深处被富集。在适宜的温度及压条件下，被结晶成的碳带到深处被富集。在适宜的温度及压条件下，被结晶成钻石钻石 。第二节第二节 钻石的形成钻石的形成 根据与钻石同生的岩石和携带钻石的矿源岩石生成地质环境，来推测钻石的形成。第6页/共39页 钻石中包裹体矿物有2020多种，绝大多数是与钻石同时形成生长的，称为同生包裹体。钻石中的同生包裹体经研究属于两种类型-橄榄岩型和榴辉岩型。一、与钻石同生的岩石钻石中不同时出现两种岩石类型的同生包裹体,因此，可区分不同成因的钻石。第7页/共39页橄榄岩和榴辉岩形成上地幔，形成的地质条件和环境却不完全相同。粗粒结构粗粒结构,块状构造块状构造,橄榄石和辉石常蚀变为蛇纹石橄榄石和辉石常蚀变为蛇纹石和绿泥石及滑石等。和绿泥石及滑石等。1 1、橄榄岩型钻石、橄榄岩型钻石一种贫二氧化硅的超镁铁质岩,主以橄榄石,斜方辉石及少量单斜辉石、镁铝榴石及金属矿物。第8页/共39页碳源来自地幔,如南非的金伯利矿橄榄岩型钻石形成的温度为900130090013000 0C C（平均105010500 0C)C)压力为4.56.0Gpa4.56.0Gpa，相当于地球130180km130180km的深度形成的年代大约在33亿年前 第9页/共39页2 2、榴辉岩型钻石、榴辉岩型钻石由橙红色铁铝榴石和绿色的透辉石组成 ,少量金红石、兰晶石、柯石英、硫化物等矿物,粗粒结构,块状构造。第10页/共39页碳源来自地幔不同部位和地壳如博次瓦纳的Orapa矿澳大利亚的Argyle榴辉岩的钻石形成温度大约12500C压力大于6Gpa,大约相当于地壳深处180km形成的地质年代约在9.9亿年和15.8亿年 第11页/共39页橄榄岩和榴辉岩钻石的橄榄岩和榴辉岩钻石的P及及T与时代与时代橄榄岩型钻石橄榄岩型钻石榴辉岩型钻石榴辉岩型钻石压力压力温度温度900130090013000 0C C（平均平均105010500 0C C）地壳和地幔混源地壳和地幔混源4.56.04.56.0 10109 9papa相当地下相当地下130180km130180km大约大约3333亿年亿年南非南非FinishFinish125012500 0C C大于大于6610109 9papa大于地下大于地下180km180km9 9亿年（亿年（OrapaOrapa矿）矿）15.815.8亿年亿年ArgyleArgyle形成形成年代年代碳源碳源地幔地幔 第12页/共39页1866年最早发现携带钻石的岩石在南非的金伯利，故之金伯利岩。1 1、金伯利岩二、携带钻石的矿源岩金伯利岩具角砾状结构，含有深源捕虏体。金伯利岩是蛇纹岩化、方解石化超基性岩，主要矿物有橄榄石、镁铝石榴石、铬透辉石、角闪石、金云母、钛铁矿等，次生矿物有蛇纹石、方解石。第13页/共39页是一种富是一种富K、Mg的超基性岩的超基性岩,以橄榄石为主，含辉石、钛金云以橄榄石为主，含辉石、钛金云母、白榴石、透长石、化学成份以高钾高镁为特征，几乎不母、白榴石、透长石、化学成份以高钾高镁为特征，几乎不含石榴石。含石榴石。2 2、钾镁煌斑岩19791979年在澳大利亚发现含有钻石的钾镁煌斑岩。钾镁煌斑岩呈斑状、角砾状、块状构造，含深源捕虏体。第14页/共39页只有在下列情况下才能把钻石带到地表：只有在下列情况下才能把钻石带到地表：三、钻石的就位地幔中形成的钻石被上升的岩浆捕获带到地表 1.岩浆产生的部位低于钻石储藏地；岩浆产生的部位低于钻石储藏地；2.岩浆能穿越全程到达地表；岩浆能穿越全程到达地表；第15页/共39页为使钻石能保存下来，岩浆必须快速到达地表，譬如为使钻石能保存下来，岩浆必须快速到达地表，譬如从从150公里深处到地表，必须只用几个小时。由于条件公里深处到地表，必须只用几个小时。由于条件异异常苛刻，钻石到达地表的机会是很少的。常苛刻，钻石到达地表的机会是很少的。3.岩浆的快速运移使钻石不会在热的但压力较低的条件下岩浆的快速运移使钻石不会在热的但压力较低的条件下转化为石墨；转化为石墨；4.上升的钻石未被岩浆侵蚀或溶解，也未被氧化成上升的钻石未被岩浆侵蚀或溶解，也未被氧化成 二氧化二氧化碳气体。碳气体。第16页/共39页 第17页/共39页 第18页/共39页火山喷发停止后，岩浆被停留在上升通道，形成岩筒火山喷发停止后，岩浆被停留在上升通道，形成岩筒(锥状漏锥状漏斗斗),含钻石的橄榄岩、榴辉岩的捕虏体有时可达含钻石的橄榄岩、榴辉岩的捕虏体有时可达1020%。钻石以单个的晶体或捕虏体存在于金伯利岩或钾钻石以单个的晶体或捕虏体存在于金伯利岩或钾镁煌斑岩中。镁煌斑岩中。上升的岩浆冲破地表形成火山喷发，火山喷发物中可能含有从地球深处带来的钻石.第19页/共39页金伯利岩筒形成示意图金伯利岩筒形成示意图（C C）和（）和（D D）喷发的岩）喷发的岩屑堆积在岩筒周围屑堆积在岩筒周围A AD DC CB B（A A）熔融的金伯利岩开始向上移动（B B）金伯利岩和捕掳体到达地表 第20页/共39页l钻石与橄榄岩或榴辉岩共生，在成因上与金伯利岩和钾镁煌斑岩无关，当两种岩石穿过含钻石的橄榄岩或榴辉岩时，作为捕虏体时才会含有钻石。发现金伯利岩或钾镁煌斑岩并不一定就发现了钻石。但给找钻石带来了信息。提示提示l把钻石带到地表的金伯利岩和钾镁煌斑岩喷发年代与钻石形成的年代不同，前者是钻石带到地表的时间，如南非金伯利岩形成在白垩纪。距今约1亿年左右，钻石形成的年代至少是它的10倍以上。第21页/共39页 石榴石-辉石-云母片麻岩、片岩等变质岩中，作为石榴石、锆石中的包裹体出现。四、几种稀少成因钻石形成于陨石中六方钻石,具有六方对称，与钻石相同的成分、相近的折射率和比重，以著名的结晶学家Lansdale命名称郎斯代尔矿。第22页/共39页第三节第三节 钻石的地质产出钻石的地质产出钻石矿床可分为原生矿床和次生矿床。原生矿床产量约占总产量的1/4，而次生矿床类占3/4的产量，并有大量宝石级钻石。钻石的地质产出是指钻石得以在其中产生，因而能被钻石的地质产出是指钻石得以在其中产生，因而能被发现的地质环境。发现的地质环境。第23页/共39页原生矿床原生矿床：这些矿床是钻石被携带至地表或近地表后的：这些矿床是钻石被携带至地表或近地表后的最初停留地。原生矿床大多数是含钻石的金伯利岩（也最初停留地。原生矿床大多数是含钻石的金伯利岩（也有少数的钾镁煌斑岩筒）、某些火山口充填物以及岩墙有少数的钾镁煌斑岩筒）、某些火山口充填物以及岩墙和岩床中的根部矿床。和岩床中的根部矿床。次生矿床次生矿床：钻石是靠自然作用从原生矿床搬运来的。大：钻石是靠自然作用从原生矿床搬运来的。大都为砂矿。砂矿是河流和海岸带冲积沉积以及海底海洋都为砂矿。砂矿是河流和海岸带冲积沉积以及海底海洋沉积中有用矿物的富集。沉积中有用矿物的富集。第24页/共39页呈岩筒状，体积不大，水平截面具近椭圆形、圆形及不规则状外观，在深部变为岩墙或岩脉。1 1、金伯利岩型矿床 一、钻石原生矿床分为金伯利岩型和钾镁煌斑岩型两种类型。分为金伯利岩型和钾镁煌斑岩型两种类型。第25页/共39页火山口直径大，岩管通道极为狭窄；岩体具有同心圆火山口直径大，岩管通道极为狭窄；岩体具有同心圆状分带特征，从外带到中心，角砾岩带（含许多围岩状分带特征，从外带到中心，角砾岩带（含许多围岩沉积物碎块）、角砾岩化金云钾镁煌斑岩和细粒斑状沉积物碎块）、角砾岩化金云钾镁煌斑岩和细粒斑状钾镁煌斑岩带，块状中一粗粒金云钾镁煌斑岩。钾镁煌斑岩带，块状中一粗粒金云钾镁煌斑岩。钾镁煌斑岩型矿床发现在澳大利亚西部,火山喷出的时代是早中新世。2 2、钾镁煌斑岩型钻石矿床 第26页/共39页金伯利岩抗风化能力极金伯利岩抗风化能力极差，很容易风化破碎。差，很容易风化破碎。二、钻石次生矿床次生矿床成因示意图次生矿床成因示意图破碎的岩石并被河流搬运并堆积形成冲积矿床。河流又将钻石带到海域，形成滨海钻石砂矿。第27页/共39页含钻石的金伯利岩风化后，含钻石的金伯利岩风化后，形成松软的土状物质，即形成松软的土状物质，即残坡积矿床残坡积矿床 ,也被称之为也被称之为黄地黄地金伯利岩残坡积矿床金伯利岩残坡积矿床土壤土壤围岩围岩金金伯伯利利岩岩黄地黄地砾石和风砾石和风化金伯利岩化金伯利岩1 1、残积砂矿床、残积砂矿床这类矿床形成于原生矿床周围，非常有利于开采。第28页/共39页外部受到侵蚀，内侧水流较缓冲积物被堆积下来外部受到侵蚀，内侧水流较缓冲积物被堆积下来河流在较平坦的地区，流速变慢，在一些弯曲的河流中，冲积物在内侧沉积，形成沉积砂矿。2 2、河流沉积矿床 第29页/共39页河道变迁，原来河道河道变迁，原来河道消失消失,钻石砂矿床成为钻石砂矿床成为干矿床。干矿床。古干矿床的剖面图古干矿床的剖面图 许多钻石砂矿仍在河流中，被称为湿矿床。2 2）古河流砂矿床干矿床1 1）河流砂床湿矿床 第30页/共39页3 3、滨海砂矿床（海滩砂矿）通过河流钻石被搬运到海洋，海流和海浪的作用下,钻石沿海岸带沉积下来,形成滨海砂矿床。有些含钻石的砂矿被带到更深的海域，形成滨外钻石砂矿床。第31页/共39页3 3）滨外（水深达）滨外（水深达200m200m）砂矿床。）砂矿床。大西洋大西洋安哥拉安哥拉纳米比亚纳米比亚博茨瓦纳博茨瓦纳约翰内斯堡约翰内斯堡奥兰治河奥兰治河开普敦开普敦海岸带钻石砂矿海岸带钻石砂矿滨海砂矿分为三类:纳米比亚沿大西洋海岸是最著名的海岸带钻石砂矿。每年可开采数百万克拉的优质宝石级钻石。1 1）古海滩砂矿床；2 2）现代滨海砂矿；第32页/共39页三、中国的钻石矿床1 1、原生矿床、原生矿床2 2、次生矿、次生矿山东蒙阴原生矿山东蒙阴原生矿 湖南沅水的钻石矿床金刚石砂矿主要分布于沅江流域中下游阶地上。辽宁瓦房店原生矿辽宁瓦房店原生矿 第33页/共39页沂沭河水系的中下游地区，规模较小，品位不高，但著沂沭河水系的中下游地区，规模较小，品位不高，但著名的名的“常林钻石常林钻石”就发现于此。就发现于此。山东沂沭河流域砂矿19811981年以来，先后找到重量为124.27124.27克拉、96.9496.94克拉、92.8292.82克拉的特大钻石。但质量欠佳，无色透明的不多，以淡黄、棕黄色为主。第34页/共39页主要分布在复州河的次一级支流阶地和河床沙砾层中。品位较高，质量甚佳，大多为无色透明、晶形完整 辽宁钻石砂矿7070年代末，该区曾发现一颗重量为10.810.8克拉，无色透明的钻石，但储量不大。第35页/共39页请请你你回回答答2）钻石的同生岩3）钻石矿源岩石4）同生包裹体与钻石的关系5）金伯利岩和钾镁煌斑岩1)1)你知道地球的结构吗？第36页/共39页 钻石形成的时代与钻石到地表的时间一样吗？举例说明。冲积层是怎么形成的，指出干矿床和湿矿床的差别。橄榄岩型钻石与榴辉型钻石的生成的地质环境。橄榄岩型钻石与榴辉型钻石的生成的地质环境。请请你你回回答答 第37页/共39页人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。第38页/共39页感谢您的观看！第39页/共39页