Question

金伯利岩与钾镁煌斑岩

Answer 1

金伯利岩与钾镁煌斑岩常携带有深源包体(包括下地壳和岩石圈地幔橄榄岩的捕虏体)，这对了解克拉通下地壳和岩石圈地幔的热状态和物质组成具有重要意义。

一、金伯利岩

金伯利岩是一种成分复杂、结构构造特殊的偏碱性超镁铁质浅成－超浅成的岩石。它含原生金刚石，因首次在南非阿札尼亚的金伯利(Kimberley)被发现而得名。

1.化学成分与矿物成分

金伯利岩的SiO₂含量较一般超基性岩低(27%～40%)，富钛铁镁(TiO₂2%±，TFeO10%左右，MgO一般＞20%)、贫铝富挥发分(Al₂O₃5%左右，H₂O+CO₂10%左右)、偏碱性且相对富钾(Na₂O+K₂O1%左右，Na₂O/K₂O＜0.5);微量元素上相对富集不相容元素Rb、Ba、Nb、LREE和相容元素Cr、Ni、Co等。

金伯利岩的矿物成分复杂，多达几十种，可归纳为三种矿物类型:原生矿物、包体矿物和蚀变矿物(表7－2)。但常见的主要原生矿物有橄榄石、顽火辉石、铬透辉石、金云母、镁铝榴石、钛铁矿、铬铁矿和钙钛矿等，其中橄榄石和金云母具有多世代的特点。发育蛇纹石化和碳酸盐化。金伯利岩中往往含有橄榄岩、榴辉岩等深源包体。

表7－2 金伯利岩矿物成分

◎橄榄石:为金伯利岩中的主要矿物，有三个世代，和金云母、镁铝榴石同为岩石中的斑晶。橄榄石斑晶多被熔蚀，并蚀变成蛇纹石，后者呈橄榄石假象出现，有时可见未蚀变的镁橄榄石残晶。基质中的橄榄石常具完好的晶形，但多已发生蛇纹石化和碳酸盐化，并常与钛铁矿、磁铁矿及细小磷灰石等共生。

◎镁铝榴石:常呈斑晶出现，是金刚石伴生矿物之一。多因受熔蚀而成圆形，当遭受热液蚀变及表生作用时有次变边。次变边自外向内呈同心圆形，可达3～4层。次变边为褐色，最外层为黑色“皮壳”，壳内由鲜绿色铬高岭石、绿泥石及水云母等组成，呈绿色似豆状，一般称为“绿豆”。新鲜的镁铝榴石具不同的颜色，以紫色－紫青色为主。金伯利岩与非金伯利岩中虽然都可有镁铝榴石，但其特征不同。含矿金伯利岩中，若镁铝榴石含量多，个体大，晶体的颜色深(深紫、紫、青等色)，则含矿性一般较好。

◎金云母:斑晶和基质中均有，具多世代。呈斑晶的金云母较大，可达数厘米，常见熔蚀和暗化现象，基质中的金云母多为0.1～0.5mm。金云母含量变化大，且易发生水云母化、绿泥石化和碳酸盐化。我国西南某地矿区的云母金伯利岩，金云母仅仅存在于基质中，含量很高，并常遭受碳酸盐化。金伯利岩中金云母含量高者，含矿性差。

2.结构构造

常见结构有斑状结构、显微斑状结构、环边假象结构、次变边结构等;常见构造有块状构造、角砾状构造和岩球构造。

3.产状与矿产

金伯利岩常出现于稳定的克拉通内部，呈岩筒(岩管)、岩脉(岩樯)和岩床产出，一般同钾镁煌斑岩、超基性火山熔岩或碳酸岩和碱性岩共生。它们多产于稳定地台边缘或深大断裂中。还未发现喷出的金伯利岩。金伯利角砾岩及凝灰状金伯利岩筒，是未喷出地表的隐爆产物。金伯利岩体都较小，而且往往沿一定方向成群出现，在剖面上不少岩筒向下连接过渡为金伯利岩脉或岩樯。我国自1952年开展金刚石找矿工作以来，先后在贵州、山东、辽宁等地发现相当数量的金伯利岩体，并找到了一些原生金刚石矿床。

金刚石是世界上比较稀缺的矿产，其成矿母岩是金伯利岩，但并不是所有的金伯利岩都含金刚石。据统计，目前世界各国已知金伯利岩岩体共5000余个，其中大约500个含金刚石，具有经济价值的也仅有100个左右，约占2%(Deshpande，1980)。

4.主要岩石类型

金伯利岩按结构可划分为斑状金伯利岩、金伯利角砾岩及凝灰状金伯利岩三类。详细定名时以含量较多的矿物名称冠于基本名称之前，如斑状金云母金伯利岩(金云母＞50%)、斑状镁铝榴石金伯利岩(镁铝榴石肉眼可见)。下面着重介绍几种常见的种属。

◎斑状金伯利岩:新鲜面呈绿或灰绿色，风化后呈黄绿－棕褐色，斑状结构，基质为隐晶质。斑晶为橄榄石、金云母和具次变边的镁铝榴石，偶见铬透辉石、铬铁矿和金刚石等。橄榄石斑晶被熔蚀成椭圆形，且多已蛇纹石化，含量一般为10%，最多可达50%以上。橄榄石和金云母具有多世代(一般2～3个世代)。基质含量一般＞40%，其成分为橄榄石、金云母、磷灰石、磁铁矿、铬铁矿和钙钛矿等(图7－4)。斑状金伯利岩常构成岩管及岩脉的主体，也是含矿的主要岩石。

◎细粒金伯利岩:新鲜面呈灰绿至暗绿色，显微斑状结构;显微斑晶为橄榄石(多已蛇纹石化)和金云母，但斑晶含量很少;基质由橄榄石、金云母、磷灰石、铬铁矿、钛铁矿、磁铁矿和钙钛矿等组成，块状或岩球构造。岩石多遭受强烈碳酸盐化，使之貌似灰岩。有时强烈硅化和褐铁矿化，貌似铁帽。这种岩石多产于金伯利岩脉的边缘(图7－5a)。

图7－4 金伯利岩(林景仟，1995)

◎金伯利角砾岩:以角砾状构造为特征，碎屑含量多(＞50%)，粒径较大(＞2mm为主)。角砾成分有金伯利岩屑(如细粒金伯利岩、斑状金伯利岩、岩球金伯利岩等)、来自上地幔的深源包体(如二辉橄榄岩、橄榄岩和榴辉岩等)和围岩的碎屑。胶结物为细粒金伯利岩或斑状金伯利岩。当碎屑的粒度变小，以＜2mm的碎屑为主时，可定名为金伯利凝灰岩(图7－5b)。

◎斑状云母金伯利岩:以含较多的金云母为特征(＞50%)。新鲜面呈暗绿色，斑状结构，斑晶为橄榄石、镁铝榴石和少量金云母，金云母在斑晶中较少;基质中含大量金云母，呈细小鳞片状交叉而成席状。基质中还有锐钛矿和镁尖晶石。辽宁复县斑状云母金伯利岩的矿物成分为斑晶中橄榄石15%～20%、金云母25%～35%、金属矿物5%;基质中金云母和金属矿物40%～50%。

二、钾镁煌斑岩

钾镁煌斑岩在岩石学分类中的位置不很确定，可以认为是金伯利岩与煌斑岩的过渡类型，属于超钾质岩石(Foleyetal.，1987)。

1.化学成分与矿物成分

钾镁煌斑岩的化学成分富镁(MgO₂0%～29%，个别＜5%)、贫硅(SiO₂一般＜40%)，但又富钾(K₂O4%～12%)且K/Na高(摩尔数比一般大于3，有的大于10)，一般(Na+K)/Al＞1(摩尔数比)，具有超钾质的特点(Jaquesetal.，1984)，富含挥发分(如H₂O)。微量元素上富集相容元素Ni和Cr，强烈富集不相容元素，如K、Ti、Rb、Zr、Sr、Ba、F和LREE，亏损Ca、Na和Al。

图7－5 金伯利岩(林景仟，1995)

钾镁煌斑岩的主要矿物有橄榄石、透辉石、含钛金云母、角闪石(常为碱镁闪石，又名钾钛钠透闪石)、斜方辉石、白榴石和火山玻璃，有时还有钾钛石、铁正长石。常见副矿物有柱红石、磷灰石、霞石、尖晶石、钙钛矿、钛铁矿和硅锆钙钾石(又名钾钙板锆石)。金刚石为稀有副矿物。这些富钾和钛的矿物以及其他的特殊矿物在一般煌斑岩中是不出现的(图7－6)。有时在钾镁煌斑岩可见到幔源橄榄岩包体，因此，它能提供岩石圈地幔性质的信息。

2.结构构造

常见结构有煌斑结构，常见构造为块状构造。

3.产状与矿产

钾镁煌斑岩主要以熔岩流或火山碎屑物的形成产出，超浅成的岩脉、岩基和岩管少见。20世纪70年代末，澳大利亚西澳地区发现了含金刚石的橄榄钾镁煌斑岩，虽然金刚石质量较差，但品位极高，因而引起了世人的瞩目。

4.主要岩石类型

◎橄榄钾镁煌斑岩:具有煌斑结构，块状构造，斑晶为橄榄石(粗晶和/或斑晶)、金云母和透辉石，基质粒径较小，由透辉石、金云母以及副矿物组成。有些岩石的基质中金云母形成嵌晶，包裹了上述斑晶，形成嵌晶结构。典型特征是橄榄石粗晶常被细小自形的橄榄石集合体组成的边缘所包围，形成了“犬牙状结构”。基质中可有玻璃质，但数量较少。这类钾镁煌斑岩可以含金刚石(图7－6)。

◎白榴钾镁煌斑岩:具有煌斑结构，块状构造，斑晶中白榴石的含量较高，另外还有橄榄石、透辉石和金云母的斑晶，但没有橄榄石粗晶，白榴钾镁煌斑岩中不含金刚石。

图7－6 钾镁煌斑岩(林景仟，1995)

三、金伯利岩和钾镁煌斑岩的成因

金伯利岩和钾镁煌斑岩均发育在古老的克拉通地区，不同的是金伯利岩常发育在克拉通的内部，而钾镁煌斑岩则出现在克拉通的边缘，常产于经历过一个或多个阶段的挤压造山、夭亡的裂谷和/或后造山环境中，以较厚的岩石圈和地壳为特征的克拉通边缘。

目前关于钾镁煌斑岩的成因还存在不同的观点。钾镁煌斑岩的超钾质和富镁(Mg#＞70)的特点说明它一定来自地幔，富水矿物的出现说明地幔源区经历了与俯冲有关的流体交代过程，强烈富集Cr和Ni等相容元素说明地幔源区具有难熔的特点，基于钾镁煌斑岩上述地球化学特点，Mitchell＆Bergman(1991)提出了以下成因模式:

(1)源区为亏损的方辉橄榄岩组成的岩石圈地幔:早期在上升的软流圈地幔柱作用下岩石圈地幔经历过部分熔融或经历了长期熔体抽取的过程，导致了亏损岩石圈地幔。

(2)强烈亏损的岩石圈地幔后期经历了地幔交代作用的改造:以地幔中出现金云母和钾质钠透闪石等富钾的交代矿物为特征，但这种地幔交代作用具有不均一的特点。

(3)在新的地幔热流作用下或有大量挥发分的涌入条件下，这种不均一富集的岩石圈地幔再次发生部分熔融，便形成了具超钾质特点的钾镁煌斑岩。

金伯利岩产出于古老的克拉通内部，以富钾、富挥发分，常为超镁铁质为特征，含有不同来源的岩石，包括地幔包体以及围岩的碎块。金伯利岩中常见金刚石和柯石英产出，应来自于较深的地幔，一般认为其地幔源区为富挥发分的石榴二辉橄榄岩。