山东蒙阴的金刚石原石 (山东蒙阴金刚石矿床报告)

蒙阴金刚石原生矿

地质出版社2001年版,《中国矿床发现史·综合卷》,第636-640页

山东蒙阴金刚石矿,蒙阴金刚石矿发现特大的金刚石

蒙阴金刚石原生矿位于山东省蒙阴县(现为沂蒙山世界地质公园钻石园区)。

山东省蒙阴金刚石原生矿是地质部和山东省地质局根据国家经济建设要求部署找矿工作,根据砂矿线索,运用地质成矿理论,借鉴国外找矿经验(理论与方法),结合中国地质构造特点,从预测到发现,最后做出工业评价的中国第一个金刚石原生矿床。

1957年,地质部决定成立山东省地质局金刚石砂矿地质专业队——沂沭地质队(1959年改为八〇九地质队)。几年内他们的足迹遍及沂河、沭河及沂河支流东汶河流域,直至胶东的大小沽河和五龙河,还有诸城七宝山等地。并查明了于泉、陈埠、小埠岭 3个金刚石砂矿床和马陵山西侧沂河(残余)Ⅱ阶地上的邵家湖、龙泉寺、柳沟、尚寺、蒋庄 、郭疃、华埠、大哨等近千个砂矿点。探明金刚石砂矿工业储量14.5 万克拉及远景储量 5.5万克拉。

该第四纪金刚石砂矿主要赋存于产状被破坏的阶地(第Ⅱ阶地残余砂矿)和坳谷洼地中。此后,又陆续在苍山、平邑、枣庄、滕县、蒙阴等地的寒武系底部五山组砾岩,中石类统底部砾岩,侏罗系底砾岩,老第三系砾岩,新第三系至第四系早期砾岩等6个层位中发现了金刚石砂矿,但均未发现工业矿床。

1962年,地质部下达“金刚石砂矿和原生矿并举”的找矿任务,八〇九地质队除继续于泉等砂矿的勘探和东汶河下游地区的金刚石砂矿普查工作外,集中了部分技术人员与地质部派往山东为加强金刚石找矿工作的地质部综合地质大队的部分人员组成了金刚石原生矿专题研究队。他们根据金刚石砂矿分布情况预测金刚石原生矿可能存在的范围。按当时金刚石原生矿成矿原理,金刚石赋存于金伯利岩体中,欲找到金刚石,首先要找到金伯利岩体。专题研究队首选蒙阴盆地作为原生矿普查对象。这是因为1960年在普查金刚石矿过程中曾于蒙阴邵家沟发现重 17.2毫克和 83.2 毫克的两颗金刚石,而且发源于蒙阴地区的东汶河及东汶河自界湖入沂河以下的流域范围内有金刚石出土;并根据国外资料金伯利岩和暗色岩有关,而蒙阴地区恰好有这种暗色岩。

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蒙阴盆地形成于第三纪以前,是一长轴近北西西—南东东向的断陷盆地,面积约 600 余平方公里。它的四周是由太古宇变质岩系组成的海拔300余米的重重高山,内部是巨厚的陆相堆积,是白垩纪末期由于火山活动而形成的厚达 1700 余米的青山组火山岩系。其中分布着大大小小的暗色岩。

人们曾怀疑,在火山岩系中是否有金伯利岩管,因此,除对其进行 1 :50000、l:10000、1 : 2000 地质测量及岩石、矿物、化学成分的研究,探讨火山活动方式、喷发次数外,并对其选矿700余立方米。这些研究资料表明蒙阴盆地的暗色岩岩性主要是火山碎屑岩、玄武岩类、安山岩类、熔角砾岩等,证明了蒙阴地区火山岩系中没有金伯利岩存在。

不久,从蒙阴盆地北缘工作区传来在第四系冲洪积物中选到13 颗金刚石和在第三系官庄组砾岩中选到 22 颗金刚石的悄息。经对这 13颗和22颗金刚石进行对比分析,它们的特征完全一致;在蒙阴地区发现的70余颗含铬镁铝榴石,其中62颗选自官庄组砾岩。这样,蒙阴地区的金刚石和含铬镁铝榴石的来源得到了圆满解释,证实官庄组砾岩是古砂矿。而古砂矿的发现 ,使其不得不根据新的情况重新思考怎样重新选择找矿靶区。

地质部第二地矿司司长田林根据张炳熹、迟际尚、赵心斋、蒋溶等分析、研究的国内外资料,坚信蒙阴地区是寻找金刚石原生矿最有利的地区之一,部署了找矿工作。在普查原生矿时仍沿用了评价砂矿采大体积样的选矿方法,试图通过大样选矿直接发现金刚石,并根据金刚石的机械扩散晕来发现原生矿的线索,预测成矿有利地区,达到最终发现原生矿的目的,但因金刚石在矿石中的含量非常稀少,致使这种方法在寻找原生矿工作中未取得预期效果。此时,当务之急是要解决找矿方法问题。

1963年9月,地质部派出一个代表团到坦噶尼喀,进行金刚石地质考察,以借鉴国外的找矿经验。

1964年10月,地质部第二地矿司在临沂召开了全国金刚石地质专业会议,会上介绍了坦噶尼喀金刚石矿床的地质情况和找矿经验,蒋溶、张炳襄作了学术报告。来自全国地质部门20多个省(区、市)的地质工作者们聚集一堂,在听取国外考察情况后,研究探讨中国的金刚石地质工作。根据国外考察资料和专家建议,会议确定运用重砂法,即通过寻找金刚石伴生矿物(含铬镁铝榴石等),进而寻找原生矿这一重要找矿方法。

为了熟练掌握和合理运用这种普查方法,八〇九地质队组织了1个重砂试验小组,在沂南铜井小河进行试验。从重砂样品的布置原则,样品密度、取样层位、深浅,样品合理体积以及淘洗、跳筛、精选的全过程等,均经过反复试验取得达到工作质量要求的最佳数据,作为重砂测量工作的技术要求。

1965年 ,郯城砂矿勘探任务结束后,全大队17个普查组、400 多人全部投入金刚石原生矿普查工作。工作地区除郯城、苍山(考虑到近源的可能性)外,重点是蒙阴地区和东汶河、祊河流域。

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1965年6月22日,八〇九地质队 201 组在常马庄 Zl21号样中发现了一颗伴生矿物一一含铬镁铝榴石。根据这一新的发现,于7月 26日201组重返 Zl21号取样点 ,并在近旁又取了甲乙两个样品(分层取样〉,体积是 400 公升。结果发现了1颗金刚石和 46 颗伴生矿物。这是重砂测量工作又一个令人兴奋的进展。于是,201 组地质技术人员打破按一定网距采样的常规方法,在有利重砂富集的地貌部位一律采样控制和加大样晶体积。几天以后,又在重砂样品中发现了一些伴生矿物一一含铬镁铝榴石。

这期间,八〇九地质队正在大队部(郯城李庄)召开全大队地质会议,同年8月l日,与会人员来到了位于蒙阴县城西偏南10 公里处的常马庄,村后就是发现伴生矿物的地方。这里地势平缓,是长期遭受风化剥蚀的低缓丘陵区,基岩是与金伯利岩毫无成因关系的太古宇变质岩系,几乎没有覆盖层,西部靠近北北东向分水岭的东坡上是一条同方向的破碎带, 还有一条辉绿岩脉,几条不大的冲沟向东南汇入常马小河 ,汇水面积约 2-3平方公里。国外金伯利岩的那些找矿标志——“管状体、负地形、黄土、蓝土”,这里一点也没有,除了陆续发现的一些伴生矿物外,没有任何值得重视的地质现象,或者说,这些地质现象无一能对那些伴生矿物——含铬镁铝榴石的来源做出解释。

现场观察后,201组地质技术人员认为Z121号点采样结果是一个非常重要的找矿线索,应溯源直上,逢沟必卡,加大样晶体积和取样密度,直至对这些伴生矿物的来源作出合理解释。这个意见得到参加大队地质会议的地质部第二地矿词阎崎和大队、分队领导的支持,决定 201组全体人员返回常马庄。

工作了20多天 ,沟沟岔岔布满了重砂样品,所有能取重砂的地方几乎无一遗漏,大多数样中发现了伴生矿物——含铬镁铝榴石,有的多达几十颗、千余颗,还有 1个样品发现了 1颗金刚石。这时发现一个有趣的地质现象:破碎带以东大部分样品发现了伴生矿物——含锚镜铝铬镁铝榴石,以西1颗也未发现,破碎带竟成了一条泾渭分明的 “三八线”。

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8 月 24 日,二分队地质例会的地点选在常马庄召开。部分与会人员到野外实地踏勘。他们在曾发现了1064 颗伴生矿物和1颗金刚石的 Z218 号取样点附近仔细观察,首先在残积物中发现有蛇纹石,这一发现,说明在这里轻重矿物共存,表明金刚石原生地带可能就在附近 ,他们一起来到 Z218号点向上 4-5米处的“破碎带”观察,并对“破碎带”进行揭露后,发现它不是什么破碎带,而是一条深绿色的岩脉,并可看到斑状结构,还可看到石榴子石、金云母、蛇纹石等矿物。下午,八〇九地质队和地质科学院矿床所的 地质人员对该岩脉残积物淘洗跳筛,从中发现了 9 颗金刚石。中国第一个金伯利岩脉就是这样被发现了,时间是 1965 年 8 月 24 日下午4 时 30 分。这条金伯利岩脉不具有南非等地金伯利岩体呈管状,地表为负地形,风化后为黄色土、蓝色士等岩体形态和地貌基本特征。该金伯利岩脉被命名为红旗 1号。它的发现填补了中国没有工业金刚石原生矿床的空白。

根据初步对山东金伯利岩分布规律的认识,分析古地理、物质供源关系、砾石测量等资料,预测蒙阴盆地仍然是最有利的成矿地区,有着广阔的找矿前景,并布置了新的找矿任务。

10 月 14 日,八〇九地质队203组在小黄山山头村发现了红旗 2 号金伯利岩脉。该岩脉是通过地质观察直接发现的。这一发现又为裸露地区直接找矿提供了范例。

1965 年11月10 日,八〇九地质队 205 组一位地质人员上山踏勘,拿着标本,向村民们宣传找矿报矿常识,经村民张义禄的引导,在西峪一个来石坑前发现了1种碳酸盐化很厉害、成角砾状的岩石,后被定为碳酸盐化金伯利岩角砾岩,这就是红旗 6 号岩管。又在西边不远处发现了一条蛇纹石化很强、含石榴子石、金云母等矿物的岩脉。这位地质人员观察后确认这条岩脉和红旗1号相似,后来被定名为斑状金伯利岩,这就是红旗 5 号岩脉。

自 8 月 24 日首次发现红旗 1号金伯利岩脉至年底的 4 个月时间内,共发现了 15 个金伯利岩体。至此,初步发现岩体的分布规律,即在常马庄东北20余公里,以西峪为中心展布的红旗 2-13号和 15 号这13个金伯利岩体,显示出一个长约12公里、宽约1公里的矿带,方向也是北东向。虽然那时常马庄矿带还只有红旗 1号和 14 号两条金伯利岩脉,但已显示出了山东省金伯利岩的成群成带性呈斜列式分布。

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受此启发,1966 年 1月 3 日,205 组来到了野店。工作第三天就发现了 1条金伯利岩脉。其后不久,在短短 5 个月时间里相继发现了 16 条金伯利岩脉,从而勾画出了第三个长 18 公里、宽0.5 公里的矿带——坡里金伯利岩带(金刚石品位低,无工业价值)。

1968 年,在总结上述金伯利岩带成矿规律的基础上,八〇九地质队在红旗 1号和 27 号脉之间的覆盖区布置了物探工作,该队物探组在常马矿区发现了磁异常,用人力钻验证,找到了含矿金伯利岩管,命名为胜利 I号,这是中国金伯利岩金刚石品位最富的金伯利岩管。至 1971 年 5 月又陆续发现了红旗 16-33 号和胜利 I-VI号以及埠洼等金伯利岩体。金伯利岩体成斜列式分布的预想,由 60多个金伯利岩体组成相距约 20 余公里的 3 个金伯利岩带证实。

这些金伯利岩体位于沂沭断裂带以西约40-70公里处的蒙山、新甫山单断凸起和金星头穹断上,地层为泰山群变质岩系,西峪有下古生界盖层;北西向构造发育,有铜冶店-蔡村断裂、蒙山断裂、新泰-垛庄断裂等;岩浆岩主要是中生代闪长岩-花岗闪长岩,还有一些小型脉岩。这 3 个金伯利岩带的中心点相距约 21 公里,左列式,自I至Ⅲ矿带(走向)角度愈来愈大,作顺时针撒开式。金伯利岩呈岩脉、岩管、岩床产出,岩性为凝灰质金伯利岩(角砾岩)和细晶、粗面金伯利岩(角砾岩)等。

I 号(常马)金伯利岩矿带位于蒙阴县城西偏南12公里处的常马庄一带,长约 14 公里,宽 5公里,总体走向 350°,由 9 条岩脉和 1个岩管组成。

Ⅱ号(西峪〉金伯利岩矿带位于蒙阴县城北12公里处的西峪一带,长约 12 公里,宽约0.5-1公里,总体走向 15°,由 12个岩管和15 条岩脉组成。

Ⅲ号(坡里)金伯利岩矿带位于蒙阴县城东北30公里处的野店-坡里-金星头一带,长18 公里,宽约0.5 公里,总体走向 35-40°,由 25 条岩脉组成。

蒙阴金伯利岩主要分为岩脉、岩管 2 大类,次为岩床 。岩石类型分为斑状金伯利岩类、角砾状金伯利岩和凝灰状金伯利岩 3 大类。

当红旗1号发现不久,就开始了对其工业评价和勘探工作。红旗 1号的勘探工作始于1965 年 9 月-1967 年 10 月,由八〇九地质队四分队提交储量报告。1970 年 9 月,该队又提交山东省蒙阴县金刚石原生矿红旗 30 号储量报告。1972 年 12 月,由第七地质队(原八〇九地质队)四、五分队分别提交《山东省蒙阴县金刚石矿王村矿区胜利 Ⅰ、Ⅱ号地质勘探报告》和《山东省蒙阴县西峪金刚石矿地质勘探报告》。1975 年 12 月和 1980 年 6 月,由第七地质队提交了《西峪金刚石矿带普查报告》和《常马庄金刚石原生矿带普查地质报告》。在 60 余个金伯利岩体中赋存有25个具工业价值的金刚石矿床,共探明金刚石储量 1060 万克拉。

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1966 年 8 月,建材部在常马庄建 701矿,1970 年7 月1日投产。一期工程为红旗 1号岩脉井下开采,设计年生产矿石 8-65 万吨,年产金刚石 2 万克拉,开来深度为 170 米,服务年限 10 年。实际年产矿石 4 万吨,开采深度为 130 米,至1980 年因金刚石含量贫化而停产,累计采出矿石 255361 吨,回收约 4 万克拉金刚石。二期工程建设胜利 I 号岩管露天矿区,始建于 1972 年,1976 年建成投产,设计年产矿石 9-61 万吨,年产金刚石 100 万克拉,开采深度 100 米。实际年产矿石10 万吨,金矿最高年产金刚石约 7 万克拉。至 1995 年底,已接近设计露天开采深度,待转入地下硐采,方能继续生产。矿 山生产实践证实了八〇九地质队提交的是高质量的地质勘探报告。

该金刚石原生矿是在金刚石成矿理论的指导下发现的,其成矿理论、矿产预测、找矿、评价方法、选矿工艺技术等,都为其后的普查、评价金刚石原生矿提供了宝贵的实践经验。

1980 年 4 月,第七地质队(原八〇九地质队)因在地质找矿工作中做出重大贡献,受到地质部嘉奖,二分队 201 组被授予地质找矿有重大贡献集体,陈达孝为地质找矿有重大贡献的地质工作者。

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