1.一般特征
金伯利岩是含金刚石的母岩,是一种少见的不含长石的偏碱性超基性浅成—超浅成岩。化学成分为:SiO2一般为20%~38%,比橄榄岩类SiO2含量低,MgO含量和SiO2接近,K2O>Na2O,H2O和CO2含量高,发育蛇纹石化和碳酸盐化。
金伯利岩岩体多呈岩脉和岩管,在空间分布上常与深断裂或深裂隙有直接或间接关系。呈独立岩体成群产出,或与某些超基性岩体及碳酸岩共生。
金伯利岩为绿色、黄绿色;斑状结构,斑晶为橄榄石、金云母、镁铝榴石,基质为辉石、蛇纹石、磁铁矿、钙钛矿、金云母及碳酸盐矿物;常具角砾状构造及岩球构造,角砾成分复杂,可以是源自地幔的二辉橄榄岩、榴辉岩包体;也可是围岩的碎块。岩石经常遭受碳酸盐化,蚀变强烈时似碳酸岩,蛇纹石化后具滑感,风化强烈时呈黄绿色土状或红土状。
2.矿物成分
金伯利岩矿物成分十分复杂,种类比较多,主要有以下几种。
镁铝榴石:为金伯利岩中重要特征矿物,其含量很少,常呈浑圆状斑晶或棱角状碎屑出现,是金刚石伴生矿物之一,颜色可有多种,从黄色至橙色、从玫瑰色到血红色、从淡紫色到暗紫青色都有。镁铝榴石几乎都具浅灰色或淡绿色次变边外壳,外壳呈圆形或椭圆形,可达3~4层,最外层为黑色“皮壳”,壳内为鲜绿色高岭石、绿泥石及水云母组成,成绿色豆状,习惯上称之为“绿豆”。金伯利岩与非金伯利岩中镁铝榴石特征是不同的(表5-4),含矿金伯利岩中,若镁铝榴石含量多、个体大、晶体颜色深,则含矿性一般较好。
表5-4 镁铝榴石特征对比表
表5-4 镁铝榴石特征对比表
橄榄石:为金伯利岩的主要造岩矿物,有几个世代,与金云母、镁铝榴石同为岩石中斑晶。橄榄石斑晶多被熔成椭圆形并被蛇纹石交代。
金云母:斑晶和基质中均有,含量变化大,呈黄绿色、棕黄色,呈斑晶时可达数厘米,常见熔蚀和暗化现象。基质中多为0.1~0.5mm,它多蚀变为绿泥石、水云母等。金伯利岩中金云母含量高者,含矿性差。
此外,在金伯利岩中还有铬铁矿、钛铁矿、磁铁矿、磷灰岩等一些副矿物。
3.结构构造
金伯利岩常见细粒结构(图5-9)、斑状结构和环边假像结构,块状、角砾状、岩球状构造。
角砾状构造:角砾成分复杂,有同源岩屑(如细粒金伯利岩、二辉橄榄岩、榴辉岩等),告册也有异源岩屑(围岩),胶结角砾的多为斑状金伯利岩(图5-10)。
图5-9 细粒金伯利岩
图5-9 细粒金伯利岩
(单偏光,d=4.8mm)
显微斑状结构,斑晶为蛇纹石化橄榄石及金云母,基质为微晶结构,斑晶具交代假像结构
图5-10 角砾金伯利岩
图5-10 角砾金伯利岩
(单偏光,d=3.6mm)
斑晶为碳酸盐化、蛇袜滑宏纹石化橄榄石,岩石中含大量灰岩角砾
岩球构造:球体为圆形—椭圆形,球心多为蛇纹石化橄榄石,少数球心为灰岩、片麻岩,球体外壳由细粒金伯利岩组成,矿物呈同心环状分布(图5-11)。
图5-11 金伯利岩岩球构造
图5-11 金伯利岩岩球构造
右上角为岩球横断面,核心为蛇纹石化橄榄石
4.种族划分及主要岩石特征
我国金伯利岩按结构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(表5-5)。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(金云母含量>50%);根据主要矿物的不同分为橄榄石型(金云母<25%)和金云母型(金云母>50%)金伯利岩。
斑状金伯利岩:多为橄榄石型。新鲜岩石呈绿、蓝黑等色,风化后呈黄绿、棕褐色,斑状结构,斑晶以蛇纹石化橄榄石为主,其次为金云母和镁铝榴石,偶见铬辉石、铬铁矿和金刚石等。橄榄石和金云母具多世代(一般2~3个世代)特征。基质为隐晶质,主要为橄榄石、磷灰石、金云母、铬铁矿等组成,未见玻璃让州质。
金伯利角砾岩:岩石中含较多大小不等的角砾,其成分有金伯利岩屑、上地幔深源包体岩屑及围岩岩屑,胶结角砾的可以是斑状金伯利岩,也可是细粒金伯利岩。如果所含的角砾碎屑少于2mm则称凝灰状金伯利岩。
表5-5 金伯利岩分类表
表5-5 金伯利岩分类表
(据山东地质局实验室等)
斑状云母金伯利岩:以含较多的金云母为特征,岩石为暗绿色,斑状结构,斑晶以橄榄石为主,金云母较少;基质中含大量的金云母,此外有锐钛矿、镁铬尖晶石等(图5-12)。
图5-12 斑状云母金伯利岩
图5-12 斑状云母金伯利岩
(单偏光,×32)
斑晶为蛇纹石化橄榄石、镁铝榴石和金云母,基质由鳞片状金云母组成
5.含矿性及岩石化学特征
金刚石是世界上比较稀缺的矿产,而金伯利岩是其成矿母岩,但不是所有的金伯利岩都含金刚石。据资料金伯利岩含矿性表现为:①具工业意义的金伯利岩分布区未发现有伴生的其他岩体;②含矿好的以岩简为主,岩脉次之,岩脉的含矿性以产状陡的沿基底裂隙直接侵入者较好;③同一岩简内以粗粒结构的含矿性好;④金刚石含量随橄榄石的含量增加、镁铁比值增高而增高;⑤含矿金伯利岩无辉石斑晶,不含矿的则有辉石斑晶。
金伯利岩的岩石化学成分见(表5-6),特点是SiO2较一般超基性岩含量低(27%~40%),K2O、TiO2、P2O5、Nb2O5含量高,K2O>Na2O,显示偏碱性且富钾的特征,微量元素相对富Cr、Ni、Co、P、Nb等。
表5-6 金伯利岩的化学成分(wB/%)
表5-6 金伯利岩的化学成分(wB/%)
金伯利岩的岩石化学成分与含矿性有明显的关系。池际尚教授综合国内外资料指出:金伯利岩的含矿性与岩石的 T.A.值有关(T.A.=Al203+K2O+Na2O+TiO2+P2O5),T.A.=4.0~6.5者,富矿;T.A.=6.5~9.5者,次富矿—贫矿;T.A.>9.5者,基本不含矿。
6.分布、产状
金伯利岩主要见于古老的地台和地盾区,岩浆侵位的时代主要是前震旦纪、白垩纪和第三纪,以白垩纪为主。南非、西非、北美中部及我国辽宁、山东都产于白垩纪。
金伯利岩呈岩筒(图5-13)、岩脉和岩床产出,未发现喷出的金伯利岩,为浅成—超浅成的岩石;金伯利角砾岩及凝灰状金伯利岩简,是未喷出地表的隐爆产物,其岩体较小,往往沿一定的方向成群出现。如南非金伯利岩体,已经知道的就有十多个著名的岩筒群,每群岩筒数目3~40个不等。
图5-13 金伯利岩岩简示意图
图5-13 金伯利岩岩简示意图
目前多数人认为有金伯利岩浆存在,并富含H2O和CO2;金伯利岩是迄今发现的来源最深的岩浆结晶产物。