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江苏徐州西村金伯利岩管地质特征及其找矿意义

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周琦忠, 施建斌, 黄友波, 冯学知, 张琪, 张凤鸣, 蔡逸涛, 杨献忠, 康丛轩. 江苏徐州西村金伯利岩管地质特征及其找矿意义[J]. 地质通报, 2019, 38(1): 152-162.
引用本文: 周琦忠, 施建斌, 黄友波, 冯学知, 张琪, 张凤鸣, 蔡逸涛, 杨献忠, 康丛轩. 江苏徐州西村金伯利岩管地质特征及其找矿意义[J]. 地质通报, 2019, 38(1): 152-162.
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ZHOU Qizhong, SHI Jianbin, HUANG Youbo, FENG Xuezhi, ZHANG Qi, ZHANG Fengming, CAI Yitao, YANG Xianzhong, KANG Congxuan. Geological characteristics and prospecting significance of kimberlite pipe in Xicun area of Xuzhou, Jiangsu Province[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(1): 152-162.
Citation: ZHOU Qizhong, SHI Jianbin, HUANG Youbo, FENG Xuezhi, ZHANG Qi, ZHANG Fengming, CAI Yitao, YANG Xianzhong, KANG Congxuan. Geological characteristics and prospecting significance of kimberlite pipe in Xicun area of Xuzhou, Jiangsu Province[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(1): 152-162.
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江苏徐州西村金伯利岩管地质特征及其找矿意义

  • 1.

    江苏省地矿局第五地质大队, 江苏 徐州 221004

  • 2.

    中国地质调查局南京地质调查中心, 江苏 南京 210016

  • 基金项目:
    江苏省地质勘查基金项目《江苏省徐州市塔山地区金刚石原生矿地质普查》（编号：苏财建[2014]278）和中国地质调查局项目《安徽栏杆金刚石成矿规律与苏皖地区金刚石找矿靶区优选》（编号：12120114054301）、《华北和扬子地区金刚石矿产调查》（编号：DD20160059）
详细信息
    作者简介: 周琦忠(1990-), 男, 硕士, 助理工程师, 从事地质矿产勘查工作。E-mail:dzwdzqz@foxmail.com

  • 中图分类号: P619.24+1

Geological characteristics and prospecting significance of kimberlite pipe in Xicun area of Xuzhou, Jiangsu Province

  • 1.

    No.5 Geological Party, Jiangsu Bureau of Geology and Mineral Resources, Xuzhou 221004, Jiangsu, China

  • 2.

    Nanjing Center, China Geological Survey, Nanjing 210016, Jiangsu, China

    摘要

  • 西村岩管是在苏北地区发现的第一个金伯利岩管，颠覆了苏北地区无金伯利岩的历史。从岩石学、地球化学和伴生矿物等方面分析了西村岩管的地质特征，并进一步探讨其金刚石找矿意义。从区域背景和金刚石形成条件看，西村地区具备了金伯利岩侵位和金刚石矿形成的基本地质条件，而西村岩管为金刚石矿就位提供了母岩条件；西村金伯利岩与山东、辽宁金伯利岩具有相似的地球化学特征，是幔源岩浆低程度部分熔融的产物，且在岩浆上升过程中普遍遭受了壳源物质的混染，后期碳酸盐化现象普遍发育；其相容元素含量与山东金伯利角砾岩相似，均为典型的金伯利岩型配分模式，稀土元素表现为轻、重稀土元素强烈分馏的特征；伴生指示矿物主要为榴辉岩型含铬镁铝榴石、富铬透辉石和富镁铬尖晶石，其特征均表现出含矿金伯利岩的特点。

    The Xicun kimberlite pipe was discovered for the first time which has ended the kimberlite-nonexistent history in northern Jiangsu Province. The geological characteristics of Xicun pipe were analyzed by petrology, geochemistry and associated minerals, and the prospecting significance was discussed. According to the regional background and the conditions of the diamond formation, it is considered that there existed basic geological conditions for kimberlite emplacement and diamond ore formation in Xicun area. The Xicun kimberlite pipe provided mother rock conditions for diamond ore. The Xicun kimberlites have similar geochemical characteristics to Shandong and Liaoning kimberlites. They were all formed by low degree partial liquation of the mantle-derived magma. Besides, they suffered hybridism of the earth crust in the process of magma rising and widespread carbonatization in the late period. The values of compatible elements are similar to those of Shandong kimberite breccia, which constitute the typical patterns of kimberlite. The heavy and light rare earth elements are characterized by strong fractionation. Associated indicator minerals include eclogite-type pyrope, chrome-rich diopside, and magnesium-rich chrome spinels, which show the characteristics of ore-bearing kimberlite.

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  • 图 1  西村地区岩浆岩分布

    Figure 1. 

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    图 2  西村岩管平面示意图和剖面

    Figure 2. 

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    图 3  西村金伯利岩镜下照片

    Figure 3. 

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    图 4  西村金伯利岩CaO-烧失量与SiO2-烧失量图解

    Figure 4. 

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    图 5  西村金伯利岩SiO2-Al2O3图解

    Figure 5. 

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    图 6  西村金伯利岩相容元素配分模式图

    Figure 6. 

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    图 7  西村金伯利岩稀土元素球粒陨石标准化配分图

    Figure 7. 

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    图 8  西村金伯利岩微量元素原始地幔标准化蛛网图

    Figure 8. 

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    图 9  西村镁铝榴石Al2O3-Cr2O3图解[13]

    Figure 9. 

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    图 10  西村镁铝榴石CaO-Cr2O3图解[14]

    Figure 10. 

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    图 11  榴辉岩型石榴子石Ca2+-Mg2+-（Fe2++Mn2+）离子三角图[14]

    Figure 11. 

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    图 12  西村铬尖晶石Cr2O3-MgO图解

    Figure 12. 

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    表 1  西村金伯利岩与辽宁、山东金伯利岩主量元素含量

    Table 1.  Main element content of kimberlite in Xicun and Liaoning/Shandong Province

    %
    地点 西村 山东金伯利岩[8] 利岩[8]
    样品编号 XC-1 XC-2 XC-3 XC-4 XC-5 XC-6 XC-7 XC-8
    岩石名称 含角砾斑状金伯利岩 斑状金伯利岩
    SiO2 38.67 32.95 47.43 23.03 23.34 38.78 26.1 23 24.86 19.94
    Al2O3 8.97 7.75 8.99 6.47 6.05 8.65 6.27 5.29 3.33 3.29
    TiO2 1.09 1.08 0.7 0.81 0.73 0.91 0.94 1.05 2.82 1.89
    Cr2O3 0.13 0.13 0.08 0.13 0.12 0.11 0.17 0.11 0.47 0.29
    Fe2O3 4.77 5.75 2.57 4.49 4.41 4.52 4.35 1.8 5.3 7.24
    FeO 1.74 1.1 1.64 0.55 0.37 1.63 1.41 3.46 1.67 2.88
    CaO 18.71 22.92 15.71 30.52 31.44 18.4 25.9 24.61 19.4 23.72
    MgO 7.04 7.2 5.46 4.89 3.77 7.65 9.3 9.82 20.25 12.51
    K2O 3.27 2.09 4.8 2.35 2.1 3.51 2.8 2.77 0.26 0.22
    Na2O 0.43 0.25 0.93 0.11 0.08 0.55 0.14 0.12 0.16 0.42
    MnO 0.11 0.12 0.07 0.09 0.05 0.13 0.07 0.12 0.24 0.22
    P2O5 2.15 2.24 1.4 1.7 1.53 1.76 2.02 2.82 1.52 0.75
    LOI 12.29 15.97 9.56 24.48 25.7 12.88 19.92 24.49 19.48 26.59
    Total 99.37 99.55 99.34 99.62 99.69 99.48 99.39 99.47 99.76 99.96
    C.I 3.54 3.6 3.81 3.09 3.7 3.27 2.18 1.85 1.36 1.83
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    表 2  西村金伯利岩与辽宁、山东金伯利岩相容元素含量

    Table 2.  Compatible elements content of kimberlite in Xicun and Liaoning/Shandong province

    10-6
    产地 西村 山东[9] 辽宁金伯利岩[9] 原始地幔[10]
    样号 XC-1 XC-2 XC-3 XC-4 XC-5 XC-6 XC-7 XC-8 金伯利岩 伯利角砾岩
    Sc 12 14 10 12 12 12 23 17 20~40 / 6~34 17
    V 106 124 95.8 115 111 98 144 185 40~85 47~50 39~310 77
    Cr 449 436 283 449 405 390 574 376 520~1250 303~585 266~1554 3140
    Co 34 37 23 40 27 45 41 48 30~100 55~56 70~136 105
    Ni 400 359 226 442 420 524 399 193 700~1250 350 537~1228 2110
    Cu 50 56 40 43 37 44 58 59 33~90 60~80 32~75.4 28
    Zn 104 102 79 83 80 89 106 128 53~140 90~102 / 50
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    表 3  西村金伯利岩与辽宁、山东金伯利岩稀土元素含量

    Table 3.  REE content of kimberlite in Xicun and Liaoning/Shandong Province

    10-6
    采样地点 西村 山东[11] 辽宁[11]
    样品编号 XC-1 XC-2 XC-3 XC-4 XC-5 XC-6 XC-7 XC-8
    岩石名称 含角砾斑状金伯利岩 斑状金伯利岩
    La 247 298 196 212 201 208 282.12 326.8 318 375
    Ce 480 592 386 417 404 413 546.91 649.14 578 580
    Pr 45.8 54.4 36.8 39.2 38.1 39.5 69.84 83.09 60.6 54.2
    Nd 180 216 144 155 147 155 264.02 314.98 207 168
    Sm 36.2 43.6 29.4 29.6 29.3 30.7 40.25 47 29.4 18.2
    Eu 8.9 9.99 7.85 7.31 7.01 7.52 10.28 11.35 6 4
    Gd 30 33.9 23.4 24.1 24.1 24.9 29.02 34.62 14.4 10.1
    Tb 3.04 3.59 2.4 2.57 2.47 2.6 3.12 3.74 1.9 1.5
    Dy 9.9 11.4 7.77 8.24 8.09 8.24 10.78 12.79 6 4.8
    Ho 1.37 1.59 1.07 1.17 1.14 1.17 1.42 1.7 0.79 0.66
    Er 3.78 4.39 3.06 3.18 3.19 3.22 3.69 4.39 2 1.5
    Tm 0.34 0.39 0.27 0.29 0.29 0.3 0.42 0.51 0.23 0.2
    Yb 2.09 2.37 1.6 1.74 1.72 1.81 1.99 2.45 0.79 0.91
    Lu 0.28 0.33 0.24 0.26 0.25 0.26 0.28 0.35 0.11 0.14
    Y 42.5 38.8 33.7 38.3 38.8 36.8 41.54 50.7 18.2 16.5
    ΣREE 1048.7 1271.95 839.86 901.66 867.66 896.22 1264.12 1492.9 1225.22 1219.21
    LREE 997.9 1213.99 800.05 860.11 826.41 853.72 1213.41 1432.36 1199 1199.4
    HREE 50.8 57.96 39.81 41.55 41.25 42.5 50.71 60.55 26.22 19.81
    LREE/HREE 19.64 20.95 20.1 20.7 20.03 20.09 23.93 23.66 45.73 60.55
    LaN/YbN 84.77 90.19 87.87 87.4 83.82 82.43 101.64 95.64 288.74 295.59
    δEu 0.8 0.77 0.88 0.81 0.78 0.81 0.88 0.82 0.79 0.82
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    表 4  西村金伯利岩与辽宁、山东金伯利岩不相容元素含量（除稀土元素外）

    Table 4.  Incompatible elements content of kimberlite in Xicun and Liaoning/Shandong Province (except REE)

    10-6
    样品号 XC-H1 XC-H2 XC-H3 XC-H4 XC-H5 XC-H6 XC-H7 XC-H8 辽宁[9] 山东[9]
    Rb 62 65.9 99.5 65.8 75.6 67.4 96.33 78.24 39.61 27.8
    Ba 2804 1922 4320 2211 1594 2272 4933.23 2951 1667.8 445.17
    Th 35.8 34 31.1 26.6 25.5 27.9 36.96 35.85 21.26 81.2
    U 3.9 4.38 3.9 4.19 3.71 3.6 5.97 6.58 / /
    Nb 38.7 40.8 29 29.7 29.4 28.5 33.45 35.34 129.7 398.67
    Ta 1.5 1.56 1.04 1.09 1.07 1.18 1.37 1.47 5.71 /
    Sr 1491 1455 1463 688 688 1459 757.79 1043.22 291.7 204.17
    Zr 372 404 318 308 310 304 422.02 460.23 218.9 586.5
    Hf 7.93 8.75 6.83 6.11 6.03 6.59 9.11 9.73 / /
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    表 5  西村金伯利岩中镁铝榴石主要化学成分含量

    Table 5.  The main chemical composition content of pyropes in Xicun kimberlite

    %
    元素 MgO SiO2 FeO TiO2 Al2O3 Cr2O3 CaO 总计
    西村金伯利
    岩（20个）    		 平均值 19.82 41.75 7.19 0.05 22.94 0.92 5.9 99.09
    最大值 20.55 42.26 7.68 0.18 23.27 1.37 6.63 100.11
    最小值 19.44 41.15 6.89 0 22.52 0.5 5.09 97.88
    山东金伯利
    岩（20个）[12]    		 平均值 21.79 42.7 7.6 0.49 18.6 4.48 4.87 100.54
    最大值 23.44 43.62 10.18 1.41 21.75 8.32 6.04 101.27
    最小值 19.68 41.93 5.87 0 16.04 0.85 2.88 99.45
    辽宁金伯利
    岩（20个）[9]    		 平均值 20.33 41.16 7.54 0.19 20.7 4.42 4.95 99.74
    最大值 22.63 42.36 9.15 0.62 22.72 8.11 6.98 100.5
    最小值 17.31 40.2 6.52 0 17.88 1.63 3.24 99.25
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    表 6  西村金伯利岩中铬透辉石主要化学成分含量

    Table 6.  The main chemical composition content of chrome diopsides in Xicun kimberlite

    %
    元素 SiO2 MgO CaO FeO Al2O3 Cr2O3 总计
    平均值 52.72 16.68 22.39 2.8 2.58 1.14 99.42
    西村金伯利岩（51个） 最大值 54.35 17.45 23.57 4.37 4.13 1.85 100.09
    最小值 51.73 15.81 19.34 2.31 0.8 0.6 98.42
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    表 7  西村金伯利岩中铬尖晶石主要化学成分含量

    Table 7.  The main chemical composition content of chrome spinels in Xicun kimberlite

    元素 Cr2O3 Al2O3 MgO FeO TiO2 总计
    平均值 45.03 19.52 13.63 19.3 0.6 98.74
    西村金伯利岩（41个） 最大值 56.71 35.35 17.84 26.95 1.06 100.56
    最小值 30.15 9.48 9.89 12.83 0.05 96.64
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出版历程
收稿日期:  2018-06-12
修回日期:  2018-08-15
刊出日期:  2019-01-15

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