第二章 钻石的形成与地质产出
主 要 内 容
一、钻石来自何处 二、钻石的形成 三、钻石的地质产出
第一节 钻石来自地球深部
一、地球的结构、内部结构及克拉通 地球的结构、
地球由地核、 地球由地核、地幔 和地壳三部分组成。 和地壳三部分组成。
地壳( 20-70km)、 地壳(厚20-70km)、 地幔(上地幔、 地幔(上地幔、软 流圈、 流圈、下地幔 2900km)和地核 2900km)和地核 (3500km)。 (3500km)。
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 二氧化 上升的钻石未被岩浆侵蚀或溶解， 上升的钻石未被岩浆侵蚀或溶解 碳气体。 碳气体。 为使钻石能保存下来，岩浆必须快速到达地表， 为使钻石能保存下来，岩浆必须快速到达地表，譬如 公里深处到地表， 从150公里深处到地表，必须只用几个小时。由于条件 异 公里深处到地表 必须只用几个小时。 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。
一、与钻石同生的岩石
钻石中包裹体矿物有20多种， 钻石中包裹体矿物有20多种，绝大多数是与钻石同时形成生长 20多种 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 称为同生包裹体。 型---橄榄岩型和榴辉岩型。 ---橄榄岩型和榴辉岩型。 橄榄岩型和榴辉岩型 钻石中不同时出现两种岩石类型的同生包裹体,因此， 钻石中不同时出现两种岩石类型的同生包裹体,因此，可 同生包裹体 区分不同成因的钻石。 区分不同成因的钻石。
2、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, 金红石、兰晶石、柯石英、硫化物等矿物,粗粒结构, 块状构造。 块状构造。
榴辉岩的钻石形成温度大约12500C 榴辉岩的钻石形成温度大约 压力大于6 大约相当于地壳深处180km 压力大于 Gpa, 大约相当于地壳深处 形成的地质年代约在9.9亿年和 形成的地质年代约在 亿年和15.8亿年 亿年和 亿年 碳源来自地幔不同部位和地壳如博次瓦纳的Orapa矿 矿 碳源来自地幔不同部位和地壳如博次瓦纳的 澳大利亚的Argyle 澳大利亚的
橄榄岩和榴辉岩形成上地幔， 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。 不完全相同。 1、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 一种贫二氧化硅的超镁铁质岩,主以橄榄石, 及少量单斜辉石、镁铝榴石及金属矿物。 及少量单斜辉石、镁铝榴石及金属矿物。 粗粒结构, 块状构造, 粗粒结构, 块状构造, 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。
二、携带钻石的矿源岩
1、金伯利岩 1866年最早发现携带钻石的岩石在南非的金伯利，故之金 年最早发现携带钻石的岩石在南非的金伯利， 年最早发现携带钻石的岩石在南非的金伯利 伯利岩。 伯利岩。 金伯利岩是蛇纹岩化、方解石化超基性岩， 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， 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。 次生矿物有蛇纹石、方解石。 金伯利岩具角砾状结构，含有深源捕虏体。 金伯利岩具角砾状结构，含有深源捕虏体。
第二节 钻石的形成
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， 中的碳带到深处被富集。在适宜的温度及压条件下，被结 晶成钻石 。 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， 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。 来推测钻石的形成。
上升的岩浆冲破地表形成火山喷发， 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. 从地球深处带来的钻石
火山喷发停止后，岩浆被停留在上升通道，形成岩筒(锥状 火山喷发停止后，岩浆被停留在上升通道，形成岩筒 锥状 漏斗), 含钻石的橄榄岩、榴辉岩的捕虏体有时可达10~20%。 漏斗 含钻石的橄榄岩、榴辉岩的捕虏体有时可达 。 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。
四、几种稀少成因钻石
具有六方对称， 成分、 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 相近的折射率和比重，以著名的结晶学家Lansdale命名称郎斯 命名称郎斯 代尔矿。 代尔矿。 石榴石-辉石 云母片麻岩 片岩等变质岩中，作为石榴石、 石榴石 辉石-云母片麻岩、片岩等变质岩中，作为石榴石、锆 辉石 云母片麻岩、 石中的包裹体出现。 石中的包裹体出现。
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 最初停留地。原生矿床大多数是含钻石的金伯利岩（ 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：钻石是靠自然作用从原生矿床搬运来的。 次生矿床：钻石是靠自然作用从原生矿床搬运来的。大 都为砂矿。 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。
2、克拉通（稳定地块、古陆核） 、克拉通（稳定地块、古陆核） 克拉通地区即古老大 陆地(地台区 地台区)形成历 陆地 地台区 形成历 史久远, 史久远 很厚的稳定 的地质体, 的地质体 无大规模 的岩浆活动和造山运 动, 其深部适宜钻石 的形成和保持。 的形成和保持。 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、 巴西、澳大利亚、西 伯利亚和北欧波罗的海区的陆‘盾’（地盾）区，也包括印度 伯利亚和北欧波罗的海区的陆‘ 地盾） 和中国的古陆等。 和中国的古陆等。
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。 1、金伯利岩型矿床 呈岩筒状，体积不大，水 呈岩筒状，体积不大， 平截面具近椭圆形、 平截面具近椭圆形、圆形 及不规则状外观， 及不规则状外观，在深部 变为岩墙或岩脉。 变为岩墙或岩脉。
2、钾镁煌斑岩型钻石矿床 钾镁煌斑岩型矿床发现在澳大利亚西部, 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。 早中新世。 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； 状分带特征，从外带到中心，角砾岩带（ 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。
橄榄岩型钻石形成的温度为900~1300 平均1050 橄榄岩型钻石形成的温度为900~13000C（平均10500C) 压力为4.5~6.0Gpa，相当于地球130~180km的深度 压力为4.5~6.0Gpa，相当于地球130~180km的深度 4.5~6.0Gpa 130~180km 形成的年代大约在33亿年前 形成的年代大约在33亿年前 碳源来自地幔, 碳源来自地幔 如南非的金伯利矿
（A）熔融的金伯利岩 开始向上移动 （B）金伯利岩和捕掳 体到达地表 （C）和（D）喷发的岩 屑堆积在岩筒周围
A
B
C
D
金伯利岩筒形成示意图
提示
钻石与橄榄岩或榴辉岩共生， 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， 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。 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。 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。 钻石带来了信息。 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， 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 亿年左右 亿年左右， 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。 代至少是它的 倍以上。 倍以上
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。 持钻石。
二、钻石的产出与克拉通的关系
钻石和石墨的成分都是碳， 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， 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10； 。（前者属立方晶系 互转化。（前者属立方晶系，摩氏硬度为 ；而后者属 六方晶系，摩氏硬度为1。两者的晶体结构完全不同， 六方晶系，摩氏硬度为 。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。） 只有达到相应的深度（压力） 只有达到相应的深度（压力）和温度才能使碳成为钻 否则只能形成石墨。 温度：900石，否则只能形成石墨。（温度：900-1300℃ 1050℃）压力：4.5（±1050℃）压力：4.5-6×109Pa 相当于地下深 130-180km） 度：130-180km）
2、钾镁煌斑岩 1979年在澳大利亚发现含有钻石的钾镁煌斑岩。 1979年在澳大利亚发现含有钻石的钾镁煌斑岩。 年在澳大利亚发现含有钻石的钾镁煌斑岩 是一种富K、 的超基性岩 以橄榄石为主，含辉石、 的超基性岩, 是一种富 、Mg的超基性岩 以橄榄石为主，含辉石、钛金云 白榴石、透长石、化学成份以高钾高镁为特征， 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。 钾镁煌斑岩呈斑状、角砾状、块状构造，含深源捕虏体。 钾镁煌斑岩呈斑状、角砾状、块状构造，含深源捕虏体。