湖南沅水流域与金刚石/钻石有关的岩石重砂锆石地球化学特征 金刚石/钻石包裹体及其源区的地球化学特征分析
锆石作为研究壳幔岩石演化过程重要的矿物地球化学探针，抗风化且具有非常高的稳定性，即使经历后期多次事件后仍有保存（谢桂青等，2001）；锆石普遍含Pb低，富含U、Th，其U–Pb体系封闭温度可达到900℃（Lee et al.，1997；Cherniak et al.，2000），是目前已知矿物同位素体系中封闭温度较高的，因而是确定岩浆岩结晶年龄的理想对象。结合锆石的阴极发光图像、锆石微区U–Pb年龄测定、锆石微量元素及锆石微区Hf同位素综合分析，可以为锆石的成因演化及其寄主岩经历的地质作用过程提供重要依据（Griffin et al.，2000；吴元保等，2004；Zheng et al.，2006；钟玉芳等，2006）。对与金刚石有关的金伯利岩锆石的研究已显示，金伯利岩的锆石可以成为金伯利岩金刚石勘探的指示性矿物（Belousova et al.，2002）。本项目在前人工作基础上，对湖南宁乡、常德等地的钾镁煌斑岩及含有金刚石的相关岩石的重砂矿物进行了分离，利用电子探针、阴极发光图像及LA-ICPMS等现代测试技术对其中的锆石进行主、微量元素成分、内部结构特征及U–Pb同位素地球化学研究。
2.4.4.1 样品来源及分析方法
5个重砂样分别来自湖南宁乡钾镁煌斑岩群Ⅰ号岩管2个（编号I-1、I-2），III号岩管1个（III），常德港二口洞湾钾镁煌斑岩1个（DW），石门上五通白垩系红层1个（SWT），每个重砂岩样约20kg。重砂样品的分选工作在广州有色金属研究院完成，整个过程包括重砂岩石样品的脱泥、淘洗、称重、筛分、缩分、磁选及重液分离等程序，然后在显微镜下从重砂样分选出的重砂矿物中挑选出锆石。之后，将锆石置于双面胶上，接着用无色透明的环氧树脂将之固定做成圆饼状样品靶，待树脂固化后抛光直至露出锆石平面，用于之后的分析。
锆石一般150～400μm，颜色多样，大部分透明，玻璃光泽或油脂光泽。他形到自形，晶体形态包括短柱状、长柱状、浑圆状等。少数具有较完整的四方双锥或复四方双锥晶形，其锥面和柱面发育完善，自形程度较高，以长柱状为主，具有不同的长宽比，反映其可能结晶于岩浆物理化学条件不同的环境（刘显凡和卢秋霞，1997；汪相，1998）。
锆石电子探针的成分分析和阴极发光，在中国科学院（北京）地质与地球物理研究所的法国CameraSX51电子探针仪器及其附带的阴极发光探测仪上完成，分析电压为50kV，电流为15nA。锆石微量元素及U–Pb年龄在中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室，利用激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱仪（LA-ICPMS）测定，其中分析仪器为Agilent7500a等离子体质谱仪，激光剥蚀系统为GeoLas2005。分析过程参数为：等离子体功率：1350W；激光波长：193nm；激光脉冲频率：10Hz；激光能量：＞200mJ；光斑直径：44μm；分析时采用单点剥蚀方法，以美国国家标准物质局人工合成硅酸盐玻璃NIST610作为外标，以29Si作为内标，数据选用一个质量峰一点的跳峰方式进行采集。锆石U–Pb年龄测定采用国际标准锆石91500作为外标校正方法，每隔4～5个样品分析点测一次标准，在分析20次锆石U、Th和Pb的含量的前后均测定NIST610，以保证数据具有可比性。测试结果通过采用GLITTER软件计算得出207Pb/206Pb、207Pb/235U、206Pb/238U三组同位素比值、年龄及误差，单个数据点的误差为1σ，加权平均值的误差为2σ，年龄计算及谐和图的绘制采用Ludwig’s Isoplot（ver 2.06b）完成。
研究的大部分锆石阴极发光图像颜色明亮，具有特征的岩浆振荡环带（图2.32）；少量锆石没有分带结构，阴极发光图像较暗。根据锆石的外形及内部结构特征，可初步判断它们主要为岩浆型锆石（Vavra，1993；Crofu et al.，2003）。本文电子探针成分分析显示锆石成分为，SiO2：33.197%～34.548%，ZrO2：63.087%～65.717%，HfO2：0.56%～1.749%。Zr/Hf值为37～85，平均为51，与一般的碱性岩成因锆石Zr/Hf值相当（丘志力等，2004），锆石成分特征与起源于地幔深部偏碱性的钾镁煌斑岩一致（银剑钊，2000）。
图2.32 宁乡I号岩管钾镁煌斑岩中锆石的CL图像
Figure 2.32 Cathodoluminescence images of zircons in the No.I lamproite pipe of Ningxiang
2.4.4.2 锆石的稀土及微量元素
5个重砂样品中的27颗锆石进行稀土及微量元素测定结果见表2.31。结果表明，大部分锆石ΣREE含量与已有典型钾镁煌斑岩的研究结果相符，少部分锆石ΣREE含量则与之相差较大，可能为其他碱性岩来源或钾镁煌斑岩捕虏体锆石，将不作为钾镁煌斑岩结晶锆石对象进行讨论。
湖南与钾镁煌斑岩有关锆石的微量元素Y含量变化范围很大（51.79～14779.92μg/g）；Hf含量为0.66%～1.39%，平均含量为1.02%。Hf与Y之间具有一定的负相关关系，（Yb/Sm）N的范围变化在10～230之间，Nb/Ta值为1.41～3.77，平均为2.06；锆石U含量为32.44～1761.14 μg/g，平均227.61μg/g；Th 26.53～643.71μg/g，平均156.69μg/g。Th/U集中于0.17～3.24范围，平均为0.90，但主要集中在0.4～1.0之间，显示出岩浆型锆石的特点。除洞湾Dw-03样品外，其他锆石均表现为LREE亏损HREE富集的稀土配分模式，以及明显的Ce正异常和适度的Eu负异常（图2.33），属于典型的岩浆型锆石的稀土配分模式，但和大多数幔源金伯利岩锆石有明显区别（吴元保和郑永飞，2004；钟玉芳等，2006）。
属于钾镁煌斑岩结晶锆石的ΣREE含量为239.22～894.73μg/g，平均为583.54μg/g，与前人研究的结果基本一致。将这些锆石微量元素测试数据在微量元素对相关图上投影（图2.34），发现图上投点大部分落入西澳典型钾镁煌斑岩锆石的投影区域及附近，只有个别落在部分相关图的区域之外。显示湖南宁乡钾镁煌斑岩有关的锆石成因来源与西澳典型的钾镁煌斑岩的锆石具有一定的相似性（Belousova et al.，2002）。
表2.31 湖南钾镁煌斑岩及相关岩石中的重砂锆石LA-ICPMS微量元素分析结果
图2.33 湖南钾镁煌斑岩重砂锆石的稀土元素球粒陨石标准化分布型式图
（ 部分锆石由于某些元素的缺失而没有投在图上，球粒陨石标准化根据 Taylor and McLennan，1985）
Figure 2.33 The chondrite-normalized diagram showing the distribution pattern of REEs of heavy mineral zircons in lamproites from Hunan
（some zircons are not presented on the diagram due to their deficiency of certain elements，and chondrite-normalization after Taylor and McLennan，1985）
2.4.4.3 锆石U-Pb年龄
对5个重砂样中11颗有阴极发光图像及微量元素测试锆石的U–Pb年龄进行了测定（表2.32，图2.35），其中宁乡钾镁煌斑岩I号岩管4颗，III号岩管3颗，洞湾地区钾镁煌斑岩2颗，上五通地区白垩系红层2颗，年龄数据如表2.32中所示。年龄较新的6个锆石样品中，I和 III号岩管的2个锆石样品（I-2-Zr-01，III-Zr-05）具有较高的U、Th和∑REE含量，其U含量分别为185μg/g和472μg/g，Th分别为126μg/g和257μg/g，Th/U值分别为0.68和0.54，∑REE含量分别为691μg/g和769μg/g；它们具有典型的振荡环带结构，属岩浆锆石，年龄均为（104±1）Ma，为燕山中期喷发的岩浆结晶锆石；另外4个锆石的U、Th和∑REE含量接近，U为32～69μg/g，Th为27～62μg/g，Th/U值为0.83～0.90，∑REE含量为416～533μg/g，也是岩浆的结晶产物，但是否和前2个样品来源于同一母岩还有待研究。6个锆石样品中有4个样品（I-1-Zr-01、I-2-Zr-01、III-Zr-03、III-Zr-05）年龄比较集中，206Pb/238U年龄为99～104Ma之间，均落在谐和曲线上，加权平均年龄为（101.6±5.1）Ma（95%置信度，MSWD=25），但来源于III号岩管锆石（III-Zr-02）年龄则为80±1Ma，属燕山晚期。而洞湾钾镁煌斑岩样品DW-Zr–01-a的206Pb/238U年龄为（102±1）Ma，与加权平均年龄为101.6Ma的一组宁乡钾镁煌斑岩重砂锆石年龄相一致，说明它们是在同期岩浆中结晶的。
中生代印支期的2个锆石样，年龄分别为（217±2）Ma（I-2-U-Zr-02）和（237±3）Ma（DW-Zr-02-b），前者具有较高的U（1959μg/g）、Th（717μg/g）和∑REE（1312μg/g）含量，较低的Th/U比值，为0.37，具有明显的振荡环带结构；后者U的含量为287μg/g，Th为304μg/g，Th/U为1.06，∑REE为555μg/g。和前人发现的钾镁煌斑岩锆石ΣREE含量一般不超过600～700μg/g一致（Belousova et al.，2002），显示两者的母岩来源可能有所不同。根据其微量元素及CL图特征判断，它们应该均为岩浆成因，后者可能来自钾镁煌斑岩。印支期是对中国大陆影响广泛而强烈的一次构造运动，和扬子板块与华北板块碰撞结合（220～240Ma）（Li et al.，1993）明显具有同时性，可能是该区域发生的一次重要的岩浆活动产物的反映。对于该时期是否具有钾镁煌斑岩岩浆活动，以此单颗锆石年龄目前还不足以判断，还需作进一步的工作证实。
图2.34 钾镁煌斑岩锆石微量元素含量相关图
Figure 2.34 Correlation diagram of trace elements of zircons in lamproites
correlation projection of trace elements in zircons of lamproites from Argyle，Western Australia，data selected from Belousova et al.（2002）
新元古代（662±7）Ma（I-2-U-Zr-01）锆石具有明显的振荡环带结构，较高的U、Th和很高的∑REE含量，具有典型岩浆锆石特征，其核心到边缘，微量元素含量逐渐增加，核心和边缘的U含量分别为493μg/g和787μg/g，Th分别为445μg/g和576μg/g，∑REE分别为6051μg/g和9351μg/g，Th/U值分别为 0.90和0.73，无法确定来源与钾镁煌斑岩的关系；新元古代（794±8）Ma （SWT-Zr-04），具有典型的振荡环带结构，其U、Th很低，分别为U（53μg/g）、Th（43μg/g），Th/U值为0.82，∑REE含量为962μg/g。它们的3组年龄明显不一致，呈现207Pb/206Pb>207Pb/235U>206Pb/238U的趋势，说明锆石的封闭体系可能受到一定的破坏而导致放射成因Pb的丢失，因此其U–Pb年龄的意义无法讨论。
表2.32 宁乡钾镁煌斑岩重砂锆石的U-Pb测年结果 Table 2.32 U–Pb age dating results of heavy mineral zircons in lamproites of Ningxiang
图2.35 湖南宁乡钾镁煌斑岩锆石的U-Pb谐和曲线图
Figure 2.35 Concordia diagram with zircon U–Pb data of lamproites from Ningxiang
早元古代锆石（SWT-U-Zr-01）207Pb/206Pb年龄为（2008±29）Ma，属于谐和年龄，3组年龄在误差范围内基本一致，反映了锆石U–Pb封闭良好。其U、Th和∑REE含量较低，U为31μg/g，Th为29μg/g，∑REE为202μg/g，Th/U值为0.94，具振荡环带结构，属于岩浆型锆石，该年龄锆石的存在说明在石门上五通地区含金刚石的白垩系红层中可能存在过早元古代的岩浆喷发事件，但这个事件和金刚石的成因关系暂时还无法评估。
本项目测试的湖南宁乡附近不同地点和钾镁煌斑岩有关的重砂锆石206Pb/238U年龄具有多组不同的年龄，可能显示研究区钾镁煌斑岩岩浆活动具有多期次的特点。这一结果和湖南金刚石分布十分广泛，在震旦系江口组、寒武系、上三叠统—侏罗系、白垩系、古近系—新近系中均有金刚石的发现，金刚石的指示矿物镁铝榴石、铬铁矿等的分布与震旦系江口组、中新生代新老碎屑岩及红层均有关系指示湖南金刚石原生矿的成矿期可能具有多期次性的特征一致。
湖南413队的未发表资料显示，前寒武纪、古生代及中生代均有可能含有潜在的不同期次的钾镁煌斑岩或其他含金刚石的岩体，湖南地区大面积广泛分布的白垩系陆相红层沉积可能掩盖了一部分未被发现的基底。Zheng et al.（2006）对当地重砂锆石207Pb/206Pb年龄研究结果也显示，湖南沅水流域重砂锆石最大的年龄达到2980 Ma，也显示了太古宙热事件（岩浆或变质）的存在。本书发现石门上五通地区含金刚石白垩系红层样品中具207Pb/206Pb谐和年龄为（2008±29）Ma的古元古代岩浆锆石，某种意义上证实沅水流域具有古老的与金刚石有关的火山物质来源。
本项目获得较年轻的钾镁煌斑岩有关的重砂锆石206Pb/238U年龄分布在燕山晚期，其岩浆活动和前人对中国东部玄武岩和辉绿岩等基性岩脉所获得的密集年龄区间（103～110）Ma（K–Ar和40Ar–39Ar法同位素年龄）具有明显的一致性（Li et a1.，1998；谢桂青，2003），显示出它们可能和中国东部始于中侏罗世的岩石圈伸展和减薄事件有关（范蔚茗等，2003）。
湖南沅水流域与金刚石/钻石有关的岩石类型~
沅江起源于贵州的施秉、福泉和都匀，途经20多个县市进入洞庭湖，全长1100km，流域面积达8700km2，几乎都含有金刚石。沅水流域位于江南地轴西段的雪峰山脉北侧，属于扬子地台中南边缘隆起带，本区出露的基底为中新元古代冷家溪群，是由灰绿色、绿色千枚岩与千枚状板岩组成的浅变质岩系，厚度大于1000m，岩石的同位素地质年龄值是950～1100Ma（贺灌之，1984）。沅江中、下游主流河段位于湖南境内，长567km，河床纵坡降较小（0.65%～0.2‰），切割元古宇及中新生界红色建造。金刚石砂矿主要分布在I-Ⅷ级阶地及现代河床沉积物中。湖南金刚石不仅较广地分布于湖南沅水流域各地，而且也零星散布于相邻地区，如澄水、资水、湘水、乌江、都柳江和红水河诸流域的一些地点，还有广西的天瑶山区。已分别在多种岩石中发现过金刚石，他们是分布于湘、黔、桂毗邻区早震旦世长安组冰渍层；早泥盆世莲花山组石英砂岩；早泥盆世郁江组和中泥盆世邦寨组砂砾岩；桂中、桂北及黔南等地；湖南靖县盆地晚三叠世—侏罗纪的长石砂岩、粉砂岩等；沅水中、下游及滨湖地区的白垩纪—古近纪红色岩层；第四纪现代河流及各种冲积砂矿（马文运，1989；章人骏，1985）。虽然已经在湖南、湖北及贵州发现多处含有微粒金刚石的钾镁煌斑岩（群），但至今为止没有发现能够解释原生金刚石来源的火成岩。
贵州镇远马坪是我国最早发现含金刚石云母金伯利岩体的地点。1965年，贵州101地质队首先在镇远发现马坪云母金伯利岩体，随后又发现几百个规模不大的由岩床和岩脉组成的偏碱性超基性岩岩带。该地单个岩体长几十米至几百米，厚几厘米至几米，岩带的岩体多沿北东东或近东西向的小断裂分布，产于断裂带本身、旁侧裂隙或围岩层间裂隙中，与围岩的界限清楚，无明显蚀变现象。马坪附近的几十个岩体为云母金伯利岩，岩性主要为细粒云母金伯利岩和镁铝榴石云母金伯利岩两种，其他地点主要为橄辉云煌岩和斑状云母橄榄岩，集中分布于白坟、思南、溪头和捆双等地，围岩为寒武系、震旦系和元古宙的板溪群（章人骏，1985）。
目前，该区共发现4个钾镁煌斑岩–钾质煌斑岩区：贵州镇远及麻江钾镁煌斑岩–钾质煌斑岩区；湖南宁乡钾镁煌斑岩–钾质煌斑岩区；湖北大洪山金伯利岩–钾镁煌斑岩–钾质煌斑岩区以及扬子地台西缘超钾质煌斑岩区。前两个岩区都曾在人工重砂大样及附近河流重砂中找到过大小、数量不等的金刚石，但原岩中均只发现小粒的金刚石，远未达到金刚石开采品位，不能进行商业开采；第三及第四个岩区没有发现金刚石（金鹤生，1989；池际尚等，1996，董斌，2009）。
1990年湖南413队首次在宁乡云影窝地区发现了含金刚石的钾镁煌斑岩群，并在该岩群中找到了数十颗小粒金刚石，最大者重10mg（李荣清，1996）；1998年又在常德港二口的洞湾地区新发现了含金刚石的橄榄钾镁煌斑岩岩体。因此，本文着重介绍该地区与金刚石来源有关的岩石情况。
宁乡钾镁煌斑岩发现于1990年10月，岩区位于湖南省宁乡县县城南南西11km处的沩乌乡云影窝和早禾滩一带。区内地貌属平原丘陵类型，相对高程为30～80m。区内断裂构造发育，宁乡附近有几条重要的岩石圈断裂，即灰汤–浏阳–万载岩石圈断裂（北东东向）、常德–安仁岩石圈断裂（北西向）和祁东–宁乡南北向壳断裂，这几条断裂在湘乡–长沙–益阳交汇成一个构造薄弱带（图2.30）。
宁乡钾镁煌斑岩区包括两个岩带，即云影窝岩带和早禾滩岩带。其中，云影窝岩带包括8个钾镁煌斑岩体，早禾滩岩带则由19条岩脉组成，岩脉沿北西和北东东两个方向分布。区内出露的基地地层为板溪群五强溪组的紫红色粉砂岩和砂岩，盖层主要为泥盆系上统锡矿山组、白垩系的红层砂岩。
图2.30 湘黔两省金刚石来源、矿（点）分布及其区域地质构造简图
（据盛学庸，1997；孙士军等，1998；饶家荣，1999；张令明等，2007；林玮鹏等，2009等资料编制）
Figure 2.30 Simplified map showing diamond origins，diamond mines distribution and regional geological structure of Hunan province and Guizhou province
（After Sheng Xueyong，1997; Sun Shijun，et al.，1998; Rao Jiarong，1999; Zhang Lingming，et al.，2007; Lin Weipeng，et al.，2009）
常德港二口洞湾地区的钾镁煌斑岩岩体露头出露约13m，侵入冷家溪群和板溪群中，岩体中穿插有晚期的石英脉体及板状捕虏体。岩体露头风化严重，呈棕黄色，斑状结构，斑晶有金云母、透辉石和橄榄石。岩石蚀变强烈，蚀变后又遭风化作用后，野外露头往往由粘土、褐铁矿矿物组成。
多年来，国内外学者曾对三产地，特别是辽宁和山东的金刚石/钻石包裹体做过系统的矿物地球化学特征的研究，对金刚石/钻石形成物理化学条件进行过估算，获得过很多有价值的信息。
路凤香等（1991）和董振信等（1991）比较早就应用Mercier（1976）辉石温压计估算了山东和辽宁金刚石/钻石中辉石的平衡温度范围分别为1531℃和1115～1139℃，压力分别为4.5GPa和5.17～5.23GPa。池际尚等（1996）结合各种不同的地幔温压计计算出山东金刚石/钻石的包裹体矿物平衡温度为1100～1203℃，平均值为1184℃，压力变化在5.59～9.20GPa之间，而辽宁金刚石/钻石包裹体矿物的平衡温度为1115.1～1171.0℃，平均值为1123℃，压力为5.17～7.47GP，平均值为6.3GPa；苗青（1996）根据石榴子石与绿辉石的共生组合中钙、镁和铁之间的交换，计算辽宁金刚石/钻石中这一共生包裹体组合的平衡温度为1203℃，压力为5GPa；Wang Wuyi（1998，2001）利用橄榄石-石榴子石矿物对温度计和辉石温度计求取包裹体矿物的平衡温度，山东蒙阴的温度值变化于1050～1253℃之间，平均值为1170℃，辽宁瓦房店的温度值不高于1082～1367℃，压力为5.4～6.1GPa；Zhang等（1999）利用石榴子石微量元素温度计得出山东包裹体矿物的平衡温度主体接近1200℃，辽宁的包裹体矿物平衡温度为900～1250℃，主体温度为1100～1150℃；殷莉等（2008）应用适用于石榴子石橄榄岩相的单斜辉石温压计对金刚石/钻石包裹体中透辉石进行了计算，得出山东金刚石/钻石中包裹体指示的温压为1194℃和6.0GPa，辽宁相应的温压范围是1083～1176℃，5.3～6.1GPa。由于不同的温压计有不同的使用范围及误差来源，上述的数据可能无法比较，但不同研究者的数据总体上可以反映出山东和辽宁两地金刚石/钻石形成时岩石圈地幔的温压状况差别，山东金刚石/钻石中包裹体形成时岩石圈地幔温度范围为1050～1500℃，压力为4.50～9.20GPa；辽宁金刚石/钻石中包裹体形成时岩石圈地幔温度范围为1082～1367℃，压力为5.00～7.47GPa。华北克拉通金刚石/钻石形成时岩石圈地幔温度集中在1000～1200℃左右，压力集中在5～7GPa左右（路凤香等，1991；董振信等，1991；池际尚等，1996；苗青，1996；Wang，1998，2001；Zhang et al.，1999；殷莉等，2008）。
综合本文利用橄榄石拉曼压力计、石榴子石-橄榄石共生矿物对的Ni温度计以及前人的研究成果（郭九皋等，1989），获得的湖南金刚石/钻石形成时的地幔温度范围为1109～1327℃，压力为4～6GPa，形成深度为133～192km。Wang W Y（1998）认为由金刚石/钻石中共生包裹体矿物估算出来的结晶温度较低，范围是周围地幔温度的近似值。可见与山东和辽宁相比，湖南金刚石/钻石形成时地幔的温度较大，或者说钻石形成时扬子克拉通的岩石圈地幔温度可能略高于华北克拉通，但压力稍低，这一特点和钻石包裹体组合中扬子克拉通E型包裹体占较大比例，华北克拉通则以P型为主相一致。
将前人对湖南、山东和辽宁三产地金刚石/钻石中橄榄石、镁铝榴石和辉石包裹体的成分数据与本文研究数据进行对比，发现三地橄榄石包裹体总体都富镁、贫钙，Mg#为91～94，氧化镁含量为地球上各种产状组合的橄榄石中最高者，皆为镁橄榄石的变种（Fo为91.8%～100%）（董振信，1991，1994）；三产地金刚石/钻石中的镁铝榴石都属于铬镁铝榴石，Cr2O3总体介于8%～20%之间，CaO介于3%～15%之间。同时也存在一些差异：
不同产地的橄榄石包裹体的Mg#频数分布柱状图（图6.56）和Mg#—氧化物相关图（图6.58和图6.59）表明，与山东相比，辽宁和湖南金刚石/钻石中的包裹体橄榄石有稍低的Mg#、Cr2O3、Al2O3、TiO2、MnO和CaO；橄榄石中的NiO和和Mg#值通常有地幔难熔程度的良好指示作用，高CaO表明了高的温度状态（郑建平，1999），橄榄石包裹体的成分特征说明，华北克拉通和扬子克拉通在金刚石/钻石形成时存在难熔的岩石圈地幔，其中山东地区可能经历较高温的热事件。同时根据三产地金刚石/钻石中橄榄石包裹体Mg#—氧化物相关图，发现湖南金刚石/钻石中橄榄石包裹体的成分分布分散，可能表明该区金刚石/钻石形成时地幔具有明显的不均一性，金刚石/钻石的来源比较复杂。
图6.56 金刚石/钻石中橄榄石的Mg#频数分布柱状图
Figure 6.56 Bar chart of Mg#frequency distribution of olivines in diamonds
包裹体数据收集自文献（郭九皋等，1989；张安棣等，1991；董振信，1991；黄蕴慧等，1992；董振信，1994；池际尚，1996；苗青，1996；Wang Wuyi 等，1998；亓利剑等，1999；Wuyi Wang 等，2001），其中山东和湖南 1、2 号数据来自本文
金刚石/钻石中镁铝榴石包裹体的Mg#频数分布柱状图（图6.57）和Cr2O3、CaO含量变化图（图6.60）显示，相对于山东和湖南金刚石/钻石中的镁铝榴石，辽宁的镁铝榴石包裹体成分数据变化范围较大，Mg#为71～94，Cr2O3为0.08%～16.52%，CaO为0.03%～20.73%。
对三个产地的镁铝榴石包裹体成分进行Cr2O3-CaO成分图投点显示（图6.61），除辽宁个别点落入异剥橄榄岩区外，大多数点都落在二辉橄榄岩区（G9）和方辉橄榄岩-纯橄榄岩区（G10），其中又以落在方辉橄榄岩-纯橄榄岩区占大多数，而落入二辉橄榄岩型的又以亏损型为主。镁铝榴石包裹体主量元素的特征说明山东和辽宁产地金刚石/钻石主要形成于相对难熔的方辉橄榄岩-纯橄榄岩的环境中，并表现出高度难熔的特点，但辽宁部分样品可能来源于二辉橄榄岩为主的岩石圈地幔，结果和前人一致（郑建平等，1999；殷莉等；2008）。而湖南金刚石数据太少，无法评述。
湖南金刚石/钻石中顽火辉石的Na2O大多小于1%，Al2O3和TiO2都较低（0.79%～0.88%，0～0.02%）；单斜辉石的MgO、CaO、FeO的变化范围分别为12.07%～20.83%、16.34%～17.85%、2.00%～3.05%， w（Cr2O3）的变化范围为0.24%～1.11%，Mg#的变化范围为91.49～92.41，Cr#的变化范围为1.56～31.76。单斜辉石的Al2O3与SiO2呈消长关系，Al的原子数越高，通常代表了橄榄岩受熔融抽取的程度越低（Selyer和Bonatti，1994），三产地中山东金刚石/钻石中单斜辉石包裹体具有较高的Al2O3和较低的SiO2（图6.62），说明山东所在的的地幔岩石圈的熔融抽取程度最低，辽宁最高；这认识和前人根据金刚石/钻石中透辉石出现几率、石榴子石G10 与G9 的比例获得金刚石/钻石形成时山东蒙阴最古老岩石圈地幔以亏损程度较大的方辉橄榄岩为主，难熔程度大；而瓦房店以富集程度较高的二辉橄榄岩比例较大，难熔程度较小的特点一致（殷莉等，2008）；湖南金刚石/钻石中辉石包裹体显示该区金刚石/钻石来源具有中等的熔融抽取程度。
图6.57 金刚石/钻石中镁铝榴石包裹体的 Mg#频数分布柱状图
Figure 6.57 Bar chart of Mg#frequency distribution of pyropes in diamonds
包裹体数据收集自文献（郭九皋等，1989；赵秀英，1988；路凤香等，1991；董振信，1991；张安棣等，1991；黄蕴慧等，1992；董振信，1994；池际尚，1996；郑建平，1999；亓利剑等，1999；Wang W Y 等，2000），其中山东和湖南 1 号数据来自本文
对湖南、山东和辽宁三产地金刚石/钻石中橄榄石、石榴子石和辉石包裹体的成分数据综合对比显示，湖南金刚石/钻石中包裹体的成分分布具有比较分散的特点，表明该区金刚石/钻石形成时地幔物质环境具有高度不均一性。刘观亮（1995）对湖南宁乡钾镁煌斑岩中火山微球粒的成分和结构研究表明，该区钾镁煌斑岩岩浆侵位至地壳深部某一部位时，曾有一段停留时间，岩浆在岩浆房内发生液态分异熔离作用，形成岩浆不混溶；李子云（1993）、林玮鹏等（2009）对湖南钾镁煌斑岩及相关岩石重砂锆石的地球化学特征、U–Pb年龄和产出地质特征的研究也显示，宁乡地区与金刚石/钻石有关的火山物质的来源具有复杂性；刘观亮、李子云等（1997）分析了扬子克拉通钾镁火山岩Nd、Sr、Pb同位素组成，结果表明这些岩石起源于不同的古老地幔源区，测量出上百颗湖南金刚石/钻石的碳同位素组成的分布频带相当宽，不同类型的金刚石/钻石的碳同位素组成差异明显，反映了金刚石/钻石结晶源区碳同位素组成的不均一性。前人的这些研究工作都说明了湖南金刚石/钻石源区具有复杂性和不均一性，与本文对金刚石/钻石中包裹体成分研究获得的结论一致。
图6.58 金刚石 / 钻石中橄榄石包裹体 Mg#- 氧化物相关图
Figure 6.58 Correlation diagram of Mg#-oxides in olivine inclusions of diamonds
包裹体数据收集自文献（郭九皋等，1989；张安棣等，1991；董振信，1991；黄蕴慧等，1992；董振信，1994；池际尚，1996；苗青，1996；Wang Wuyi 等，1998；亓利剑等，1999；Wuyi Wang 等，2001），其中山东和湖南 1、2 号数据来自本文
图6.59 金刚石/钻石中橄榄石包裹体Mg#-氧化物相关图
Figure 6.59 Correlation diagram of Mg#-oxides in olivine inclusions of diamonds
包裹体数据收集自文献（郭九皋等，1989；张安棣等，1991；董振信，1991；黄蕴慧等，1992；董振信，1994；池际尚，1996；苗青，1996；Wang Wuyi 等，1998；亓利剑等，1999；Wuyi Wang 等，2001），其中山东和湖南 1、2 号数据来自本文
图6.60 金刚石/钻石中镁铝榴石包裹体的 Cr2O3、CaO 含量变化图
Figure 6.60 Variation diagram of Cr2O3content and CaO content in pyrope inclusions of diamonds
包裹体数据收集自文献（郭九皋等，1989；赵秀英，1988；路凤香等，1991；董振信，1991；张安棣等，1991；黄蕴慧等，1992；董振信，1994；池际尚，1996；郑建平，1999；亓利剑等，1999；Wang W Y 等，2000），其中山东和湖南 1 号数据来自本文
图6.61 金刚石/钻石中镁铝榴石包裹体w（CaO）-w（Cr2O3） 相关图
Figure 6.61 Correlation diagram of w（CaO）-w（Cr2O3） in pyrope inclusions of diamonds
包裹体数据收集自文献（郭九皋等，1989；赵秀英，1988；路凤香等，1991；董振信，1991；张安棣等，1991；黄蕴慧等，1992；董振信，1994；池际尚，1996；郑建平，1999；亓利剑等，1999；Wang W Y 等，2000），其中山东和湖南 1 号数据来自本文
图6.62 金刚石/钻石中单斜辉石包裹体的Na2O-A12O3和 Na2O-SiO2相关图
Figure 6.62 Correlation diagram of Na2O–A12O3to Na2O–A12O3in clinopyroxence inclusions of diamonds
包裹体数据收集自文献（郭九皋等，1989；张安棣等，1991；黄蕴慧等，1992；董振信，1992；池际尚，1996；苗青，1996；Wang Wuyi等，1998；2001）
湖南金刚石/钻石中包裹体与山东、辽宁金刚石/钻石包裹体的类型组合及其地球化学特征的不同，可能显示出扬子克拉通和华北克拉通岩石圈组成及演化过程存在的差异，湖南砂矿金刚石/钻石与西澳和非洲榴辉岩型金刚石/钻石中包裹体类型组合类似，除了显示湖南砂矿金刚石/钻石的原生矿来源更大可能和钾镁煌斑岩有关（榴辉岩型金刚石/钻石具有更大的重要性）外，还可能暗示了湖南金刚石/钻石形成岩石圈地幔可能存在古老的地壳物质或者陆壳物质参与了地幔对流和再循环过程，湖南金刚石/钻石来源具有多样性对今后找矿方向的确定具有明显的重要性，但具体的证据尚需要进一步确定。
辽宁和山东金刚石/钻石矿物包裹体地球化学特征的差异也显示出两地金刚石/钻石形成时岩石圈地幔有各自的特点，有关成果和池际尚等（1996）、郑建平等（1999）、Zhang等（1999）对蒙阴和瓦房店金伯利岩中深源橄榄岩捕虏体的研究结果也是一致的，如果能对这种差异进行精细的测定，区分两地来源的金刚石/钻石应该也是可行的，但就目前的工作程度来说还存在困难。
湖南沅水流域与金刚石/钻石有关的金伯利岩、钾镁煌斑岩矿物组成及地球...
答：贵州马坪细粒云母金伯利岩已强烈风化，只在部分岩石中保存推测原生矿物是橄榄石斑晶的圆斑结构，基质为细小的水云母鳞片，可能存在过金云母和橄榄石，岩体中含铬镁铝榴石极少，含极微量细粒金刚石。镁铝榴石云母金伯利岩具有圆斑结构，斑晶由蛇纹石–碳酸盐化的橄榄石假象和少量镁铝榴石组成。基质由蛇纹石、金...
湖南沅水流域与金刚石/钻石有关的岩石类型
答：沅江起源于贵州的施秉、福泉和都匀，途经20多个县市进入洞庭湖，全长1100km，流域面积达8700km2，几乎都含有金刚石。沅水流域位于江南地轴西段的雪峰山脉北侧，属于扬子地台中南边缘隆起带，本区出露的基底为中新元古代冷家溪群，是由灰绿色、绿色千枚岩与千枚状板岩组成的浅变质岩系，厚度大于1000m，...
湖南沅水流域与金刚石/钻石有关的岩石重砂锆石地球化学特征
答：Zheng et al.(2006)对当地重砂锆石207Pb/206Pb年龄研究结果也显示,湖南沅水流域重砂锆石最大的年龄达到2980 Ma,也显示了太古宙热事件(岩浆或变质)的存在。本书发现石门上五通地区含金刚石白垩系红层样品中具207Pb/206Pb谐和年龄为(2008±29)Ma的古元古代岩浆锆石,某种意义上证实沅水流域具有古老的与金刚石有关...
贵州金刚石找矿史
答：贵州的金刚石找矿工作是湖南金刚石找矿的继续和延伸。新中国成立不久,湖南便开始了正规的金刚石找矿工作,并于沅水流域干流先后找到了常德、沅陵、桃园、安江4处金刚石砂矿。1958年湖南413地质队三分队将金刚石的来源追索进贵州境内,且先后于贵州省黔东清水江干流的白市、锦屏和清水江的一级支流亮江的大同、亮司、...
湖南金刚石找矿史
答：1.2.1 沅水金刚石发现史 沅水,发源于贵州东南的云雾山,流经贵州省剑河、锦屏和湖南的洪江、安江、辰溪、沅陵、桃源、常德,注入洞庭湖,全长1047千米,汇水面积约8万余平方千米。流域内侵蚀了大面积含金矿源层——中元古界冷家溪群(现改为蓟县系)、板溪群(现改为新元古界青白口系)地层,故沅水盛产砂金,淘金历史...
沅水金刚石的编号和产地
答：YUANSHUI-JG-001，湖南沅水流域。根据查询湖南省地质博物馆简介得知，该博物馆始建于1958年，里面有沅水金刚石、无齿芙蓉龙、剑齿象骨架化石等，沅水金刚石的编号是YUANSHUI-JG-001，产地是湖南沅水流域。
沅水各支流及其地质特征
答：重砂采样发现的金刚石。4.2.3 沅水流域金刚石特征 依珠宝分类,沅水产无色透明的金刚石即净水钻(美国AGS标准Ⅰ级)占4.5%左右;表面带淡黄色、淡褐色,其内为透明者(AGS标准Ⅰ级~Ⅱ级)占68%左右;表面带淡黄色、淡褐色及其它色,其内为银白色者(AGS标准Ⅱ级)占17%左右;Ⅱ级品以下金刚石占10.5%...
大年初二 云游地博:湖南省地质博物馆 金刚石中的诗与远方
答：这枚收藏于湖南省地质博物馆的镇馆之宝——沅水金刚石，就来自于湖南沅水流域。沅水金刚石重达13.58ct，为淡黄色宝石级钻石原石。沅水金刚石的意义远不止于稀有宝石的名贵。1979年，国防 科技 大学学生潘存云，主动将这颗作为传家宝的钻石原石上交至地质局报矿，希望以此推动国家找矿力度，在湖南勘探...
沅水水域找矿前景
答：沅水现代河床砂矿,以辰溪-泸溪河段金刚石含量最高,该段河流弯曲指数1.5~3,对富集金刚石非常有利。该河段褐色金刚石含量为42.4%~45.2%,比安江和丁家港、桃源矿区增高1.7~1.9倍,凸显有侧向补给源。 4.8.3 沅水流域金刚石矿物特征 (1)金刚石颜色 沅水金刚石颜色达40余种。以丁家港、桃源矿区为例(表4-12),以...
钻石最早发现于什么时期
答：我国最早的钻石发现地是湖南沅水地区。在清朝道光年间（1820-1850年），湖南西部的农民在沅水流域淘金时，在桃源、常德、黔阳一带陆续发现了钻石。当时，钻石主要被用作补瓷器时的钻头。1952年，湖南省成立了金刚石找矿勘探队。到了1958年，在湖南常德建立了中国第一家金刚石开采企业——601矿。湖南的...
