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[摘要]金刚石找矿指示矿物特征研究是开展金刚石原生矿找矿工作的先导。以往工作由于受到当时分析测试手段的限制，对金刚石找矿工作的研究大多侧重于金刚石原生矿成矿模式方面，关于金刚石及指示矿物研究仅仅限于定性或粗略定量的层次。本文在广泛收集世界各地已知的富含、贫含及不含金刚石岩体中铬尖晶石的电子探针化学分析资料的基础上，通过采用聚类分析的方法，对其特征进行研究，建立了铬尖晶石的十二类分类方案，并通过实证分析证明了分类方案的有效性，为金刚石原生矿找矿异常靶区的圈定提供新的依据，为勘查单位开展金刚石找矿工作提供了依据，减少了勘查工作的盲目性。
[关键词]聚类分析 金刚石 铬尖晶石
[中图分类号] P618.63 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-2-339-4
铬尖晶石也是金刚石的重要指示矿物[1]。铬尖晶石类矿物在岩体中的含量比金刚石高出数千倍至数万倍，且具有在风化过程中稳定性很高等特点，因而成为金刚石找矿过程中十分重要的指示矿物。它在金刚石原生源中的分布十分广泛，在目前已发现的含金刚石和不含金刚石的金伯利岩、钾镁煌斑岩及相关岩中均有发现。中国金刚石界较早认识到铬尖晶石类矿物用为金刚石指示矿物的重要性，并作了许多宝贵的研究工作：1980年钟凤竹等指出Cr2O3含量大于54%、TiO2含量大于0.8%的铬尖晶石是含金刚石的金伯利岩的产物，而Cr/Cr+ Al大于0.8且Al2O3小于10%的铬尖晶石指示岩体可能富含金刚石；同年，刘观亮等提出以矿物中Cr/Cr+ Al比值作为判断金伯利岩含金刚石性的判据；而董振信、周剑雄等则强调了TiO2的作用，指出金伯利岩中铬尖晶石（铬铁矿）TiO2的含量通常大于1%，相关岩中通常小于1%，在不同矿区之间，TiO2的含量高低标志着含矿性的好坏。但是，我国金伯利岩、钾镁煌斑岩及相关岩的铬尖晶石化学成分的总体特征，铬尖晶石在岩体中的复杂成因和产状，铬尖晶石在金刚石找矿中的一些基本判别准则，一直未能得到全面深入的研究。世界上除Sobolev（1975）和Gurney（1989）等做过一些研究工作外，也缺乏系统深入的研究。
本文是在国内外金刚石找矿指示矿物研究现状的基础上，系统收集国内外已知含金刚石岩体中的铬尖晶石化学分析资料，运用聚类分析的方法，尝试建立一种新的金刚石找矿指示矿物—铬尖晶石的分类方案。
1样品的选取
1.1样品选取的原则
样品数据选取的好坏对本次应用研究的效果有至关重要的影响。为保证所选取的样品具有代表性，必需要遵从以下原则：
（1）岩体分布地域的代表性：应尽量收集世界各地产出金刚石的克拉通上岩体的样品和数据；
（2）岩体各地质条件的代表性：对于岩性，应主要考虑金伯利岩、钾镁煌斑岩和各种相关岩；对于产状应考虑岩筒、岩墙、岩床等各种产状；对于含矿性，应尽量考虑富矿、贫矿、不含矿等情况。
1.2样品的选取
根据上述原则，本文共选取铬尖晶石样品57件。样品的基本情况如下。
1.2.1样品的来源
本次样品主要来源于两大部分：第一类是广泛收集来的国内和国外的各类金伯利岩、钾镁煌斑岩及相关岩体的数据，这一类数据主要用于统计模型的构建；第二类是从《扬子地台金刚石找矿方向研究与异常查证》项目实施单位—湖南省地勘局四一三队收集而来的，主要用于实证分析。
以作为金伯利岩、钾镁煌斑岩的指示矿物，但对于岩体中是否含金刚石却不具指示意义。
第五类铬尖晶石：为富镁铬铝尖晶石。该类铬尖晶石最明显的特点是Al2O3特别高，达38.49%。该类样品仅出现了1次，主要见于不含金刚石的金伯利岩中。
第六类铬尖晶石：为贫钛富镁贫铝铬尖晶石。该类铬尖晶石以贫钛、富镁、高铬为特征，其中MgO变化范围从10.41%～15.06%，Cr2O3变化范围从62.59%～66.95%，该类铬尖晶石主要分布在富含金刚石的岩体及金刚石包体中，化学成分的特点反映了形成时的高亏损条件，以及与金刚石形成时基本相同的上地幔的的温度、压力等物理化学条件，对金刚石的存在具有很好的指示意义。
第七类铬尖晶石：为富钛富镁富铝铬尖晶石。该类铬尖晶石与上一组的主要区别在于Cr2O3低Al2O3高，可以作为金伯利岩、钾镁煌斑岩的指示矿物，但对于岩体中是否含金刚石却不具指示意义。
第八类铬尖晶石：为富钛贫镁贫铝铬尖晶石。该类铬尖晶石以富钛、贫镁、贫铝、富铁为特征，该类铬尖晶石主要分布在含金刚石的岩体中，对金刚石的存在具有较好的指示意义。
第九类铬尖晶石：为富钛富镁富铝铬尖晶石。该类铬尖晶石主要分布在含金刚石的钾镁煌斑岩中，对钾镁煌斑岩中金刚石的存在具有较好的指示意义。
第十类铬尖晶石：为高镁铬铝尖晶石。该类铬尖晶石以高镁、高铝为特征，这一组铬尖晶石可能来源于较浅部，与金刚石及其主岩没有成因上的直接联系。
第十一类铬尖晶石：为富镁高铝铬尖晶石。该组铬尖晶石来源广泛，可以作为金伯利岩、钾镁煌斑岩的指示矿物，但对于岩体中是否含金刚石却不具指示意义。
第十二类铬尖晶石：为富镁富铁铬铝尖晶石。该类铬尖晶石以高铝为特征，主要分布在含不含金刚石的金伯利岩中。
4实证分析
为了解新建立的铬尖晶石的分类的合理性，特选择已做过评价工作的湖南宁乡云影窝地区钾镁煌斑岩做为实证分析的对象。将Ⅰ、Ⅴ、Ⅻ岩体铬尖晶石电子探针结果按八类石榴石分类标准进行分类，其结果见下表5。
从上表中可以看出，Ⅰ、Ⅴ、Ⅻ岩体中的铬尖晶石主要分布在第一类的贫钛富镁高铝铬尖晶石、第二类富钛贫镁贫铝铬尖晶石、第四类富钛富镁铬尖晶石、第七类富钛富镁富铝铬尖晶石和第十一类富镁高铝铬尖晶石中，这几类铬尖晶石可以做为煌斑岩类的指示矿物，但并不能指示岩体中是否有金刚石的存在。在Ⅻ岩体中还见有第三类富钛低镁贫铝富铁铬尖晶石，说明Ⅻ岩体的物质来源较Ⅰ、Ⅴ号岩体复杂。
在Ⅰ、Ⅴ、Ⅻ岩体中均未见到与金刚石关系密切的第六类、第八类和第九类铬尖晶石，这也与本区岩体虽然含金刚石，但不具工业价值这一特点相符合。
通过实证分析，采用前述铬尖晶石的判别模式进行岩体含矿性判别是有效的。
参考文献
[1] 张安棣等，金刚石找矿指示矿物研究及数据库.北京：科学技术出版社，1991/8.
[2] 向东进，李宏伟等。实用多元统计分析。武汉：中国地质大学出版社，2005/9.
[关键词]聚类分析 金刚石 铬尖晶石
[中图分类号] P618.63 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-2-339-4
铬尖晶石也是金刚石的重要指示矿物[1]。铬尖晶石类矿物在岩体中的含量比金刚石高出数千倍至数万倍，且具有在风化过程中稳定性很高等特点，因而成为金刚石找矿过程中十分重要的指示矿物。它在金刚石原生源中的分布十分广泛，在目前已发现的含金刚石和不含金刚石的金伯利岩、钾镁煌斑岩及相关岩中均有发现。中国金刚石界较早认识到铬尖晶石类矿物用为金刚石指示矿物的重要性，并作了许多宝贵的研究工作：1980年钟凤竹等指出Cr2O3含量大于54%、TiO2含量大于0.8%的铬尖晶石是含金刚石的金伯利岩的产物，而Cr/Cr+ Al大于0.8且Al2O3小于10%的铬尖晶石指示岩体可能富含金刚石；同年，刘观亮等提出以矿物中Cr/Cr+ Al比值作为判断金伯利岩含金刚石性的判据；而董振信、周剑雄等则强调了TiO2的作用，指出金伯利岩中铬尖晶石（铬铁矿）TiO2的含量通常大于1%，相关岩中通常小于1%，在不同矿区之间，TiO2的含量高低标志着含矿性的好坏。但是，我国金伯利岩、钾镁煌斑岩及相关岩的铬尖晶石化学成分的总体特征，铬尖晶石在岩体中的复杂成因和产状，铬尖晶石在金刚石找矿中的一些基本判别准则，一直未能得到全面深入的研究。世界上除Sobolev（1975）和Gurney（1989）等做过一些研究工作外，也缺乏系统深入的研究。
本文是在国内外金刚石找矿指示矿物研究现状的基础上，系统收集国内外已知含金刚石岩体中的铬尖晶石化学分析资料，运用聚类分析的方法，尝试建立一种新的金刚石找矿指示矿物—铬尖晶石的分类方案。
1样品的选取
1.1样品选取的原则
样品数据选取的好坏对本次应用研究的效果有至关重要的影响。为保证所选取的样品具有代表性，必需要遵从以下原则：
（1）岩体分布地域的代表性：应尽量收集世界各地产出金刚石的克拉通上岩体的样品和数据；
（2）岩体各地质条件的代表性：对于岩性，应主要考虑金伯利岩、钾镁煌斑岩和各种相关岩；对于产状应考虑岩筒、岩墙、岩床等各种产状；对于含矿性，应尽量考虑富矿、贫矿、不含矿等情况。
1.2样品的选取
根据上述原则，本文共选取铬尖晶石样品57件。样品的基本情况如下。
1.2.1样品的来源
本次样品主要来源于两大部分：第一类是广泛收集来的国内和国外的各类金伯利岩、钾镁煌斑岩及相关岩体的数据，这一类数据主要用于统计模型的构建；第二类是从《扬子地台金刚石找矿方向研究与异常查证》项目实施单位—湖南省地勘局四一三队收集而来的，主要用于实证分析。
以作为金伯利岩、钾镁煌斑岩的指示矿物，但对于岩体中是否含金刚石却不具指示意义。
第五类铬尖晶石：为富镁铬铝尖晶石。该类铬尖晶石最明显的特点是Al2O3特别高，达38.49%。该类样品仅出现了1次，主要见于不含金刚石的金伯利岩中。
第六类铬尖晶石：为贫钛富镁贫铝铬尖晶石。该类铬尖晶石以贫钛、富镁、高铬为特征，其中MgO变化范围从10.41%～15.06%，Cr2O3变化范围从62.59%～66.95%，该类铬尖晶石主要分布在富含金刚石的岩体及金刚石包体中，化学成分的特点反映了形成时的高亏损条件，以及与金刚石形成时基本相同的上地幔的的温度、压力等物理化学条件，对金刚石的存在具有很好的指示意义。
第七类铬尖晶石：为富钛富镁富铝铬尖晶石。该类铬尖晶石与上一组的主要区别在于Cr2O3低Al2O3高，可以作为金伯利岩、钾镁煌斑岩的指示矿物，但对于岩体中是否含金刚石却不具指示意义。
第八类铬尖晶石：为富钛贫镁贫铝铬尖晶石。该类铬尖晶石以富钛、贫镁、贫铝、富铁为特征，该类铬尖晶石主要分布在含金刚石的岩体中，对金刚石的存在具有较好的指示意义。
第九类铬尖晶石：为富钛富镁富铝铬尖晶石。该类铬尖晶石主要分布在含金刚石的钾镁煌斑岩中，对钾镁煌斑岩中金刚石的存在具有较好的指示意义。
第十类铬尖晶石：为高镁铬铝尖晶石。该类铬尖晶石以高镁、高铝为特征，这一组铬尖晶石可能来源于较浅部，与金刚石及其主岩没有成因上的直接联系。
第十一类铬尖晶石：为富镁高铝铬尖晶石。该组铬尖晶石来源广泛，可以作为金伯利岩、钾镁煌斑岩的指示矿物，但对于岩体中是否含金刚石却不具指示意义。
第十二类铬尖晶石：为富镁富铁铬铝尖晶石。该类铬尖晶石以高铝为特征，主要分布在含不含金刚石的金伯利岩中。
4实证分析
为了解新建立的铬尖晶石的分类的合理性，特选择已做过评价工作的湖南宁乡云影窝地区钾镁煌斑岩做为实证分析的对象。将Ⅰ、Ⅴ、Ⅻ岩体铬尖晶石电子探针结果按八类石榴石分类标准进行分类，其结果见下表5。
从上表中可以看出，Ⅰ、Ⅴ、Ⅻ岩体中的铬尖晶石主要分布在第一类的贫钛富镁高铝铬尖晶石、第二类富钛贫镁贫铝铬尖晶石、第四类富钛富镁铬尖晶石、第七类富钛富镁富铝铬尖晶石和第十一类富镁高铝铬尖晶石中，这几类铬尖晶石可以做为煌斑岩类的指示矿物，但并不能指示岩体中是否有金刚石的存在。在Ⅻ岩体中还见有第三类富钛低镁贫铝富铁铬尖晶石，说明Ⅻ岩体的物质来源较Ⅰ、Ⅴ号岩体复杂。
在Ⅰ、Ⅴ、Ⅻ岩体中均未见到与金刚石关系密切的第六类、第八类和第九类铬尖晶石，这也与本区岩体虽然含金刚石，但不具工业价值这一特点相符合。
通过实证分析，采用前述铬尖晶石的判别模式进行岩体含矿性判别是有效的。
参考文献
[1] 张安棣等，金刚石找矿指示矿物研究及数据库.北京：科学技术出版社，1991/8.
[2] 向东进，李宏伟等。实用多元统计分析。武汉：中国地质大学出版社，2005/9.