自1965年在山东蒙阴发现我国第一个具有工业价值的金刚石原生矿（红旗1号金伯利岩脉）以来，蒙阴已成为我国重要的金刚石原生矿产地之一（Song Ruixiang，2013）。蒙阴含金刚石金伯利岩群从南西到北东由常马庄、西峪、坡里三个金伯利岩带组成（图1），三个岩带金伯利岩中的碳酸盐化程度，橄榄石、铬透辉石、石榴子石、金云母等指示矿物的含量以及金刚石的含矿性存在显著差异（Kong Qingyou et al.，2006; Song Ruixiang，2013; Chu Zhiyuan，2019; Liu Fei et al.，2019），然而三个岩带金刚石的类型、颜色、形态、包裹体等特征是否亦存在差异还不清楚。前人对蒙阴金刚石的晶体形态和晶面特征（Wang Ping et al.，1999; Lü Qing，2018）、褐色金刚石的致色和塑性变形（Li Haibo，2006; Wu Gaichao，2008; Wu Gaichao et al.，2014）、Ⅱ型金刚石形成的地质条件（Liu Guanliang et al.，1989）、金刚石的内部生长结构（Chen Meihua et al.，2006）、金刚石主要形成时代（Yin Zuowei，2005）及金刚石中的包裹体矿物（Zhu Yuan et al.，1991; Dong Zhenxin，1991，1994; Chen Feng et al.，1992a，1992b，1996; Zhao Lei et al.，1995; Liu Guanliang et al.，1997; Yin Li et al.，2008; Zhao Xin et al.，2015）等方面开展了研究，但这些研究均针对常马庄胜利Ⅰ号的金刚石，而对西峪和坡里岩带的金刚石特征则很少报道。

本文统计了前人研究的10万余粒蒙阴金刚石数据^{❶❷❸❹❺}，开展了矿物学和光谱学的数据整理和统计对比，并选取典型样品开展了显微镜下观察、拉曼光谱原位分析和傅里叶红外光谱测试，首次测得了坡里岩带金刚石的傅里叶红外光谱特征峰数据，获得了西峪红旗23号中金刚石包裹体的拉曼测试数据，进而对比总结了三个金伯利岩带中金刚石矿物学特征变化规律。该研究为进一步寻找类似含矿岩体提供了素材，对认识蒙阴金伯利岩型金刚石成因具有重要意义。

1 地质背景

1.1 蒙阴三个金伯利岩带的空间展布

蒙阴金伯利岩群由南西向北东分成常马庄、西峪和坡里三个岩带，总体走向为55°左右，长约55 km，宽15 km（图1），包含10个岩管、47个岩脉和1个岩床，其方向性、等距性及雁列式展布规律比较明显。

常马庄岩带位于蒙阴县城西南约13 km的常马庄以西，总走向NW345°，长约14 km，宽2.5 km，由8组岩脉和2个岩管组成，10个岩体均含矿，其中8个达到工业品位（金刚石原生矿最低工业品位15 mg/m³）（Chu Zhiyuan，2019），岩性以斑状金伯利岩为主，镁铝榴石含量较多。西峪岩带位于蒙阴县城以北约12 km的西峪村附近，长约12~15 km，宽0.5~1 km不等，含矿性次之，24个岩体均含矿，17个达到工业品位，金刚石含量中到贫（204.16~24.96 mg/m³）（Kong Qingyou et al.，2006）。岩脉主要岩性为金云母斑状金伯利岩; 岩管岩性以斑状金云母金伯利岩为主，随着岩管的向下延伸，岩管直径逐渐缩小（Song Ruixiang，2013）。坡里岩带位于蒙阴县城东北约30 km的岱崮镇的野店—坡里—金星头一带，总走向NE35°~40°左右，长约18 km，宽约0.6 km，由25组岩脉组成，未发现有岩管。含矿性差，有10个金伯利岩脉含矿，均未达到工业品位。岩脉走向基本和岩带一致。多呈断续或雁列式排列，主要岩性为斑状金云母金伯利岩（表1; Chu Zhiyuan，2019; Song Mingchun et al.，2020）。总的来说，金伯利岩体的含矿性具有南富北贫的变化规律，岩管的含矿性好于岩脉。

1 —第四系; 2—古近系; 3—中生界; 4—古生界; 5—早前寒武纪变质岩系; 6—中生代侵入岩; 7—辉绿岩; 8—金伯利岩位置及编号; 9—地质界线; 10—不整合地质界线; 11—断裂

1 —Quaternary; 2—Paleogene; 3—Mesozoic; 4—Paleozoic; 5—Archaean metamorphic rock complex; 6—Mesozoic intrusion; 7—diabase; 8—kimberlite and its number; 9—geological boundary; 10—unconformable geological boundary; 11—fault

1.2 金伯利岩的岩石特征

蒙阴金伯利岩主要分为细粒、斑状、凝灰状、蚀变金伯利岩和金伯利角砾岩5个基本类型（表2），三个矿带的岩石组合存在较大差异（图2）:常马庄岩带金伯利岩以斑状镁铝榴石金伯利岩、金伯利角砾岩、斑状金伯利岩为主，还含有比较少见的细粒金伯利岩、蛇纹石化碎裂岩、硅化金伯利岩、斑状金云母金伯利岩等; 西峪岩带以斑状金云母金伯利岩、斑状金伯利岩、碳酸盐化斑状金伯利岩为主，还有少见的金伯利碳酸盐角砾岩、含岩球斑状金云母金伯利岩、含有围岩碎屑斑状金伯利岩、斑状含镁铝榴石金云母金伯利岩、凝灰质金伯利角砾岩等; 坡里岩带以斑状富金云母金伯利岩、碳酸盐化斑状金云母金伯利岩为特征（Luo Shengxuan et al.，1999; Kong Qingyou et al.，2006; Song Ruixiang，2013）。总的来说，从常马庄到坡里的金伯利岩岩石类型具有规律性变化:斑状镁铝榴石金伯利岩和斑状金伯利岩的占比越来越低，而斑状金云母金伯利岩和碳酸盐化斑状金伯利岩的含量越来越高。斑状镁铝榴石金伯利岩和斑状金伯利岩中金刚石含量高、粒径大; 斑状金云母金伯利岩、碳酸盐化斑状金伯利岩等中的金刚石含量低、粒径小。

2 金刚石的矿物学特征

笔者查阅山东地矿局多个勘查和研究报告^{❶❷❸❹❺}，对三个金伯利岩带中10万余粒金刚石样品的数据进行整理和归纳，着重开展了金刚石晶体颜色、粒度、晶体形态和表面形貌的对比研究。

2.1 金刚石晶体颜色及粒度

蒙阴三个岩带中金刚石晶体的颜色差异较大。51484粒^❷常马庄金刚石以淡黄色为主，其次为无色和浅黄棕色，少数为浅灰色、褐色、浅蓝绿色等（图3）; 53108粒^❸西峪岩带金刚石以无色为主，淡黄色和褐色的比例较大; 405粒^❹坡里金刚石中，无色占比达70%左右，其次为浅黄色，浅棕黄色较少。纯净的金刚石是无色透明的。含大量黑色石墨包裹体的金刚石，可使晶体的颜色呈灰色至灰黑色，有时甚至为黑色，着色不均匀。具有石墨化外壳的金刚石，晶体呈黑色，单晶体内部仍然是无色（浅色）透明的。塑性变形滑动线发育的金刚石，由于塑性变形使晶体颜色呈褐色^❶。

（a）—常马庄胜利Ⅰ号含镁铝榴石斑状金伯利岩;（b）—常马庄胜利Ⅰ号斑状金伯利岩;（c）—常马庄胜利Ⅰ号含岩球斑状金伯利岩;（d）—西峪红旗6号细粒金伯利岩;（e）—西峪红旗6号金伯利角砾岩（花岗岩角砾为主）;（f）—西峪红旗6号碳酸盐化斑状金伯利岩

(a) —Porphyritic kimberlite with pyrope of the Shengli Ⅰ in Changmazhuang; (b) —porphyritic kimberlite of the Shengli Ⅰ in Changmazhuang; (c) —the sphere of kimberlite of the Shengli Ⅰ in Changmazhuang; (d) —fine-grained kimberlite of the Hongqi6 in Xiyu; (e) —kimberlite with granite breccia of the Hongqi6 in Xiyu; (f) —carbonated porphyritic kimberlite of the Hongqi6 in Xiyu

（a）—常马庄胜利Ⅰ号中无色金刚石;（b）—常马庄胜利Ⅰ号中浅黄色金刚石;（c）—西峪红旗14号中浅褐色金刚石;（d）—西峪红旗23号中灰黑色金刚石

(a) —Colorless diamond of the Shengli Ⅰ in Changmazhuang; (b) —light yellow diamond of the Shengli Ⅰ in Changmazhuang; (c) —light brown diamond of the Hongqi-14 in Xiyu; (d) —dark grey diamond of the Hongqi-23 in Xiyu

笔者统计的10万余粒金刚石的粒径一般不大，但大小悬殊，一般介于0.2~8 mm之间，重量由百分之几至几十毫克不等，大于1 ct（200 mg）以上的晶体比较少见，最小的晶体粒径仅有0.1 mm，重量0.003 mg。蒙阴三个金伯利岩中，金刚石各粒级的分布有一定的规律性:常马庄的胜利Ⅰ号统计51484粒的金刚石粒径范围0.5~2.0 mm占比最高，8~2 mm约7.2%; 西峪岩带统计53108粒的金刚石0.5~1.0 mm占比最高，而坡里岩带统计405粒的金刚石中无1 mm以上（表3）。统计过程中发现金刚石的颜色与粒径大小具有一定的相关性:大颗粒金刚石的颜色类型丰富，而小颗粒的颜色类型较单一; 反映在三个金伯利岩带的差异是粒径范围较大的常马庄金伯利岩带中金刚石的颜色复杂，类型多达十余种，而坡里的金刚石颜色则相对单一。金刚石的重量与形态也存在密切关系，例如片状、扁平状八面体或碎块可能晶体粒径级别大，但是重量轻; 菱形十二面体粒径小，可能属于小粒径级别但是重量大; 聚形、浑圆型的金刚石重量大。

2.2 晶体形态和表面形貌

整理和统计7691粒金刚石数据^❶❹，发现三个岩带金刚石的晶体形态基本相同（表4），均以平面八面体、阶梯状八面体、八面体与曲面菱形十二面体聚形和曲面菱形十二面体四类为主，含少量的立方体、曲面四六面体、曲面六八面体、曲面六四面体、八面体与菱形十二面体聚形、八面体与曲面六八面体聚形及立方体类聚形。不同之处是各类形态的数量不同:4807粒常马庄金刚石以菱形十二面体为主，其次是八面体、八面体与菱形十二面体聚形，其他形态还有立方体、四六面体、六八面体、八面体与立方体聚形等较少见; 单晶约占85%，双晶和连生体占比约为15%。2479粒西峪红旗28号金刚石以八面体为主，其次为曲面十二面体，晶体以单晶的形式存在（约占70%），连生体较多。405粒坡里金刚石以阶梯状八面体为主，其次为曲面菱形十二面体、八面体与曲面菱形十二面体聚形; 以单晶为主，双晶和连生体很少。

在理想的情况下，金刚石应该生长为标准的八面体形态，八面体金刚石是碳低过饱和液相条件下，晶体结晶时的温压条件相对稳定; 而立方体金刚石形成于碳饱和度较高的液相条件下; 菱形十二面体金刚石是原生八面体和立方体金刚石交生的产物，它指示金刚石的非稳定形成环境，而代表金刚石在克拉通准稳定区内受到流体改造（Zhang Peiyuan，1999）。本文统计的大颗粒金刚石绝大多数是十二面体，它是早期碳饱和液相条件下结晶的产物，是经历了复杂的熔蚀和再生长作用的结果; 而小颗粒多是八面体且晶棱平直、晶面光滑，形成于碳低过饱和液相环境，稳定的温压环境（Zheng Jianping et al.，1991; Lu Fengxiang et al.，1998）。金刚石的晶体形态特征与含矿性存在相关性:大颗粒、菱形十二面体金刚石占比高的金伯利岩带（常马庄）则含矿性好，小颗粒、八面体金刚石占比高的金伯利岩带（坡里）则含矿性贫或不含。由此可知，适当的温、压条件和深源流体的强烈活动是控制金刚石成矿的重要因素。

蒙阴三个岩带金刚石由于晶体形态和粒径不同，它们的表面形貌（图4）也存在差异性:常马庄金刚石的表面形貌主要包括叠瓦状蚀像、倒三角凹坑、滴状丘、晕线、塑性变形滑移线、熔蚀沟、四边形凹坑、生长阶梯等; 西峪金刚石的表面形貌与常马岩带的金刚石相似，但是生长丘、倒三角凹坑、生长阶梯表面形貌发育比例较高; 坡里金刚石以八面体及碎块为主（图4h），因此表面形貌主要发育三角形凹坑、生长阶梯、生长丘等。总结发现，金刚石的表面形貌发育受金刚石晶体形态和粒径大小有直接关系:小颗粒的八面体金刚石发育有倒三角形凹坑、生长阶梯、生长丘等表面蚀像; 大颗粒的菱形十二面体或菱形十二面体聚形发育有塑性变形滑移线、叠瓦状蚀像、闭合晕线、熔蚀沟、滴状丘等表面蚀像。

（a）—常马庄红旗27号金刚石，三角形凹坑与生长丘;（b）—常马庄红旗27号金刚石，四边形凹坑;（c）—西峪红旗9-10号金刚石，熔蚀凹坑;（d）—西峪红旗2号金刚石，盘状蚀像;（e）—西峪红旗14号金刚石，熔蚀沟;（f）—常马庄红旗14号金刚石，滴状丘;（g）—西峪红旗2号金刚石，叠瓦状蚀像;（h）—坡里岩带金刚石，锯齿状生长纹;（i）—西峪红旗9~10号金刚石，生长阶梯;（j）—常马庄胜利Ⅰ号金刚石，闭合晕线;（k）—常马庄红旗27号金刚石，滑移线;（l）—西峪红旗2号金刚石，两组塑性变形滑移线

(a) —Triangle etched pits and growth hillocks of Hongqi27 diamond, Changmazhuang Kimberlites belt; (b) —quadrilateral etched pits of Hongqi27 diamond, Changmazhuang Kimberlites belt; (c) —etched pits of Hongqi9~10 diamond, Xiyu Kimberlites belt; (d) —etched disks of Hongqi2 diamond, Xiyu Kimberlites belt; (e) —etched trenchs of Hongqi14 diamond, Changmazhuang Kimberlites belt; (f) —drop-like hillock of Hongqi14 diamond, Changmazhuang Kimberlites belt; (g) —imbricated etched figures of Hongqi2 diamond, Xiyu Kimberlites belt; (h) —jagged growth lines of diamond, Poli Kimberlites belt; (i) —growth ladders of Hongqi9~10 diamond, Xiyu Kimberlites belt; (j) —clothed growth line of Shengli Ⅰ diamond, Changmazhuang Kimberlites belt; (k) —slip lines of Hongqi27 diamond, Changmazhuang Kimberlites belt; (l) —plastic deformation lines of Hongqi2 diamond, Xiyu Kimberlites belt

金刚石表面微形貌特征是由于地质环境变化使金刚石因熔蚀及塑性变形等影响形成的特有的晶体表面痕迹，是金刚石在生长和形成后经历的各种地质环境的表征。蒙阴金刚石晶面上出现的不同形态大小的凹坑，这是由于在熔蚀作用的影响下，倒三角形凹坑快速熔解，可以扩展形成四边形、五边形、六边形等多边形凹坑（图4a、b、c）; 盘状蚀像（图4d）是晶体被强烈熔蚀，残留的原始平滑面部分呈盘状，在蚀坑的底部发育有清晰的晕线; 熔蚀沟（图4e）是晶体表面沿连生缝合线、裂隙或包裹体发育的浑圆槽形沟; 滴状丘（图4f）是金刚石晶面形成以后遭受熔蚀形成的，多见于曲面晶体的曲晶面上，沿塑性变形滑移线发育; 叠瓦状蚀象是因晶面遭受侵蚀而成的三方锥叠加在一起呈叠瓦状分布所致，表明晶体的晶面遭受了强烈的侵蚀作用（图4g）; 锯齿状生长纹、生长阶梯（图4h、i）是晶体的生长形态; 晕线（图4j）呈凸起状，多条平行密集排列，这是由于晶面分层及生成熔解而造成的细微层状蚀象; 塑性变形滑动线（图4k、l）反映了金刚石晶体在生长后经历的塑性变形（Zheng Jianping et al.，1991; Luo Shengxuan et al.，1999; Wang Ping et al.，1999; Zhang Beili et al.，2013; Lü Qing et al.，2018）。国内学者研究发现（Zheng Jianping et al.，1991; Chi Jishang et al.，1996）大颗粒金刚石发生塑性变形的概率比小颗粒金刚石高，金刚石晶体形态复杂多样且熔蚀形态所占的比例明显高，可能表明这类金刚石经历了更为复杂的环境变化，其形成具有多期次多阶段的特点。

3 实验与样品

为对比三岩带的金刚石包裹体特征和金刚石类型，本次选取了西峪红旗23号金伯利岩管中17粒金刚石样品和坡里岩带金刚石样品（表5）进行了镜下观察和包裹体拉曼光谱测试; 对坡里岩带其中的10粒金刚石（表7）进行了傅里叶红外光谱分析。

激光拉曼测试在山东省地质矿产勘查开发局第七地质大队实验室完成，测试仪器为Renishaw inVia Reflex型激光拉曼光谱仪，实验采用激发光源是波长为532 nm固体激光器，50 mW。测试条件:测试环境为室温（21℃，湿度30%），采用能量为5%的激光功率，50倍物镜，聚焦（focus）为零，扫描时间为1 s，扫描3次，扫描范围为200~2000 cm^-1。对于待测金刚石样品，用无水乙醇洗净，首先在显微镜下观察金刚石包裹体形貌特征，再对包裹体进行测试。

傅里叶红外光谱测试在中国地质科学院地质研究所傅里叶红外光谱实验室完成，真空型傅立叶变换红外光谱主机型号为布鲁克 Vertex 70V型，光谱范围15000~50 cm^-1，分辨率优于0.16 cm^-1，波数精度优于0.005 cm^-1，透光率精度优于0.007%T，中红外分束器为KBr。红外显微镜型号为HYPERION 2000，具有4倍玻璃观察镜头，10倍观察目镜头，15倍和36倍红外透射和反射聚焦镜头。配有计算机控制的全自动的样品台（精度0.1 μm）、液氮冷却的MCT检测器和高分辨数字摄像头及计算机多媒体成像系统及软件。本测试采用红外显微镜的反射法，分辨率为4 cm^-1，每个谱32次扫描均值，范围为4000~400 cm^-1，最小测试直径5 μm。

4 结果与讨论

4.1 金刚石中的包裹体特征对其成因来源的启示

已有资料显示常马庄胜利Ⅰ号的金刚石包裹体有石墨、橄榄石、镁铝榴石、辉石、铬尖晶石类矿物、金云母、金刚石、硫化物、针镍矿、方解石、氯化物包裹体、闪锌矿、石盐自然铁、自然银、含银铁-金合金包裹体、岩浆熔融包裹体和共生于同一金刚石的橄榄岩型和榴辉岩型的矿物包裹体等，以橄榄岩型为主（Liu Guanliang et al.，1989; Zhu Yuan et al.，1991; Dong Zhenxin，1991，1994; Chen Feng et al.，1992a，1992b，1996; Zhao Lei et al.，1995）。另外较常见的包裹体为石墨和橄榄石，前者颜色为灰黑色或黑色，呈片状、鳞片状，石墨包裹体的成因可分为两种:沿金刚石裂隙分布为后生包裹体; 形成于金刚石和石墨稳定区边界范围内的热力学条件下为原生包裹体。橄榄石包裹体较常见，呈无色透明的板状或柱状晶体，玻璃光泽。常马庄胜利Ⅰ号中金刚石的包裹体类型以橄榄岩型占大多数，同时存在一部分榴辉岩型包裹体及混合型包裹体。

本次测试的西峪岩带红旗23号中金刚石包裹体矿物主要为石墨，其次为橄榄石，包裹体组合显示具有橄榄岩型金刚石特征。有两颗金刚石有橄榄石包裹体，其上有黑色石墨斑点。橄榄石呈短柱状和浑圆状无色晶体，石墨斑点在部分橄榄石晶面上存在，斑点呈拉长椭圆形、斑点状排列（图5）。本次发现镁橄榄石包裹体上覆分散的黑色石墨斑点，与蒙阴胜利Ⅰ号金刚石中的镁橄榄石、镁铝榴石包裹体具有相似形态，石墨大多数聚集成斑点状、条带状覆盖在包裹体的晶面上。有报道在辽宁金刚石和湖南砂矿金刚石中镁橄榄石、绿辉石具类似的特征，表现在镁橄榄石上的石墨斑点沿着拉长变形的晶面和受熔蚀的方向分布，绿辉石包裹体也存在有黑色石墨附着物。石墨斑点在不同矿物包裹体上的原始晶面和熔蚀晶面上都有分布，推断与所寄覆的包裹体种类无关，而是包裹体形成后，由于外部环境温压条件的变化产生的石墨斑点（Qi Lijian et al.，1999; Zhang Beili et al.，2013）。

利用金刚石中橄榄石包裹体的拉曼光谱漂移与内应力及源区压力的关系，可以计算金刚石形成时的压力和深度。Izraelia et al.（1999）以金刚石中一颗独立存在的橄榄石包裹体作为标准，测得其谱图的特征峰值856 cm^-1和826 cm^-1，以Wang et al.（1993）的测试刻度为标准（1 GPa的压力对应于发生3.09 cm^-1的漂移），根据金刚石中橄榄石的826 cm^-1或856 cm^-1拉曼峰的漂移情况，构建了拉曼压力计，获得橄榄石包裹体内部压力，通过以下公式计算金刚石的形成深度:P₀ =（3.259×10^-4 P_i +3.285×10^-3）T₀+0.9246 P_i +0.319（其中T₀为金刚石或钻石源区的温度，P₀为金刚石或钻石源区的压力，P_i为金刚石或钻石中橄榄石的内部压力）。在本次的研究中，西峪岩带2颗金刚石中的镁橄榄石包裹体在826 cm^-1处的峰分别漂移大约2.1 cm^-1和2.5 cm^-1（表6）。华北克拉通的金刚石形成温度主要分布在1083~1194℃范围内，本文采用文献中对山东金刚石形成生长平均温度的估值，T₀=1180℃（Yin Zuowei et al.，2016）。结果显示，西峪岩带红旗23号金刚石的源区压力范围分别为5.09~5.26 GPa，相应的形成深度为168~173 km。计算表明含镁橄榄石包裹体的两颗金刚石形成于克拉通地幔。

（a）—样品SD-MY-00051;（b）—样品SD-MY-00054; 橄榄石的拉曼峰分别由岛状[SO₄]基团对称伸缩振动、晶格振动及其他振动模式组成（Qi Lijian et al.，1999），其中拉曼谱峰856 cm^-1和824 cm^-1左右属镁橄榄石特征振动谱峰，峰形尖锐，半高宽窄、拉曼散色相对强度高; 960 cm^-1和919 cm^-1左右拉曼峰的强度相对较弱，是[SO₄]基团反对称伸缩振动引起。石墨斑点拉曼信号较强，橄榄石包裹体测试时可以同时测出1580 cm^-1左右的石墨拉曼谱峰

(a) —Sample SD-MY-00051; (b) —sample SD-MY-00054; the Raman peaks of olivine are composed of island [SO₄] group symmetric stretching vibration, lattice vibration and other vibration modes (Qi Lijian et al., 1999) ; the Raman peaks of 856 cm^-1 and 824 cm^-1 are characteristic vibration peaks of forsterite, with sharp peak shape, narrow half maximum width and high relative intensity of Raman scattering; the intensity of Raman peaks at 960 cm^-1 and 919 cm^-1 is relatively weak, which is caused by the antisymmetric stretching vibration of [SO₄] group; the graphite spot Raman signal is strong, and the graphite Raman spectrum peak of about 1580 cm^-1 can be detected simultaneously in olivine inclusion test

Yin Zuowei et al.（2005）通过常马庄胜利Ⅰ号金刚石中橄榄石包裹体拉曼漂移数据，计算出源区压力为4.6 GPa、5.0 GPa和5.5 GPa，形成深度分别为152 km、165 km和181 km; Zhang Beili et al.（2013）利用8颗橄榄石包裹体的10个拉曼位移数据计算常马庄胜利Ⅰ号中的宝石级金刚石包裹体的源区压力为4.70~5.46 GPa，形成深度155~180 km。Chi Jishang et al.（1996）利用各种矿物包裹体估算平衡压力范围4.5~9.20 GPa，平均6.75 GPa; Yin Li et al.（2008）应用适用于石榴子石橄榄岩相的单斜辉石温压计对胜利Ⅰ号金刚石中透辉石进行估算，指示的压力为6.0 GPa; 坡里岩带未找到相关数据。虽然不同研究者的数据存在一定差异，本次测试的样品数量较少，但总体上可以反映出蒙阴金刚石形成时岩石圈地幔的压力状况，常马庄岩带相较于西峪岩带的源区压力略高。

注:A为双原子氮（A心，1282 cm^-1左右吸收峰）; B为四原子氮（B心，1175 cm^-1左右吸收峰）; B’为片晶氮集合体（B’心，会出现1360 cm^-1的特征峰）。

4.2 金刚石类型与形成条件

Luo Shengxuan et al.（1999）对蒙阴金刚石类型进行统计显示:常马庄的金刚石ⅠaA约占47%、Ⅱ型21.67%、ⅠaB 22.66%、混型（ⅠaA，Ⅱa）占8.67%; 西峪金刚石ⅠaA比例占45.07%、Ⅱ型18.62%、ⅠaB 27.19%、混型（ⅠaA，Ⅱa）占9.12%; Zhang Beili et al.（2013）对山东蒙阴常马庄岩带胜利Ⅰ号182颗宝石级金刚石进行红外测试结果显示:样品类型以Ⅰa型为主，占比达97.25%，其中又以ⅠaAB型为主，约占68.13%，ⅠaB型占21.98%，Ⅱ型仅占2.2%。认为导致两者类型含量差别较大的原因，可能是金刚石样品代表性受限所致:前者选择的不同岩带不同粒级的金刚石作为研究样品; 后者则以宝石级的大颗粒金刚石作为研究样品。前人的类型统计均未见坡里金伯利岩带中的金刚石数据。

本文对坡里10粒金刚石样品（表5）进行了傅里叶红外光谱分析。测试结果表明坡里6颗金刚石样品显示有明显的1282 cm^-1峰，属于ⅠaA型; 4颗金刚石样品有1282 cm^-1和1175 cm^-1峰，属于ⅠaAB型。

金刚石的类型划分是根据红外光谱图中显示的氮、硼杂质等的赋存状态，以及与其含量有关的吸收峰，通常将金刚石分为Ⅰ型（N＞20×10^-6）和Ⅱ型（N＜20×10^-6或检测不到）（Smith et al.，2016）。Ⅰ型金刚石可进一步划分为ⅠaA、ⅠaB、ⅠaAB和Ⅰb型。其中，ⅠaA型金刚石的1282 cm^-1特征吸收峰是由双原子氮（A心）引起，ⅠaB型金刚石是四原子氮（B心，1175 cm^-1），Ⅰb型金刚石是单原子氮（C心，1130 cm^-1）。此外，片晶氮集合体（B’心）会出现1360 cm^-1的特征峰。Ⅱ型金刚石内部氮杂质含量极低，因此Ⅱa型在1000~1400 cm^-1范围内没有显著的吸收峰，而Ⅱb型由于含少量硼元素，在2800 cm^-1的位置上有B—C键引起的特征吸收峰（Zeng Xiangqing et al.，2013; Deng Xiaoqin et al.，2019）。坡里岩带的金刚石样品均可见1975 cm^-1、 2030 cm^-1、2160 cm^-1、2355 cm^-1 为主的C—C之间的吸收峰; 绝大多数金刚石可见因金刚石晶格中氢结构缺陷所引起C—H键吸收峰，1405 cm^-1、2850 cm^-1、2920 cm^-1和3107 cm^-1; 存在3236 cm^-1附近的N—H键的吸收峰和1654 cm^-1左右（1620~1660 cm^-1之间）存在OH的弯曲振动频率（He Xuemei，2000; Yang Zhijun，2002; Zhang Beili et al.，2013）。这些金刚石红外光谱特征反映了充填晶格缺陷的不纯净组分。研究表明，金刚石的形成与地幔流体活动有关，Zheng Jianping et al.（1994）在辽宁八面体金刚石中发现了富H₂O-CO₂的流体包裹体，并且发现这些流体包裹体经历了复杂的自催化反应作用; 金刚石本身就代表富碳的流体组分，因而说明C、H、O、N元素所代表的流体在金刚石中形成过程中的地位（Zheng Jianping et al.，2001）。

氮原子最初以孤氮原子的形式取代碳原子（C型氮），在地质年代及深入地下长时间的温压条件下，氮原子聚合形成A型氮，随着时间的推移，A型氮继续聚合形成B型氮，在A型氮向B型氮转化的过程中，N3色心形成，同时有片晶形成。在天然钻石形成的环境中，由于经历了相当长的地质时间，因此上述反应几乎是不可逆的，实验室合成钻石多为Ⅰb型，而不可能形成全为聚合氮的钻石（Song Zhonghua et al.，2017）。通过金刚石的类型和氮原子在金刚石形成过程中的转化，可以推断蒙阴三个金伯利岩带中金刚石的形成环境的差异:常马庄、西峪岩带中金刚石ⅠaB类型占比约20%以上，本次测试坡里岩带无ⅠaB类型金刚石，测试结果显示坡里岩带中的金刚石在A型氮向B型氮转化阶段，相比较于两个岩带，金刚石形成和转化的时间略短。虽然本次坡里岩带的样品总数少，不具有统计学意义，但是在一定程度上可以说明三个岩带金刚石形成条件具有一定差异性。

4.3 蒙阴金伯利岩型金刚石成因

通过对蒙阴常马庄、西峪、坡里三个金伯利岩带中的金刚石矿物学和光谱学对比研究发现，金刚石无论从粒径大小、晶体形态和表面形貌、包裹体特征和类型都有明显的差异性，这些特征反映了蒙阴金伯利岩带的形成环境的信息:常马庄岩带中的八面体金刚石颗粒大，菱形十二面体占比高，表面形貌发育，说明在地幔深处金刚石结晶环境温度压力高、深源流体活动强烈; 常马庄位于金伯利岩浆侵位的中心地带，金伯利岩的矿物和化学成分显示其超基性程度高，形成深度大，能携带深源金刚石，在地幔内部会出现脉动式的熔流体的流动，它们促使超微粒C聚集而使金刚石经历熔蚀和再生长; 岩浆上升时规模较大，温度、压力、流体条件等可以保持平衡，使金刚石一直处于稳定区，不易转化成石墨而消失。坡里岩带金伯利岩由于岩浆分异作用超基性程度降低，金云母含量增高，强碳酸盐化，应该是岩浆演化晚期的少量残余金伯利岩浆; 温度、压力，氧逸度和流体等环境已发生变化，且岩浆发育规模小，不利于金刚石保存和再生长，岩浆上升时温度、压力无法保持平衡，使小的八面体金刚石极易转化消失。金刚石多呈小颗粒八面体或不规则碎块存在，表面形貌以生长形态为主，熔蚀的少见。西峪则为过渡带，金刚石和金伯利岩的形成条件处于常马庄、坡里岩带之间。

5 结论

（1）蒙阴三个岩带中金刚石晶体的颜色差异明显: 常马庄金刚石中以淡黄色为主，其次为无色和浅黄棕色; 西峪岩带以无色为主，其次为淡黄色和褐色，坡里岩带无色比例最高。

（2）三个岩带中金刚石的晶体形态和含矿性差异显著:常马庄金伯利岩带大颗粒、菱形十二面体金刚石占比高，含矿性好; 西峪金伯利岩带金刚石以八面体为主，其次为曲面菱形十二面体，含矿性中等; 而坡里金伯利岩带小颗粒、八面体金刚石占比高，含矿性贫或不含。这是由于不同岩带的金刚石形成和保存条件差异性产生，大颗粒菱形十二面体金刚石是早期产物，是原始八面体和立方体金刚石在金伯利岩浆中经历了复杂的熔蚀和再生长作用的结果，除具备适合的温、压条件外，深源流体的活动对金刚石成矿也是重要的因素。

（3）由于地质环境变化使蒙阴金刚石受熔蚀及塑性变形等影响较大，形成蒙阴金刚石的表面形貌复杂多样且熔蚀形态所占的比例高，可能表明这类金刚石经历了更为复杂的环境变化。

（4）利用金刚石中的镁橄榄石包裹体计算金刚石形成时的压力和深度，西峪岩带红旗23号金刚石的源区压力范围为5.09~5.26 GPa，相应的形成深度为168~173 km，表明含镁橄榄石包裹体的金刚石形成于克拉通地幔。

（5）对坡里岩带10个金刚石样品进行傅里叶红外光谱分析，结果表明其中6颗属ⅠaA型; 4颗属于ⅠaAB型，金刚石可见C—H、N—H、O—H红外吸收峰，反映了充填晶格缺陷的不纯净组分。本次测试的坡里金刚石样品数量少，不具有统计学意义，但是对比前人对蒙阴金刚石类型的统计结果，坡里岩带ⅠaA型占比多，在一定程度上暗示坡里与常马庄、西峪岩带的金刚石形成条件具有差异性。

（6）研究认为常马庄金伯利岩带位于金伯利岩浆侵位的中心地带，岩浆存在于岩石圈地幔，在地幔内部会出现脉动式的熔流体的流动，金刚石经历复杂的熔蚀和再生长作用后，经金伯利岩浆上侵至地表，条件稳定使金刚石一直处于稳定区，不易转化成石墨而消失; 坡里岩带为岩浆侵位的边缘地带，超基性程度低，金云母含量高，是岩浆演化晚期的少量残余金伯利岩浆，由于温度、压力，氧逸度和流体等环境已发生变化，且岩浆发育规模小，不利于金刚石保存和再生长，使小颗粒的八面体金刚石极易转化消失。西峪岩带为过渡带，其形成条件处于常马庄、坡里岩带之间。

致谢:本文受到杨经绥院士和中国地质大学（北京）余晓艳教授的指导，山东地矿七院肖丙建总工和王伟德院长的帮助和支持，傅立叶红外光谱测试得到中国地质科学院冯光英老师的帮助，金刚石3D图片拍照得到南京大学连东洋博士、吴魏伟博士和芮会超博士的帮助，审稿专家为本文的修改和进一步提高提出了专业性修改意见，在此表示由衷地感谢。

注释

❶ 胡思颐，郭云海，宋奠南.1983. 山东省蒙阴县金刚石原生矿床原生报告. 山东地矿局第七地质队.

❷ 张从皓，许宏芳，王致全.1972. 山东省蒙阴县金刚石矿王村矿区胜利1、2号地质勘探报告. 山东地矿局第七地质队.

❸ 刘清岐，姚锡平，刘灿儒.1990. 山东省蒙阴县西峪岩管群金刚石质量评价和品位验证报告. 山东地矿局第七地质队.

❹ 冀志远.1977. 山东省蒙阴县坡里金伯利岩带详细普查地质报告. 山东地矿局第七地质队.

❺ 吕青.2019. 鲁西金刚石原生矿成矿规律和找矿方法研究报告. 山东省第七地质矿产勘查院.

参考文献