全球各大陆都有金刚石产出，中国的主要产地有辽宁、山东和湖南。20世纪70年代初，辽宁南部发现我国最大的原生钻石矿，该地区有原生矿和砂矿两类。
1.地质概况
辽宁瓦房店金刚石矿田位于华北陆块辽东新元古代—古生代坳陷带。位于华北地台冀鲁辽陆核中部，原生金刚石矿分布于瓦房店镇西部头道沟、老虎屯、李店、二道沟一带，金州断裂以西、郊庐断裂东侧60-80km处。瓦房店行政区划属大连市管辖。目前已发现100多个金伯利岩体，提交了4个大型原生金刚石矿床和3个近源小型金刚石砂矿床，资源量占全国的一半以上。矿田内金伯利岩体成群、成带分布，有岩管也有岩脉，大小不等、形态各异。[1]
辽宁主要金刚石原生矿床有3处，即30号岩管、42号岩管以及由50、51、68和74号岩管共同组成的矿区（后4个岩管以50号岩管为主），空间上有成群成带展布特点，呈３条金伯利岩成矿带。其中42号岩管（二道沟金刚石原生矿床）和50号岩管（头道沟金刚石生矿床）都是瓦房店金刚石矿田内的主要金刚石原生矿床，开采方式为露天开采。
42号岩管为矿田内规模最大的岩管，是由42-1和42-2大小两个双生管及42-3小管组成。地表出露的总面积为41200ｍ２，已控制延深560ｍ。风化程度高，松散易碎，呈土状，只能见到少量残留的金伯利岩。金刚石的平均品位为0.5ct/ｍ３。金刚石以无色最多，黄色较少。1mm以上的金刚石占50％左右，八面体晶形金刚石接近80％。
50号岩管呈一个巨大的倒三角锥形，地表出露面积比一个足球场还大。金刚石的平均品位为1.54ct/ｍ３，最高达6.23ct/ｍ３。金刚石以黄色最多，约有3％的白色金刚石。１mm以上的金刚石占60％以上。八面体晶形金刚石不足35％，菱形十二面体与聚形金刚石占60％以上。据载，1986年和1987年相继在50号岩管发现了2颗分别重48.00，20.95ct的金刚石，相应地被命名为“辽宁一号”和“辽宁二号”。此外，还发现了６颗四面体金刚石，颗粒较大，均在2mm以上。1996年，发现了110号岩管。1997年中国与澳大利亚合作进行了评估。1998—2000年，中国私人老板开发了110号岩管。
金刚石砂矿床分布于瓦房店地区复州河、岚崮河流域的高阶地、河床、支河阶地、长兴岛等地区，其所在地地势平坦、河流短、直接入海。金刚石砂矿床紧靠其原生矿，在施工的211个砂井中，90多个砂井中发现有金刚石，共选获金刚石107颗，宝石级金刚石的储量很高，无色透明，质量甚佳。例如，勘探金刚石砂矿时，在二道沟和头道沟发现了分别重11.80，18.62ct的金刚石，相应地被命名为“辽宁三号”和“辽宁四号”。
2.辽宁瓦房店金刚石的宝石学特征
2.1颜色
瓦房店金刚石大体可分成黄色类型(包括浅黄色、深黄色、浅黄褐色等)、灰色类型(包括无色、灰白色、乳白色、浅灰色、黑色等)及绿色类型(有绿色、浅绿色、浅蓝绿色等)。大颗粒金刚石的颜色类型丰富，而小颗粒金刚石的颜色类型单调，反映在含矿性上的差异则是:富矿金伯利岩中金刚石的颜色复杂，种类多达17种，以无色和浅黄色为主;中矿金伯利岩中金刚石的颜色类型有9种，以无色为主;贫矿金伯利岩中的金刚石颜色仅有无色和浅灰色2种[2]。
2.2晶体粒径
含矿性不同的岩体，金刚石具有不同的粒级特征。从富矿体→中矿岩体→贫矿岩体，大颗粒金刚石含量由多一少，小颗粒金刚石含量由少→多，贫矿体甚至没有大颗粒的金刚石。
2.3晶形
辽宁瓦房店金刚石主要呈八面体、十二面体、立方体及其聚形。金刚石的晶体形态特征在含矿性不同的金伯利岩体中有很大的差别。金刚石品位较高的金伯利岩管(如瓦房店50号岩管)中的金刚石，以曲面菱形十二面体为主，其次为阶梯状八面体及平面八面体等,晶形种类多达40余种；中等品位的金伯利岩管(如瓦房店42号岩管)中金刚石晶形以阶梯状八面体为主，也含有曲面菱形十二面体，晶形种类明显减少，约有20种；金刚石品位低的金伯利岩(如瓦房店2号岩管)晶形以平面八面体为主，曲面菱形十二面体所占的比例明显低于富矿和中矿岩体，且晶形种类简单，仅有5种。
2.4晶体表面特征
辽宁瓦房店金刚石晶体普遍发育生长、熔蚀及变形等各种微形貌，包括倒三角凹坑、三角形生长层、三角锥、叠瓦状构造、熔蚀沟、熔蚀空洞及塑性变形滑动线等。
金刚石表面特征记录了金刚石生长、后期改造及随岩浆运移至地表的地质过程信息。金刚石生长与熔蚀特征记录了金刚石在深部地幔发生物质改变以及碳从过饱和到不饱和状态的改变过程。在相对稳定环境中结晶的金刚石表面具有层状结构，最典型的是厚度均匀的三角形生长层；金刚石边角平滑，或表面出现三角形、四边形或六边形熔蚀坑，表明金刚石形成后遭受部分氧化等熔蚀过程。金刚石在运移过程中(如岩浆侵位、流水搬运等)，若受磨损或碰撞，将形成大小不一的碰撞坑。岩浆运移过程中金刚石晶体表面形成的磨损或碰撞往往较平滑，而流水搬运过程中金刚石晶体表面形成的磨损或碰撞较尖锐，具有磨砂效果，这是原生金刚石与砂矿金刚石晶体表面较典型的鉴别特征之一。
2.5包裹体
金刚石中的包裹体矿物有三十多种，可以分为橄榄岩型（P型）和榴辉岩型（E型）。辽宁瓦房店古生代金伯利岩中金刚石的包裹体矿物种类与世界其他地区的基本相同，其中橄榄岩型占主导，包裹体矿物主要有：橄榄石、顽火辉石、透辉石、铬镁铝榴石、铬尖晶石；榴辉岩型的包裹体矿物主要有：绿辉石、镁铝-铁铝榴石、透长石、柯石英；此外，还有石英、长石、氧化物等复杂成分的包裹体矿物。金刚石包裹体矿物中的P型或E型组合的丰度能够很好地代表其形成时母岩的相对比例。
2.6辽宁瓦房店金刚石CL测试及红外光谱测试结果分析
现有资料表明，辽宁瓦房店50号岩管的金刚石I型占99.45%，II型含量较低，约为0.45%； 瓦房店金刚石中不同颗粒N的含量及聚集程度不同，大多数样品中，自中心至边缘N总量逐渐降低，N的聚集程度也发生变化。部分金刚石生长经历了相当长的时间跨度（早期与晚期结晶时间相差约6.5亿年），中间的生长间断或熔蚀，说明在金刚石的生长过程中受到深部岩浆活动或地台边部构造运动的影响，使金刚石生长暂时中止，致使已结晶的晶体不能完好地保存。一些学者在研究华北地台金刚石中发现同位素13C在边部的比例大于核部，以及同一金刚石中具I和II型交替生长现象， 亦说明金刚石生长存在不连续性，瓦房店金刚石CL图像所展示的结构支持了该论点的合理性。[3]
3.辽宁瓦房店金刚石的地球化学特征
本文收集了已发表的辽宁瓦房店金刚石中包裹体矿物的主量元素成分数据及少量微量元素成分数据，包括橄榄石、石榴石、单斜辉石和铬尖晶石类矿物。[4]
3.1包裹体的主量和微量元素
3.1.1橄榄石
辽宁瓦房店金刚石中包裹体橄榄石的w（MgO）为49.0％～52.5％（平均值为50.9％）；w（FeO）为5.84％～9.40％（平均值为7.11％）；Mg＃为90.3～94.0（平均值为92.7）；w（Cr2O3）为0.01％～0.11％（平均值为0．06％）；w（CaO）为0～0．09％（平均值为0.03％），多数不超过0.05％； w（NiO）为0～0.45％（平均值为0.30％）。
从数据上看，橄榄石总体富Mg、高Cr，Mg＃为地球上所有成因类型橄榄石中的最高者，且w（CaO）较低。
3.1.2石榴石
金刚石中的包裹体石榴石分为两个系列。其中，铬镁铝榴石为橄榄岩型，镁铝-铁铝榴石为榴辉岩型。铬镁铝榴石系列的特点是w（Cr2O3）、w（MgO）高，w（CaO）、w（FeO）、w（Al2O3）低。镁铝-铁铝榴石系列的特点是w（MgO）低，w（CaO）和w（FeO）较高。且w（FeO）大于8％，Mg＃小于80，w（Cr2O3）通常低于0.5％。
辽宁瓦房店金刚石中的包裹体石榴石多为铬镁铝榴石，属橄榄岩型。石榴石的w（Cr2O3）为1.48％～16.50％（平均值为9.18％），w（CaO）为1.22％～13.50％ （平均值为4.47％），w（MgO）为15.20％～24.50％（平均值为21.48％），w（Al2O3）为10.50％～22.30％（平均值为16.40％），w（FeO）为4.66％～14.10％（平均值为6.43％），w （TiO2）为0～1.08％（平均值为0.09％）。属于榴辉岩型的镁铝-铁铝榴石系列的石榴石，在辽宁瓦房店矿区也有发现，在所收集的石榴石数据中占极少部分。
从已发表的数据看，方辉橄榄岩型石榴石均显示出轻稀土元素（LREE）富集、高场强元素（HFSE）相对亏损的特征，并记录了部分熔融抽取和碳酸盐熔体交代两个过程［5］ 。
3.1.3单斜辉石
单斜辉石在金刚石包裹体中最为少见，这与金刚石形成于高度难熔的方辉橄榄岩地幔环境是一致的。辽宁金刚石中包裹体透辉石的w（MgO）、w（CaO）、w （FeO）的变化范围分别为17.00％～19.40％、18.80％ ～21.50％、1.86％ ～3.95％、w（Na2O）大多小于1％，w（Al2O3）低（0.57％～2.35％），w（TiO2）也较低（0～0.09％），w （Cr2O3）的变化范围为0.36％～1.51％，Mg＃的变化范围为92.8～94.9，Cr＃的变化范围为16.4～57.1。
3.1.4铬尖晶石类矿物
辽宁瓦房店金刚石铬尖晶石类矿物均为铬铁，矿铬铁的w（Cr2O3）、w（MgO）、w（TiO2）和w（Al2O3）分别为62.9％～67.9％（平均值为65.1％）、9．81％～15．20％（平均值为13.20％）、0.02％～0.79％（平均值为0.23％）和0.99％～8.02％（平均值为5.41％）。
3.2钻石年龄及同位素（稳定同位素）组成
金刚石碳稳定同位素组成可指示金刚石的碳物质来源及金刚石源区的碳稳定同位素组成。橄榄岩型金刚石和榴辉岩型金刚石的碳稳定同位素组成具有明显差异：橄榄岩型金刚石δ13C值分布较集中，主要分布在－6‰～－4‰范围内，与下地幔初始δ13C值［6］相吻合，为橄榄岩型金刚石形成于地幔岩石圈中的原始碳提供了重要证据［7-8］；榴辉岩型金刚石δ13C值分布较分散，主要分布在－40‰～+4‰范围内，集中于－20‰～－10‰和－7‰～－4‰两个区域，该类金刚石的物质来源较复杂，可能有地壳有机碳及灰岩物质加入，或金刚石在金伯利岩浆运移过程中与周围物质发生了碳同位素交换［9］。
不同类型金刚石的碳稳定同位素组成差别明显，同一类型金刚石晶体内部也存在不均一性。阴极发光和金刚石碳稳定同位素微区分析结果［10-12］表明，天然金刚石晶体中普遍发育生长环带，在同一期生长环带内，金刚石成分稳定。δ13C值变化不大或呈规律性变化，说明金刚石是在相对稳定的环境中形成的。不同生长环带之间δ13C值往往具有明显的突变特征，表明金刚石晶体生长过程中地幔物质环境发生了明显的改变。金刚石内部结构、成分及碳稳定同位素组成的不均一性，揭示了金刚石晶体形成环境的复杂性，也反映出不同时期地球深部环境的差异性。
4.讨论
4.1岩石圈地幔温度压力计算
利用单斜辉石温压计对金刚石中包裹体透辉石和古生代、新生代捕虏体中的透辉石进行了计算［13］ 。该温压计的适用条件是需用单斜辉石的w（Cr2O3）— w（Al2O3）对其进行限定
其计算公式如下：
p ＝－ × ＋ 15.483 × ＋ ＋ 107.8
T＝ （23166＋39.28 × p）／｛13.25＋15.35×N（Ti ＋ 4.50× N（Fe）－1.55× ［N（Al）＋ N（Cr）－ N（Na）－ N（K）］＋｝
式中＝ N（Cr）－ 0．81×Cr＃ ×［ N（Na）＋N（K）］； ＝ ［1—N（Ca）— N（Na）— N（K）］×｛［1—0．5×［ N（Al）＋N（Cr）＋N（Na）＋N（K）］｝，
Cr＃ ＝ ，N （Al）、N （Cr）、N （Na）、N（Ti）、N（K）、N（Fe）为以6个氧原子数为基准计算的各元素的原子数。
利用金刚石包裹体中透辉石联立两公式求解所得的温度压力结果如表1所示。金刚石中包裹体所指示的温度变化范围为1083～1176℃，相应的压力变化范围为5.3～6.1GPa，对应深度为160～180km，介于金刚石稳定区内，这样的温度和压力关系所指示的古地温曲线相当于40mW／m2。
地区 温度T／℃ 压力p／GPa 原始数据来源
辽宁 1083 5.3 文献［14］
辽宁 1117 5.6 文献［15］
辽宁 1175 5.9 文献［14］
辽宁 1176 6.1 文献［14］
辽宁 1128 5.8 文献［14，16］
辽宁 1129 5.4 文献［14，16］
辽宁 1156 5.8 文献［14］
5.结论
5.1 金刚石晶形和表面特征为研究金刚石生长、熔蚀、搬运等过程提供了重要证据：金刚石晶形和组合及其颜色可大致区分金刚石来源；金刚石表面特征是区分原生金刚石与砂矿金刚石的重要鉴别特征。
5.2金刚石包裹体特征和碳稳定同位素组成记录了金刚石形成时的物质来源和温压条件，是探索金刚石形成过程及地球深部物理化学环境的重要研究对象。辽宁瓦房店地区古生代岩石圈地幔虽然都表现为高度难熔的特征，但也存在微弱的地区差异，利用单斜辉石包裹体温压计并结合前人计算结果显示，形成温度为1083～1176℃，压力范围跨度较大，温压值不仅为华北地台金刚石形成的地质环境提供了温度、压力方面的信息，而且进一步证实了不同产地岩石圈地幔的差异。为研究金刚石成因、地幔岩石圈深部作用过程以及壳幔相互作用提供重要依据。
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