金伯利巖是壹種蛇紋石狀金雲母橄欖巖。金伯利巖在自然界中很少分布，通常以小型侵入體的形式出現。出露面積占所有出露火成巖總面積不到0.1%。這是壹種不常見的巖石類型，屬於淺成-超淺成巖石。然而，金伯利巖在巖石學，尤其是深部地質研究和國民經濟中發揮著重要作用。就學術價值而言，金伯利巖是自然界中成因最深的火成巖之壹，來自150 ~ 200km的地幔巖石圈下部。初始流體可能來自地幔過渡帶，常攜帶地幔橄欖巖和下地殼捕虜體，保存了大量深部物質組成和地質過程的記錄(鄭建平和呂鳳祥，1999)，可提供200 km的深度。在經濟價值上，金伯利巖與鉆石(鉆石)這種昂貴的寶石資源關系密切，是鉆石的主要母巖。世界上大多數具有寶石價值的鉆石都產自金伯利巖。比如世界上最大的寶石級鉆石庫裏南(重3106克拉)，就產於南非Premier的金伯利巖管中。而鉆石的主體並不是由金伯利巖巖漿結晶而成，鉆石的年齡壹般比攜帶它的金伯利巖的年齡要老(鄭建平，1991)。
1870年，南非首次發現含原生金剛石的Dutoispan金伯利巖錐，隨後著名的金伯利、德比爾斯、巴爾弗坦等富金剛石錐相繼被發現，開啟了金伯利巖和原生金剛石礦床研究的篇章。到2001，全球共發現金伯利巖錐5000多個，其中具有重要經濟價值的100多個，占總數的2%。在中國，分別於1965和1970在山東蒙陰和遼寧富縣發現了兩個含金剛石的金伯利巖區。其中，富縣50號巖管出產的鉆石質量上乘，在國際市場上廣受歡迎。
大多數金伯利巖蝕變非常強烈，其原生礦物和巖石結構保存較差。但大量研究表明，金伯利巖的礦物成分非常復雜，不僅包括直接從巖漿中結晶出來的礦物，如橄欖石、金雲母、鈦鐵礦、尖晶石(鉻鐵礦)、鈣鈦礦、磷灰石、鋯石等。而且還有源區和上來途中巖漿攜帶的地幔和地殼物質解體後的捕虜體(外來礦物)，如粗粒橄欖石、石榴石、鉻鐵礦、金剛石、鋯石等。此外，由於巖漿富含揮發物，還出現了含水的碳酸鹽和矽酸鹽礦物。
(2)巖相學特征
1.礦物成分
組成金伯利巖的礦物有很多種。據中國富縣和蒙陰巖區統計，已發現86種礦物。這裏只介紹主要礦物類型和特征。
◎橄欖石:金伯利巖中含量最高的礦物，可分為三代。最早的是橄欖石大晶體，呈圓形或橢圓形，大多為2 ~ 4 mm，達65438±0cm，成分為鎂橄欖石；第二代橄欖石斑晶，自形良好，六邊形完整，壹般小於2mm，也由鎂橄欖石組成(圖11-1)。基質橄欖石為第三代，顆粒較小，成分為鎂橄欖石或鎂橄欖石。我國金伯利巖中的橄欖石幾乎都遭受了強烈的自交代作用，形成了蛇紋石和碳酸鹽的假象。大多數人認為粗粒橄欖石不是巖漿直接結晶的產物，而是地幔的捕虜晶。Arndt等人(2010)提出了結合晶體形態、內部變形和成分來區分捕虜晶和斑狀晶體的標準。
◎石榴石是金伯利巖中的重要礦物，其中高鉻低鈣石榴石與金剛石關系密切，具有重要的找礦意義。石榴石通常以粗晶和巨晶的形式產生，粗晶是地幔的捕虜晶，巨晶是金伯利巖巖漿早期結晶的產物。粗粒石榴石常呈圓形，有次生邊緣，呈褐色、深綠色至黑色。它由單斜輝石、斜方輝石、尖晶石、金雲母、蛇紋石和隱晶質組成。稱之為次生石榴石，這是由於來自地幔的石榴石壹旦從其穩定區遷移出來，就發生分解反應的結果。石榴石的成分主要是鎂鋁石榴石-鐵鋁石榴石-鈣鋁石榴石系列，呈現壹定範圍的成分變化。Cr2O3含量高、CaO含量低的呈紫藍色，MgO含量高的呈粉紅色，FeO含量高的呈橙色或深紅色。粗晶多為紫-藍-粉系列，巨晶為橙色系列。與金剛石密切相關的是紫藍色石榴石，Cao < 3%，Cr2O3 > 4%。
圖11-1第二代自生橄欖石形成的微模式結構(遼寧富縣，單偏振光，10×4)(引自鄭建平博士論文，1997)。
◎金雲母:金伯利巖、巨晶、斑晶和基質中有三代金雲母。大多是巖漿結晶形成的，只是結晶時間不同。巨晶在高壓下結晶，晶體較大，可達幾厘米，有熔融侵蝕和邊緣變暗，也可發現波狀消光。斑巖晶體在巖漿上升途中結晶；巖體就位後，基質結晶。金伯利巖中的金雲母有時會出現反吸收，即ng < nm < NP。背吸收的原因是雲母中Si或Si+Al含量不足，可能伴有四面體位置的Fe和Ti增加。
◎尖晶石:在金伯利巖中呈粗粒、基質狀，雖然數量少，但很常見。粗粒尖晶石來源於地幔，與上升的巖漿不平衡，常沿反應側發育，反應側主要成分為磁鐵礦。粗晶尖晶石壹般為0.1 ~ 0.5 mm，形狀為圓形，而基質尖晶石小於0.08mm，自形性好。隨著Cr2O3含量的增加，尖晶石的顏色由透明的深棕色變為不透明。Cr2O3含量高的尖晶石(鉻鐵礦)是尋找金伯利巖的指示礦物。
◎富鈦礦物:包括鈦鐵礦、鈣鈦礦、金紅石、鈦鐵礦、沂蒙礦(K(Cr，Ti，Fe，Mg)12O19)等。前三種是巖漿結晶，壹般出現在金伯利巖的基質中；菱鎂礦多為來自地幔的粗粒，沂蒙礦最早由我國學者在山東蒙陰金伯利巖區紅旗27號巖脈中發現，大小為0.5 ~ 2mm；黑色、不透明、金屬、片狀、薄片狀，是地幔交代作用的產物，與鈦鐵礦壹起是尋找鉆石的指示礦物。
蝕變礦物:指流體置換形成的礦物。金伯利巖中最常見的蝕變礦物有蛇紋石、碳酸鹽、綠泥石等。它們壹般以聚集交代的假象出現。有時，在顯微鏡下可以看到蛇紋石和碳酸鹽呈環狀交代橄欖石，表明交代流體的成分具有H2O和CO2相互作用的特征。
除上述礦物外，還有磷灰石、鋯石、硫化物、天然元素(如天然鐵、天然銀、天然銅、天然錫、天然矽等。)和金屬間化合物(碳化矽、碳化鎢、矽鐵礦等。).後三種礦物的出現反映了極端還原的結晶環境，與鉆石形成於還原環境的特征壹致。
此外，在金伯利巖的人工重砂中，可發現直徑大多小於1mm的無定形或結晶“熔離球團”，按成分可分為三種，即高鐵鈦球團、硫鐵鎳球團和淺色矽鋁球團。熔融球粒發生在巖漿結晶的晚期，相對富含CO2、SO2、FeO、MnO和TiO2 _ 2，在快速上升、冷卻和降壓的條件下，巖漿中出現各種局部有序帶(呂鳳祥等，2007)。
表11-1金伯利巖的成因結構分類
(據陸鳳祥1996，簡體)
2.結構構造
(1)常用結構
金伯利巖是由地幔物質、巖漿和揮發分固結形成的巖石，不僅表現在礦物類型上，還表現在結構上。金伯利巖的成因結構分類見表11-1。常見結構介紹如下:
◎粗粒斑狀結構:是金伯利巖最常見的結構類型。這種構造是巖漿捕獲源區地幔橄欖巖分解出的橄欖石時形成的。特點是基質中分散著粗大的圓形橄欖石，手標本的刻度觀察非常清晰。山東蒙陰勝利1細管中粗晶含量高達40%，金剛石的品位也很高，具有明顯的正相關性。橄欖石容易蛇紋石化。巨晶有時難以與粗晶相區分，但巨晶較大，壹般大於1cm，可達幾十厘米。巨晶在巖石中分布不均，數量較少，所以呈現出不均勻的顆粒結構。
◎顯微斑狀結構:顯微鏡下觀察，斑狀晶體均勻分散在基質中，有橄欖石和少量金雲母，橄欖石為蛇紋石(圖11-1)。
◎自交代結構:自交代結構是指橄欖石或石榴石在與金伯利巖巖漿作用有關的流體(非來自圍巖或大氣循環水)參與下的自交代作用，隨後交代作用增強，進而形成網狀環狀結構(沿裂隙交代)、交代殘余(交代不完全，新鮮部分仍留在礦物中)、交代環帶(壹個以上交代產物形成環帶)和交代假象(交代完全後未發現殘余)。
(2)共同結構
包括塊狀構造、角礫巖構造和巖球構造。角礫狀構造的角礫成分來源於圍巖和地幔，它們在金伯利巖中分布不均，從而形成了這種構造。巖球結構是指巖石中具有金伯利巖成分的球體，球體大小從2mm到10 cm不等。球體的核心是礦物碎屑，外圍是細粒金伯利巖，這些球體由粗粒金伯利巖膠結。
(3)石油化學
金伯利巖的化學成分見表11-2。從表中可以看出，金伯利巖富含MgO，富含揮發分，低SiO2 _ 2和Al _ 2O _ 3。
金伯利巖屬於SiO _ 2不飽和巖石，與普通橄欖巖類似，其SiO _ 2含量較低，壹般小於40%，少數高於40%；微量元素中相容元素鉻、鎳、鈷含量高。與橄欖巖不同，K2O、Na2O及不相容元素Rb、Ba、Nb和LREE含量高，K2O > Na2O。此外，金伯利巖富含揮發性H2O和CO2。
表11-2部分代表性金伯利巖和煌斑巖的化學成分(WB/%)
繼續的
1.蒙陰地區古生代金伯利巖(陸等，1998)；2.南非金伯利地區中生代金伯利巖(Le Roex等人，2003)；3.俄羅斯科拉半島古生代高鈦鐵金伯利巖(Beard等，1996)；4.俄羅斯科拉半島古生代金伯利巖(Beard等人，1996)；5.印度Cuddapah盆地和Dharwar克拉通的元古代金伯利巖(Chalapathi Rao等人，2004年)；6.印度Cuddapah盆地和Dharwar克拉通的元古代鉀鎂煌斑巖(Chalapathi Rao等人，2004年)；7.南極高斯貝格鉀鎂煌斑巖(吉爾，2010)；8.西澳鉀鎂煌斑巖(羅慧文、楊光書，1989)；9.貴州鎮遠白汾鉀鎂煌斑巖(羅會文、楊光書，1989)。
(4)產狀和類型
世界上幾乎所有的金伯利巖都分布在穩定的地臺(克拉通)中，如南非、西伯利亞、南美、加拿大、澳大利亞、印度和中國的華北克拉通。金伯利巖主要形成於元古代(以澳洲和印度為代表)、古生代(以歐洲、西伯利亞和中國為代表)和中生代(以南非和加拿大為代表)，少量形成於古近紀-新近紀，如加拿大的拉克德格拉斯(揚塞&謝漢，1995)。
金伯利巖巖石常呈巖脈、錐體或管道狀產出，但規模很小，管道直徑僅幾百米，形成淺或超淺相；也可以溢出地表形成火山口相。
圖11-2金伯利巖巖漿侵位的理想模型(根據Mitchell，1986)
根據金伯利巖在南非鉆石開采過程中的出露情況，Mitchell(1986)提出了金伯利巖巖漿侵位的理想模式(圖11-2)，即自下而上劃分了根相(包括淺巖壁和基巖)、火山通道相(火山頸)和火山口相，出現了不同的相。在此基礎上，Field & Smith (1999)和Skinner &Marsh(2004)結合南非和加拿大金伯利巖錐的研究，將金伯利巖錐分為三種類型:第壹類金伯利巖錐由火山頸相、過渡相、淺海相和火山口相組成，火山口相由球狀巖漿碎屑和大量微晶組成。第二類和第三類金伯利巖錐由淺海相和火山口相組成，但它們的火山口相不同。其中，第二類金伯利巖筒的火山口相主要是火山碎屑金伯利巖和阿米巴狀角礫巖，第三類金伯利巖筒主要是再沈積的火山金伯利巖和角礫碎屑巖。
(5)巖石成因及含礦性
巖石學和地球化學研究表明，金伯利巖不是單壹巖漿結晶的產物，而是含有固體物質(如地幔和地殼物質解體形成的捕虜晶)和豐富揮發物的粥狀巖漿結晶。因此，它由三部分組成:熔體、地幔和地殼中的固體物質和揮發物。
壹般認為與金伯利巖有關的巖漿是在含有H2O和CO2的條件下，由150 ~ 200 km以上地幔深度的石榴石橄欖巖低度部分熔融形成的(Eggler & Wendland T，1979；Wyllie，1980；Canil &Scarfe，1990；道爾頓出版社，1998).Ringwood等人(1992)認為金伯利巖是交代輝長巖低度部分熔融的產物；池基尚等(1996)認為金伯利巖和橄欖石-鉀鎂煌斑巖處於地幔-巖漿-流體三元體系中，在壹定的巖石圈動力學環境下，地幔物質三端元、低度熔融富鉀超鎂鐵質巖漿和以C、H、O、N、S為主要成分的流體反應混合形成混合染料。根據Kamenetsky等人(2008)，初始熔體(原金伯利巖巖漿)是壹種富含氯化物和碳酸鹽的流體，其SiO2 _ 2含量非常低。當巖漿上升到地表時，由於與地幔巖石的相互作用，逐漸成為金伯利巖巖漿的成分。流體與地幔的相互作用包括:流體同化橄欖石等地幔礦物，使其MgO含量增加，最終形成低矽高鎂的成分特征。Kamenetsky等人(2004，2008)利用Udachnaya金伯利巖中橄欖石中輝石和石榴石包裹體的成分推斷這些捕虜體是在巖石圈地幔下部結晶形成的，壓力相當於5GPa，溫度為900 ~ 1000℃。根據研究，原金伯利巖流體很深，可能來自地幔過渡帶，這些流體由於橄欖石的壓實作用向上遷移(Grégoire et al .，2006)。在這些認識的基礎上，Arndt等人(2010)提出了金伯利巖形成的兩階段模式:第壹階段，在地幔深部(地幔過渡帶？)富CO2流體聚集在巖石圈底部，形成富流體囊，流體與周圍巖石發生反應，消耗輝石和石榴石，只剩下橄欖石。因此，由於交代作用，流體囊周圍形成純橄欖巖，遠離流體囊形成二輝橄欖巖。第二階段，由於流體包內的壓力，周圍的橄欖巖破裂，先前混有輝石和石榴石的流體進入裂隙，迅速流向地表。在上升過程中，純橄欖巖和其它變形橄欖巖將被相繼捕獲。
近年來的研究表明，具有經濟價值的鉆石不是巖漿結晶形成的，而是地幔中的捕虜晶形成的。所以金伯利巖中地幔物質含量越高，比如粗粒橄欖石，鉆石含量越好。