南非金伯利金刚石矿田

金伯利金刚石矿田位于南非北开普省与自由邦省交界的金伯利地区，地处非洲地台南非隆起区。100多年来，累计探明金刚石储量超过3000万克拉，是世界最著名的金刚石产区。

非洲地台是地球上最古老的地台区之一，其南部可分为卡拉哈里台向斜、南非隆起、卡鲁台向斜及开普褶皱带等次级构造单元。结晶基底由同位素年龄为30～35亿年的古—中太古界斯威士兰系结晶片岩、条带状含铁石英岩组成，大部分直接露出地表。沉积盖层由新太古界—古元古界维特瓦特斯兰德系（Witwatersland）石英岩、砾岩、砂岩，文捷斯多普系（Ventersdorp）火山岩及页岩、砾岩，德兰士瓦系石英岩、细砾岩、白云岩、白云质灰岩，瓦特贝格系（Waterberg）红色砂砾岩夹火山岩和石炭-侏罗系卡鲁系（Karroo）砾岩、砂页岩夹煤层，白垩系—第四系卡拉哈里系（Kalahari）砾岩及风成砂等组成。岩浆活动强烈，主要有古—中太古代和新太古代—古元古代酸性、基性岩浆活动，卡鲁期（晚石炭世—早侏罗世）暗色岩岩浆活动和白垩纪碱性、偏碱性岩浆活动等。与金刚石有关的金伯利岩及其同源岩石主要是在白垩纪形成的。

南非的金伯利岩体，尤其是具有工业价值的金伯利岩岩体，主要分布在亚赫斯丰坦到比勒陀利亚地区的一个北东向地带内。该带长约1500km、宽约250km，面积约375万km2。金伯利岩岩体往往呈岩筒状成群出现，主要有比勒陀利亚、金伯利、科菲丰坦、亚赫斯丰坦、波肖夫、克龙斯塔德、西别尔克利、波斯特马斯堡、布什曼兰德等岩筒群（图2-36）。由该带向西，多为不含金刚石的金伯利岩岩体，且偏碱性的同源超基性岩增多；再向西至萨塞兰，金伯利岩与橄榄黄长岩、橄榄霞岩、沸煌岩和碳酸岩等伴生，基本上不含金刚石。

图2-36 南非金伯利岩岩筒分布示意图

（据张培元等，1982）

金伯利岩筒群位于金伯利城周围，由金伯利、德比尔斯、杜托依茨潘、伯特丰坦、维谢尔顿等15个岩筒组成，分布在半径85km范围内。其中，金伯利岩筒已采完，开采深度为1075m；其他岩筒已采至数百米深。

金伯利岩筒由3个小岩筒组成，在地表呈不规则椭圆状，直径150～300m。东部岩筒在305m深处尖灭，西部岩筒在约610m深处、中部岩筒在约1075m深处变为呈北西向展布的、厚度分别为9～21m和13m的岩墙。垂深400m以内，岩筒直立；再往下就向东倾斜，倾角70°。岩筒上部为金伯利角砾岩，深部为典型的斑状金伯利岩。岩筒中含大小不一的外来捕虏体，但大岩块只见于岩筒上部，捕虏体数量在岩筒深部显著减少。金刚石在岩筒中的分布很不均匀，岩筒上部金刚石品位为07～09 ct/m3，深部品位较低，有的地段完全不含矿。主要矿物组合为橄榄石、金云母、铬铁矿、锆英石、金刚石等，金刚石呈粗大双晶者极多，并且有特殊的褐色，也有无色透明的八面体。

德比尔斯岩筒位于金伯利城之东南，地表呈长圆形，规模约330m×210m。在垂深732m处急剧收缩，变成端部膨大的岩墙。岩筒穿切卡鲁系砂页岩和卡鲁期粗玄岩，在609m深处穿过古老花岗岩。岩筒上部为含少量云母的金伯利岩，向下变为暗蓝色金伯利岩。该岩筒中的金刚石以粗大的**晶体为主。

杜托依茨潘岩筒位于德比尔斯岩筒以南8km，呈似圆状，直径245～793m。岩筒穿切卡鲁系页岩、砾岩和卡鲁期粗玄岩，在400m深处穿过古老花岗岩。该岩筒风化强烈，最表面一层风化成松散的泥质物质，称为“黄土”，其中的金刚石含量低于工业品位；向下风化程度变为分解不完全的柔软有油腻感的黑蓝色蛇纹石物质，称为“蓝土”，不同“蓝土”柱的颜色、成分和金刚石含量各不相同；再向下则过渡为金伯利岩。该岩筒中的金刚石多为**八面体，品位虽不高，但金刚石颗粒粗大。

伯特丰垣岩筒位于金伯利城之南45km，地表形态为似圆形，直径340～350m。充填该岩筒的金伯利岩是一种接近于云母型金伯利岩的过渡岩石类型，所含金刚石颗粒细小。在岩筒西北部，金刚石品位很低，这里的充填物质具有层理，层理向岩筒中心倾斜。

维谢尔顿岩筒位于金伯利城以南7km，地表呈长圆形，规模约420m×540m，被厚约25m的钙质凝灰岩覆盖。在垂深45m处，分布有卡鲁系巨大的砂岩块，而这一层位的砂岩在岩筒周围地区却完全被剥蚀了；在66m深处见到大煤块，在205m深处存在碳化木，这可能是从与煤块时代相同的地层中来的。该岩筒一个重要的特征是，重矿物中钛铁矿含量增高。岩筒中金刚石颗粒很细，质量不高。

金伯利金刚石矿床（矿田）属早期岩浆分结成因，它是由岩浆爆发活动形成的。含金刚石金伯利岩的形成需要特定的地质条件，它产于古老稳定的非洲地台区南部的南非隆起与卡拉哈里台向斜、卡鲁台向斜的交接部位，受隐伏深断裂控制而与地表可辨认的任何主要断裂构造无关。古老地台结晶基底的刚性能够防止金伯利岩岩浆中的超高压气体的侧向弥散，从而使超高压状态的金伯利岩岩浆能一直保持到地壳较高的部位；而其渗透性差的特点，可使金伯利岩岩浆中的碱质和挥发组分不容易散失，上升至地表后才能形成分异不太好的金伯利岩岩体。金伯利岩岩浆并不需要得到一条容易到达地面的通道，挥发组分的散失和压力下降过快会使金刚石产生分解直至消亡，有利的控矿构造应该是切割盖层不明显的隐伏深断裂或大断裂接近地表的分叉道和盲叉道。古老地台上产状平缓的盖层且无明显的盖层断裂，可以形成比较封闭的地质构造环境，当岩浆内部压力超过上覆压力和侧压力之和时，就能爆发成漏斗状或者蘑菇状岩筒，并能保存富含金刚石的蘑菇头部，如果原来没有盖层就难以形成爆发岩筒，而只能形成一些金伯利岩岩墙和岩脉。

1866年，一个名叫丹尼·乔可伯的人在南非发现了第一颗钻石 有一天，有收集漂亮石头嗜好的丹尼来到距金伯利120公里的霍普敦走访他在德考克农庄的朋友雅克布斯一家，当时雅克布斯的小儿子在和一群小孩玩耍，丹尼发现他们玩游戏的石块中有一颗很特别的小石子，于是就问是从哪捡到的，雅克布斯的小儿子说是自己从奥兰治河边捡的。丹尼很喜欢这颗小石子，正张口想问时，雅克布斯夫人大方地说：“你如果喜欢，就拿去吧。”丹尼·乔可伯拿走了这颗注定要载入南非史册的“小石子”—后经住在格雷厄姆斯敦的地质学家阿瑟斯通博士的最终鉴定，被确认为重2125克拉的钻石。不过，后来在南非引起寻觅钻石狂潮的并不是这颗被取名为“尤蕾卡”的钻石，而是3年后丹尼·乔可伯获得的第二颗钻石。

这第二颗“小石头”不再让丹尼如此随意拿到手，他是花了500只羊、10头牛和1匹马的代价才从格里夸地区一个牧羊人手中换得。这个代价随后被证明是值得的—经鉴定那是一颗重达835克拉的钻石。这颗后被命名为“南非之星”钻石的发现令当时英国在开普敦的殖民大臣迫不及待地向全世界宣布：南非将来的成功就建立在这颗石头上。

无数怀揣发财梦的人涌向了南非，涌向了金伯利。

如果说黄金的开采是地层底下艰苦危险的劳作，那么钻石矿的采挖则是另一番景象，他们甚至会把钻石矿称为“绅士矿”。

钻石矿传统的开采方式是在露天处从地面向下挖掘，通俗说就是“挖大坑”。

在金伯利，有许多大矿坑，这些留在大地上巨大无比的大窟窿总会让游人惊叹不已，甚至会怀疑：以人类的力量怎能挖出如此貌若自然造化般的大坑？

很多人也许不相信，尽管南非盛产钻石，不过你要在南非买到便宜钻石的可能性几乎为零。因为钻石业是高度垄断的行业，任何一个地方的钻石实行的都是全球统一垄断价格，也就是说真正来路正当的好的钻石，无论在南非还是在其它国家的钻石珠宝店里买，价钱都是相差无几的。

8311 南非金刚石/钻石的区域地质及构造概况

南非位于非洲大陆最南部，北邻纳米比亚、博茨瓦纳、津巴布韦、莫桑比克和斯威士兰，东、南、西三面濒印度洋和大西洋。南非所在的非洲大陆是地球上最先浮出水面的两块古大陆之一，地质构造十分独特，其复杂而又漫长的地质演化历史可以追溯到38亿年至36亿年前，其中最具里程碑意义的是南非北部地区卡普瓦尔克拉通（Kaapvaal craton）陆壳的形成。卡普瓦尔克拉通是早期太古宙（Archean）的地壳形成物，主要含有片麻岩、类花岗岩和火山沉积岩层（绿岩带）。南非在大地构造上属于南非地台，由南非古隆起、卡拉哈里台向斜、卡鲁台向斜、开普褶皱带四个二级构造单元组成。南非古隆起内广泛出露片麻岩和古老花岗岩，褶皱和断裂发育；卡拉哈里台向斜被第三纪后的地层覆盖；卡鲁台向斜由晚古生代的陆相地层组成，在与相邻构造单元的连接带及台向斜的中心均有金伯利岩岩体产出。南非地台的岩浆岩活动十分强烈，在古老结晶基底中，有太古宙的酸性和基性火山岩和侵入岩，沉积盖层中有著名的布什威尔德杂岩体、卡鲁玄武岩，以及其他碱性岩浆和偏碱性超基性岩浆（金伯利岩）活动（Janes，1995，1996；Boyd ＆ Gurney，1986；黄凤鸣，陈钟惠，2000）。

8312 南非金伯利岩岩体及主要金刚石矿床分布

金伯利（Kimberly）是南非的小镇，1867年世人首次在那里发现蕴藏金刚石的母岩，1870年首次发现了含金刚石的金伯利岩岩筒“亚赫斯丰坦”岩筒和“杜托依茨潘”岩筒。1871年在金伯利城附近又发现了世界著名的“金伯利”、“德比尔斯”和“伯特丰坦”3个岩筒，并由此产生了“金伯利岩”的命名（Janes，1995，1996；Harlow，2001）。南非金刚石/钻石矿产始于1867年，曾经在很长一段时间内是世界最重要的金刚石/钻石产地。1995年前世界上所开采的金刚石总量约为267×108ct，其中产出南非的约493×108ct，占18%。当前，南非是世界第5大金刚石/钻石产出国，排在澳大利亚、博茨瓦纳、俄罗斯、刚果后面，其年产量已经下降到9×106ct，约占全球总产量的9%～10%（黄凤鸣，陈钟惠，2000；Janes，2007）。主要矿区有戴比尔斯公司拥有的Venetia、Finsch、Namaqualand、Kimberley和Koffiefontein矿区，其分布见图816。

图816 南非金伯利岩金刚石矿床分布

（据wwwoverabillioncom）

Figure 816 Distribution of kimberlite diamond mine in South Africa

规模较大的金伯利岩金刚石矿区主要有Venetia、Premier、Finsch、Kimberley和Koffiefontein，小的矿区众多。图817为Finsch 金刚石露天矿坑，深达430m。

Namaqualand矿区为次生矿床。它位于南非大西洋海岸157km长的矿带。金刚石矿物主要产于河流沉积岩和堆积岩层中，为金伯利岩风化产物。矿床位于地表至地下深100m地层中。1925年发现以来已开采数十年，目前已开采到地下40m处。上世纪共开采了约31×107ct（Janes，1995，1996，2007；Harlow，1998；Harte，2001；wwwmbendicom）。

8313 南非金伯利岩岩石学特征

人们自1867年在南非发现了金刚石的母岩金伯利岩（kimberlite，图818）后对其岩石学特征进行了大量的研究（Clarke et al，1983；Gurney，1995；Bell et al，2005；Bishop et al，1978；Boyd ＆ Gurney，1986；Bulanova，1995；Burgess et al，2004；Stachel et al，2004）。

图817 Finsch 金刚石露天矿坑，深达430m

（据wwwmining-technologycom）

Figure 817 Open pit of Finsch diamond mine in a depth of 430 meters

图818 南非金伯利岩石样品

（据wwwjohnbetts-fineminerals）

Figure 818 Kimberlite sample of South Africa

南非金伯利岩是一种碱性或偏碱性的超基性岩，具斑状结构和（或）角砾状构造的云母橄榄岩。主要矿物组成为橄榄石，其次是金云母和透辉石，副矿物有铬铁矿、钛铁矿、钙钛矿、磷灰石等。常含有上地幔超镁铁和镁铁质岩石包裹体及其破碎后的矿物捕虏体以及各种巨晶，如镁铝榴石，含硬玉分子的单斜辉石，某些大颗粒、半自形的橄榄石、斜方辉石、单斜辉石以及页理化、扭曲和具膝折的金云母大晶体等。岩浆末期蚀变矿物主要是蛇纹石和方解石或白云石。基质呈显微斑状结构，由橄榄石、金云母、磁铁矿、铬铁矿、钛铁矿、钙钛矿、磷灰石等组成。角砾状构造，角砾成分复杂，有来自上地幔的碎块，也有来自浅部围岩的碎块。大量角砾的存在反映了金伯利岩岩浆具有爆发作用的特征。

化学成分有以下特点：① SiO2偏低 （35%），K2O>Na2O，Al2O3>（K2O+Na2O）。②MgO/SiO2近于1。③岩浆富含H2O及CO2，导致岩石强烈蚀变。④在微量元素方面，含一般超基性岩所共有的以Cr、Ni、Co为主的相容元素和含Rb、Cs、Ba、Sr、Zr、Nb、Th、REE、P等为主的不相容元素，REE主要含在钙钛矿和磷灰石中。金伯利岩以LREE很富集的简单线形、REE配分型式和La/Yb比值80～200为特征，该比值比大多数其他幔源镁铁质、超镁铁质岩浆岩高，这一特征反映了金伯利岩母岩浆的特征。

前人对南非金伯利岩与金刚石矿床之间的关联做了大量工作，并总结出以下经验性或统计性的规律：①具火山碎屑结构的金伯利岩，若富含镁铝榴石二辉橄榄岩、方辉橄榄岩和纯橄岩等上地幔包裹体或其矿物包裹体，则金刚石富且质量好，含地壳围岩碎屑多的，则较贫。②具斑状结构的金伯利岩，含金刚石较富，呈显微斑状结构的较贫。③富含橄榄石且颗粒粗大的金伯利岩，含金刚石富，而富含金云母的金伯利岩，含金刚石贫。④橄榄石含Mg和Cr越高，含金刚石也越富，铬铁矿含量高和铬铁矿中Cr/（Cr+Al）>90%，金刚石含量高；富Cr贫Al的透辉石（Cr2O3>12%）含量较多以及镁铝榴石含Cr高（Cr2O3>25%），金刚石含量也高。