如果仅仅从钻石本身的角度来看金伯利钻石的品质,因为钻石有一个固定的衡量标准,其实不管是什么钻石品牌,都是克拉、颜色、净度、切工的4C标准。这四个标准有相应的等级。等级越高,钻石质量越好,无论是金伯利钻石还是其他品牌的钻石都是有用的。首先,金伯利是孕育钻石的母岩,所以其钻石的原胚也是千挑万选的品质。但普通品牌钻石并不能像金伯利钻石那样保证每一颗钻石都是高贵出众的原产地,甚至可能生产出不成比例甚至不规则的廉价原石。其次,金伯利钻石采用独特的钻石切割,保证每颗钻石表面都能释放出璀璨的光彩,钻石的晶莹剔透堪称“珍宝”。而普通品牌钻石的切工刻意保留不值钱的克拉重量,使得钻石的真正价值和美感丧失殆尽。第三,金伯利钻石在提炼过程中要经过数百道工序。钻石生产前,由资深钻石大师亲自鉴定,严格把关,确保每一颗钻石都能达到精准严格的标准。但普通品牌钻石为了降低成本,往往工艺粗糙,抛光工艺不注重亮度和视觉效果。时间长了,甚至会出现断裂、褪色等问题。总之,经过一番比较,金伯利钻石的质量确实很高。
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。
钻石的成因是根据钻石中的包裹体来寻找依据的,并根据所含钻石的岩石特征来探讨钻石成因。钻石的矿物名称为金刚石,只有宝石级的金刚石才能称之为钻石。1、钻石中包裹体特征原生包裹体:橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、石榴石、尖晶石、钛铁矿、硫化物、锆石等。同生包裹体:单斜辉石、石榴石、蓝晶石、钛铁矿、铬铁矿、金红石、红宝石等。后生包裹体:蛇纹石、石墨、赤铁矿。2、含钻石的两种岩石类型:橄榄岩主要矿物:橄榄石、斜方辉石,少量单斜辉石和镁铝榴石。榴辉岩主要矿物:石榴石、绿辉石,少量蓝晶石、金红石、硫化物、柯石英等。稀少的钻石主要出现于以上两种岩石中,但仅前者具有经济意义。含钻石的橄榄岩,目前为止发现两种类型:金伯利岩和钾镁煌斑岩。这两种岩石均是由火山爆发作用产生的,形成于地球深处的岩石由火山活动被带到地表或地球浅部,这种岩浆多以岩管状产出,因此俗称“管岩”(即原生矿)。含钻石的金伯利岩或钾镁煌斑岩出露在地表,经过风吹雨打等地球外力作用而分化破碎。在水流冲刷下,破碎的原岩连同钻石被带到河床,甚至海岸地带沉积下来,形成冲积砂矿床(或次生矿床)。3、金刚石的形成条件物质条件:由于作为金刚石主要成分的碳的分别很广,在地壳中的平均为002%,地幔中为007%,岩浆中都含有一定数量的原生游离碳,如:金伯利岩浆中含碳量为19%~43%;超基性岩浆中含碳量为006%~010%;玄武岩岩浆中含碳量为002%~004%。因而在任何条件形成金刚石都有丰富的碳的物质来源。物理化学条件:实验得出,目前较一致的认识:金刚石的形成温度为900~1300摄氏度,压力为45~60个大气压力。这一温度相当于地球150~200公里的深度。因此认为金刚石是在高温、高压条件下形成的。除高温高压外,形成金刚石还需具备适当的氧化还原环境。特别是氧逸度。在过氧环境下,金刚石被氧化成二氧化碳:若氧逸度过低,金刚石将与氧发生反应而形成甲烷。地质构造条件:稳定结晶基底的古老克拉通地区。这些地区是在地球历史上曾发育过岩石圈厚度大于150公里的地域,只有这样的地区才能达到形成金刚石所需的深度条件。这种地区的挥发组分(包括形成金刚石的碳)大量聚集,有利于金刚石形成,因而是世界上绝大多数金刚石都产在这样的地质构造环境中。4、宝石级金刚石(钻石)的成因金刚石与寄主岩的关系问题,存在两种可能性:第一,金刚石在金伯利岩或钾镁煌斑岩内结晶,是成因关系;第二,金刚石被金伯利岩或钾镁煌斑岩携带至地表,是携带关系。金刚石的年龄与所产围岩比较南非金伯利矿区:其金刚石年龄大于33亿年;而围岩年龄1亿多年。博茨瓦纳矿区:其金刚石年龄大于9亿年;而围岩年龄为1亿年。其他矿区也是相同情况。以上说明,金刚石形成时间很早,比携带它们至地表的金伯利岩和钾镁煌斑岩形成早很多,它们只是携带关系。金刚石是在大陆岩石圈的特定地质构造中形成的。虽然含有金刚石的寄主岩石有多种,但具有经济价值的含金刚石的寄主母岩只有金伯利岩和钾镁煌斑岩。
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