纳米比亚金刚石钻石产地的地质背景及开采情况

纳米比亚金刚石钻石产地的地质背景及开采情况,第1张

纳米比亚的金刚石/钻石全部产自砂矿,最早于1908年(那时为德属西南非)在Lüderitz市南部的海岸沿线发现。虽然在纳米比亚的西南部、中部、东部-中部以及东北部至少有六个地区发现了大量金伯利岩,但它们全都在太古宙克拉通以外,不产金刚石/钻石(Janse & Sheahan,1995)。真正的纳米比亚金刚石/钻石源区位于南非金伯利地区高地,那些富含金刚石/钻石的金伯利岩岩筒是地幔岩浆的火山通道,多数年龄在晚白垩纪,约100Ma前冈瓦那超大陆解体时(Terry E Huizing et al,2008)。

含金刚石/钻石的金伯利岩火山沉积物流入早期的Orange河,在过去的6500万年里,河流挟带着金刚石/钻石向西奔腾一直到南大西洋入海口,在其河道沿线就留下不同时代的金刚石/钻石砂矿。由于过去的几百万年里,海平面不断波动,Orange河也不断地侵蚀自身的河床;一些砂矿重新沉积,沉积物被带到更新的矿床。较新较低的阶地沉积由相对较新的还未胶结的砂砾组成;较老较高的阶地沉积则完全胶结形成砾岩,其中还包含有化石,指示它们的形成年代至少在中始新世。长期的沉积、侵蚀、再沉积历史导致了Orange河沿岸复杂的金刚石/钻石分布模式。

Orange河含金刚石/钻石的沉积物大多数沿纳米比亚海岸分布,强劲的波浪和洋流又沿海岸将沉积物向北带了300km越过Lüderitz市。金刚石/钻石沿着海岸线型沉积,部分集中于海湾,称为“袋状滩”。在其他一些地方,120km/h的海风侵蚀着海滩沉积物,与风向平行将含金刚石/钻石的沙砾带到山谷里,风蚀形成了薄层的石英脉和硅质碎屑和金刚石/钻石。最富金刚石/钻石的风蚀谷Idatal Valley在最初的开采阶段能直接在月光下由人工手选金刚石/钻石。

图843 纳米比亚金刚石/钻石的源区是南非金伯利地区高地的多个金伯利岩岩筒

Figure 843 Namdeb's diamonds originated at the many kimberlite pipes in the highlands around Kimberly,South Africa

据 William W Besse ( 据 Namdeb,2007);Map by William W Besse (after Namdeb 2007) 修改

目前,纳米比亚有六个重要的金刚石/钻石矿区(图843)。其中,南自Orange 河入海口,北至Lüderitz市分布着Mining Area No1、Bogenfels和Elizabeth Bay三个矿区,范围从离岸55km延伸至内陆20~35km处。从Lüderitz市往北到26°S为Doμglas Bay矿区,范围从大西洋低水位标志到内陆约15km处,目前已停止开采。Orange River矿区沿Orange河分布,从Mining Area No 1矿区的边界到内陆50km处。Atlantic 1矿区包含了大陆架中部的一部分区域,从Mining Area No 1矿区的边界到离岸65km处。除Atlantic 1矿区外,其他几个矿区都位于方圆26000 km2的Sperrgebiet禁区(Kampf,2007;Huizing et al,2008)。

Mining Area No1矿区是世界上著名的海相沉积金刚石/钻石砂矿,其上新世-更新世海洋砾石矿床沿海岸线分布,长约120km。其中的第四纪海洋砂矿主要沉积了新元古代(650~500Ma) Gariep构造带的硅质碎屑岩,在不同的第四纪高海平面时期(+30m,+8m,+4m,+2m)被斜切成一系列的海蚀阶地(J Jacob et al,2006)。在很多地方,这些基岩被冲刷出大量沟壑和凹坑,形成的凹槽促使金刚石/钻石在晚新生代沿海沉积物里富集。自1935年开始对沿海陆地进行开采,如今多数砂砾矿床都已被采完。潮间带和近岸潮下带平台的砂砾也富集了丰富的金刚石/钻石,但传统的方法无法开采。目前,正在试验一个在潮间带走廊进行湿法采样的“Jet Rig”系统,希望能成为最终开采的标准模型。

Mining Area No 1矿区北边与Bogenfels矿区相邻的Chameis海湾上有几个“袋状滩”,这里的砂砾 (年代约为6500~3500a) 分布在滨岸海湾里,周围是岩石海角。金刚石/钻石出现于潜水面以下狭长带状的砂砾中,被沙丘和海沙深埋。这样的地质环境,加上地处偏僻,缺乏基建,都为金刚石/钻石开采带来了挑战。14个探明的“袋状滩”里,11号滩和12号滩被认为有开发前景,当其他几个陆上的矿区产量下降时,开采这些“袋状滩”能带来额外的效益。

Elizabeth Bay矿区在Lüderitz南部约25km处,金刚石/钻石发现于古代风蚀沙里,这些沙粒比沙漠的沙粒粗很多。

Orange河的下游长期被认为是不产金刚石/钻石的。直到20世纪60年代早期,才在那里发现金刚石/钻石,而直到1990年,才开始运营第一个金刚石/钻石矿Auchas。Orange河两侧主要有两种类型的金刚石/钻石矿:大部分金刚石/钻石产于河流之上40多米的年代为17~19Ma的“原Orange河”阶地沉积,而年代为2~5Ma的“中Orange河”阶地沉积物仅在局部地区有经济价值。两种类型的矿床都位于受侵蚀的基岩之上,金刚石/钻石被困在坑槽或相似的凹陷中。Orange River矿区的开采寿命相对较短。Auchas矿在开采了10年后,于2000年停业。Daberas矿于1999年开始运营,对最大的“原Orange河”阶地沉积进行开采,估计有11年的开采寿命。Sendelingsdrif矿是Namdeb拥有的第二大冲积砂矿,目前在试采阶段(Kampf,2007)。

在对海洋环境进行了20年的地质研究勘探后,Atlantic 1矿区于1993年顺利开始运营,包括离岸约65km,深度从90m至140m的区域。如今,将近一半的纳米比亚金刚石/钻石都产自海洋地带,并且这个比例在未来还会上升。

纳米比亚金刚石/钻石产量的85%都是由Namdeb金刚石/钻石公司贡献的,该公司由纳米比亚共和国政府和De Beers Centenary AG公司各占一半股份。目前,沿海陆地的产量已逐渐减少,Namdeb公司未来的发展主要集中在沿岸近海地带。近几年,纳米比亚金刚石/钻石产量达到了史无前例的高峰,就归功于De Beers Marine Namibia公司在沿岸近海地带的开采,这是Namdeb公司的一个独立合作伙伴(Kampf,2007)。纳米比亚近10年开采的商业性矿床见表811(Gems & Gemology Data Depository,2011)。

俄罗斯科拉超深钻洞

别光注意它只有23厘米的直径。重点是科拉超深钻洞那无与伦比的12千米深度。俄罗斯科学家1970年启动在科拉半岛的钻洞项目,经过大约20年的挖掘和试验,最终挖出世界上最深的洞——甚至比海洋最深处还要深。然而当年挖到最深处时温度达到180摄氏度,钻探工具无法继续挖下去。这个钻洞自2008年以来就处于废弃状态,洞口也被封闭,没有任何东西可以进出。

美国犹他州的宾厄姆峡谷矿场

宾厄姆峡谷矿场位于犹他州盐湖城西南部的奥奎尔山,这个现在已经100多岁的世界最大铜矿有一个4千米宽的露天矿场。该矿场的深度近12千米,占地面积77平方千米,被认为是世界上最大的人工挖掘的洞穴。该矿场于1906年开始投产,目前仍在运营,不过已被列为国家历史地标,里面有一个游客中心,为那些专程来一睹奇观的人提供服务。

南非金伯利钻石矿场

该矿场位于南非,被认为是世界上最大的人工洞穴之一。实际上刚开始它是个小山丘,1866年5万多名矿工开始挥镐挖地,到1914年金伯利钻石矿场已经深入地面以下213米,宽度超过457米。该矿场出产的钻石超过6000磅(1磅约合05千克),如今毫不意外地成了一个旅游目的地。

加拿大迪亚维克钻石矿场

迪亚维克钻石矿场属于这个榜单上形成历史比较短的洞穴,它在2003年开始挖掘,位于加拿大在北极圈的冰原领地,深度超过182米。目前只能乘飞机抵达矿场——其碎石跑道足以起降一架波音737客机。另外还有一条在冰上开出的路,但只有天气很好的时候才能使用。该矿场每年出产3300磅钻石。

美国蒙大拿州伯克利矿场

伯克利矿场在1955年启用,是位于蒙大拿州比尤特的一个铜矿,1982年关闭前的挖掘深度已达518米。关闭后由于地下水和雨水的影响,矿坑里有274米深的积水。这些积水与此前开采作业产生的重金属和化学品发生反应,从而具有高度酸性。上世纪90年代曾有一群数量达342只的雪雁集体死在这个长16千米、宽08千米的矿坑湖里,自那以后相关部门采取措施避免鸟类进入湖中。

俄罗斯米尔内矿场

一直有传言说西伯利亚米尔内矿场附近的风能把直升机吸进它518米深的矿坑底部,不过就算没有这类传言,这个在1955年开掘的钻石矿场一直属于禁区。这个钻石矿场的深度足以容纳一栋150层的摩天大楼,它长约1190米,是世界上最大的露天矿坑之一。在露天矿场的作业终止后,俄罗斯人的挖掘转入地下。

南极洲冰立方中微子天文台

在威斯康星大学的协助下,阿蒙森-斯科特南极站有86根电缆深入冰层,支持60个数字化光学组件把数据从冰层极深处传递到地表。这些组件从冰层下1447米处开始排列,一直延伸到24千米的深度。光为这些电缆钻洞就花了七年时间,相关工作主要在南半球的夏季开展,每个洞穴融化了约75万升的水。

世界十大怪异洞穴 “地狱之门”昼夜燃烧 达瓦札天然气燃烧坑 达瓦札天然气燃烧坑 1971年,地质工作者发现在中亚土库曼斯坦一处蕴藏着巨大的地下天然气体,这个大洞就是为了利用该地下天然气但是在一次钻探操作塌陷后留下这个巨大的坑洞,为防止有毒气体泄露,钻探队员点燃了此处,并且一直昼夜燃烧至今。这个天然气坑有“地狱之门”之称。 金伯利钻石矿井 金伯利钻石矿井 位于南非的金伯利钻石矿,拥有世界上人工挖掘最大洞的称号。从1866年到1914年间,50000多名开矿工人用镐和铲子挖掘该矿井,产出2722千克钻石。目前正试图将它注册为世界遗产。 蒙蒂塞洛水坝 蒙蒂塞洛水坝 蒙蒂塞洛水坝位于加利福尼亚州纳帕县,因其巨大的环形泄洪道成为美国最著名的堤坝,每秒可以泄洪48400立方英尺的水量。据说,如果你怀着某种目的打算从那跳下去的话,你那潮湿而苗条的身体会在瞬间从水坝底部喷射出来。 宾厄姆峡谷矿井 宾厄姆峡谷矿井 今年已满百年的世界级大矿—宾厄姆峡谷(Bingham Canyon)露天铜矿,位于美国犹他州奥刻尔山脉,洞口直径为25英里(4千米),深为075英里(12千米),是世界上最大的人工挖掘成的大洞坑。 伯利兹蓝洞 伯利兹蓝洞 这个完美的大蓝洞位于洪都拉斯伯利兹海岸附近,是一个水下陷洞,洞宽为1000英尺(约305米),洞深400英尺(约123米),形成于冰河时期的石灰岩深洞,是传说中的地理学奇景,冰河时期是它个干涸的大洞,冰川融化,海平面的升高让它变成了现在的样子,如今它是旅游者的圣地,潜水者的天堂 米尔钻石矿井 米尔钻石矿井 位于俄罗斯东西伯利亚地区的米尔钻石矿深度为525米,入口直径为1200米,也是世界級的大钻石矿井,在俄罗斯当属首个也是最大的,载重汽车从坑洞顶部到底部需花费2个小时的时间,因为此地洞太大,以至于在它的上空形成了一个气流旋涡,足以将直升机和小型飞机吸进洞里,不过俄罗斯政府机关已正式将该矿关闭。 加拿大迪亚维克矿井 加拿大迪亚维克矿井 迪亚维克矿井位于加拿大西北处,自2003年开矿以来钻石年产量达800万克拉或1600千克(3500英镑)。 危地马拉污水坑 危地马拉污水坑 危地马拉污水坑形成原因是由于暴雨和污水大规模渗入地层造成地面大面积塌陷。这次恐怖的塌陷发生在2007年,形成了一个300英尺深的大洞,吞噬12 间房屋并且造成 2人丧生。官方解释称,连日阴雨加上主下水管道的爆裂引发了这场悲剧。 俄罗斯乌达奇纳亚钻石矿井 俄罗斯乌达奇纳亚钻石矿井 乌达奇纳亚(Udachnaya)矿坑是一座位于俄罗斯境内的钻石矿,矿主计划于2010年停止开采,以有利于地下采矿。该矿坑于1995年被发现,矿坑深为500米。 智利丘基卡玛塔矿井 智利丘基卡玛塔矿井 露天铜矿丘基卡玛塔矿(CHUQUICAMATA)是智利最重要的铜矿之一,虽然它不是世界上最大的铜矿,但是它的总产量居世界之首,矿深达850米。

1、土库曼斯坦达尔瓦扎天然气坑洞

1971年,地质学家发现该区域蕴藏着大量的地下天然气,在常年的开采过程中,由于不慎出现钻探环状坍塌,从而形成了一个非常大的坑洞。为了防止有毒气体溢出,土库曼斯坦ZF允许对坑洞中的天然气进行燃烧,这个坑洞从白天到晚上一直处于熊熊烈火燃烧状态。因此,这处燃烧的天然气坑洞也被人们称为 “地狱之门。

2、南非金伯利钻石矿坑

金伯利钻石矿坑被认为是世界上最大的人力挖掘矿坑,从1866年至1914年,50000名矿工使用铁铲等工具进行挖掘,共挖掘出2722公斤钻石。目前,南非政府正试图将金伯利矿坑申请为一处世界文化遗址

3、美国加州蒙地赛罗水坝

蒙地赛罗水坝位于美国加州绿帕县,这是美国大型循环泄洪道,每秒可泄洪48400立方英尺

4、美国犹他州宾汉姆峡谷铜矿坑

宾汉姆峡谷铜矿位于犹他州奥克尔山脉,这处矿坑深1200米,宽4000米。这是当前世界上最大的人为挖掘矿坑。

5、洪都拉斯蓝洞

洪都拉斯伯利兹市附近海域有一处叫做“蓝洞”的水下坑洞,这个大洞直径为1000英尺,深400英尺。它是在冰河时代末期形成的一个石灰石坑洞。

6、俄罗斯西伯利亚米尔钻石矿坑

米尔钻石矿坑深525米,其直径为1200米,它是前苏联最早、最大的管状钻石矿之一,目前这处矿场已被废弃。据称,在该矿场处于开采运行时,一辆卡车从矿坑底部开到顶部需要两个小时的时间

7、加拿大戴维克钻石矿洞

戴维克钻石矿洞位于加拿大西北领地,这处矿场最初是在2003年开采挖掘,每年可以生产800万克拉或相当于1600公斤的钻石。

8、危地马拉污水池洞

2007年,危地马拉突然出现地面塌方,十几处房屋瞬间落入一个300英尺深的污水池洞,从而导致2人死亡,数千人被迫撤离该区域。这个塌方的污水池是由于雨水和地下污水流动造成的。

9、俄罗斯乌达奇纳亚钻石矿洞

这是俄罗斯一处钻石矿,矿主计划于2010年停止采矿,这样将有利于地下开采。据悉,乌达奇纳亚钻石矿是于1955年被发现,现已被挖掘600米深。

10、智利Chuquicamata铜矿坑

Chuquicamata是智利一处铜矿,虽然它并不是世界上铜矿储藏量最大的矿场,但是它目前是全球生产铜最多的矿场。这个矿洞现有850米深。

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