南非金伯利金刚石矿田
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发布时间：2022-04-30 02:37
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时间：2023-10-08 17:11
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37.5万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8.5km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9～2.1m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0.7～0.9 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4.5km，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2.5m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。
