钻石如何到碗里来？加拿大Diavik钻石矿的发现与开采

在加拿大的北极圈地区，有一个巨大的钻石矿，截止2016年，已经出产了1亿克拉的钻石原石，您佩戴的钻石，也很有可能产自这里：Diavik。钻石是最耀眼的演员，但闪耀的光芒常常遮盖住了它身后的动人故事，今天我们来换一个角度看钻石：它的勘探和开采。

谈到钻石，大部分人立刻想起南非。实际上，19世纪之前人类只能在印度和巴西的冲积矿（河床、入海口等），像淘金一样在沙土中寻找。直到1870年，人类在南非的“金伯利岩管”中找到钻石，工业化开采才拉开序幕。从此寻找钻石的问题，就基本转化为寻找金伯利岩。

金伯利岩管，就像一只“胡萝卜”，是火山喷发的遗留物。形成于地幔中的钻石，在火山活动中被金伯利岩浆俘获，一起上升、冷却并封存于其中。

金伯利岩管常有，具有开采价值的不常有（矿石需含有足够多宝石级的钻石）。自1870年以来，具有开采价值的不有超过50个，主要集中在澳洲、安哥拉、加拿大、俄罗斯和南非。加拿大的国土面积虽然是世界第二，但在1990年代前一直带着“贫钻”国的帽子。在1992取得重大发现后，加拿大迅速发展出三个大型钻石矿：Ekati及Diavik集群、Victor、Snap Lake，迈入世界第四大产钻国行列。而本文主角，Diavik钻石矿是世界最丰产的矿坑之一。180°的大反转是如何发生的呢？

矿区地理示意图

上个世纪，在加拿大南部和美国北部偶尔会挖到钻石，地质学家推测加拿大北部可能有钻石矿，钻石被冰川携带，运到了南部。于是从1960年代开始，加拿大开始了寻找钻石的征程。位于加拿大西北自治州的斯拉维古台地（Slave craton），很快进入地质学家的视野，因为南非的金伯利岩管，也是在类似的古台地中发现。

冬季的Diavik矿区

当时的思路是首先寻找指示矿物（indicator minerals），例如红色富铬 镁铝榴石、绿色富铬透辉石、绿色橄榄石、黑色钛铁矿及黑色铬尖晶石。这些矿物是金伯利岩的组成矿物，但比钻石产量大很多。指示矿物自然风化剥落后，形成彩色的、易辨认的小颗粒。找到指示矿物后，在附近就容易能找到金伯利岩。

加拿大北部是广袤的无人区，水系丰富勘探不易，很多寻矿线索也被冰川活动破坏，钻石勘探历尽艰辛，但进展不大。在1980年代采用空中探测等先进技术，却任然缺一点运气，大的勘探公司失望告退，剩下小型公司和私人团体仍未放弃。

Diavik矿区的产出

1990年4月，一道绿光指引了方向。寻矿人Chuck Fipke在波因特湖畔(Point Lake)发现一颗晶形完整的指示矿物：绿色透辉石晶体。这一发现非同小可，透辉石晶体非常易碎，不能承受长距离搬运，那就意味着它的母矿--金伯利岩管一定就在脚下。闻讯必和必拓(BHP)立即介入，就地钻取了59公斤金伯利岩样品，于其中找到81颗宝石级的钻石，BHP立即在地图上画了个圈：“这块地我5亿美金承包”了，此地随即发展出后来的Ekati钻石矿。这个惊天大发现直接促成了加拿大历史上最大的“土地热”(land rush)，在接下来一年内，中北部加拿大的2万2千平方公里荒地被抢购。

在这场豪赌中，Aber Diamond Corporation压中了宝，于92年初买下了Diavik附近的3250平方公里土地。随后公司采用勘探直升机扫描地表，定位磁场异常区域，再对异常区域重点排查。94年，在对A21号异常区域（即现在的A154南管）进行钻探取样时，居然直接钻出一颗2.5克拉的钻石晶体，这真是闻所未闻的好运，矿上有句笑话，矿工辛苦挖矿一辈子，却从未在矿石里见过钻石。因为在即使在有开采价值的金伯利岩中，一吨多的矿石中才能找出半克钻石。虽说福不双至，但这回幸福敲了4次门，附近又找到3条巨大的金伯利岩管。

卫星图中的Diavik，右上稍大的是A154坑，右上稍小的是A418坑，蓝色小点是A21

直到1995年地质学家才搞清楚了这4条金伯利岩管的分布，即A154北、A154南、A418和A21，还有个恼人的发现，4条岩管都位于拉克格拉斯湖（Lac de Gras）湖底，开采将面对极大工程难题。而评估该矿的经济价值是另一个难题，96-97年间约5937吨金伯利岩从A154南和A418管的不同位置采集送检，结果喜人，共找到了21013克拉的钻石原石（其中1/3为宝石级）。

在确定有钱可赚，工程方案可行，以及复杂的环境评估后，1999年，力拓集团(Rio Tinto) 和 Dominion Diamond Corp. (改名后的Aber Diamond Corporation)成立合资公司，共同开发Diavik。2000-2003年间，合资公司投入13亿加币用于矿区基础设施的建设，工厂、生活设施、机场等陆续竣工。2003年一月开始投产，当年夏天钻石原石上市销售。

Diavik矿的工程难题

Diavik的4条金伯利岩管都位于水下，首先要建坝抽水。450万立方的花岗岩从附近运来，用于修筑水坝。围绕A154和A418的水坝长约5公里，高出湖面约32米，可供两辆货车双向通行。

水坝横截面

另一个大工程是维护北极圈冰路"THE ARCTIC ICE ROAD"

如此大规模的开采，需要重型机械支持（不能空运），但是当地湖泊泥沼密布，大型机械无法通过。唯一的通过时间窗口是在寒冬时期，湖面被超过1米的冰层覆盖，能够承受巨大的重量。这条长约600公里的冰路连接西北自治区首府Yellow Knife和Contwoyto湖，是世界上最长的载重冰路，85%的路面位于冻结的湖上。

北极圈冰路示意图

冰路每年的11月到1月都要重新修建，工人顶着零下20度的严寒，在每天只有4小时白昼的寒冬，用雪犁推出50米宽的车道，供货车双向行驶。松鼠在秋季为寒冬储藏，而Diavik矿区却要在八周的短暂窗口时间里，精心筹备、抓紧运输，把来年必须的大型物资从425公里外的Yellow Knife，运进矿区。

蓝色的冰路

Diavik的开采并没有什么特别，采用露天开采+地下开采的方式，目的是用最少的成本，尽可能多地采集金伯利岩。露天开采阶段，移除覆盖的“浮土”后，直接采集金伯利岩，并且沿着金伯利岩管的边缘，呈阶梯状逐渐向内开采，并建立螺旋向下的车道，如此一来，矿车的进出就极为方便了。

空中俯瞰 Diavik

A154于2003年首采，A418于2007年。经过多年的开采，坑道越来越长，运输经济性越来越差，加之金伯利岩管越深越窄，露天开采不再是最好的选择。2012年，投资8亿加元，耗时3年的改造工程完成了，A154和A418成功转型成地下开采的方式。地下开采通过定向爆破来获取金伯利岩。

岩管地下开采图。黑色部分是已经挖好的坑道，绿色和蓝色部分是二期工程。图中指向右上的平直黑色通道是货车出入口。

隧道通风、有暖气，洞壁都用铁丝网固定。洞的大小必须能通过货车。

开采出的金伯利岩原石将送去选矿厂，进行机械化钻石筛选。

工厂一角

选钻的过程很复杂，但大概思路如下，

1.把金伯利岩压碎 

2.用比重液将重矿物（钻石较重）和轻矿物（废石）分开

3.X光吹气机将钻石从其他重矿物中自动分拣出来（钻石在X光下有荧光原理）。

4.X光吹气机分拣后的重矿物，还要从特殊的油脂带中通过，漏网的钻石会被油脂黏住（利用钻石的亲油性）

钻石分选厂内的工作流程

自2003年投产以来，除了2009年全球经济原因，Diavik每年的原石产量都超过6百万克拉。截止2015年底，加上还未开发的A21，剩余储量约5280万克拉。如果一切顺利，A21也将在2018年投产，整个Diavik矿可以开采到2024年。

历年产量表和平均每吨产钻量可关注尚谜珠宝公众号。

目前该矿找到的最大钻石原石重达187.7克拉，于2015年5月31日-6月6日之间被开采出来，取名Diavik Foxfire。第二大的原石为151克拉。

Diavik Foxfire

Diavik是全球最新发现并开采的钻石矿之一，它位于北极圈附近的边远地区，由一年只能使用八周的冰路与外界连接，加上它的4条金伯利岩管，全都位于湖底，因此采矿非常昂贵和危险，但巨大的储量和高品质的出产，使付出有了丰厚的回报。

（完）

文章编译自GIA G&G杂志 Summer-2016

MINING DIAMONDS IN THE CANADIAN ARCTIC : THE DIAVIK MINE

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