Kimberlit

• 

• 

Kimberlit je vyvřelá hornina, která je hlavním zdrojem diamantů. Kimberlit je odrůda peridotitu. Je bohatý na obsah minerálů slídy a často má podobu krystalů flogopitu. Dalšími hojnými minerály jsou chrom-diopsid, olivín a granát bohatý na chrom a pyrop. Kimberlit se obvykle vyskytuje v rourách – strukturách se svislými okraji, které mají zhruba kruhový průřez. Hornina mohla být vtlačena do slabých míst v plášti. Části plášťových hornin se v kimberlitech často dostávají na povrch, což z nich činí cenný zdroj informací o vnitřním světě.

Přes svou relativní vzácnost přitahuje kimberlit pozornost, protože slouží jako nosič diamantů a granátových peridotitemantlových xenolitů na zemský povrch. Jeho pravděpodobná derivace z hloubkyvětší než u jakéhokoli jiného typu vyvřelých hornin a extrémní složení magmatu, které odráží ve smyslu nízkého obsahu oxidu křemičitého a vysoké úrovně obohacení nekompatibilními terasovými prvky, činí pochopení petrogeneze kimberlitu důležitým. V tomto ohledu má studium kimberlitu potenciál poskytnoutinformace o složení hlubokého pláště a procesech tání probíhajícíchna rozhraní mezi kráterovou kontinentální litosférou a pod ní ležícím konvektivním astenosférickým pláštěm nebo v jeho blízkosti.

Původ názvu: Kimberlit byl pojmenován podle Kimberley v Jihoafrické republice, kde byl poprvé rozpoznán. Kimberleyské diamanty se původně nacházely ve zvětralém kimberlitu,který byl žlutě zbarvený limonitem, a proto se mu říkalo žlutá zemina.

Hlubšími pracemi vznikla méně pozměněná hornina, serpentinizovaný kimberlit, který horníci nazývají modrá zemina.

Klasifikace kimberlitů

Na základě studia velkého počtu kimberlitových ložisek rozdělili geologové kimberlity do 3 samostatných jednotek na základě jejich morfologie a petrologie.

Těmito jednotkami jsou:

1. Kráterová facie kimberlitu
2. Diatremní facie kimberlitu
3. Hypabysální facie kimberlitu

1) Kráterová facie kimberlitu

Povrchová morfologie nezvětralého kimberlitu je charakterizována kráterem, až 2 kilometry v průměru, jehož dno může ležet několik set metrů pod úrovní terénu. Kráter je obvykle nejhlubší uprostřed. Kolem kráteru je tufový prstenec, který je ve srovnání s průměrem kráteru relativně malý, obvykle menší než 30 metrů. V kimberlitu kráterové facie se vyskytují dvě kategorie hornin: pyroklastické, které se usazují erupčními silami, a epiklastické, což jsou horniny přepracované vodou.

2) Kimberlit diatermové facie

Kimberlitové diatermy jsou 1-2 kilometry hluboká, obvykle mrkvovitá tělesa, která jsou na povrchu kruhová až eliptická a do hloubky se zužují. Kontaktní ponor s hostitelskými horninami je obvykle 80-85 stupňů. Zóna je charakterizována fragmentovaným vulkanoklastickým kimberlitovým materiálem axenolity vytrženými z různých úrovní zemské kůry během cesty kimberlitů na povrch. Některé texturní vlastnosti kimberlitu diatrémní facie:

3) Kimberlit hypabysální facie

Tyto horniny vznikají krystalizací horkého, na těkavé látky bohatého kimberlitového magmatu. Obecně postrádají rysy fragmentace avypadají jako vyvřeliny. Některé texturní rysy: Kalcit-serpentinové segregace v matrici; Kulovité segregace kimberlitu v matrici bohaté na karbonáty; Úlomky horniny byly metamorfovány nebo vykazují koncentrické zónování; Nerovnoměrnátextura vytváří pseudoporfyrickou texturu.

Uhlík a kimberlit

Uhlík je jedním z nejběžnějších prvků na světě aje jedním ze čtyř základních prvků pro existenci života. Lidé obsahují více než18 procent uhlíku. Vzduch, který dýcháme, obsahuje stopy uhlíku. V přírodě se uhlík vyskytuje ve třech základních formách:

Diamant – extrémně tvrdý, čirý krystal

Diamanty vznikají asi 100 mil (161 km) pod povrchem Země, v roztavených horninách zemského pláště, který poskytuje správné množství tlaku a tepla k přeměně uhlíku na diamant. Aby mohl diamant vzniknout, musí být uhlík vystaven tlaku nejméně 435 113 liber na čtvereční palec (psi nebo 30 kilobarů) při teplotě nejméně 752 stupňů Fahrenheita (400 stupňů Celsia). Pokud podmínky klesnou pod některou z těchto dvou hodnot, vznikne grafit. V hloubce 93 mil (150 km) a více se tlak zvýší na přibližně 725 189 psi (50 kilobarů) a teplo může přesáhnout 2 192 F (1 200 C). Většina diamantů, které dnes vidíme, vznikla před miliony (ne-li miliardami) let. Silné erupce magmatu vynesly diamanty na povrch a vytvořily kimberlitové trubice.

Kimberlitové trubice vznikají při proudění magmatu hlubokými zlomy v Zemi. Magma uvnitř kimberlitových trubic funguje jako elevátor, který během několika hodin protlačí diamanty a další horniny a minerály pláštěm a zemskou kůrou. Tyto erupce byly krátké, ale mnohonásobně silnější než dnešní sopečné erupce. Podle Amerického přírodovědného muzea magma při těchto erupcích vznikalo v hloubkách třikrát hlubších, než je zdroj magmatu pro sopky, jako je Mount St. Helens.

Magma nakonec uvnitř těchto kimberlitových trubic vychladlo a zanechalo po sobě kuželovité žíly kimberlitové horniny, které obsahují diamanty.Kimberlit je namodralá hornina, kterou hledají těžaři diamantů při hledání nových nalezišť diamantů. Plocha diamantonosných kimberlitových trubic se pohybuje od 2 do 146 hektarů (5 až 361 akrů).

Diamanty lze nalézt také v říčních korytech, kterým se říká aluviální naleziště diamantů. Jedná se o diamanty, které pocházejí z kimberlitových trubic,ale přemisťují se geologickou činností. Ledovce a voda mohou diamanty přemístit i tisíce kilometrů od jejich původního místa. V současné době se nejvíce diamantů nachází v Austrálii, na Borneu, v Brazílii, Rusku a v několika afrických zemích, včetně Jihoafrické republiky a Zairu.

Modely umístění kimberlitů

Mitchell (1986) zvažuje několik teorií a předkládá komplexnější kritiku každé teorie umístění.

1. Teorie explozivního vulkanismu
2. Magmatická (fluidizační) teorie
3. Hydrovulkanická teorie

1. Teorie explozivního vulkanismu

Tato teorie zahrnuje shromažďování kimberlitového magmatu v malých hloubkách a následné hromadění volatilů. Když je tlakv této kapse, označované jako meziprostor, dostatečný k překonání zatížení hornin nad ní, následuje erupce. Předpokládalo se, že epicentrum erupce je na kontaktu s diatrémovou facií.

Díky rozsáhlé těžbě je zřejmé, že tato teorie je neudržitelná. V hloubce nebyla nalezena žádná meziprostorná komora.

2. Jaké jsou výsledky výzkumu? Magmatická teorie

Původním zastáncem této teorie byl Dowson (1971). Dílčím způsobem na ni navázal Clement (1982) a prosazují ji Field a ScottSmith (1999)

Kimberlitové magma stoupá z hloubky různými stavebními pulsy označovanými jako „embryonální roury“. Povrch není porušen a těkavé látky neunikají V určitém okamžiku dosáhnou embryonální trubky dostatečně malé hloubky. Při tom je tlak těkavých látek schopen překonat zatížení nadložních hornin. Jak těkavé látky unikají, nastává krátké období fluidizace. Předpokládá se, že fluidizace je krátkodobá, protože úlomky jsou běžně hranaté.

3. Hydrovulkanická teorie

Hlavním zastáncem této teorie je Lorenz (1999). kimberlitové magma vystupuje z hloubky důkladnými úzkými 1 m silnými puklinami. Kimberlitové magma se soustřeďuje podél strukturních zlomů, které působí jako ohniskavody, nebo výsledná brekcie v důsledku těkavého vylučování z vystupujícíchkimberlitů může působit jako ohnisko vody. Brekciované horniny se doplňují podzemní vodou. Další puls kimberlitového magmatu následuje určitou strukturní slabinu v hornině na povrch a opět se dostává do kontaktu s vodou, což vyvolává další explozi.

Geochemie kimberlitů

Geochemie kimberlitů je definována následujícímiparametry:

ultramafický, MgO >12 % a obecně >15 %;

ultrapotasický, molární K2O/Al2O3 >3;

nepůvodní Ni (>400 ppm), Cr (>1000 ppm), Co(>150 ppm);

obohaceníREE;

střední až vysoké obohacení velkoiontovými litofilními prvky (LILE)ΣLILE = >1000 ppm;

vysoké obohacení H2O a CO2.

Složení kimberlitů

Místo i původ kimberlitových magmat jsou předmětem sporů. Jejich extrémní obohacení a geochemie vedly k velkému množství spekulací o jejich původu, přičemž modely umisťují jejich zdroj do subkontinentálního litosférického pláště (SCLM) nebo dokonce až do hloubky přechodové zóny. Předmětem zájmu byl také mechanismus obohacování, přičemž modely zahrnují částečné tavení, asimilaci subdukčních sedimentů nebo odvození z primárního zdroje magmatu.

Historicky byly kimberlity na základě petrografických pozorování klasifikovány do dvou různých odrůd nazývaných „bazaltické“ a „slídové“. To později revidoval CB Smith, který přejmenoval „skupinu I“ a „skupinu II“ těchto skupin na základě izotopové příbuznosti těchto hornin pomocí systémů Nd, Sr a Pb. Roger Mitchelllater navrhl zobrazení těchto kimberlitů skupiny I a II. Tyto zřejmérozdíly nemusí být tak úzce příbuzné, jak se kdysi myslelo. II. Skupinyukázaly, že kimberlity vykazují větší tendenci k lampolinům než skupina I. Proto skupina II překlasifikovala kimberlity na oranžové, aby se předešlo záměně.

Kimberlity skupiny I

Kimberlity skupiny I jsou ultramafické draselné horniny bohaté na CO2, v nichž převládají primární forsteritické olivíny a karbonátové minerály, se stopovým minerálním souborem magnezitového ilmenitu, chromového pyropu, almandinového pyropu, chromového diopsidu (v některých případech subkalciického), flogopitu, enstatitu a chromitu chudého na Ti. Kimberlity skupiny I vykazují výraznoukvigranulární texturu způsobenou makrokrystalickými (0,5-10 mm nebo 0,020-0,394 in) až megakrystalickými (10-200 mm nebo 0,39-7,87 in) fenokrystami olivínu, pyropu, chromového diopsidu, magneziového ilmenitu a flogopitu v jemně až středně zrnitém podkladu.

Olivínové lamproity

Olivínové lamproity byly dříve označovány jako lamproity skupiny IIkimberlit nebo oranžit v reakci na mylný názor, že se vyskytují pouze v jižní Africe. Jejich výskyt a petrologie jsou však celosvětově identické a neměly by být mylně označovány jako kimberlit. olivínovélamproity jsou ultrapotasní, peralkalické horniny bohaté na těkavé látky (dominantněH2O). Charakteristickým znakem olivínových lamproitů jsou flogopitové makrokrystaly a mikrofenokrystaly spolu s přízemními slídami, které se liší složením od flogopitu po „tetraferriflogopit“ (anomálněAl chudý flogopit vyžadující vstup Fe do tetraedrického místa). Resorbovanéolivinové makrokrystaly a euhedrální primární krystaly olivínu ze zemské hmoty jsouobvyklými, ale ne podstatnými složkami.

Kimberlitové indikátorové minerály

Kimberlity jsou zvláštní vyvřelé horniny, protože obsahujírůzné minerální druhy s chemickým složením, které naznačuje, že vznikly za vysokého tlaku a teploty v plášti. Tyto minerály, jako je chromový diopsid (pyroxen), chromové spinely, magneziový ilmenit a pyropové granáty bohaté na chrom, se ve většině ostatních vyvřelých hornin obecně nevyskytují, takže jsou obzvláště užitečné jako indikátory kimberlitů.

Hospodářský význam kimberlitů

Kimberlity jsou nejdůležitějším zdrojem diamantů ve světě. Na světě bylo objeveno asi 6 400 kimberlitových trubic, z nichž asi 900 bylo klasifikováno jako diamantonosné a z nich jen něco přes 30 bylo dostatečně ekonomicky výhodných pro těžbu diamantů.

Ložiska vyskytující se v Kimberley v Jihoafrické republice bylaprvní rozpoznaná a od nich se odvozuje jejich název. Kimberleyské diamanty se původně nacházely ve zvětralém kimberlitu, který byl zbarven žlutě limonitem,a proto se mu říkalo „žlutá zemina“. Hlubší těžby narazily na ménězměněnou horninu, serpentinizovaný kimberlit, kterému horníci říkají „blueground“.

Modrý i žlutý ground byly oba plodnými producenty diamantů. Poté, co byla žlutá zemina vyčerpána, horníci koncem 19. století náhodně pronikli do modré zeminy a nalezli v ní množství diamantů drahokamové kvality. Tehdejší ekonomický význam byl takový, že při záplavě nalezených diamantů si horníci navzájem podbízeli ceny a nakonecv krátké době snížili hodnotu diamantů až na úroveň nákladů.

Kimberlitový útvar

Všeobecně se soudí, že kimberlity vznikají hluboko v plášti, v hloubkách mezi 150 a 450 kilometry, z anomálně obohaceného exotického složení pláště. Jsou vyvrženy rychle a prudce,často s uvolněním značného množství oxidu uhličitého (CO2) a těkavých složek. Při prudkých explozích vznikají vertikální sloupce hornin – vulkanické roury neboli kimberlitové roury – které vystupují ze zásobníků magmatu.

Hloubka tavení a proces vzniku činí kimberlity náchylné k tvorbě diamantových xenokrystalů.

Morfologie kimberlitových rour je různorodá, ale zpravidla zahrnuje listovitý komplex vertikálně ponořených napájecích hrází v kořeni roury, které zasahují až do pláště. Do vzdálenosti 1,5-2 km(km) od povrchu se magma při explozi směrem vzhůru rozpíná a vytváří kuželovitou až válcovitou zónu zvanou diatrém, která vyvěrá na povrch.

Vrchní projev se zachovává jen zřídka, ale obvykle je podobný maaru sopky. Průměr kimberlitové roury na povrchu je obvykle několik set metrů až kilometr.

Předpokládá se, že mnoho kimberlitových rour vzniklo před 70 až 150 miliony let, ale v jižní Africe je několik takových, které vznikly před 60 až 1 600 miliony let (Mitchell, 1995, s. 1). 16).

Závěr

• Kimberlitová magmata jsou bohatá na oxid uhličitý a vodu, která magma rychle a prudce přivádí do pláště.
• Kimberlit je na plyn bohatá draselná ultramafická hornina.
• Auistralie je v současné době největším světovýmproducentem diamantů jsou nízké kvality a používají se pro průmyslové účely.
• Kraterová facie kimnerlitu se pozná podlesedimentárních rysů.
• Diatrémová facie se pozná podle peletallapilli.
• Hipabysální facie se běžně pozná podle segregační textury a přítomnosti hojného cancitu.

• Bonewitz, R. (2012). Horniny a minerály. London:
• Kurszlaukis, S., & Fulop, A. (2013). Factorscontrolling the internal facies architecture of maar-diatreme volcanoes. bulletin of Volcanology, 75(11), 761.
• Přispěvatelé Wikipedie. (2019, 14. února).Kimberlite. In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Získáno 16:10, 11. května 2019,z https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Kimberlite&oldid=883239063

.