Kimberlit

• 

• 

A kimberlit egy magmás kőzet, amely a gyémántok fő forrása. A kimberlit a peridotit egyik változata. Gazdag csillámás ásványi anyag tartalmú, és gyakran flogopit kristályok formájában jelenik meg. További bőséges ásványai a króm-diopszid, az olivin, valamint a krómban és piropban gazdag gránát. A kimberlit jellemzően csövekben – függőleges szélű, nagyjából kör alakú keresztmetszetű szerkezetekben – fordul elő. A kőzetet a köpeny gyenge pontjaira injektálhatták. A köpeny kőzetrészei gyakran kerülnek a felszínre a kimberlitekben, ami értékes információforrássá teszi őket a belső világról.

Viszonylagos ritkasága ellenére a kimberlit azért keltette fel a figyelmet, mert gyémántok és gránátos peridotitmantil xenolitok szállítójaként szolgál a földfelszínre. Valószínűleg minden más magmás kőzettípusnál nagyobb mélységből származik, és a magma extrém összetétele, amelyet az alacsony szilícium-dioxid-tartalom és az inkompatibilis nyomelemek nagyfokú dúsulása tükröz, fontossá teszi a kimberlit petrogenezisének megértését. Ebben a tekintetben a kimberlit tanulmányozása alkalmas arra, hogy információt szolgáltasson a mély köpeny összetételéről és az olvadási folyamatokról, amelyek a kratonikus kontinentális litoszféra és az alatta lévő konvektív asztenoszférikus köpeny közötti határfelületen vagy annak közelében játszódnak le.

Név eredete: A kőzet kimberlit nevét a dél-afrikai Kimberley után kapta, ahol először ismerték fel. A kimberley-i gyémántokat eredetileg időjárásfüggő kimberlitben találták,amelyet a limonit sárgára színezett, és ezért sárga földnek nevezték.A mélyebb bányákban kevésbé megváltozott kőzet, szerpentinizált kimberlit keletkezett, amelyet a bányászok kék földnek neveznek.

Kimberlit osztályozás

Nagyszámú kimberlit lelőhelyen végzett vizsgálatok alapján a geológusok a kimberliteket 3 külön egységre osztották morfológiájuk és petrológiájuk alapján.

Ezek az egységek a következők:

1. Kráterfáciesű kimberlit
2. Diatrémfáciesű kimberlit
3. Hypabyssalfáciesű kimberlit

1) Kráterfáciesű kimberlit

A nem mállott kimberlit felszíni morfológiáját kráter jellemzi, akár 2 km átmérőjű kráter, amelynek alja több száz méterrel a talajszint alatt lehet. A kráter általában középen a legmélyebb. A kráter körül egy tufagyűrű található, amely a kráter átmérőjéhez képest viszonylag kicsi, általában 30 méternél kisebb. A kráterfáciesű kimberlitben kétféle kőzetkategória található: piroklasztikus, a kitörési erők által lerakódott kőzetek; és epiklasztikus, a víz által átdolgozott kőzetek.

2) Diatrémfáciesű kimberlit

A kimberlit diatrémek 1-2 kilométer mély, általában sárgarépa alakú testek, amelyek a felszínen kör alakúak vagy elliptikusak, és a mélységben elvékonyodnak. Az alapkőzetekkel való érintkezésük általában 80-85 fokos. A zónát töredezett vulkanoklasztos kimberlit anyag és a földkéreg különböző szintjeiről a kimberlitek felszínre jutása során kiszakadt xenolitok jellemzik. A diatrém fáciesű kimberlit néhány texturális jellemzője:

3) Hipabyssal fáciesű kimberlit

Ezek a kőzetek forró, illékony anyagokban gazdag kimberlit magma kristályosodásával keletkeznek. Általában hiányoznak belőlük a töredezettségi jegyek, és vulkáni eredetűnek tűnnek. Néhány texturális jellemző: A kőzetdarabok metamorfizálódtak vagy koncentrikus zónásodást mutatnak; az egyenlőtlen szemcseszerkezet pszeudoporfirites textúrát hoz létre.

Szén és a kimberlit

A szén az egyik leggyakoribb elem a világon, és egyike a négy alapvető elemnek az élet létezéséhez. Az ember több mint18 százalékban szénből áll. A levegő, amit belélegzünk, nyomokban tartalmaz szenet. A természetben a szén három alapvető formában fordul elő:

Diamant – rendkívül kemény, tiszta kristály

A gyémánt körülbelül 161 km-rel a földfelszín alatt, a földköpeny olvadt kőzetében képződik, amely megfelelő mennyiségű nyomást és hőt biztosít a szén gyémánttá alakításához. Ahhoz, hogy a gyémánt létrejöjjön, a szénnek legalább 435 113 font/négyzethüvelyk (psi vagy 30 kilobár) nyomás alá kell kerülnie, legalább 752 Fahrenheit-fok (400 Celsius-fok) hőmérsékleten. Ha a feltételek e két pont valamelyike alá csökkennek, grafit keletkezik. 93 mérföldes (150 km) vagy nagyobb mélységben a nyomás körülbelül 725,189 psi-re (50 kilobár) emelkedik, és a hőmérséklet meghaladhatja a 2,192 F (1,200 C) fokot. A legtöbb ma látható gyémánt több millió (ha nem milliárd) évvel ezelőtt keletkezett. Erőteljes magma kitörések hozták a gyémántokat a felszínre, kimberlit csöveket hozva létre.

A kimberlit csövek úgy jönnek létre, hogy a magma a Föld mély törésein keresztül áramlik. A kimberlitcsövek belsejében lévő magma felvonóként működik, és a gyémántokat, valamint más kőzeteket és ásványokat néhány óra alatt átnyomja a köpenyen és a földkéregen. Ezek a kitörések rövidek voltak, de sokszor nagyobb erejűek, mint a mai vulkánkitörések. A magma ezekben a kitörésekben háromszor mélyebben keletkezett, mint az olyan vulkánok magmaforrása, mint a Mount St. Helens, az American Museum of NaturalHistory szerint.

A magma végül lehűlt ezekben a kimberlit csövekben, kúp alakú kimberlit ereket hagyva maga után, amelyek gyémántokat tartalmaznak.A kimberlit egy kékes színű kőzet, amelyet a gyémántbányászok keresnek, amikor új gyémántlelőhelyek után kutatnak. A gyémánttartalmú kimberlit csövek területe 2 és 146 hektár (5 és 361 hektár) között mozog.

A gyémántok folyómedrekben is megtalálhatók, amelyeket alluviális gyémántlelőhelyeknek neveznek. Ezek olyan gyémántok, amelyek kimberlit csövekből származnak, de a geológiai tevékenység következtében elmozdulnak. A gleccserek és a víz is több ezer kilométerre mozgathatja a gyémántokat eredeti helyüktől. Ma a legtöbb gyémántot Ausztráliában, Borneón, Brazíliában, Oroszországban és számos afrikai országban, köztük Dél-Afrikában és Zaire-ben találják.

Kimberlit elmozdulási modellek

Mitchell (1986) több elméletet is megvizsgál, és mindegyik elméletről átfogó kritikát fogalmaz meg.

1. Explosív vulkanizmus elmélet
2. Magmatikus (fluidizációs) elmélet
3. Hidrovulkanikus elmélet

1. Explosív vulkanizmus elmélet

Ez az elmélet a kimberlit magma sekély mélységben történő összegyűjtését és az ezt követő illékony anyagok felhalmozódását foglalja magában. Amikor a nyomás ebben a zsebben, amelyet köztes kamrának nevezünk, elegendő ahhoz, hogy legyőzze a felette lévő kőzetek terhelését, kitörés következik be. A kitörés epicentrumát a diatrém fácies érintkezési pontjánál vélték felfedezni.

A kiterjedt bányászat révén világossá vált, hogy ez az elmélet tarthatatlan. A mélyben nem találtak köztes kamrát.

2. Magmatikus elmélet

Az elmélet eredeti képviselője Dowson (1971) volt. Ezt később Clement (1982) továbbfejlesztette, és Field és ScottSmith (1999)

Field és ScottSmith (1999)

A kimberlit magma a mélyből különböző impulzusokkal emelkedik fel, amelyeket “embrionális csöveknek” neveznek. A felszínt nem törik át, és az illékony anyagok nem távoznak Egy bizonyos ponton az embrionális csövek elég sekély mélységet érnek el. Ekkor az illékony anyagok nyomása képes legyőzni a felette lévő kőzetek terhelését. Ahogy az illékony anyagok távoznak, egy rövid fluidizációs időszak következik be. A fluidizációról úgy vélik, hogy rövid ideig tart, mivel a töredékek általában szögletesek.

3. Hidrovulkáni elmélet

Az elmélet legfőbb képviselője Lorenz (1999).A kimberlit magmák mélységből emelkednek fel alapos, keskeny, 1 m vastag hasadékokon keresztül. A kimberlit magma a szerkezeti törések mentén összpontosul, amelyek a víz fókuszaként működnek, vagy a felemelkedő kimberlitekből származó illékony exolúció miatt keletkező breccsia a víz fókuszaként működhet. A breccsás kőzet feltöltődik talajvízzel. A kimberlit magma újabb impulzusa követi a kőzet szerkezeti gyengeségét a felszínre, és ismét kapcsolatba kerül a vízzel, ami újabb robbanást okoz.

Kimberlit geokémia

A kimberlitek geokémiáját a következő paraméterek határozzák meg:

ultramafikus, MgO >12% és általában >15%;

ultrapotaszikus, moláris K2O/Al2O3 >3;

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

REE-dúsulás;

közepes vagy magas nagyionos litofil elem (LILE)-dúsulás, ΣLILE = >1,000 ppm;

magas H2O és CO2.

Kimberlit összetétele

A kimberlit magmák elhelyezkedése és eredete egyaránt vitatott. Szélsőséges dúsulásuk és geokémiájuk sok spekulációhoz vezetett eredetüket illetően, a modellek szerint forrásuk a szubkontinentális litoszférikus köpenyben (SCLM) vagy akár az átmeneti zóna mélyén található. A dúsulás mechanizmusa szintén az érdeklődés középpontjában állt, a modellek között szerepel a részleges olvadás, a szubduktív üledék asszimilációja vagy egy elsődleges magmaforrásból való származás.

A kimberliteket a petrográfiai megfigyelések alapján két különböző fajtába, bazaltosnak” és “micazosnak” nevezett fajtába sorolták. Ezt később CB Smith felülvizsgálta, és átnevezte e csoportok “I. csoportját” és “II. csoportját” e kőzetek izotópos rokonsága alapján, Nd, Sr és Pb rendszereket használva. Roger Mitchelllater javasolta ezen I. és II. csoportba tartozó kimberlitek megjelenítését. Ezek a nyilvánvaló különbségek talán nem is olyan szorosan kapcsolódnak egymáshoz, mint ahogyan azt egykor gondolták. II. A csoportok kimutatták, hogy a kimberlitek nagyobb tendenciát mutattak a lampolinok felé, mint az I. csoport. Ezért a II. csoport a kimberliteket narancssárgának minősítette át, hogy elkerülje az összetévesztést.

Az I. csoport kimberlitjei

Az I. csoport kimberlitjei CO2-dús ultramafikus káliumos kőzetekből állnak, melyeket elsődleges forsterites olivin és karbonátos ásványok uralnak, magnéziumos ilmenit, króm-pirip, almandin-pirip, krómdiopszid (néhány esetben szubkalcit), flogopit, enstatit és Ti-szegény krómit nyomelem-összetételével. Az I. csoportba tartozó kimberlitek jellegzetes, makrokristályos (0,5-10 mm) és nagykristályos (10-200 mm) olivin-, pirop-, krómdiopszid-, magnéziumilmenit- és flogopitfenokristályok által alkotott, finom és közepes szemcseméretű alapanyagban lévő makrokristályos (0,5-10 mm) és nagykristályos (10-200 mm) fenokristályos (0,39-7,87 in) textúrát mutatnak.

Olivin-lamproitok

Az olivin-lamproitokat korábban II. csoportoskimberlitnek vagy narancskőnek nevezték, válaszul arra a téves meggyőződésre, hogy csak Dél-Afrikában fordulnak elő. Előfordulásuk és petrológiájuk azonban világszerte azonos, és nem szabad tévesen kimberlitnek nevezni őket.Az olivinlamproitok ultrapotaszikus, peralkalikus, illékony anyagokban (dominánsan H2O) gazdag kőzetek. Az olivinlamproitok megkülönböztető jellemzője a flogopitmakrokristályok és mikrofenokristályok, valamint az alaptömegű mikrák, amelyek összetétele a flogopittól a “tetraferriflogopitig” (rendellenesenAl szegény flogopit, amely Fe-t igényel a tetraéderes hely bejutásához) változik. A rezorbeáltolivin makrokristályok és az alaptömegű olivin euféderes primerkristályai gyakori, de nem lényeges alkotórészek.

Kimberlit indikátorásványok

A kimberlitek sajátos vulkáni kőzetek, mert sokféle ásványfajt tartalmaznak, amelyek kémiai összetétele arra utal, hogy magas nyomás és hőmérséklet alatt alakultak ki a köpenyben. Ezek az ásványok, mint például a krómdiopszid (piroxén), a krómspinell, a magnézium ilmenit és a krómban gazdag pirogránát, általában hiányoznak a legtöbb más magmás kőzetből, így különösen hasznosak a kimberlitek indikátoraként.

A kimberlit gazdasági jelentősége

A kimberlitek a világ legfontosabb gyémántforrásai. A világon eddig mintegy 6400 kimberlit csövet fedeztek fel, ebből kb. 900-at minősítettek gyémánttartalmúnak, és ebből alig több mint 30 volt elég gazdaságos ahhoz, hogy gyémántot bányásszanak belőle.

A dél-afrikai Kimberleyben előforduló lelőhelyek voltak az elsőként felismertek, és innen származik a név is. A kimberley-i gyémántokat eredetileg időjárásfüggő kimberlitben találták, amelyet a limonit sárgára színezett, és ezért “sárga földnek” nevezték. A mélyebb bányákban kevésbé megváltozott kőzetet, szerpentinizált kimberlitet találtak, amelyet a bányászok “kék alapnak” neveztek.

A kék és a sárga alap egyaránt termékeny gyémánttermelő volt. Miután a sárga talaj kimerült, a bányászok a 19. század végén véletlenül belevágtak a kék talajba, és nagy mennyiségben találtak drágakő minőségű gyémántokat. A kor gazdasági jelentősége olyan nagy volt, hogy a talált gyémántok áradatával a bányászok egymás árait alákínálták, és végül rövid idő alatt a gyémántok értékét a bekerülési értékre csökkentették.

Kimberlitképződés

Az általános konszenzus szerint a kimberlitek mélyen a köpenyben, 150 és 450 kilométer közötti mélységben, anomálisan dúsított egzotikus köpenyösszetételekből keletkeznek. Gyorsan és hevesen törnek ki,gyakran jelentős mennyiségű szén-dioxid (CO2) és illékony komponensek felszabadulásával. Az erőszakos robbanások függőleges kőzetoszlopokat – vulkáni csöveket vagy kimberlitcsöveket – hoznak létre, amelyek a magmatárolókból emelkednek ki.Az olvadás mélysége és a keletkezés folyamata miatt a kimberlitek hajlamosak gyémánt xenokristályok befogadására.

A kimberlitcsövek morfológiája változatos, de általában a cső gyökerében függőlegesen lejtő, a köpenybe lefelé nyúló feedercsövekből álló lemezes góckomplexumot tartalmaz. A felszíntől 1,5-2 kilométer(km) távolságon belül, ahogy a magma felfelé robban, kitágul, hogy egy kúpos-hengeres zónát képezzen, amelyet diatrémnek neveznek, amely a felszínre tör.

A felszíni kifejezés ritkán maradt fenn, de általában egy maar vulkánhoz hasonló. A kimberlitcső átmérője a felszínen általában néhány száz métertől egy kilométerig terjed.

A legtöbb kimberlitcső feltehetően 70-150 millió évvel ezelőtt keletkezett, de Dél-Afrikában több olyan is van, amely 60 és 1600 millió évvel ezelőtt keletkezett (Mitchell, 1995, p. 16).

Következtetés

• A kimberlit magmák széndioxidban és vízben gazdagok, ami a magmát gyorsan és erőszakosan a köpenybe juttatja.
• A kimberlit egy gázban gazdag káliumos ultramaficigneous kőzet.
• Auistralia jelenleg a világ legnagyobb gyémánttermelője alacsony minőségű és ipari célokra használják.
• A kráterfácies kimnerlit felismerhető az üledékes jellemzőkkel.
• A diatrém fácieseket pelletallapillákról ismerik fel.
• A hypabyssal facşes şs általában aszegregációs textúráról és a bőséges cancit jelenlétéről ismerhető fel.

• Bonewitz, R. (2012). Kőzetek és ásványok. 2. kiadás: DK Publishing.
• Kurszlaukis, S., & Fulop, A. (2013). Factorscontrolling the internal facies architecture of maar-diatreme volcanoes.Bulletin of Volcanology, 75(11), 761.
• Wikipedia contributors. (2019, február 14.).Kimberlit. In Wikipedia, a szabad enciklopédia. Letöltve: 2019. május 11., 16:10, https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Kimberlite&oldid=883239063

alól.