Kimberlite

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Kimberlite è una roccia ignea che fonte principale di diamanti. La kimberlite è una varietà di peridotite. È ricca di contenuto di minerali mica e spesso in forma di cristalli di flogopite. Altri minerali abbondanti sono il cromo diopside, l’olivina e il granato ricco di cromo e piropo. La kimberlite si trova tipicamente in tubi – strutture con bordi verticali che sono approssimativamente di sezione circolare. La roccia può essere stata iniettata nelle aree di debolezza del mantello. Parti delle rocce del mantello sono spesso portate in superficie nelle kimberlite, rendendole una preziosa fonte di informazioni sul mondo interno.

Nonostante la sua relativa rarità, la kimberlite ha attirato l’attenzione perché serve come vettore di diamanti e xenoliti di granato peridotitemantello alla superficie terrestre. La sua probabile derivazione da profondità superiori a qualsiasi altro tipo di roccia ignea e l’estrema composizione magmatica che riflette in termini di basso contenuto di silice e alti livelli di arricchimento di elementi incompatibili rendono importante la comprensione della petrogenesi della kimberlite. A questo proposito, lo studio della kimberlite ha il potenziale di fornire informazioni sulla composizione del mantello profondo e sui processi di fusione che avvengono all’interfaccia tra la litosfera continentale cratonica e il mantello astenosferico convettivo sottostante: Therock kimberlite prende il nome da Kimberley, Sudafrica, dove è stato riconosciuto per la prima volta. I diamanti di Kimberley sono stati originariamente trovati in kimberlite alterata, che era colorata di giallo dalla limonite, ed era quindi chiamata terra gialla. lavorazioni più profonde hanno prodotto una roccia meno alterata, la kimberlite serpentinizzata, che i minatori chiamano terra blu.

Classificazione della kimberlite

Sulla base di studi su un gran numero di depositi di kimberlite, i geologi hanno diviso le kimberliti in 3 unità separate basate sulla loro morfologia e petrologia.

Queste unità sono:

1. Crater Facies Kimberlite
2. Diatreme Facies Kimberlite
3. Hypabyssal Facies Kimberlite

1) Crater Facies Kimberlite

La morfologia superficiale di una kimberlite non erosa è caratterizzata da un cratere, fino a 2 chilometri di diametro, il cui pavimento può essere diverse centinaia di metri sotto il livello del suolo. Il cratere è generalmente più profondo al centro. Intorno al cratere c’è un anello di tufo che è relativamente piccolo, generalmente meno di 30 metri, rispetto al diametro del cratere. Nella kimberlite di facies craterica si trovano due categorie di rocce: piroclastiche, quelle depositate dalle forze eruttive, ed epiclastiche, che sono rocce rielaborate dall’acqua.

2) Kimberlite di facies diatrema

Le diatremi di kimberlite sono corpi profondi 1-2 chilometri, generalmente a forma di carota che sono circolari o ellittici in superficie e si assottigliano in profondità. Il contatto di immersione con le rocce ospitanti è solitamente di 80-85 gradi. La zona è caratterizzata da materiale kimberlitico vulcanoclastico frammentato e da xenoliti strappati a vari livelli della crosta terrestre durante il viaggio dei kimberliti verso la superficie. Alcune caratteristiche testuali delle Kimberlite di tipo diatermico:

3) Kimberlite di tipo ipabissale

Queste rocce sono formate dalla cristallizzazione di magmi di kimberlite caldi e ricchi di volatili. Generalmente, mancano di caratteristiche di frammentazione e appaiono ignee. Alcune caratteristiche strutturali: Segregazioni di calcite-serpentino nella matrice; Segregazioni globulari di kimberlite in una matrice ricca di carbonato; I frammenti di roccia sono stati metamorfosati o presentano una zonazione concentrica; La struttura ineguigranulare crea una struttura pseudoporfitica.

Carbonio e Kimberlite

Il carbonio è uno degli elementi più comuni nel mondo ed è uno dei quattro elementi essenziali per l’esistenza della vita. Gli esseri umani sono composti da più del 18% di carbonio. L’aria che respiriamo contiene tracce di carbonio. Quando si trova in natura, il carbonio esiste in tre forme fondamentali:

Diamante – un cristallo estremamente duro e chiaro

I diamanti si formano circa 100 miglia (161 km) sotto la superficie terrestre, nella roccia fusa del mantello terrestre, che fornisce la giusta quantità di pressione e calore per trasformare il carbonio in diamante. Per creare un diamante, il carbonio deve essere posto sotto almeno 435.113 libbre per pollice quadrato (psi o 30 kilobar) di pressione a una temperatura di almeno 752 gradi Fahrenheit (400 Celsius). Se le condizioni scendono al di sotto di uno di questi due punti, si creerà la grafite. A profondità di 93 miglia (150 km) o più, la pressione arriva a circa 725.189 psi (50 kilobar) e il calore può superare i 2.192 F (1.200 C). La maggior parte dei diamanti che vediamo oggi si sono formati milioni (se non miliardi) di anni fa. Potenti eruzioni di magma hanno portato i diamanti in superficie, creando tubi di kimberlite.

I tubi di kimberlite sono creati quando il magma scorre attraverso fratture profonde nella terra. Il magma all’interno dei tubi di kimberlite agisce come un ascensore, spingendo i diamanti e altre rocce e minerali attraverso il mantello e la crosta in poche ore. Queste eruzioni erano brevi, ma molto più potenti delle eruzioni vulcaniche che avvengono oggi. Il magma in queste eruzioni ha avuto origine a profondità tre volte più profonda della fonte di magma per vulcani come il Monte St. Helens, secondo l’American Museum of NaturalHistory.

Il magma alla fine si raffreddò all’interno di questi tubi di kimberlite, lasciando dietro di sé vene coniche di roccia kimberlite che contengono diamanti.Kimberlite è una roccia bluastra che i minatori di diamanti cercano quando cercano depositi di newdiamond. La superficie dei tubi di kimberlite con diamanti varia da 2 a 146 ettari (da 5 a 361 acri).

I diamanti possono essere trovati anche nei letti dei fiumi, che sono chiamati siti di diamanti alluvionali. Questi sono diamanti che hanno origine nei tubi di kimberlite, ma vengono spostati dall’attività geologica. I ghiacciai e l’acqua possono anche spostare i diamanti a migliaia di chilometri dalla loro posizione originale. Oggi, la maggior parte dei diamanti si trova in Australia, nel Borneo, in Brasile, in Russia e in diversi paesi africani, tra cui il Sudafrica e lo Zaire.

Modelli di spostamento di kimberlite

Mitchell (1986) considera diverse teorie e presenta una critica completa di ogni teoria di spostamento.

1. Teoria del vulcanismo esplosivo
2. Teoria magmatica (fluidizzazione)
3. Teoria idrovolcanica

1. Teoria del vulcanismo esplosivo

Questa teoria prevede il raggruppamento del magma di kimberlite a basse profondità e il successivo accumulo di volatili. Quando la pressione all’interno di questa sacca, chiamata camera intermedia, è sufficiente a superare il carico delle rocce sovrastanti, segue un’eruzione. Si credeva che l’epicentro dell’eruzione fosse al contatto della facies diatrema.

A seguito di estese estrazioni è chiaro che questa teoria è insostenibile. Nessuna camera intermedia è stata trovata in profondità.

2. Teoria magmatica

Il sostenitore originale di questa teoria fu Dowson (1971). È stata successivamente sviluppata da Clement (1982) ed è stata spinta da Field e Scott Smith (1999)

Il magma Kimberlite sale dalla profondità con diversi impulsi che si costruiscono come “tubi embrionali”. La superficie non viene violata e i volatili non fuoriescono Ad un certo punto i tubi embrionali raggiungono una profondità sufficiente. Per cui la pressione dei volatili è in grado di superare il carico delle rocce sovrastanti. Mentre i volatili fuoriescono, si verifica un breve periodo di fluidizzazione. Si ritiene che la fluidizzazione sia di breve durata poiché i frammenti sono comunemente angolari.

3. Teoria idrovolcanica

Il principale sostenitore di questa teoria è Lorenz (1999). Il magma kimberlita si concentra lungo le faglie strutturali che agiscono come fuoco per l’acqua o la brecciatura risultante dovuta alla dissoluzione volatile dalle kimberliti in aumento può agire come fuoco per l’acqua. La roccia brecciata viene ricaricata con l’acqua freatica. Un altro impulso di magma di kimberlite segue la debolezza strutturale della roccia fino alla superficie e di nuovo entra in contatto con l’acqua producendo un’altra esplosione.

Geochimica della kimberlite

La geochimica delle kimberlite è definita dai seguenti parametri:

ultramafico, MgO >12% e generalmente >15%;

ultrapotassico, K2O/Al2O3 molare >3;

near-primitive Ni (>400 ppm), Cr (>1000 ppm), Co (>150 ppm);

arricchimento diREE;

arricchimento da moderato a elevato di elementi litofili di grandi dimensioni (LILE), ΣLILE = >1.000 ppm;

elevato di H2O e CO2.

Composizione della kimberlite

Sia la posizione che l’origine dei magmi kimberlitici sono oggetto di discussione. Il loro estremo arricchimento e la loro geochimica hanno portato a una grande quantità di speculazioni sulla loro origine, con modelli che collocano la loro origine all’interno del mantello litosferico subcontinentale (SCLM) o anche in profondità come la zona di transizione. Il meccanismo di arricchimento è stato anche l’argomento di interesse con modelli che includono la fusione parziale, l’assimilazione del sedimento subdittale o la derivazione da una fonte magmatica primaria.

Storicamente, le kimberliti sono state classificate in due varietà diverse chiamate basaltiche” e “micacee” basate su osservazioni petrografiche. Questo è stato poi rivisto da CB Smith, che ha rinominato “gruppo I” e “gruppo II” di questi gruppi sulla base delle affinità isotopiche di queste rocce utilizzando i sistemi Nd, Sr e Pb. Roger Mitchelllater ha suggerito la visualizzazione di queste kimberliti di gruppo I e II. Queste ovvie differenze potrebbero non essere così strettamente correlate come si pensava una volta. II. I gruppi hanno mostrato che le kimberliti hanno mostrato una maggiore tendenza verso le lampoline rispetto al gruppo I. Pertanto, il gruppo II ha riclassificato le kimberliti come arancioni per evitare confusione.

Le kimberliti del gruppo I

Le kimberliti del gruppo I sono rocce potassiche ultramafiche ricche di CO2, dominate da olivina forsteritica primaria e minerali carbonatici, con un assemblaggio di minerali traccia di ilmenite magnesiaca, piropo di cromo, almandino-piropo, diopside di cromo (in alcuni casi subcalcico), flogopite, enstatite e di cromite povera di Ti. Le kimberliti del gruppo I presentano una caratteristica struttura quadrangolare causata da fenocristalli da macrocristici (0,5-10 mm) a macrocristici (10-200 mm) di olivina, piropo, diopside cromico, ilmenite magnesiaca e flogopite, in una massa a grana fine e media.

Lamproiti di olivina

Le lamproiti di olivina erano precedentemente chiamate gruppo IIkimberlite o orangeite in risposta all’errata convinzione che fossero presenti solo in Sud Africa. La loro presenza e la loro petrologia, tuttavia, sono identiche a livello globale e non dovrebbero essere erroneamente chiamate kimberlite. Le olivinelamproiti sono rocce ultrapotassiche, peralcaline e ricche di volatili (prevalentemente H2O). La caratteristica distintiva delle lamproiti olivine è costituita da macrocristalli e microfenocristalli di flogopit, insieme a micas di massa che variano per incomposizione da flogopite a “tetraferriphlogopite” (flogopite anomalamente povera di Al che richiede Fe per entrare nel sito tetraedrico). Macrocristalli di resorbedolivine e cristalli primari euedrali di olivina di massa sono costituenti comuni ma non essenziali.

Minerali indicatori kimberlitici

Le Kimberliti sono rocce ignee particolari perché contengono una varietà di specie minerali con composizioni chimiche che indicano che si sono formate sotto alta pressione e temperatura nel mantello. Questi minerali, come il diopside di cromo (un pirosseno), gli spinelli di cromo, l’ilmenite magnesiaca e i granati di piropo ricchi di cromo, sono generalmente assenti dalla maggior parte delle altre rocce ignee, il che li rende particolarmente utili come indicatori delle kimberliti.

Importanza economica delle Kimberlite

Le Kimberliti sono la più importante fonte di diamanti nel mondo. Circa 6.400 condotti di kimberlite sono stati scoperti nel mondo, di questi circa 900 sono stati classificati come diamondiferi, e di questi poco più di 30 sono stati abbastanza economici da estrarre i diamanti.

I depositi che si trovano a Kimberley, Sudafrica, sono stati i primi riconosciuti e la fonte del nome. I diamanti di Kimberley sono stati originariamente trovati in kimberlite stagionato, che è stato colorato di giallo da limonite, e così è stato chiamato “terra gialla”. I lavori più profondi incontrarono una roccia meno alterata, la kimberlite serpentinizzata, che i minatori chiamano “terra blu”.

La terra blu e gialla erano entrambi prolifici produttori di diamanti. Dopo che la terra gialla era stata esaurita, i minatori alla fine del XIX secolo tagliarono accidentalmente la terra blu e trovarono diamanti di qualità gemma in quantità. L’importanza economica dell’epoca era tale che, con una marea di diamanti trovati, i minatori si abbassarono a vicenda i prezzi e alla fine diminuirono il valore dei diamanti fino al costo in breve tempo.

Formazione di Kimberlite

Il consenso generale è che le kimberliti si formano in profondità nel mantello, a profondità tra 150 e 450 chilometri, da composizioni anomale arricchite di mantello esotico. Sono eruttate rapidamente e violentemente, spesso con il rilascio di notevoli quantità di anidride carbonica (CO2) e componenti volatili. Le violente esplosioni producono colonne verticali di roccia – tubi vulcanici o tubi di kimberlite – che sorgono dai serbatoi di magma. La profondità di fusione e il processo di generazione rendono le kimberliti inclini a ospitare xenocristalli di diamante. La morfologia dei tubi di kimberlite è varia, ma include generalmente un complesso di dike a lastre di picchi verticali nella radice del tubo, che si estende fino al mantello. Entro 1,5-2 chilometri (km) dalla superficie, quando il magma esplode verso l’alto, si espande per formare una zona conica o cilindrica chiamata diatema, che erutta in superficie.

L’espressione superficiale è raramente conservata, ma è solitamente simile a un vulcano maar. Il diametro di un tubo di kimberlite in superficie è tipicamente da poche centinaia di metri a un chilometro.

Si ritiene che molti tubi di kimberlite si siano formati da 70 a 150 milioni di anni fa, ma nell’Africa meridionale, ce ne sono diversi che si sono formati tra 60 e 1.600 milioni di anni fa (Mitchell, 1995, p. 16). 16).

Conclusione

• I magmi Kimberlite sono ricchi di carbondossido e acqua che porta il magma rapidamente e violentemente nel mantello.
• La Kimberlite è una roccia ultramafica potassica ricca di gas.
• L’Auistralia è attualmente il più grande produttore mondiale di diamanti di bassa qualità e utilizzati per scopi industriali.
• La kimnerlite di facies craterica è riconosciuta dalle caratteristiche sedimentarie.
• Le facies diatreme sono riconosciute da pelletallapilli.
• Le facies hypabyssal sono comunemente riconosciute dalla texture segregativa e la presenza di abbondante cancite.

• Bonewitz, R. (2012). Rocce e minerali. 2a ed. Londra: 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, 14 febbraio).Kimberlite. In Wikipedia, l’enciclopedia libera. Retrieved 16:10, May 11, 2019,from https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Kimberlite&oldid=883239063