Kimberlita

• 

• 

Kimberlita este o rocă ígnea care este o sursă majoră de diamante. Kimberlita este o varietate de peridotit. Este bogată în conținut de minerale mica și se prezintă adesea sub formă de cristale de flogopite. Alte minerale abundente conținute sunt crom-diopsida, olivina și granatul bogat în crom și piropi. Kimberlita se găsește de obicei în tuburi – structuri cu margini verticale care au o secțiune transversală aproximativ circulară. Este posibil ca roca să fi fost injectată în zonele de slăbiciune ale mantalei. Părți din rocile mantalei sunt adeseori aduse la suprafață în kimberliți, ceea ce face ca aceștia să fie o sursă valoroasă de informații despre lumea interioară.

În ciuda rarității sale relative, kimberliții au atrasatenția pentru că servesc ca purtători de diamante și xenoliți de granat peridotitemantol la suprafața Pământului. Proveniența sa probabilă de la adâncimi mai mari decât orice alt tip de rocă ígnea, precum și compoziția magmatică extremă pe care o reflectă în ceea ce privește conținutul scăzut de siliciu și nivelurile ridicate de îmbogățire cu elemente incompatibile de tracțiune fac ca înțelegerea petrogenezei kimberlitei să fie importantă. În acest sens, studiul kimberlitei are potențialul de a furniza informații despre compoziția mantalei profunde și despre procesele de topire care au loc la sau în apropierea interfeței dintre litosfera continentală cratonică și mantaua astenosferică convectantă subiacentă.

Nume de origine: Kimberlita de rocă a fost numită după Kimberley, Africa de Sud, unde a fost recunoscută pentru prima dată. Diamantele din Kimberley au fost găsite inițial în kimberlita alterată, care era colorată în galben de limonită și, prin urmare, a fost numită „yellow ground”.Exploatările mai profunde au produs roci mai puțin alterate, kimberlita serpentinizată, pe care minerii o numesc „blue ground”.

Clasificarea kimberliților

Pe baza studiilor efectuate asupra unui număr mare de depozite de kimberliți, geologii au împărțit kimberliții în 3 unități distincte, pe baza morfologiei și petrologiei lor.

Aceste unități sunt:

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

1) Crater Facies Kimberlita

Morfologia de suprafață a unei kimberlite nealterate este caracterizată de un crater, cu un diametru de până la 2 kilometri, a cărui podea poate fi la câteva sute de metri sub nivelul solului. Craterul este, în general, cel mai adânc în mijloc. În jurul craterului se află un inel de tuf care este relativ mic, în general mai mic de 30 de metri, în comparație cu diametrul craterului. În kimberlitul cu facies de crater se găsesc două categorii de roci: piroclastice, cele depuse de forțele eruptive; și epiclastice, care sunt roci reprelucrate de apă.

2) Kimberlitul cu facies de diatremă

Diatremele de kimberlit sunt corpuri de 1-2 kilometri adâncime, în general în formă de morcov, care sunt circulare sau eliptice la suprafață și se îngustează în adâncime. Contactul de dip cu rocile gazdă este de obicei de 80-85 de grade. Zona este caracterizată de material kimberlitic vulcanoclastic fragmentat și de xenoliți smulși de la diferite niveluri ale scoarței terestre în timpul călătoriei kimberliților spre suprafață. Câteva trăsături texturale ale kimberliților cu Facies Diatreme:

3) Kimberliții cu Facies Hypabyssal

Aceste roci se formează prin cristalizarea magmei kimberlitice fierbinți, bogate în volatilitate. În general, acestea nu au caracteristici de fragmentare și par a fi de origine ignea. Unele caracteristici texturale: Segregări de calcit-serpentină în matrice; Segregări globulare de kimberlit într-o matrice bogată în carbonat; Fragmentele de rocă au fost metamorfozate sau prezintă o zonare concentrică; Textura neequigranulară creează o textură pseudoporfiritică.

Carbon și kimberlit

Carbonul este unul dintre cele mai comune elemente din lume și este unul dintre cele patru elemente esențiale pentru existența vieții. Oamenii sunt mai mult de18% carbon. Aerul pe care îl respirăm conține urme de carbon. Atunci când se găsește în natură, carbonul există în trei forme de bază:

Diamantul – un cristal extrem de dur și limpede

Diamantul se formează la aproximativ 161 km (100 mile) sub suprafața Pământului, în roca topită din mantaua Pământului, care asigură cantitatea potrivită de presiune și căldură pentru a transforma carbonul în diamant. Pentru ca diamantul să fie creat, carbonul trebuie să fie supus unei presiuni de cel puțin 435.113 pounds persquare inch (psi sau 30 kilobars) la o temperatură de cel puțin 752degrees Fahrenheit (400 Celsius). Dacă condițiile scad sub oricare dintre aceste două puncte, se va crea grafit. La adâncimi de 93 de mile (150 km) sau mai mult,presiunea crește până la aproximativ 725,189 psi (50 kilobars) și căldura poate depăși 2.192 F(1.200 C). Majoritatea diamantelor pe care le vedem astăzi s-au format cu milioane (dacă nu cu miliarde) de ani în urmă. Erupții puternice de magmă au adus diamantele la suprafață, creând țevi de kimberlit.

Tevi de kimberlit sunt create pe măsură ce magma curge prin fracturi adânci în Pământ. Magma din interiorul țevilor de kimberliți acționează ca un lift, împingând diamantele și alte roci și minerale prin manta și scoarță în doar câteva ore. Aceste erupții au fost scurte, dar de multe ori mai puternice decât erupțiile vulcanice care au loc astăzi. Magma din aceste erupții își are originea la adâncimi de trei ori mai mari decât sursa de magmă pentru vulcani precum Muntele St. Helens, potrivit Muzeului American de Istorie Naturală.

Magma s-a răcit în cele din urmă în interiorul acestor conducte de kimberlit, lăsând în urmă vene conice de rocă de kimberlit care conțin diamante.Kimberlita este o rocă albăstruie pe care minerii de diamante o caută atunci când caută noi depozite de diamante. Suprafața conductelor de kimberlit care conțin diamante variază între 2 și 146 de hectare (5 și 361 de acri).

Diamantele pot fi găsite și în albia râurilor, care se numesc situri de diamante aluviale. Acestea sunt diamante care își au originea în conductele de kimberlit,dar sunt deplasate de activitatea geologică. Ghețarii și apa pot, de asemenea, să mute diamantele la mii de kilometri de locația lor inițială. Astăzi, cele mai multe diamante se găsesc în Australia, Borneo, Brazilia, Rusia și mai multe țări africane, inclusiv Africa de Sud și Zair.

Modele de amplasare a kimberliților

Mitchell (1986) ia în considerare mai multe teorii și prezintă o critică mai cuprinzătoare a fiecărei teorii de amplasare.

1. Teoria vulcanismului exploziv
2. Teoria magmatică (fluidizare)
3. Teoria hidrovolcanică

1. Teoria vulcanismului exploziv

Această teorie implică adunarea magmei kimberlitice la adâncimi mici și acumularea ulterioară de substanțe volatile. Când presiunea din interiorul acestui buzunar, numit cameră intermediară, este suficientă pentru a depăși încărcătura rocilor de deasupra, urmează o erupție. Se credea că epicentrul erupției se află la contactul cu faciesul diatremei.

Cu ajutorul unei exploatări miniere extinse, este clar că această teorie nu este sustenabilă. Nicio cameră intermediară nu a fost găsită la adâncime.

2. Teoria magmatică

Principalul susținător al acestei teorii a fost Dowson (1971). Ea a fost dezvoltată ulterior de Clement (1982) și este împinsă de Field și ScottSmith (1999)

Magma kimberlitică se ridică de la adâncime cu diferite impulsuri care se construiescterminați ca „tuburi embrionare”. Suprafața nu este străpunsă și substanțele volatile nu scapă La un moment dat, țevile embrionare ajung la o adâncime suficient de mică. La un moment dat, presiunea substanțelor volatile este capabilă să învingă sarcina rocilor suprapuse. Pe măsură ce substanțele volatile scapă, se asigură o scurtă perioadă de fluidizare. Se crede că fluidizarea este de scurtă durată, deoarece fragmentele sunt în mod obișnuit unghiulare.

3. Teoria hidrovolcanică

Principalul susținător al acestei teorii este Lorenz (1999).Magmele de kimberliți se ridică de la adâncime prin fisuri înguste de 1 m grosime. Magma kimberlitică se concentrează de-a lungul unor falii structurale care acționează ca focare pentru apă sau breșele rezultate din cauza exsoluției volatile din kimberliții ascendenți pot acționa ca un focar pentru apă. Roca breciată se reîncarcă cu apă subterană. Un alt impuls de magmă kimberlitică urmărește o anumită slăbiciune structurală a rocii până la suprafață și intră din nou în contact cu apa, producând o altă explozie.

Geochimia kimberliților

Geochimia kimberliților este definită de următorii parametrii:

ultramafic, MgO >12% și, în general, >15%;

ultrapotasic, molar K2O/Al2O3 >3;

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

îmbogățire înREE;

îmbogățire moderată până la mare a elementelor litofile cu ioni mari (LILE), ΣLILE = >1.000 ppm;

îmbogățire mare a H2O și CO2.

Compoziția kimberlitică

Atât localizarea cât și originea magmelor kimberlitice sunt subiecte de dispută. Îmbogățirea și geochimia lor extremă au dus la o cantitate mare de speculații cu privire la originea lor, modelele plasând sursa lor în mantaua litosferică subcontinentală (SCLM) sau chiar atât de adânc ca și zona de tranziție. Mecanismul de îmbogățire a fost, de asemenea, un subiect de interes, modelele incluzând topirea parțială, asimilarea de sedimente subdurate sau derivarea dintr-o sursă de magmă primară.

În mod istoric, kimberliții au fost clasificați în două varietăți diferite, numite „bazaltice” și „micacee”, pe baza observațiilor metrografice. Aceasta a fost revizuită ulterior de CB Smith, care a redenumit „grupa I” și „grupa II” a acestor grupe pe baza afinităților izotopice ale acestor roci folosind sistemele Nd, Sr și Pb. Roger Mitchelllater a sugerat afișarea acestor kimberliți din grupele I și II. Este posibil ca aceste diferențe evidente să nu fie atât de strâns legate între ele pe cât se credea odată. II. Grupurile au arătat că kimberliții au arătat mai multă tendință spre lampoline decât grupul I. Prin urmare, grupul II a reclasificat kimberliții ca fiind portocalii pentru a evita confuzia.

kimberliții din grupa I

Kimberliții din grupa I sunt roci potassicignee ultramafice bogate în CO2, dominate de olivină forsteritică primară și minerale de carbonat, cu un ansamblu de oligoelemente de ilmenit magnezic, piropiu de crom, piropiu de almandină, diopside de crom (în unele cazuri subcalcic), flogopite, enstatite și de cromit cu conținut scăzut de Ti. Kimberliții din grupa I prezintă o textură distinctivecigranulară cauzată de fenocristale macrocristaline (0,5-10 mm sau 0,020-0,394 in) până lagacristaline (10-200 mm sau 0,39-7,87 in) de olivină, piropi, diopside cromic, ilmenit magnezian și flogopite, într-o masă de bază cu granulație fină până la medie.

Lamproiții de olivină

Lamproiții de olivină au fost numiți anterior grupul IIkimberlită sau orangeit ca răspuns la credința eronată că se întâlnesc numai în Africa de Sud. Cu toate acestea, prezența și petrologia lor sunt identice la nivel global și nu ar trebui să fie denumite în mod eronat kimberlite.Olivinelamproitele sunt roci ultrapotasice, peralcaline, bogate în substanțe volatile (dominantH2O). Caracteristica distinctivă a lamproitelor de olivină este reprezentată de flogopitemacrocristale și microfenocristale, împreună cu micele din masa de masă care variază în compoziție de la flogopite la „tetraferriflogopite” (flogopite anormal de săracă în Al care necesită Fe pentru a intra în situsul tetraedric). Macrocristalele resorbite de olivină și cristalele primare euhedrale de olivină de masă măcinată sunt constituenți comuni, dar nu esențiali.

Mineralele indicatoare kimberlitice

Kimberliții sunt roci igneice deosebite deoarece conțin o varietate de specii minerale cu compoziții chimice care indică faptul că s-au format sub presiune și temperatură ridicate în manta. Aceste minerale, cum ar fi diopsidul de crom (un piroxen), spinelul de crom, ilmenitul de magneziu și granatele piropoase bogate în crom, sunt în general absente din majoritatea celorlalte roci ígnoase, ceea ce le face deosebit de utile ca indicatori pentru kimberliți.

Importanța economică a kimberliților

Kimberliții sunt cea mai importantă sursă de diamante din lume. Aproximativ 6.400 de conducte de kimberlit au fost descoperite în lume, dintre acesteaaproximativ 900 au fost clasificate ca fiind diamantifere, iar dintre acestea puțin peste 30 au fost suficient de economice pentru a fi exploatate cu diamante.

Depozitele care apar la Kimberley, Africa de Sud, au fost primele recunoscute și sursa numelui. Diamantele de la Kimberley au fost inițial găsite în kimberlita alterată, care era colorată în galben de către limonit,și astfel a fost numită „sol galben”. Exploatările mai profunde au întâlnit rocă mai puțin alterată, kimberlită serpentinizată, pe care minerii o numesc „blue ground”.

Albastrul și galbenul au fost ambele producătoare prolifice de diamante. După ce solul galben a fost epuizat, minerii de la sfârșitul secolului al XIX-lea au tăiat din greșeală în solul albastru și au găsit diamante de calitate prețioasă în cantitate mare. Importanța economică a vremii a fost de așa natură încât, odată cu avalanșa de diamante descoperite, minerii și-au subcotat reciproc prețurile și, în cele din urmă, au scăzut valoarea diamantelor până la cost în scurt timp.

Formarea kimberliților

Consensul general este că kimberliții se formează în profunzimea mantalei, la adâncimi cuprinse între 150 și 450 de kilometri, din compoziții mantalei exotice îmbogățite în mod anomal. Ele erup rapid și violent,adesea cu eliberare de cantități considerabile de dioxid de carbon (CO2) și de componente volatile. Exploziile violente produc coloane verticale de rocă – tuburi vulcanice sau tuburi de kimberlit – care se ridică din rezervoarele de magmă.Adâncimea de topire și procesul de generare face ca kimberliții să fie predispuși să găzduiască xenocristale de diamant.

Morfologia tuburilor de kimberlit este variată, dar include, în general, un complex de diguri învelite de diguri de alimentare care coboară vertical la rădăcina tubului și care se extind până în manta. La o distanță de 1,5-2 kilometri (km) de la suprafață, pe măsură ce magma explodează în sus, se extinde pentru a forma o zonă conică sau cilindrică numită diatremă, care erupe la suprafață.

Expresia de suprafață este rareori păstrată, dar este de obicei similară cu un vulcan maar. Diametrul unei conducte de kimberlit la suprafață este de obicei de la câteva sute de metri până la un kilometru.

Multe conducte de kimberlit se crede că s-au format în urmă cu aproximativ 70 până la 150 de milioane de ani, dar în Africa de Sud, există mai multe care s-au formatîntre 60 și 1.600 de milioane de ani (Mitchell, 1995, p. 16).

Concluzie

• Magmele kimberlitice sunt bogate în dioxid de carbon și apă, ceea ce aduce magma rapid și violent în mantaua.
• Kimberlita este o rocă ultramaficinoasă potasică bogată în gaze.
• Auistralia este în prezent cel mai mareproducător mondial de diamante sunt de slabă calitate și sunt folosite în scopuri industriale.
• Kimberlita cu facies de crater este recunoscută printr -o serie de caracteristici sedimentare.
• Faciesul de diatremă este recunoscut prin peletelapilli.
• Faciesul hipabisal șsunt recunoscute în mod obișnuit printextura segregativă și prezența canitei abundente.

• Bonewitz, R. (2012). Roci și minerale. Ediția a 2-a. 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 februarie).Kimberlita. În Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 16:10, May 11, 2019,from https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Kimberlite&oldid=883239063

.