Kimberlit

• 

• 

Kimberlit är en magmatisk bergart som är en viktig källa till diamanter. Kimberlit är en variant av peridotit. Den är rik på glimmermineraler och ofta i form av kristaller av phlogopit. Andra rikligt förekommande mineraler är kromdiopsid, olivin och krom- och pyroprik granat. Kimberlit finns vanligtvis i rör – strukturer med vertikala kanter som är ungefär cirkulära i tvärsnitt. Stenen kan ha injicerats i områden med svagheter i manteln. Delar av mantelberget kommer ofta upp till ytan i kimberliter, vilket gör dem till en värdefull källa till information om den inre världen.

Trots sin relativa sällsynthet har kimberlit dragit till sig uppmärksamhet eftersom den fungerar som bärare av diamanter och granat peridotitemantel xenoliter till jordytan. Dess sannolika ursprung från större djup än någon annan magmatisk bergart och den extrema magmasammansättning som den återspeglar i form av låg kiselhalt och höga nivåer av inkompatibla spårelementberikningar gör att det är viktigt att förstå kimberlitens petrogenesis. I detta avseende har studiet av kimberlit potential att ge information om sammansättningen av den djupa manteln och smältningsprocesser som sker vid eller nära gränssnittet mellan den kratoniska kontinentala litosfären och den underliggande konvekterande asthenosfäriska manteln.

Namnets ursprung: Kimberlite har fått sitt namn efter Kimberley, Sydafrika, där den först upptäcktes. Kimberleydiamanter hittades ursprungligen i vittrad kimberlit, som färgades gul av limonit och därför kallades yellow ground.Djupare bearbetningar producerade mindre förändrad sten, serpentiniserad kimberlit, som gruvarbetarna kallar blue ground.

Kimberlitklassificering

Baserat på studier av ett stort antal kimberlitfyndigheter delade geologer upp kimberliterna i tre separata enheter baserat på deras morfologi och petrologi.

Dessa enheter är:

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

1) Kraterfacies Kimberlite

Oppvärmemorfologin hos en ovädrad kimberlit karakteriseras av en krater, upp till 2 km i diameter, vars botten kan ligga flera hundra meter under marknivån. Kratern är i allmänhet djupast i mitten. Runt kratern finns en tuffring som är relativt liten, i allmänhet mindre än 30 meter, jämfört med kraterns diameter. Två huvudkategorier av bergarter finns i kimberlit med kraterfacies: pyroklastiska, de som avlagrats av eruptiva krafter, och epiklastiska, som är bergarter som omarbetats av vatten.

2) Kimberlit med diatremfacies

Kimberlitdiatremer är 1-2 kilometer djupa, generellt morotformade kroppar som är cirkulära till elliptiska på ytan och som smalnar av på djupet. Djupningen till värdberget är vanligen 80-85 grader. Zonen kännetecknas av fragmenterat vulkanoklastiskt kimberlitmaterial och xenoliter som plockats från olika nivåer i jordskorpan under kimberlitens resa till ytan. Några texturella egenskaper hos kimberlit med diatremfasad:

3) Kimberlit med hypabyssal fasad

Dessa bergarter bildas genom kristallisering av varm, flyktig och rik kimberlitmagma. I allmänhet saknar de fragmentationsdrag och verkar magmatiska. Några texturella egenskaper: Kalcit-serpentin-segregationer i matrisen; Globala segregationer av kimberlit i en karbonatrik matris; Stenfragment har metamorfoserats eller uppvisar koncentrisk zonindelning; Inekvigranulär textur skapar en pseudoporfyrisk textur.

Kol och kimberlit

Kol är ett av de vanligaste grundämnena i världen och är en av de fyra grundläggande förutsättningarna för livets existens. Människor består till mer än18 procent av kol. Luften vi andas innehåller spår av kol. När kol förekommer i naturen finns det i tre grundläggande former:

Diamant – en extremt hård, klar kristall

Diamanter bildas cirka 161 km under jordens yta, i den smälta berggrunden i jordens mantel, som ger de rätta mängderna av tryck och värme för att omvandla kol till diamant. För att en diamant skall kunna skapas måste kolet utsättas för ett tryck på minst 435 113 pounds per square inch (psi eller 30 kilobar) vid en temperatur på minst 752 grader Fahrenheit (400 Celsius). Om förhållandena sjunker under någon av dessa två punkter skapas grafit. På ett djup av 150 km (93 miles) eller mer byggs trycket upp till 50 kilobars (725 189 psi) och värmen kan överstiga 1 200 C (2 192 F). De flesta diamanter som vi ser idag bildades för miljoner (om inte miljarder) år sedan. Kraftiga magmautbrott förde diamanterna upp till ytan och skapade kimberlitrör.

Kimberlitrör skapas när magma strömmar genom djupa sprickor i jorden. Magman i kimberlitrören fungerar som en elektrisk lyftkran och driver diamanter och andra stenar och mineraler genom manteln och jordskorpan på bara några timmar. Dessa utbrott var korta, men många gånger kraftfullare än de vulkanutbrott som sker idag. Magman i dessa utbrott hade sitt ursprung på tre gånger djupare djup än magmakällan för vulkaner som Mount St. Helens, enligt American Museum of Natural History.

Magman svalnade så småningom i dessa kimberlitrör och lämnade efter sig koniska ådror av kimberlitsten som innehåller diamanter.Kimberlit är en blåaktig sten som diamantgruvar letar efter när de letar efter nya diamantfyndigheter. Ytan på diamantförande kimberlitrör varierar mellan 2 och 146 hektar.

Diamanter kan också hittas i flodbäddar, vilket kallas för alluviala diamantfyndplatser. Det är diamanter som har sitt ursprung i kimberlitrör, men som förflyttas av geologisk aktivitet. Glaciärer och vatten kan också flytta diamanter tusentals kilometer från sin ursprungliga plats. Idag finns de flesta diamanter i Australien, Borneo, Brasilien, Ryssland och flera afrikanska länder, däribland Sydafrika och Zaire.

Kimberlite Emplacement Models

Mitchell (1986) överväger flera teorier och presenterar en mer omfattande kritik av varje teori om placering.

1. Explosiv vulkanismteori
2. Magmatisk (fluidisering) teori
3. Hydrovolkanisk teori

1. Explosiv vulkanismteori

Denna teori innebär att kimberlitmagma samlas på grunda djup och att det därefter byggs upp en mängd flyktiga ämnen. När trycket inom denna ficka, som kallas en mellanliggande kammare, är tillräckligt för att övervinna belastningen av stenar ovanför, följer ett utbrott. Man trodde att utbrottets epicentrum låg vid kontakten med diatremfaciesen.

Den omfattande gruvbrytningen har visat att denna teori är ohållbar. Ingen mellanliggande kammare har hittats på djupet.

2. Magmatisk teori

Den ursprungliga förespråkaren för denna teori var Dowson (1971). Den byggdes vidare av Clement (1982) och drivs vidare av Field och ScottSmith (1999)

Kimberlitmagma stiger upp från djupet med olika pulser som byggs upp och betecknas som ”embryonala rör”. Ytan bryts inte och de flyktiga ämnena flyter inte ut Vid en viss tidpunkt når de embryonala rören ett tillräckligt stort djup. Då kan trycket från de flyktiga ämnena övervinna belastningen från de överliggande bergarterna. När de flyktiga ämnena flödar ut, uppstår en kort period av fluidisering. Fluidiseringen tros vara kortvarig eftersom fragmenten ofta är kantiga.

3. Den hydrovolkaniska teorin

Den främsta förespråkaren för denna teori är Lorenz (1999).Kimberlites magma stiger upp från djupet genom smala 1 m tjocka sprickor. Kimberlitmagman fokuseras längs strukturella sprickor som fungerar som fokus för vatten, eller så kan den resulterande brektifieringen på grund av flyktiga upplösningar från de uppstigande kimberliterna fungera som ett fokus för vatten. Den brecciaterade berggrunden fylls på med grundvatten. En annan puls av kimberlitmagma följer den strukturella svagheten i berget upp till ytan och kommer återigen i kontakt med vatten, vilket leder till en ny explosion.

Kimberlitgeokemi

Kimberliters geokemi definieras av följande parametrar:

ultramafisk, MgO >12% och i allmänhet >15%;

ultrapotasisk, molär K2O/Al2O3 >3;

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

REE-anrikning;

moderat till hög anrikning av lithofila element med stora joner (LILE), ΣLILE = >1 000 ppm;

hög H2O- och CO2-halt.

Kimberlitsammansättning

Både lokaliseringen och ursprunget av kimberlitisk magma är föremål för tvister. Deras extrema anrikning och geokemi har lett till många spekulationer om deras ursprung, med modeller som placerar deras källa i den subkontinentala litosfäriska manteln (SCLM) eller till och med så djupt som i övergångszonen. Mekanismen för anrikningen har också varit ett ämne av intresse med modeller som inkluderar partiell smältning, assimilering av subduktade sediment eller härledning från en primär magmakälla.

Historiskt sett har kimberliter klassificerats i två olika sorter som kallas basaltiska” och ”glimmer” baserat på petrografiska observationer. Detta reviderades senare av CB Smith, som bytte namn till ”grupp I” och ”grupp II” av dessa grupper baserat på dessa bergarters isotopiska affiniteter med hjälp av Nd-, Sr- och Pb-systemen. Roger Mitchelllater föreslog att dessa kimberliter i grupperna I och II skulle visas upp. Dessa uppenbara skillnader kanske inte är så nära besläktade som man en gång trodde. II. Grupperna visade att kimberliterna hade större tendens till lampoliner än grupp I. Därför omklassificerade grupp II kimberliterna som orange för att undvika förvirring.

Kimberliter i grupp I

Kimberliter i grupp I består av CO2-rika ultramafiska kaliumtunga bergarter som domineras av primära forsteritiska olivin- och karbonatmineraler, med en spårmineralsammansättning av magnesisk ilmenit, krompyrope, almandinpyrope, kromdiopsid (i vissa fall subkalcisk), phlogopit, enstatit och Tifattig kromit. Kimberliter i grupp I uppvisar en distinkt, fyrkantig textur som orsakas av makrokristallina (0,5-10 mm eller 0,020-0,394 tum) till megakristallina (10-200 mm eller 0,39-7,87 tum) fenokristaller av olivin, pyrop, kromdiopsid, magnesianilmenit och phlogopit, i en fin- till medelkornig grundmassa.

Olivinlamproiter

Olivinlamproiter kallades tidigare för grupp IIkimberlit eller orangeit som svar på den felaktiga tron att de endast förekom i Sydafrika. Deras förekomst och petrologi är dock identiska globalt och bör inte felaktigt kallas kimberlit.Olivinelamproiter är ultrapotasiska, peralkaliska bergarter som är rika på flyktiga ämnen (främst H2O). Det utmärkande kännetecknet för olivinlamproiter är phlogopitmakrokristaller och mikrofenokristaller, tillsammans med grundmassemikroner som varierar i sammansättning från phlogopit till ”tetraferriphlogopit” (onormalt Al-fattig phlogopit som kräver Fe för att komma in i den tetraedriska platsen). Resorberade makrokristaller av olivin och euedriska primärkristaller av olivin i jordmassan är vanliga men inte väsentliga beståndsdelar.

Kimberlitiska indikatormineraler

Kimberliter är märkliga magmatiska bergarter eftersom de innehåller en mängd olika mineralarter med kemiska sammansättningar som tyder på att de bildats under högt tryck och hög temperatur i manteln. Dessa mineral, t.ex. kromdiopsid (en pyroxen), kromspineller, magnesisk ilmenit och kromrika pyropgranater, saknas i allmänhet i de flesta andra magmatiska bergarter, vilket gör dem särskilt användbara som indikatorer för kimberliter.

Kimberlitens ekonomiska betydelse

Kimberliter är den viktigaste källan till diamanter i världen. Omkring 6 400 kimberlitrör har upptäckts i världen, av dessa har omkring 900 klassificerats som diamanthaltiga, och av dessa har drygt 30 varit tillräckligt ekonomiska för att bryta diamanter.

Fyndigheterna i Kimberley, Sydafrika, var de första som erkändes och är källan till namnet. Kimberleydiamanterna hittades ursprungligen i vittrad kimberlit, som färgades gul av limonit och därför kallades ”yellow ground”. Vid djupare arbeten påträffades mindre förändrad sten, serpentiniserad kimberlit, som gruvarbetarna kallar ”blueground”.

Den blå och den gula marken var båda produktiva producenter av diamanter. Efter att den gula marken var uttömd, högg gruvarbetare i slutet av 1800-talet av misstag i den blå marken och hittade diamanter av ädelstenskvalitet i stora mängder. Den tidens ekonomiska betydelse var sådan att gruvarbetarna, när en flodvåg av diamanter hittades, underskred varandras priser och till slut sänkte diamanternas värde till självkostnadspris på kort tid.

Kimberlitbildning

Den allmänna uppfattningen är att kimberliter bildas djupt inne i manteln, på djup mellan 150 och 450 kilometer, från onormalt anrikade exotiska mantelsammansättningar. De bryter ut snabbt och våldsamt, ofta med utsläpp av betydande mängder koldioxid (CO2) och flyktiga komponenter. De våldsamma explosionerna ger upphov till vertikala kolonner av sten – vulkaniska rör eller kimberlitrör – som stiger upp från magmareservoaren.Smältningsdjupet och bildningsprocessen gör kimberliterna benägna att hysa xenokristaller av diamant.

Morfologin hos kimberlitrör varierar, men omfattar i allmänhet ett komplex av vertikalt nedåtgående diken i rörets rot, som sträcker sig ner till manteln. Inom 1,5-2 kilometer (km) från ytan, när magman exploderar uppåt, expanderar den och bildar en konisk till cylindrisk zon som kallas diatrem, som bryter ut till ytan.

Oppvärmning av ytan är sällan bevarad, men den liknar vanligen en maarvulkan. Diametern på ett kimberlitrör vid ytan är vanligtvis några hundra meter till en kilometer.

Många kimberlitrör tros ha bildats för cirka 70 till 150 miljoner år sedan, men i södra Afrika finns det flera som bildades för 60 till 1 600 miljoner år sedan (Mitchell, 1995, s.

Slutsats

• Kimberlitmagma är rik på koldioxid och vatten, vilket för magman snabbt och våldsamt till manteln.
• Kimberlit är en gasrik kaliumhaltig ultramafiskig bergart.
• Auistralien är för närvarande världens största producent av diamanter är av låg kvalitet och används för industriella ändamål.
• Kimberlitens kraterfacies känns igen genomsedimentära drag.
• Diaterfaciesen känns igen genom pelletallapilli.
• Den hypabyssala faciesen känns vanligen igen genomsegregationär textur och förekomsten av rikligt med cancit.

• Bonewitz, R. (2012). Stenar och mineraler. 2nd ed.London: 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, februari 14).Kimberlite. I Wikipedia, den fria uppslagsboken. Hämtad 16:10, 11 maj 2019,från https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Kimberlite&oldid=883239063

.