Kimberlite

Kimberlite è una roccia ignea che la principale fonte di quadri. Kimberlite è una varietà di peridotiti. È ricco di mica minerali contenuto e spesso sotto forma di cristalli di flogopite. Altri minerali contengono abbondanti sono cromo-diopside, olivina, e ricco di cromo e piropo granato. La kimberlite si trova tipicamente nei tubi, strutture con bordi verticali di sezione approssimativamente circolare. La roccia potrebbe essere stata iniettata nelle aree di debolezza del mantello. Parti del mantello rocce sono spesso portati in superficie nelle kimberliti, rendendole una preziosa fonte di informazioni sul mondo interiore.

Nonostante la sua relativa rarità, la kimberlite ha attirato l'attenzione perché funge da portatore di diamanti e granato peridotiti mantello xenoliti sulla superficie terrestre. La sua probabile derivazione da profondità maggiori di qualsiasi altro tipo di roccia ignea e l'estrema composizione del magma che riflette in termini di basso contenuto di silice e alti livelli di arricchimento di oligoelementi incompatibili rendono importante la comprensione della petrogenesi della kimberlite. A questo proposito, lo studio della kimberlite ha il potenziale per fornire informazioni sulla composizione del mantello profondo e sui processi di fusione che si verificano in corrispondenza o in prossimità dell'interfaccia tra la litosfera continentale cratonica e il sottostante mantello astenosferico convettivo.

Nome origine: La roccia kimberlite prende il nome da Kimberley, in Sud Africa, dove è stata riconosciuta per la prima volta. I diamanti Kimberley sono stati originariamente trovati nella kimberlite esposta all'aria, che era colorata di giallo limonite, ed è stato quindi chiamato terra gialla. Lavorazioni più profonde hanno prodotto roccia meno alterata, kimberlite serpentinizzata, che i minatori chiamano terreno blu.

Classificazione Kimberlite

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

Queste unità sono:

1. Facies del cratere Kimberlite
2. Diatreme Facies Kimberlite
3. Facies ipabissale Kimberlite

1) Facies del cratere Kimberlite

La morfologia superficiale di una kimberlite non alterata è caratterizzata da un cratere, fino a 2 chilometri di diametro, il cui pavimento può trovarsi a diverse centinaia di metri sotto il livello del suolo. Il cratere è generalmente più profondo nel mezzo. Intorno al cratere è a tufo anello relativamente piccolo, generalmente inferiore a 30 metri, rispetto al diametro del cratere. Due categorie principali di rocce si trovano nella facies craterica kimberlite: piroclastiche, quelle depositate dalle forze eruttive; ed epiclastici, che sono rocce rielaborate dall'acqua.

2) Diatreme Facies Kimberlite

I diatremi di Kimberlite sono profondi 1-2 chilometri, generalmente corpi a forma di carota che sono da circolari a ellittici in superficie e si assottigliano con la profondità. Il contatto di immersione con le rocce ospiti è solitamente di 80-85 gradi. La zona è caratterizzata da materiale kimberlitico vulcanoclastico frammentato e xenoliti prelevati da vari livelli nella crosta terrestre durante il viaggio dei kimberliti verso la superficie. Alcune caratteristiche materiche di Diatreme Facies Kimberlite:

3) Facies ipabissale Kimberlite

Queste rocce sono formate dalla cristallizzazione di magma di kimberlite caldo e ricco di volatili. Generalmente mancano di caratteristiche di frammentazione e appaiono ignee. Alcune caratteristiche tessiturali: Segregazioni di calcite-serpentine in matrice; Segregazioni globulari di kimberlite in una matrice ricca di carbonati; I frammenti di roccia sono stati metamorfosati o presentano zone concentriche; La tessitura inequigranulare crea una tessitura pseudoporfirica.

Carbonio e Kimberlite

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

Diamante: un cristallo estremamente duro e trasparente

I diamanti si formano a 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 una pressione di almeno 435,113 libbre per pollice quadrato (psi o 30 kilobar) a una temperatura di almeno 752 gradi Fahrenheit (400 gradi Celsius). Se le condizioni scendono al di sotto di uno di questi due punti, grafite verrà creato. A profondità di 93 miglia (150 km) o più, la pressione sale 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 vengono creati mentre il magma scorre attraverso profonde fratture 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 furono brevi, ma molte volte più potenti delle eruzioni vulcaniche che si verificano oggi. Il magma in queste eruzioni ha avuto origine a profondità tre volte più profonde della fonte del magma per vulcani piace Mount St. Helens, secondo il Museo Americano di Storia Naturale.

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

I diamanti possono anche essere trovati 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, Borneo, Brasile, Russia e diversi paesi africani, tra cui il Sudafrica e lo Zaire.

Modelli di posizionamento Kimberlite

Mitchell (1986) considera diverse teorie e presenta una critica più completa di ciascuna teoria della collocazione.

1. Teoria del vulcanismo esplosivo
2. Teoria magmatica (fluidificazione).
3. Teoria idrovulcanica

1. Teoria del vulcanismo esplosivo

Questa teoria implica il raggruppamento del magma di kimberlite a basse profondità e la successiva formazione 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 diatreme facies.

Attraverso l'estrazione mineraria estesa è chiaro che questa teoria è insostenibile. Nessuna camera intermedia è stata trovata in profondità.

2. Teoria magmatica

Il sostenitore originale di questa teoria era Dowson (1971). Successivamente è stato costruito da Clement (1982) ed è promosso da Field e Scott Smith (1999)

Il magma di Kimberlite sale dalla profondità con diversi impulsi che si formano chiamati "tubi embrionali". La superficie non viene violata ei volatili non fuoriescono Ad un certo punto i tubi embrionali raggiungono una profondità sufficientemente bassa. Per cui la pressione dei volatili riesce a vincere il carico delle rocce sovrastanti. Poiché i volatili stanno fuoriuscendo, assicura un breve periodo di fluidificazione. Si ritiene che la fluidizzazione sia di breve durata poiché i frammenti sono comunemente angolari.

3. Teoria idrovulcanica

Il principale sostenitore di questa teoria è Lorenz (1999). I magmi di Kimberlite risalgono dalla profondità attraverso strette fessure spesse 1 m. Il magma di kimberlite è focalizzato lungo la struttura guasti che fungono da focolai per le acque o la conseguente brecciatura dovuta all'essoluzione volatile dalle kimberliti in aumento può fungere da focolaio per l'acqua. La roccia brecciata si ricarica di acque sotterranee. Un altro impulso di magma di kimberlite segue la debolezza strutturale della roccia in superficie ed entra nuovamente 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, molare K2O/Al2O3 >3;

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

Arricchimento REE;[14]

arricchimento dell'elemento litofilo a ioni grandi da moderato ad elevato (LILE)[15], ΣLILE = >1,000 ppm;

alti livelli di H2O e CO2.

Composizione Kimberlite

Sia la posizione che l'origine dei magmi kimberlitici sono oggetto di contesa. Il loro estremo arricchimento e la geochimica hanno portato a una grande quantità di speculazioni sulla loro origine, con modelli che collocano la loro fonte all'interno del mantello litosferico subcontinentale (SCLM) o addirittura fino alla zona di transizione. Anche il meccanismo di arricchimento è stato oggetto di interesse con modelli che includono la fusione parziale, l'assimilazione di sedimenti subdotti o la derivazione da una fonte primaria di magma.

Storicamente, le kimberliti sono state classificate in due diverse varietà chiamate “basaltiche” e “micacee” sulla base di osservazioni petrografiche. Questo è stato successivamente rivisto da CB Smith, che ha ribattezzato "gruppo I" e "gruppo II" di questi gruppi in base alle affinità isotopiche di queste rocce utilizzando i sistemi Nd, Sr e Pb. Roger Mitchell in seguito suggerì l'esposizione di queste kimberliti di gruppo I e II. Queste ovvie differenze potrebbero non essere così strettamente correlate come si pensava una volta. II. Il gruppo ha mostrato che le kimberliti mostravano una maggiore tendenza verso le lampoline rispetto al gruppo I. Pertanto, il gruppo II ha riclassificato le kimberliti come arancioni per evitare confusione.

Kimberlite del gruppo I

Le kimberliti del gruppo I sono di potassio ultramafico ricco di CO2 rocce ignee dominato da forsteritico primario olivina e minerali carbonatici, con un assemblaggio di tracce minerali di magnesiaco ilmenite, cromo piropo, almandino-piropo, cromo diopside (in alcuni casi subcalcico), flogopite, enstatite e di Ti-poveri cromite. Le kimberliti del gruppo I mostrano una caratteristica struttura inequigranulare causata da fenocristalli da macrocristalli (0.5–10 mm o 0.020–0.394 pollici) a megacristalli (10–200 mm o 0.39–7.87 pollici) di olivina, piropo, diopside cromico, ilmenite magnesiaca e flogopite, in pasta di fondo a grana da fine a media.

Lamproiti di olivina

Le lamproiti di olivina erano precedentemente chiamate kimberlite di gruppo II o orangeite in risposta all'errata convinzione che si trovassero solo in Sud Africa. La loro presenza e la petrologia, tuttavia, sono identiche a livello globale e non dovrebbero essere erroneamente indicate come kimberlite. Le lamproiti di olivina sono rocce ultrapotassiche e peralcaline ricche di volatili (prevalentemente H2O). La caratteristica distintiva delle lamproiti di olivina sono i macrocristalli e i microcristalli di flogopite, insieme a miche di pasta di fondo che variano nella composizione da flogopite a "tetraferriphlogopite" (flogopite anomala povera di Al che richiede a Fe di entrare nel sito tetraedrico). I macrocristalli di olivina riassorbita ei cristalli primari euedrali di olivina di pasta di fondo sono costituenti comuni ma non essenziali.

Minerali indicatori kimberlitici

Le kimberliti sono rocce ignee peculiari perché contengono una varietà di specie minerali con composizioni chimiche che indicano che si sono formate sotto alta pressione e temperatura all'interno del mantello. Questi minerali, come il diopside di cromo (a pirosseno), spinelli di cromo, ilmenite magnesiaca e granati piropo ricchi di cromo, sono generalmente assenti dalla maggior parte delle altre rocce ignee, il che le rende particolarmente utili come indicatori per le kimberliti.

Importanza economica della Kimberlite

Le kimberliti sono la più importante fonte di diamanti al mondo. Nel mondo sono stati scoperti circa 6,400 tubi di kimberlite, di cui circa 900 sono stati classificati come diamantati e di questi poco più di 30 sono stati abbastanza economici da estrarre diamanti.

I depositi che si sono verificati a Kimberley, in Sud Africa, sono stati i primi riconosciuti e la fonte del nome. I diamanti Kimberley sono stati originariamente trovati nella kimberlite esposta all'aria, che era colorata di giallo dalla limonite, e quindi era chiamata "terra gialla". Lavorazioni più profonde hanno incontrato roccia meno alterata, kimberlite serpentinizzata, che i minatori chiamano "terra blu".

Il terreno blu e giallo erano entrambi prolifici produttori di diamanti. Dopo che il terreno giallo si era esaurito, i minatori alla fine del XIX secolo tagliarono accidentalmente il terreno blu e trovarono diamanti di qualità gemma in quantità. L'importanza economica del tempo era tale che, con una marea di diamanti trovati, i minatori si abbassavano a vicenda i prezzi e alla fine diminuivano il valore dei diamanti fino al costo in breve tempo.

Formazione di Kimberlite

Il consenso generale è che le kimberliti si formano in profondità all'interno del mantello, a profondità comprese tra 150 e 450 chilometri, da composizioni esotiche del mantello arricchite in modo anomalo. Esse eruttano rapidamente e violentemente, spesso con 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 si alzano dai serbatoi di magma. La profondità dello scioglimento e il processo di generazione rendono le kimberliti inclini a ospitare xenocristalli di diamante.

La morfologia dei tubi di kimberlite è varia, ma generalmente include un complesso di dighe di alimentazione a immersione verticale 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 da conica a cilindrica chiamata diatrema, che erutta in superficie.

L'espressione superficiale è raramente conservata, ma di solito è simile a un maar vulcano. 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 tra 70 e 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).

Conclusione

• I magmi di Kimberlite sono ricchi di anidride carbonica e acqua che porta il magma rapidamente e violentemente al mantello.
• Kimberlite è una roccia ignea ultramafica potassica ricca di gas.
• Auistralia è attualmente il più grande produttore mondiale di diamanti sono di bassa qualità e utilizzati per scopi industriali.
• La facies kimnerlite del cratere è riconosciuta dalle caratteristiche sedimentarie.
• La facies diatrema si riconosce dal pellet lapillo.
• Le facşes ipabissali sono comunemente riconosciute dalla tessitura segregativa e dalla presenza di abbondanti canciti.

Riferimenti

• Bonewitz, R. (2012). Rocce e minerali. 2a ed. Londra: pubblicazione DK.
• Kurszlaukis, S., & Fulop, A. (2013). Fattori che controllano l'architettura della facies interna dei vulcani maar-diatreme. Bollettino di Vulcanologia, 75 (11), 761.
• Collaboratori di Wikipedia. (2019, 14 febbraio). Kimberlite. In Wikipedia, l'enciclopedia libera. Estratto 16:10, 11 maggio 2019, da https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Kimberlite&oldid=883239063