Kimberlite – Wikipedia

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Tiefes magmatisches Gestein, das durch heftigen Ausbruch aus dem Mantel gebildet wurde und Diamanten tragen kann

Kimberlite
Eruptivgestein

Kimberlite aus den USA
Komposition
Forsteritische Olivin- und Carbonatmineralien mit Spuren von Magnesian-Ilmenit, Chrompyrop, Almandin-Pyrop, Chromdiopsid, Phlogopit, Enstatit und titanarmem Chromit. Enthält manchmal Diamanten.
Querschnitt von Kimberlit aus Südafrika. Die Kimberlitmatrix besteht aus Tonmineralien und Karbonaten, die in den Farben Blau, Lila und Buff präsentiert werden.

Kimberlite ist ein magmatisches Gestein, das manchmal Diamanten enthält. Es ist nach der Stadt Kimberley in Südafrika benannt, wo die Entdeckung eines Diamanten mit 83,5 Karat (16,70 g) namens Star of South Africa im Jahr 1869 einen Diamantenrausch und das Graben der Tagebaumine namens Big Hole hervorrief . Bisher wurde der Begriff Kimberlit als Kimberlit II auf Olivin-Lamproite angewendet, dies war jedoch ein Fehler.[1]

Kimberlit kommt in der Erdkruste in vertikalen Strukturen vor, die als Kimberlitrohre bekannt sind, sowie in magmatischen Deichen. Kimberlit kommt auch als horizontale Schweller vor.[2] Kimberlitpfeifen sind heute die wichtigste Quelle für abgebaute Diamanten. Der Konsens über Kimberlite ist, dass sie tief im Mantel gebildet werden. Die Bildung erfolgt in Tiefen zwischen 150 und 450 Kilometern (93 und 280 Meilen), möglicherweise aus anomal angereicherten exotischen Mantelzusammensetzungen, und sie brechen schnell und heftig aus, häufig mit beträchtlichem Kohlendioxid[3] und andere flüchtige Bestandteile. Es ist diese Tiefe des Schmelzens und der Erzeugung, die Kimberlite dazu neigt, Diamant-Xenokristalle aufzunehmen.

Trotz seiner relativen Seltenheit hat Kimberlit Aufmerksamkeit erregt, da es als Träger von Diamanten und Granatperidotit-Mantel-Xenolithen zur Erdoberfläche dient. Die wahrscheinliche Ableitung aus Tiefen, die größer sind als bei jedem anderen magmatischen Gesteinstyp, und die extreme Magmazusammensetzung, die sich in einem niedrigen Kieselsäuregehalt und einem hohen Grad an inkompatibler Spurenelementanreicherung widerspiegelt, machen ein Verständnis der Kimberlit-Petrogenese wichtig. In dieser Hinsicht kann die Untersuchung von Kimberlit Informationen über die Zusammensetzung des tiefen Mantels und die Schmelzprozesse liefern, die an oder nahe der Grenzfläche zwischen der kratonischen kontinentalen Lithosphäre und dem darunter liegenden konvektierenden asthenosphärischen Mantel stattfinden.

Morphologie und Vulkanologie[edit]

Verteilung der Diamantvorkommen. Kratons: CA-Zentralafrikaner (Kasai), Südafrikaner (Kalahari), WA-Westafrikaner, Schwemmland und Körper: A-Akwatia / Birim, B-Banankoro, Bf-Buffels-Fluss, Cb-Carnot / Berberati, Cu-Cuango-Tal , Do-Dokolwayo-Körper, F-Finsch-Körper, G-Gope-Körper, J-Kwaneng-Körper, Ja-Jagersfontein-Körper, k-Koidu-Körper, Kb-Kimberley-Körper, Ko-Koffiefontein-Körper, L-Letlhakanebody, Le-Letseng-Körper, Li-Lichtenburg, Lo-Lower Orange River, Lu-Lunda-Körper, M-Mitzic-Körper, Mb-Mbuji-Mayi-Körper, Mo-Mouka Ouadda, Mw-Mwadui-Körper, Na-Namibia und Namaqualand, O-Orapa-Körper, P- Primier-Körper, R-River Ranch-Körper, T-Tortiya, Ts-Tshkipa, V-Venetia-Körper, Vo-Vaal / Orange Rivers, Ye-Yengema

Viele Kimberlitstrukturen werden als karottenförmige vertikale Einbrüche eingelagert, die als “Rohre” bezeichnet werden. Diese klassische Karottenform entsteht durch einen komplexen intrusiven Prozess von kimberlitischem Magma, das einen großen Anteil an CO erbt2 (geringere Mengen an H.2O) im System, das eine tiefe explosive Siedestufe erzeugt, die ein erhebliches vertikales Abfackeln verursacht.[4] Die Kimberlit-Klassifizierung basiert auf der Erkennung unterschiedlicher Gesteinsfazies. Diese unterschiedlichen Fazies sind mit einer bestimmten Art magmatischer Aktivität verbunden, nämlich Krater-, Diatrem- und Hypabyssalgestein.[5][6]

Die Morphologie von Kimberlit-Rohren und ihre klassische Karottenform ist das Ergebnis eines explosiven Diatrem-Vulkanismus aus sehr tiefen Mantelquellen. Diese Vulkanexplosionen erzeugen vertikale Steinsäulen, die aus tiefen Magmareservoirs aufsteigen. Die Morphologie von Kimberlit-Rohren ist unterschiedlich, umfasst jedoch einen Deichkomplex aus tafelförmigen, vertikal eintauchenden Feeder-Deichen in der Rohrwurzel, der sich bis zum Mantel erstreckt. Innerhalb von 1,5 bis 2 km Entfernung von der Oberfläche explodiert das unter hohem Druck stehende Magma nach oben und dehnt sich zu einem konischen bis zylindrischen Diatrem aus, das an der Oberfläche ausbricht. Der Oberflächenausdruck ist selten erhalten, ähnelt jedoch normalerweise einem Maar-Vulkan. Kimberlit-Deiche und Schweller können dünn sein (1–4 m), während die Rohre einen Durchmesser von etwa 75 m bis 1,5 km haben.[7]

In Pennsylvania gibt es zwei Jurber-Kimberlit-Deiche. Einer, der Gates-Adah-Deich, taucht am Monongahela-Fluss an der Grenze der Grafschaften Fayette und Greene auf. Der andere, der Dixonville-Tanoma-Deich im zentralen Indiana County, taucht an der Oberfläche nicht auf und wurde von Bergleuten entdeckt.[8] Ähnlich gealterter Kimberlit wird an mehreren Orten in New York gefunden.[9]

Petrologie[edit]

Sowohl der Ort als auch der Ursprung kimberlitischer Magmen sind umstritten. Ihre extreme Anreicherung und Geochemie haben zu zahlreichen Spekulationen über ihre Herkunft geführt, wobei Modelle ihre Quelle innerhalb des subkontinentalen lithosphärischen Mantels (SCLM) oder sogar so tief wie die Übergangszone platzieren. Der Mechanismus der Anreicherung war auch das Thema von Interesse bei Modellen, einschließlich teilweisem Schmelzen, Assimilation von subduziertem Sediment oder Ableitung von einer primären Magmaquelle.

In der Vergangenheit wurden Kimberlite in zwei verschiedene Sorten eingeteilt, die als “basaltisch” und “glimmerhaltig” bezeichnet werden und hauptsächlich auf petrographischen Beobachtungen beruhen.[10] Dies wurde später von CB Smith überarbeitet, der diese Abteilungen basierend auf den Isotopenaffinitäten dieser Gesteine ​​unter Verwendung der Nd-, Sr- und Pb-Systeme in “Gruppe I” und “Gruppe II” umbenannte.[11] Roger Mitchell schlug später vor, dass diese Kimberliten der Gruppen I und II so deutliche Unterschiede aufweisen, dass sie möglicherweise nicht so eng miteinander verwandt sind, wie man einst dachte. Er zeigte, dass Kimberlite der Gruppe II eine engere Affinität zu Lamproiten aufweisen als zu Kimberliten der Gruppe I. Daher klassifizierte er Kimberlite der Gruppe II als Orangeite, um Verwirrung zu vermeiden.[12]

Gruppe I Kimberlite[edit]

Kimberlite der Gruppe I bestehen aus CO2-reiche ultramafische magmatische Kaliumgesteine, die von primären forsteritischen Olivin- und Carbonatmineralien dominiert werden, mit einer Spurenelementanordnung aus Magnesian-Ilmenit, Chrompyrop, Almandin-Pyrop, Chromdiopsid (in einigen Fällen subkalzisch), Phlogopit, Enstatit und Ti-armem Chromit . Kimberlite der Gruppe I weisen eine charakteristische ungleiche Struktur auf, die durch makrokristalline (0,5–10 mm oder 0,020–0,394 Zoll) bis megakristalline (10–200 mm oder 0,39–7,87 Zoll) Phänokristalle von Olivin, Pyrop, Chromdiopsid, Magnesian-Ilmenit und Phlogopit verursacht wird in einer fein- bis mittelkörnigen Grundmasse.

Die Grundmassenmineralogie, die einer echten Zusammensetzung des magmatischen Gesteins ähnlicher ist, wird von Karbonat und erheblichen Mengen an forsteritischem Olivin dominiert, mit geringeren Mengen an Pyropgranat, Cr-Diopsid, magnesischem Ilmenit und Spinell.

Olivin Lamproites[edit]

Olivin-Lamproite wurden früher als Kimberlit oder Orangeit der Gruppe II bezeichnet, als Reaktion auf die falsche Annahme, dass sie nur in Südafrika vorkommen. Ihr Vorkommen und ihre Petrologie sind jedoch global identisch und sollten nicht fälschlicherweise als Kimberlit bezeichnet werden.[13] Olivin-Lamproite sind ultrapotassische, peralkalische Gesteine, die reich an flüchtigen Bestandteilen sind (vorwiegend H.2Ö). Das charakteristische Merkmal von Olivin-Lamproiten sind Phlogopit-Makrokristalle und Mikrophenokristalle sowie Grundmassen-Glimmer, deren Zusammensetzung von Phlogopit zu “Tetraferriphlogopit” variiert (anomal al-armes Phlogopit, das Fe benötigt, um in die tetraedrische Stelle einzutreten). Resorbierte Olivin-Makrokristalle und euhedrische Primärkristalle von gemahlenem Olivin sind übliche, aber nicht wesentliche Bestandteile.

Zu den charakteristischen Primärphasen in der Grundmasse gehören zonierte Pyroxene (von Ti-Aegirin umrandete Diopsidkerne), Mineralien der Spinellgruppe (Magnesianchromit zu titanhaltigem Magnetit), Sr- und REE-reiches Perowskit, Sr-reicher Apatit, REE-reiche Phosphate ( Monazit, Daqingshanit), Mineralien der Kali-Barian-Hollandit-Gruppe, Nb-tragendes Rutil und Mn-tragendes Ilmenit.

Kimberlitische Indikatormineralien[edit]

Kimberlite sind eigenartige magmatische Gesteine, da sie eine Vielzahl von Mineralarten mit chemischen Zusammensetzungen enthalten, die darauf hinweisen, dass sie sich unter hohem Druck und hoher Temperatur im Mantel gebildet haben. Diese Mineralien wie Chromdiopsid (ein Pyroxen), Chromspinelle, Magnesian-Ilmenit und chromreiche Pyrop-Granate fehlen im Allgemeinen in den meisten anderen magmatischen Gesteinen, was sie als Indikatoren für Kimberlite besonders nützlich macht.

Diese Indikatormineralien werden im Allgemeinen in Flusssedimenten in modernem Schwemmlandmaterial gesucht. Ihre Anwesenheit kann auf die Anwesenheit eines Kimberlits in der erosiven Wasserscheide hinweisen, die das Alluvium produziert hat.

Geochemie[edit]

Die Geochemie der Kimberlite wird durch folgende Parameter definiert:

  • ultramafic, MgO> 12% und im Allgemeinen> 15%;
  • ultrapotassisch, molar K.2O / Al2Ö3 > 3;
  • nahezu primitives Ni (> 400 ppm), Cr (> 1000 ppm), Co (> 150 ppm);
  • REE-Anreicherung;[14]
  • mäßig bis hochlithophiles lithophiles Element (LILE)[15] Anreicherung, ΣLILE => 1.000 ppm;
  • hoch H.2O und CO2.

Wirtschaftliche Bedeutung[edit]

Kimberlite sind die wichtigste Quelle für Primärdiamanten. Viele Kimberlit-Rohre produzieren auch reichhaltige alluviale oder eluviale Diamant-Placer-Ablagerungen. Weltweit wurden etwa 6.400 Kimberlit-Rohre entdeckt, von denen etwa 900 als diamanthaltig eingestuft wurden und von denen etwas mehr als 30 wirtschaftlich genug waren, um Diamanten abzubauen.[16]

Die in Kimberley, Südafrika, vorkommenden Ablagerungen waren die ersten, die erkannt wurden, und die Quelle des Namens. Die Kimberley-Diamanten wurden ursprünglich in verwittertem Kimberlit gefunden, der durch Limonit gelb gefärbt war und daher als “gelber Grund” bezeichnet wurde. Bei tieferen Arbeiten stieß man auf weniger verändertes Gestein, serpentinierten Kimberlit, den Bergleute als “blauen Boden” bezeichnen.

Siehe auch Mir Mine und Udachnaya Pipe, beide in der Republik Sacha, Sibirien.

Der blaue und der gelbe Grund waren beide produktive Diamantenproduzenten. Nachdem der gelbe Boden erschöpft war, schnitten Bergleute im späten 19. Jahrhundert versehentlich in den blauen Boden und fanden in großer Menge Diamanten in Edelsteinqualität. Die wirtschaftliche Bedeutung der Zeit war so groß, dass die Bergleute bei einer Flut von Diamanten die Preise der anderen unterboten und schließlich den Wert der Diamanten in kurzer Zeit auf die Kosten senkten.[17]

Verwandte Gesteinsarten[edit]

Verweise[edit]

  1. ^ Francis, Don. “Kimberliten und Aillikiten als Sonden des kontinentalen lithosphärischen Mantels” (PDF). Lithos.
  2. ^ Barnett, W.; et al. (2013), “Wie Struktur und Spannung die Kimberlitlagerung beeinflussen”, in Pearson, D. Graham; et al. (Hrsg.), Proceedings of 10th International Kimberlite Conference, Band 2, Springer, p. 63, ISBN 978-81-322-1172-3
  3. ^ Patterson, Michael (2013). “Kimberlit-Eruptionen als Auslöser für frühe kenozoische Hyperthermie”. Geochemie, Geophysik, Geosysteme. 14 (2): 448–456. doi:10.1002 / ggge.20054.
  4. ^ Bergman, Steven C. (1987). “Lamproite und andere kaliumreiche magmatische Gesteine: eine Überprüfung ihres Vorkommens, ihrer Mineralogie und ihrer Geochemie”. Geological Society, London, Sonderpublikationen. 30 (1): 103–190. doi:10.1144 / GSL.SP.1987.030.01.08. S2CID 129449668.
  5. ^ Clement, CR, 1982: Eine vergleichende geologische Untersuchung einiger wichtiger Kimberlitrohre im Freistaat Nordkap und Orange. Doktorarbeit, Universität von Kapstadt.
  6. ^ Clement, CR und Skinner, EMW 1985: Eine texturgenetische Klassifikation von Kimberliten. Transaktionen der Geological Society of South Africa. S. 403–409.
  7. ^ Kjarsgaard, BA (2007). “Kimberlite-Rohrmodelle: Bedeutung für die Exploration” (PDF). In Milkereit, B. (Hrsg.). Explorationsverfahren 07: Fünfte zehnjährige internationale Konferenz über Mineralexploration. Decennial Mineral Exploration Conferences, 2007. S. 667–677. Abgerufen 1. März 2018.
  8. ^ Berg, TM, Edmunds, WE, Geyer, AR und andere, Compiler (1980). Geologische Karte von Pennsylvania: Pennsylvania Geologic Survey, Karte 1, Maßstab 1: 250.000.
  9. ^ Bailey, David G; Lupulescu, Marian. “Kimberlitische Felsen von Central New York”. Field Trip Guidebook, 79. Jahrestagung der New York State Geological Association. Abgerufen 30. August 2017.
  10. ^ Wagner, PA, 1914: Die Diamantenfelder Südafrikas; Transvaal-Führer, Johannesburg.
  11. ^ Smith, CB, 1983: Blei-, Strontium- und Neodym-Isotopenbeweise für Quellen von afrikanischem Kimberlit aus der Kreidezeit, Nature, 304, S. 51–54.
  12. ^ Mitchell, Roger Howard (1995). Kimberliten, Orangeiten und verwandte Felsen. Boston, MA: Springer US. ISBN 978-1461519935.
  13. ^ Francis, Don; Patterson, Michael (April 2009). “Kimberliten und Aillikiten als Sonden des kontinentalen lithosphärischen Mantels”. Lithos. 109 (1–2): 72–80. doi:10.1016 / j.lithos.2008.05.007.
  14. ^ Nixon, PH, 1995. Die Morphologie und Art der primären diamanthaltigen Vorkommen. Journal of Geochemical Exoloration, 53: 41–71.
  15. ^ Erschöpfung von Gold und LILE in der unteren Kruste: Lewisian Complex, Schottland.
  16. ^ “FAQ zu Diamantinvestitionen”. MINING.com. 18. Februar 2014. Abgerufen 30. August 2017.
  17. ^ “Südafrika: Eine neue Geschichte der Entwicklung der Diamantenfelder” (1902): New York Times Archives, New York Times.

Weiterführende Literatur[edit]

Externe Links[edit]