Kimberliet

Kimberliet is een stollingsgesteente waarvan de belangrijkste bron is ruiten. Kimberliet is een variëteit van peridotiet. Het is rijk aan small mineralen inhoud en vaak in de vorm van kristallen van flogopiet. Andere overvloedig aanwezige mineralen zijn chroomdiopsiet, olivijn, en chroom- en pyrooprijk granaat. Kimberliet wordt doorgaans aangetroffen in pijpen – structuren met verticale randen die in dwarsdoorsnede ruwweg cirkelvormig zijn. Het gesteente is mogelijk geïnjecteerd in de zwakke plekken in de mantel. Delen van de mantel rotsen worden vaak in kimberlieten naar de oppervlakte gebracht, waardoor ze een waardevolle bron van informatie over de innerlijke wereld zijn.

Ondanks zijn relatieve zeldzaamheid heeft kimberliet de aandacht getrokken omdat het dient als drager van diamanten en granaat peridotiet mantel xenolieten naar het aardoppervlak. De waarschijnlijke afleiding ervan uit diepten die groter zijn dan enig ander type stollingsgesteente, en de extreme magmasamenstelling die het weerspiegelt in termen van een laag silicagehalte en hoge niveaus van onverenigbare verrijking van sporenelementen, maken een goed begrip van de petrogenese van kimberliet belangrijk. In dit opzicht heeft de studie van kimberliet het potentieel om informatie te verschaffen over de samenstelling van de diepe mantel en smeltprocessen die plaatsvinden op of nabij het grensvlak tussen de kratonische continentale lithosfeer en de onderliggende convecterende asthenosferische mantel.

naam oorsprong: De rotskimberliet is vernoemd naar Kimberley, Zuid-Afrika, waar hij voor het eerst werd herkend. Kimberley-diamanten werden oorspronkelijk gevonden in verweerd kimberliet, dat geel gekleurd was limonite, en werd daarom gele grond genoemd. Dieper werk leverde minder veranderd gesteente op, serpentinized kimberliet, dat mijnwerkers blauwe grond noemen.

Kimberliet-classificatie

Gebaseerd op onderzoek naar een groot aantal kimberlieten deposito'sverdeelden geologen de kimberlieten in 3 afzonderlijke eenheden op basis van hun morfologie petrologie.

Deze eenheden zijn:

1. Krater Facies Kimberlite
2. Diatreme Facies Kimberlite
3. Hypabyssale Facies Kimberlite

1) Kraterfacies Kimberlite

De oppervlaktemorfologie van een onverweerde kimberliet wordt gekenmerkt door een krater met een diameter tot 2 kilometer, waarvan de vloer enkele honderden meters onder het maaiveld kan liggen. De krater is over het algemeen het diepst in het midden. Rond de krater bevindt zich een tufsteen ring die relatief klein is, doorgaans minder dan 30 meter, vergeleken met de diameter van de krater. In kimberlietkraters worden twee hoofdcategorieën gesteenten aangetroffen: pyroclastisch, gesteenten die zijn afgezet door uitbarstende krachten; en epilastisch, dit zijn rotsen die door water zijn herwerkt.

2) Diatreme Facies Kimberlite

Kimberlite diatremes zijn 1-2 kilometer diepe, over het algemeen wortelvormige lichamen die aan het oppervlak cirkelvormig tot elliptisch zijn en taps toelopen in de diepte. Het dipcontact met de gastgesteenten is gewoonlijk 80-85 graden. De zone wordt gekenmerkt door gefragmenteerd vulkanisch kimberlitisch materiaal en xenolieten die van verschillende niveaus in de aardkorst zijn geplukt tijdens de reis van de kimberlieten naar de oppervlakte. Enkele textuurkenmerken van Diatreme Facies Kimberlite:

3) Hypabyssale Facies Kimberlite

Deze rotsen worden gevormd door de kristallisatie van heet, vluchtig rijk kimberlietmagma. Over het algemeen missen ze fragmentatiekenmerken en zien ze er stollingsachtig uit. Enkele textuurkenmerken: Calciet-serpentijn-segregaties in matrix; Bolvormige segregaties van kimberliet in een carbonaatrijke matrix; Rotsfragmenten zijn gemetamorfoseerd of vertonen concentrische zonering; Een ongelijkmatige textuur creëert een pseudoporfyritische textuur.

Koolstof en Kimberliet

Koolstof is een van de meest voorkomende elementen ter wereld en is een van de vier essentiële zaken voor het bestaan ​​van leven. Mensen bestaan ​​voor ruim 18 procent uit koolstof. De lucht die we inademen bevat sporen van koolstof. Wanneer het in de natuur voorkomt, bestaat koolstof in drie basisvormen:

Diamant – een extreem hard, helder kristal

Diamanten ontstaan ​​ongeveer 100 km onder het aardoppervlak, in het gesmolten gesteente van de aardmantel, dat voor de juiste hoeveelheid druk en warmte zorgt om koolstof in diamant om te zetten. Om een ​​diamant te kunnen creëren, moet koolstof onder een druk van ten minste 161 pond per vierkante inch (psi of 435,113 kilobar) worden geplaatst bij een temperatuur van ten minste 30 graden Fahrenheit (752 graden Celsius). Als de omstandigheden onder een van deze twee punten dalen, grafiet zal gemaakt worden. Op een diepte van 93 km of meer neemt de druk toe tot ongeveer 150 psi (725,189 kilobar) en kan de hitte hoger zijn dan 50 F (2,192 C). De meeste diamanten die we vandaag de dag zien, zijn miljoenen (zo niet miljarden) jaren geleden gevormd. Krachtige magma-uitbarstingen brachten de diamanten naar de oppervlakte, waardoor kimberlietpijpen ontstonden.

Kimberlietpijpen ontstaan ​​doordat magma door diepe breuken in de aarde stroomt. Het magma in de kimberlietpijpen werkt als een lift en duwt de diamanten en andere gesteenten en mineralen in slechts een paar uur door de mantel en korst. Deze uitbarstingen waren kort, maar vele malen krachtiger dan de vulkaanuitbarstingen die vandaag de dag plaatsvinden. Het magma bij deze uitbarstingen ontstond op een diepte die driemaal dieper was dan de magmabron vulkanen als Zet St. Helens op, aldus het American Museum of Natural History.

Het magma koelde uiteindelijk af in deze kimberlietpijpen, waardoor conische aderen van kimberlietgesteente achterbleven die diamanten bevatten. Kimberliet is een blauwachtige rots waar diamantmijnwerkers naar op zoek zijn bij het zoeken naar nieuwe diamantafzettingen. Het oppervlak van diamantdragende kimberlietpijpen varieert van 2 tot 146 hectare (5 tot 361 acres).

Diamanten kunnen ook worden gevonden in rivierbeddingen, die alluviale diamantlocaties worden genoemd. Dit zijn diamanten die hun oorsprong vinden in kimberlietpijpen, maar in beweging worden gebracht door geologische activiteit. Gletsjers en water kunnen diamanten ook duizenden kilometers van hun oorspronkelijke locatie verplaatsen. Tegenwoordig worden de meeste diamanten gevonden in Australië, Borneo, Brazilië, Rusland en verschillende Afrikaanse landen, waaronder Zuid-Afrika en Zaïre.

Kimberlite plaatsingsmodellen

Mitchell (1986) bespreekt verschillende theorieën en presenteert een uitgebreidere kritiek op elke emplacementtheorie.

1. Explosieve vulkanismetheorie
2. Magmatische (fluïdisatie) theorie
3. Hydrovulkanische theorie

1. Theorie van explosief vulkanisme

Deze theorie omvat het verzamelen van kimberlietmagma op ondiepe diepten en de daaropvolgende opbouw van vluchtige stoffen. Wanneer de druk in deze zak, een tussenkamer genoemd, voldoende is om de belasting van de rotsen erboven te overwinnen, volgt er een uitbarsting. Aangenomen werd dat het epicentrum van de uitbarsting zich op het diatreme facies-contact bevond.

Door middel van uitgebreide mijnbouw is het duidelijk dat deze theorie onhoudbaar is. Op diepte is geen tussenkamer gevonden.

2. Magmatische theorie

Deze oorspronkelijke voorstander van deze theorie was Dowson (1971). Het werd vervolgens voortgebouwd door Clement (1982) en wordt gepusht door Field en Scott Smith (1999).

Kimberlietmagma stijgt op uit de diepte met verschillende pulsen die 'embryonale pijpen' worden genoemd. Het oppervlak wordt niet doorbroken en de vluchtige stoffen ontsnappen niet. Op een gegeven moment bereiken de embryonale pijpen een voldoende ondiepe diepte. Waarbij de druk van de vluchtige stoffen de belasting van de bovenliggende rotsen kan overwinnen. Terwijl de vluchtige stoffen ontsnappen, zorgt een korte periode van fluïdisatie ervoor. Er wordt aangenomen dat fluïdisatie van korte duur is, aangezien fragmenten gewoonlijk hoekig zijn.

3. Hydrovulkanische theorie

De belangrijkste voorstander van deze theorie is Lorenz (1999). Kimberlites-magma stijgt op uit de diepte door smalle kloven van 1 meter dik. Het kimberlietmagma is structureel geconcentreerd fouten die fungeren als brandpunten voor water, of de resulterende breuk als gevolg van vluchtige exsolutie van de stijgende kimberlieten kunnen fungeren als brandpunt voor water. Het afgebroken gesteente wordt aangevuld met grondwater. Een andere impuls van kimberlietmagma volgt de structurele zwakte in het gesteente en komt naar de oppervlakte en komt opnieuw in contact met water, wat een nieuwe explosie veroorzaakt.

Kimberliet-geochemie

De geochemie van Kimberlites wordt bepaald door de volgende parameters:

ultramafisch, MgO >12% en in het algemeen >15%;

ultrakalium, molair K2O/Al2O3 >3;

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

REE-verrijking;[14]

matige tot hoge verrijking van lithofiele elementen met grote ionen (LILE), ΣLILE => 15 ppm;

hoge H2O en CO2.

Kimberliet-compositie

Zowel de locatie als de oorsprong van kimberlitische magma's zijn onderwerp van discussie. Hun extreme verrijking en geochemie hebben geleid tot een grote hoeveelheid speculatie over hun oorsprong, waarbij modellen hun bron binnen de subcontinentale lithosferische mantel (SCLM) of zelfs zo diep als de overgangszone plaatsen. Het verrijkingsmechanisme is ook het onderwerp van belangstelling geweest met modellen zoals gedeeltelijk smelten, assimilatie van ondergedompeld sediment of afleiding van een primaire magmabron.

Historisch gezien zijn kimberlieten op basis van petrografische waarnemingen geclassificeerd in twee verschillende variëteiten, basaltachtig en micaceous. Dit werd later herzien door CB Smith, die de naam “groep I” en “groep II” van deze groepen hernoemde op basis van de isotopische affiniteiten van deze gesteenten met behulp van Nd-, Sr- en Pb-systemen. Roger Mitchell stelde later voor om deze kimberlieten van groep I en II tentoon te stellen. Deze voor de hand liggende verschillen zijn misschien niet zo nauw met elkaar verbonden als ze ooit dachten. II. De groep toonde aan dat de kimberlieten meer neiging vertoonden tot lampolines dan groep I. Daarom classificeerde groep II de kimberlieten opnieuw als oranje om verwarring te voorkomen.

Groep I kimberlieten

Kimberlieten uit Groep I zijn CO2-rijk ultramafisch kalium stollingsgesteenten gedomineerd door primair forsteritisch olivijn en carbonaatmineralen, met een sporenminerale verzameling van magnesiumoxide ilmeniet, chromium pyrope, almandine-pyrope, chroom diopside (in sommige gevallen subcalcisch), flogopiet, enstatiet en van Ti-armen chromiet. Kimberlieten van Groep I vertonen een kenmerkende ongelijkkorrelige textuur veroorzaakt door macrokristallen (0.5-10 mm of 0.020-0.394 inch) tot megakristallen (10-200 mm of 0.39-7.87 inch) fenocrysten van olivijn, pyrope, chromian diopside, magnesisch ilmeniet en flogopiet. in een fijn tot middelkorrelige grondmassa.

Olivijn lamproieten

Olivijnlamproieten werden voorheen kimberliet of orangeiet van groep II genoemd, als reactie op de onjuiste opvatting dat ze alleen in Zuid-Afrika voorkwamen. Hun voorkomen en petrologie zijn echter wereldwijd identiek en mogen niet ten onrechte kimberliet worden genoemd. Olivijnlamproieten zijn ultrakalische, peralkalische gesteenten die rijk zijn aan vluchtige stoffen (voornamelijk H2O). Het onderscheidende kenmerk van olivijnlamproieten zijn flogopiet-macrokristallen en microfenocrysten, samen met grondmassa-mica's die in samenstelling variëren van flogopiet tot "tetraferriphlogopiet" (abnormaal Al-arm flogopiet waarbij Fe de tetraëdrische plaats moet binnendringen). Geresorbeerde olivijnmacrokristallen en euhedrale primaire kristallen van olivijn uit de grondmassa zijn veel voorkomende maar geen essentiële bestanddelen.

Kimberlitische indicatormineralen

Kimberlieten zijn bijzondere stollingsgesteenten omdat ze een verscheidenheid aan minerale soorten bevatten met chemische samenstellingen die erop wijzen dat ze onder hoge druk en temperatuur in de mantel zijn gevormd. Deze mineralen, zoals chroomdiopside (a pyroxeen), chroomspinellen, magnesiumilmeniet en pyrope-granaten die rijk zijn aan chroom, zijn over het algemeen afwezig in de meeste andere stollingsgesteenten, waardoor ze bijzonder nuttig zijn als indicatoren voor kimberlieten.

Economisch belang van Kimberlite

Kimberlieten zijn de belangrijkste bron van diamanten ter wereld. Er zijn ongeveer 6,400 kimberlietpijpen in de wereld ontdekt, waarvan er ongeveer 900 zijn geclassificeerd als diamanthoudend, en daarvan zijn er iets meer dan 30 economisch genoeg geweest om diamantmijnen te ontginnen.

De afzettingen in Kimberley, Zuid-Afrika, waren de eerste erkende en de bron van de naam. De Kimberley-diamanten werden oorspronkelijk gevonden in verweerd kimberliet, dat geel gekleurd was door limoniet en daarom “gele grond” werd genoemd. Bij diepere werkzaamheden kwam men minder veranderd gesteente tegen, serpentinized kimberliet, dat mijnwerkers ‘blauwe grond’ noemen.

De blauwe en gele grond waren beide productieve producenten van diamanten. Nadat de gele grond was uitgeput, sneden mijnwerkers eind 19e eeuw per ongeluk in de blauwe grond en vonden ze diamanten van edelsteenkwaliteit in grote hoeveelheden. Het economische belang van die tijd was zo groot dat, toen er een vloed aan diamanten werd gevonden, de mijnwerkers elkaars prijzen onderboden en uiteindelijk de waarde van de diamanten in korte tijd tot de kostprijs verlaagden.

Kimberliet-formatie

De algemene consensus is dat kimberlieten diep in de mantel worden gevormd, op een diepte tussen 150 en 450 kilometer, uit abnormaal verrijkte exotische mantelcomposities. Ze barsten snel en gewelddadig uit, waarbij vaak aanzienlijke hoeveelheden kooldioxide (CO2) en vluchtige componenten vrijkomen. De gewelddadige explosies veroorzaken verticale kolommen van gesteente – vulkanische pijpen of kimberlietpijpen – die uit de magmareservoirs oprijzen. De diepte van het smelten en het generatieproces maken kimberlieten vatbaar voor het herbergen van diamantxenocrysten.

De morfologie van kimberlietpijpen is gevarieerd, maar omvat over het algemeen een met zeilen bedekt dijkcomplex van verticaal dompelende voedingsdijken in de wortel van de pijp, die zich uitstrekken tot aan de mantel. Binnen 1.5-2 kilometer (km) van het oppervlak zet het magma, terwijl het naar boven explodeert, uit en vormt een conische tot cilindrische zone, de diatreme genaamd, die naar de oppervlakte uitbarst.

De oppervlakte-uitdrukking blijft zelden behouden, maar lijkt meestal op een maar vulkaan. De diameter van een kimberlietpijp aan het oppervlak bedraagt ​​doorgaans enkele honderden meters tot een kilometer.

Er wordt aangenomen dat veel kimberlietpijpen ongeveer 70 tot 150 miljoen jaar geleden zijn gevormd, maar in zuidelijk Afrika zijn er verschillende die tussen 60 en 1,600 miljoen jaar geleden zijn gevormd (Mitchell, 1995, p. 16).

Conclusie

• Kimberlietmagma's zijn rijk aan kooldioxide en water, waardoor het magma snel en met geweld naar de mantel wordt gebracht.
• Kimberliet is een gasrijk kaliumachtig ultramafisch stollingsgesteente.
• Australië is momenteel 's werelds grootste producent van diamanten die van lage kwaliteit zijn en voor industriële doeleinden worden gebruikt.
• De kimnerliet van de kraterfacies is herkenbaar aan sedimentaire kenmerken.
• De diatreme facies worden herkend door pellets lapilli.
• De hypabyssale facşes worden algemeen herkend door de gescheiden textuur en de aanwezigheid van overvloedige canciet.

Referenties

• Bonewitz, R. (2012). Rotsen en mineralen. 2e druk. Londen: DK Publishing.
• Kurszlaukis, S., en Fulop, A. (2013). Factoren die de interne faciesarchitectuur van maar-diatreme vulkanen beheersen. Bulletin van vulkanologie, 75 (11), 761.
• Wikipedia-bijdragers. (2019, 14 februari). Kimberliet. In Wikipedia, de vrije encyclopedie. Opgehaald op 16 mei 10, 11:2019, van https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Kimberlite&oldid=883239063