Kimberlit: definicija, izvor, cevi in vloga pri nastanku diamantov

Kimberlit je magmatska kamnina, ki je najbolj znana po tem, da včasih vsebuje diamante. Ime je dobil po mestu Kimberley v Južni Afriki. Odkritje velikega 83,5-karatnega (16,70 g) diamanta leta 1871 je sprožilo "diamantno mrzlico". Posledica tega je bil Big Hole, velik odprt rudnik.

Kimberlit se v Zemljini skorji pojavlja v navpičnih strukturah, imenovanih "cevi", ter v magmatskih grobljah in pragovih. Kimberlitne cevi so danes najpomembnejši vir izkopanih diamantov. Kimberliti nastajajo globoko v zemeljskem plašču. Nastanejo na globinah med 150 in 450 kilometri (93 in 280 milj) Kimberlitni material izbruhne hitro in burno, pogosto z veliko ogljikovega dioksida in drugih hlapnih sestavin.

Kimberlit je pritegnil pozornost, ker je nosilec diamantov in ksenolitov granatnega peridotita iz plašča na zemeljsko površje. Preučevanje kimberlita lahko zagotovi informacije o sestavi spodnjega plašča. O procesih taljenja na meji med kratonsko kontinentalno litosfero in spodaj ležečim konvektantnim astenosferskim plaščem ali v njeni bližini je malo znanega.

Kaj je kimberlit — sestava in značilnosti

Kimberlit je ultramafična, pogosto bogata z olivinom in sekundarnimi mineralnimi fazami kamnina z izrazitim vsebnostnim magnetizmom hlapnih komponent (npr. CO2, H2O). Tipično vsebuje tudi minerale, kot so:

• olivin (pogosto razdrobljen),
• phlogopit (mikatična faza),
• klino- in ortopirokseni,
• granati (vključno s pyrope, ki so pomembni indikatorji),
• ilmenit in drugi oksidi.

Kimberliti so heterogene kamnine: v njih se pogosto pojavljajo ksenoklasti in ksenoliti — koščki vrhnjih ali spodnjih kamnin in mineralov, prinešeni iz globin. Teksturno so pogosto porozni, z vnetljivimi, eksplozivnimi znaki izbruha (tefra, tuf, peclji). V hiperspecifičnih primerih ločimo dve glavni skupini kimberlitov (v literaturi navedeno kot Group I in Group II ali klasični kimberliti in "orangeiti"/lamproiti), ki se razlikujejo po mineralogiji in kemiji.

Izvor in mehanizem nastanka

Kimberliti izvirajo zelo globoko — v območju spodnjega plašča — pri pritiskih in temperaturah, kjer so stabilni tudi diamanti. Običajne globine izvora so med približno 150 in 450 km. Magma nastane zaradi delnega taljenja plašča ali stiskanja po konvekcijskih procesih, kjer igrajo vlogo lokalne anomalične sestave, stopinje vodnosti in vdor plinov.

Ko se kimberlitna magma dvigne, to počne izjemno hitro in eksplozivno. Hlapne sestavine (predvsem CO2, tudi H2O ter druge plinaste komponente) povzročijo razprševanje magme v diatreme in cevne strukture, pogosto s hitrim transportom <>mafnih <>mineralnih inkluzij — kar omogoča, da diamanti preživijo transport na površje brez preoblikovanja v grafit.

Kimberlitne cevi in diatreemi — morfologija in rudarjenje

Kimberlitne cevi so navpične, pogosto stožčaste ali "korenično/korito" oblikovane strukture, ki se na površini odpirajo široko in se proti dnu zožujejo. Pomembne značilnosti:

• diatreem (vrhnji del cevi): poln fragmentirane kamnine, tufiziranih materialov in grobih frakcioniranih vključkov;
• root zone (korenska cona): območje v večjih globinah, kjer so pogostejši velikanski ksenoliti in primarna magmatska tekstura;
• cevi so lahko prečesane z intruzijami in poznejšimi erozijskimi plastmi — zato so nekatere diamante izpostavljene in dostopne z odprtim kopanjem (kot Big Hole), druge pa zahtevajo podzemno rudarjenje.

Rudarska tehnika je odvisna od velikosti in globine cevi: odprti jaški so ekonomični, kadar je cev plitka in široka; globlje ali manjše cevi se običajno izkopavajo podzemno.

Vloga pri nastanku in ohranjanju diamantov

Diamanti nastajajo v plašču pri visokih tlakih (več gigapaskalov) in temperaturah, običajno na globinah okoli 150–250 km. Kimberlit deluje kot "dvigalo", ki te diamante in druge plaščne materiale hitro prenese na površje. Hitrost dviga je ključna: počasnejši dvig bi omogočil preoblikovanje diamanta v grafit pri nižjih pritiskih in temperaturah — zato eksploziven, hiter transport omogoča ohranjanje diamantov v primerni strukturi.

Poleg diamantov kimberliti pogosto prinesejo tudi ksenolite granatnega peridotita in drugih stožcev, kar geologom omogoča neposreden vpogled v sestavo spodnjega plašča. To je eden glavnih razlogov, zakaj so kimberliti tako geološko pomembni.

Indikatorni minerali in iskanje virov diamantov

Pri raziskovanju diamantnih potencialov kimberlitov geologi iščejo značilne indikatorne minerale, med njimi:

• pyrope granat (Cr-pyrope),
• chrome diopside,
• chromian ilmenit,
• olivinski fragmenti z značilno kemijo.

Ti minerali so stabilni v istih globinskih pogojih kot diamanti in lahko nakazujejo prisotnost kimberlita ali diamantonošnih con. Geofizikalne metode (magnetika, gravitacija, seismika) ter geokemična analiza sedimente in tal pomagajo določiti mesto cevi in prioritete za vrtanje.

Geografska porazdelitev in ekonomski pomen

Pomembne kimberlitne provinces vključujejo Južno Afriko (Kimberley), Rusijo (Siberijski krater z rudnikom Mir), Botsvano, Kanado (Severozahodne teritorialne cevi, npr. Diavik, Ekati) in Avstralijo. Ekonomsko so nekatere cevi izredno bogate z diamanti; uspešnost rudarjenja pa je odvisna od koncentracije diamantov, velikosti cevi in kakovosti diamanta.

Pomen za znanost

Kimberliti predstavljajo naravni vzorec»» za proučevanje globinskih procesov Zemlje: omogočajo preučevanje mineralne sestave spodnjega plašča, razumevanje procesov taljenja, transporta magm in izmenjave med litosfero in astenosfero. S preučevanjem ksenolitov in ksenokristalov v kimberlitih geologi pridobijo informacije, ki jih drugače ne bi mogli dobiti iz neposrednih vzorcev globokega plašča.

Zaključek

Kimberlit je izjemno pomembna magmatska kamnina zaradi svoje sposobnosti, da prinese na površje dragocene in geološko informativne materiale iz velikih globin. Njegova eksplozivna narava, bogata mineralogija in vloga pri ohranjanju diamantov naredijo kimberlit ključni predmet tako gospodarskega kot znanstvenega interesa.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je kimberlit?

V: Zakaj se imenuje kimberlit?

V: Kaj je sprožilo "diamantno mrzlico" v Kimberleyju?

V: Kje v Zemljini skorji se pojavlja kimberlit?

V: Kaj je danes najpomembnejši vir pridobivanja diamantov?

V: Kje nastaja kimberlit?

V: Katere informacije lahko pridobimo s preučevanjem kimberlita?

Išči po črki