diamanty jsou nejúžasnější drahokamy. Stejně úžasné je však to, jak se přírodní diamanty dostanou na zemský povrch. Diamanty jsou tvořeny 150 až 700 km hluboko v zemi a jsou pak neseny vzhůru ve vzácné sopečné erupci kimberlitového magmatu. Člověk nikdy nebyl svědkem takové události a erupce tohoto magmatu je považována za nejrychlejší a nejnásilnější Typ sopečné erupce na Zemi. Naštěstí, protože diamant je nejtěžší minerál, může obvykle přežít takové hrubé zacházení. Tento doručovací systém ve formě sopečné dopravy pouze zvyšuje mystiku a hodnotu přírodního diamantu.

existují dva hlavní typy magmatu, které přenášejí přírodní diamanty na povrch. Tyto magmy krystalizují po ochlazení na vulkanické horniny známé jako kimberlit a lamproit (viz rámeček a). Kimberlit je zdaleka dominantním typem erupce, která přináší diamanty na zemský povrch (obrázek 1). I když diamant je pouze náhodný cestující, a ne ve skutečnosti vytvořil kimberlitu, základní znalosti kimberlites nám pomáhá pochopit nastavení pro většinu přírodní diamant formace v plášti.

Box a: názvy hornin

horniny, stejně jako minerály, mají svá vlastní jména daná mezinárodním společenstvím geologů, když jsou uznána za to, čím jsou. V případě hornin jsou tyto názvy založeny na chemickém složení ,struktuře (obrázek a-1), barvě, obsahu minerálů a způsobu, jakým se tvoří. Jakmile rocková jména jako kimberlitu byla definována a potvrzuji, že se stává zkratka pro všechny jeho funkce—včetně těch, které jsou pozorovatelné pomocí pole geolog v výchozu a ty, které se týkají jeho skutečný původ hluboko v Zemi tím, že deska tektonické procesy. Rocková jména jsou užitečná, protože ztělesňují všechny tyto důležité myšlenky.

kimberlit je název pro oxid křemičitý a hořčík bohaté extruzivní vyvřeliny (např. vulkanické horniny), která obsahuje velké množství olivinu, často serpentinized. Jedná se o vysoce variabilní směs taveniny, minerálů krystalizujících z taveniny a cizích krystalů a horninových kousků. Kimberlit se mohou vyskytnout v oblasti jako hráze nebo trubky, které krystalizovat blízko, ale pod povrchem (hypabyssal kimberlitu), nebo jako magmas, které vulkanicky vybuchnout (volcaniclastic kimberlitu).

Lamproite je skála jméno dané vykrystalizovala extruzivních vyvřelá hornina, která je bohatá na draslík a hořčík a chybějící společné zemské kůry minerální živce. Zatímco lamproity jsou mnohem častější než kimberlity, ty, které nesou diamanty, jsou mnohem vzácnější než kimberlity. Ve skutečnosti víme jen o asi čtyřech nebo pěti diamondiferních lamproitech na Zemi.

Vztah Mezi Kimberlitu a Diamant

Před objevem kimberlites, diamanty byly všechny těží ze sekundární aluviální zdroje: říční prostředí, kde se diamanty byly rozrušené z jejich primární zdroj. Historické diamanty z Indie byly převážně získány podél řeky Krishna v Madhya Pradesh. Dnes, sekundární těžba diamantů stále vyskytuje v mnoha oblastech Sierra Leone, Brazílie, Angola, Namibie, a dokonce i po mořském dně řeky, kde se vlévá do oceánů.

běžný výskyt břidlicových kusů v prvním objeveném kimberlitu zmátl rané Geology (viz rámeček B). Břidlice byla kus okolní horniny, kterou kimberlit zvedl, když cestoval kůrou před erupcí. Protože břidlice je často velmi bohatých na uhlík, někteří geologové si řekli, že diamanty by mohly mít vytvořený reakcí mezi magmatu a břidlice (Lewis, 1887b). V té době, asi 30 let před objevem radioaktivity, neexistoval způsob, jak přesně určit absolutní věk diamantu (viz diamanty z jara 2019 Z hlubin), kimberlitu nebo břidlice.

Pole B: Discovery Kimberlites jako Zdroj Rock pro Diamanty,

Mezi 1866 a 1869, první jihoafrický diamanty byly objeveny podél Vaal a Orange River postele (známý jako „údolní“ diamanty). Poté následovaly první objevy diamantů v jejich primárním zdrojovém skále v Jagersfonteinu, Koffiefonteinu a oblasti Kimberley v roce 1870. Obrázek B-1 ukazuje rané těžební operace v Kimberley.

Ernest Cohen poprvé rozpoznal tuto novou zdrojovou horninu jako vyvřelinu (Janse, 1985) a Henry Lewis (1887a) navrhl nazvat skálu “ kimberlite.“To bylo pojmenováno po městě Kimberley, který podle pořadí byl pojmenován po Lord Kimberley, britský ministr zahraničí (Field et al., 2008 a odkazy na ně). Pozorování Lewise (1887b), extrahované níže, poskytují zajímavý pohled do úsvitu chápání geologických podmínek výskytu diamantů před více než 130 lety:

V roce 1870, ve které době asi deset tisíc lidí se shromáždilo podél břehů řeky Vaal, přišla zpráva o objevení diamantů v bodě, asi patnáct kilometrů od řeky, kde město Kimberley nyní stojí. Jednalo se o takzvané „suché výkopy“, zpočátku považované za aluviální ložiska, ale nyní se ukázaly jako sopečné trubky velmi zajímavého charakteru. Čtyři z těchto trubek nebo krků, všechny bohaté na diamanty, a podobné geologické struktury, byly nalezeny blízko sebe. Bylo prokázáno, že svisle klesají do neznámé hloubky a pronikají do okolních vrstev. Diamant-ložisko materiál na první vyhlouben byl rozpadající nažloutlé země, které v hloubce asi 50 metrů se stal těžší a tmavší, nakonec získání břidlicovitý modré nebo tmavě zelené barvy a mastný pocit, připomínající některé odrůdy serpentine. Toto je známá „modrá půda“ diamantových horníků.

je vystaven slunci na krátkou dobu, když se snadno rozpadne, a poté se promyje pro své diamanty. Toto „modré zemi“ je nyní pronikl do hloubky 600 metrů, a je nalezen, aby se stal těžší a více rock-jako je například hloubka zvyšuje.

části nesoucí diamanty často obsahují tolik inkluzí břidlic, že se podobají breccii, a tak láva přechází o stupně na TUF nebo sopečný popel, který je také bohatý na diamanty a je snadněji rozložitelný než hustší láva.

zdá se zřejmé, že diamant-ložisko trubky jsou sopečné pravda krky, který se skládá z velmi základní lava spojené s vulkanické brekcie a tufu, a že diamanty jsou sekundární minerály vyráběné podle reakcí z lávy, s pomocí tepla a tlaku, na uhlíkaté břidlice v kontaktu s a zahalila.

trvalo experimenty a geochemické analýzy ukazují, že diamanty netvoří v důsledku kimberlitu reakce s břidlic. Ale to bude trvat více než 100 let po objevu kimberlitu dokázat, že diamanty nejsou krystalizovat z kimberlitu magma.

první krok v našich znalostech o vztahu mezi diamanty a kimberlity pochází z rané práce na tom, jak Diamant krystalizuje. Pokusy v laboratoři ukázaly, že přeměna grafitu na diamant došlo při vysokém tlaku a teploty hluboko v plášti, i když víme, většina diamond formy do další reakce (viz Zimě 2018 Diamanty z Hluboké). Následně, geologů, získané tlaku a teploty omezení pro diamantové formace (od diamond hostitelských hornin a jejich minerální vměstky), posílení high-tlak původu na přírodní diamanty (např. Bundy et al., 1961; Mitchell and Crocket, 1971). Důkazy o jejich high-tlak původu znamenalo, že diamanty jasně, musel se tvořil před jakoukoli interakci mezi kimberlitu a kůry horninách, jako jsou břidlice (opět, viz kolonka B). Nicméně, pořád to bylo si myslel, že diamanty by mohly krystalizovat z kimberlitu magma v hloubce v plášti před erupcí na povrchu Země došlo, nebo že diamanty rostly pod metastabilní podmínky během kimberlitu výstup (Mitchell a Ornament, 1971).

v 70. letech vědci použili izotopové datování kimberlitických minerálů k určení prvního věku erupcí kimberlitu. Pomocí Rb-Sr geochronology of kimberlitic micas, geologů, na University of Witwatersrand stanoveno, že kimberlites z Kimberley oblasti vypukla o 86 milionů let (Allsopp a Barrett, 1975). Přibližně ve stejnou dobu, U-Pb geochronology na kimberlitic zirkonů z těchto stejných kimberlites ukázal podobné výsledky, které jsou vypukl kolem 90 milionů let (Davis et al., 1976). Později analytické práce rafinované tyto věky (např Allsopp a Kramers, 1977; Davis, 1977, 1978; Clement et al., 1979; Kramers and Smith, 1983; Smith, 1983). Nyní víme, že většina Země je kimberlites vybuchla relativně nedávno (z geologického hlediska) mezi 250 a 50 miliony lety (viz kompilace v Heaman et al., 2003; Jelsma et al., 2009; Tappe et al., 2018).

V roce 1980, Stephen H. Richardson a kolegy na MIT pracuje na diamanty z Kimberley dolů, zjistil, že diamanty ve věku v rozmezí od miliard let na více než tři miliardy let a že vznikla v litosférických plášť regionu pod Kaapvaal craton (Richardson et al., 1984). Vzhledem k tomu, Kimberley kimberlites vybuchla teprve před 84 miliony let (Clement et al., 1979), The Richardson et al. studie definitivně ukázala, že diamanty neměly žádný genetický vztah k kimberlitu. Tento základní věkový vztah platí pro všechny ostatní diamondiferous kimberlites. Kimberlite erupce, pak, jsou jen způsob, jakým diamanty dělají jejich cestu z hloubky v plášti na zemský povrch. Diamanty jsou prostě cestující a kimberlity jsou jejich přepravou.

proč diamanty přežívají v kimberlitu během erupce?

dalším úžasným rysem způsobu, jakým kimberlites přepravují diamanty z velké hloubky, je to, že diamanty dokáží přežít. Surové diamanty jsou často resorbovány ze svých primárních oktaedrálních tvarů do sekundárních tvarů zvaných dodecahedrony. Je to proto, že kimberlity jsou v procesu rozpouštění diamantu-je to jen to, že tento proces nebyl dokončen. Téměř všechny ostatní magmat na Zemi, jako jsou čediče a andezity, by zcela rozpustit diamant, tak to je dar přírody, který kimberlites diamanty umožňují přežít.

Úspěšné diamond přeprava a dodání zboží dochází také proto, že kimberlites vybuchnout rychleji a jsou méně oxidační než ostatní magmat na Zemi. Diamanty mohou být také chráněny v kusech jejich hostitelských hornin během velké části jejich přepravy. Rychlost je zde podstatou: odhaduje se, že kimberlit s nízkou viskozitou cestuje rychlostí kolem 8 až 40 mil za hodinu (Sparks et al., 2006), zatímco čedičové magma s normální viskozitou se pohybuje zlomkem tohoto tempa. Chemické složení kimberlitu a jeho těkavých složek jsou také považovány za důležité faktory.

Kimberlitu Erupce v Historii Země.

Z pozorování v terénu provedené v místě umístěná kimberlites, kimberlites jsou více explozivní než erupce dnes vidíme v místech, jako je Havaj, Island, Indonésie, a Mount St. Helens. Důkazy o granulaci krystalů, zaokrouhlování xenolitů a fragmentaci (viz rámeček a, obrázek a-1) vedou Geology k závěru, že erupce kimberlitu jsou mnohem násilnější a narušují povrch nejvyššími rychlostmi jakékoli sopky.

poslední známé erupce kimberlitu byly asi 10 000 let staré kimberlity Igwisi Hills (Brown et al ., 2012) v Tanzanii, i když existuje určitá debata o tom, zda tyto představují skutečný kimberlit. Kromě toho tyto kimberlity nejsou kosočtverečné. Další nejmladší Africké kimberlites jsou 32-milionu-rok-starý Kundelungu kimberlites v Demokratické Republice Kongo (Batumike et al., 2008). Posledními kimberlitovými erupcemi nesoucími diamanty byly lamproity West Kimberley (box a), které propukly před 24 až 19 miliony let (Allsopp et al., 1985). Přibližně 45% těchto lamproitů je diamantových, i když pro jejich diamanty byly těženy pouze dva.

Kimberlites byly vybuchnout nejméně od Archean, a nejstarší z nich se zatím objevil jsou Mitzic kimberlites v Gabonu (Západní Afrika), která vypukla kolem 2,8 miliardy let (de Wit et al., 2016). Nicméně, kimberlites nebyly průběžně propukl od té doby, a po celém světě tam bylo několik období, kdy kimberlites vypukla častěji (Heaman et al., 2003; Jelsma et al., 2009):

Jak a Proč Kimberlites Formě?

složení taveniny.Primární (nebo původní) složení taveniny kimberlitu je špatně známé, protože hornina, kterou dnes vidíme, je tak variabilní, komplikovaná fyzikální směs. Kimberlit obsahuje magma, které bylo smícháno s mnoha složkami zachycenými podél >150 km cesty k povrchu. Na povrchu kimberlit obsahuje jemnozrnný matriční materiál a minerály známé jako fenokrysty, cizí minerály známé jako xenokrysty(diamant je xenokryst, který chceme!) a cizí horniny známé jako xenolity. Jinými slovy, kimberlit je považován za „hybridní“ skálu. Samotné xenolity jsou pro geology velmi zajímavé, protože jsou to vzorky horniny, kterou kimberlit prošel.

převládající minerál v kimberlitu je olivín, který by mohl být buď phenocrystic (z kimberlitu sám) nebo xenocrystic (z pláště a vylomený a vzorku erupce). Rozlišení mezi těmito dvěma populacemi olivínu není vždy jasné. Olivín se snadno mění na minerál zvaný serpentin, a tato změna také ztěžuje odhad původní kompozice magmatu.

existuje mnoho různých způsobů, jak se pokusit určit primární složení taveniny: provádění pokusů na vysoké tlaky a teploty, při pohledu na roztavit inkluzí nalezených v kimberlitu minerály, a provádění hmotnostní bilance, výpočty, kde xenocryst a změna materiálu jsou odečteny, aby se dospělo na zbývající kimberlitu materiálu. Všechny tyto různé přístupy nyní se zdá, naznačují, že kimberlitu magmat podobě, jak taje, které jsou bohaté na uhličitan v asthenospheric plášť (Kámen a Luth, 2016; Bussweiler et al., 2016; Stamm a Schmidt, 2017; Soltys a kol., 2018; Howarth and Buttner, 2019). Kimberlitu magma formy po nízké množství tání peridotit (viz Zimě 2018 Diamanty z Hluboké pro více informací o peridotit), v hloubce kolem 200-300 km a obsahuje vysoké množství oxidu uhličitého a vody. Přítomnost těchto takzvaných těkavých složek v kimberlitovém magmatu je jedním z důvodů, proč jsou erupce kimberlitu považovány za zvláště výbušné.

proč začalo tání? Nyní zhruba víme, kde v zemi vznikly kimberlitové magmy, ale proč vlastně začalo tání? „Spouští“ pro hluboké Zemi tání, které předcházejí kimberlitu erupce nejsou stejné pro všechny kimberlites, a tam jsou tři hlavní velkém měřítku geologického scénáře, které geologové obvykle považují:

1. pláště mraky stoupající z hluboké v plášti a interakci s cratonic litosféry
2. subdukce oceánské kůry a související kolizní procesy během superkontinentu tvorby
3. tectonothermal události spojené s superkontinentu rozchodu (např. Heaman a Kjarsgaard, 2000, Heaman et al., 2004; Jelsma et al., 2009; Kjarsgaard a kol., 2017)

zejména, rifting kontinentů a rozpadu superkontinentu—s související štěpení a křehké deformace litosféry—poskytují cesty pro kimberlitu magmat dosáhnout povrchu (např., Jelsma et al., 2009). Základem všech těchto procesů generování magmatu a výsledné erupce kimberlitu je však vztah k procesu deskové tektoniky. Bez deskové tektoniky k recyklaci uhličitanu a těkavých látek do pláště, neexistovaly by kimberlity.

kde se Kimberlity vyskytují?

Kimberlity nevybuchnou ve všech oblastech země. Globálně, kimberlites všechny se vyskytují níže nejstarší části kontinentů, známý jako cratons (obrázek 2) (Clifford, 1966; Shirey a Shigley, 2013). Cratons mají silné litosférických kořeny, které sahají alespoň 150-200 km, a kimberlitu generace v plášti je pravděpodobně spojena s fyzickou bariéru, aby plášť upwelling poskytované těmito hluboký kontinentální kořeny. Bez ohledu na to, jak kimberlites formě, sdružení těchto erupcí s hlubokým kontinentální kořeny je další z úžasných tajemství o tom, jak kimberlites doručit diamanty. Tyto hluboké kontinentální kořeny jsou diamantovým skladištěm země.

Probíhající Výzkum

Tam je ještě hodně naučit o kimberlites a vztah mezi kimberlitu magmat a diamanty, které nesou: Proč přesně se diamond přežít v kimberlitu erupce? Jaké povrchové vlastnosti diamantu souvisejí s účinky kimberlitového magmatu oproti těm, které mohou být způsobeny tekutinami hluboko v plášti, kde jsou diamanty umístěny (např.

Při každé kimberlitu je jedinečné, obecné erupce a ukládání modelů (viz box C) jsou zapotřebí k pomoci pochopit, proč mnoho kimberlites jsou bez diamantů—je to jednoduše proto, že ne vybuchnout přes diamond-ložisko plášť? Nebo je nedostatek diamantů nějak spojen s rozpouštěcími a / nebo erupčními mechanismy? Informace, jako je tato, jsou důležité při průzkumu a hodnocení nových výskytů diamantů.

Box C: Kimberlitu Erupce,

Kimberlites všechny mají feeder „magmatické instalatérské práce“ systémy v hloubce, která může být složena z válcové (potrubí), rovinné vertikální (hráz), a/nebo rovinné vodorovné (parapet) tvaru v hloubce. Je to jen blízko povrchu, že vysoký těkavý obsah magmatu způsobuje eruptivní „výbuch“, který má za následek sopečný kráter; toto je magmatický model (Sparks et al ., 2006). Dalším erupčním modelem je freatomagmatický model (Lorenz et al., 2003), který navrhuje, že je to reakce magmatu s povrchovou vodou, která řídí erupci, spíše než plyny a těkavé látky v magmatu. Freatomagmatický model byl navržen pro erupci Argylového lamproitu (Rayner et al., 2018) a některé eruptivní fáze ve Fort à la Corne (Kjarsgaard et al., 2009). Magmatická i phreatomagmatická eruptivní fáze jsou znázorněny na obrázku C-1.

Nakonec existují důvody k péči o kimberlites, které se přímo netýkají jejich odběru vzorků diamantů, ale spíše na velkém měřítku pohled na pevné Zemi nejhlubší geochemické cykly. Kimberlite magma je extrémní koncový člen pro malé množství tavení pláště a vysoký obsah těkavých látek (včetně vody a oxidu uhličitého). Jak se takové taveniny tvoří a migrují při tak vysokých tlacích a teplotách? Co vysoké procento mladých kimberlitů odhaluje o tektonice desek a hluboké recyklaci těkavých látek? Co nám mohou kimberlites říci o souvislosti mezi dynamikou pevné země a naším hlavním atmosférickým skleníkovým plynem, oxidem uhličitým?

zdůraznili jsme základní geologické, historické a praktické rysy kimberlitů. Výjimečné je, že nakonec, když je zakoupen přírodní diamant, máme kimberlit, který nám děkuje za to, že nám ho přinesl.