Figur B-1. Billede af de tilfældige minedrift på Kimberley “Big Hole” før konsolideringen af minedrift af Cecil Rhodes og Barney Barnato og grundlæggelsen af De Beers konsoliderede miner i 1888. Hver minearbejder ejede et lille krav på jord og sendte grave til overfladen med spil og reb. De arbejdede med forskellige hastigheder og efterlod en meget uregelmæssig og farlig overflade. Se også figur 1C. Ernest Cohen anerkendte først denne nye kildesten som magtfuld (Janse, 1985), og Henry Luvis (1887a) foreslog at kalde klippen “kimberlite.”Det blev opkaldt efter byen Kimberley, som igen blev opkaldt efter Lord Kimberley, den britiske udenrigsminister (Field et al. 2008 og referencer). Observationerne af Levis (1887b), ekstraheret nedenfor, giver et interessant indblik i den gryende forståelse af de geologiske forhold for diamantforekomster for mere end 130 år siden:

i 1870, hvor omkring ti tusinde mennesker havde samlet sig langs bredden af Vaal, kom nyheden om opdagelsen af diamanter på et punkt omkring femten miles væk fra floden, hvor byen Kimberley nu står. Disse var de såkaldte” tørre grave”, der først blev anset for at være alluviale aflejringer, men viste sig nu at være vulkanske rør af en meget interessant karakter. Fire af disse rør eller halse, alle rige på diamanter og med lignende geologisk struktur, blev fundet tæt på hinanden. De har vist sig at gå lodret ned til en ukendt dybde og trænge ind i de omgivende lag. Det diamantbærende materiale, der først blev udgravet, var en smuldrende gullig jord, som i en dybde på omkring 50 fødder blev hårdere og mørkere, til sidst at få en lamelblå eller mørkegrøn farve og en fedtet fornemmelse, der ligner visse sorter af serpentin. Dette er den velkendte “blå jord” af diamantminearbejderne.

det udsættes for solen i kort tid, når det let opløses og vaskes derefter for dets diamanter. Denne “blå jord” er nu trængt ind i en dybde på 600 fod og viser sig at blive hårdere og mere stenlignende, når dybden øges.

de diamantbærende dele indeholder ofte så mange indeslutninger af skifer, at de ligner en breccia, og således passerer lavaen gradvist ind i tuff eller vulkansk aske, som også er rig på diamanter og lettere kan nedbrydes end den tættere lava.

det ser ud til, at de diamantbærende rør er ægte vulkanske halse, sammensat af en meget grundlæggende lava forbundet med en vulkansk breccia og med tuff, og at diamanterne er sekundære mineraler produceret ved reaktionen af denne lava, med varme og tryk, på de kulstofholdige skifer i kontakt med og indhyllet af den.

det tog eksperimenter og geokemisk analyse for at vise, at diamanter ikke dannes som et resultat af kimberlitreaktion med skifer. Men det ville tage mere end 100 år efter opdagelsen af kimberlit at bevise, at diamanter ikke krystalliserer ud af kimberlite magma.

det første skridt i vores viden om forholdet mellem diamanter og kimberlitter kommer fra det tidlige arbejde med, hvordan diamant krystalliserer. Eksperimenter i laboratoriet viste, at omdannelsen af grafit til diamant fandt sted ved højt tryk og temperatur dybt inde i kappen, selvom vi nu kender de fleste diamantformer ved andre reaktioner (se Vinter 2018 diamanter fra dybden). Derefter opnåede geovidenskabere tryk-og temperaturbegrænsninger for diamantdannelse (fra diamantværtssten og deres mineralindeslutninger), hvilket styrker højtryksoprindelsen for naturlige diamanter (f.eks., 1961; Mitchell og Crocket, 1971). Bevis for deres højtryksoprindelse betød, at diamanter klart måtte have dannet sig før nogen interaktion mellem kimberlit og skorpeklipper såsom skifer (igen, Se boks B). Man troede dog stadig, at diamanter kunne krystallisere fra kimberlite-magmaen i dybden i kappen, før udbruddet til jordens overflade fandt sted, eller at diamanter voksede under metastabile forhold under kimberlite-opstigning (Mitchell and Crocket, 1971).

i 1970 ‘ erne brugte forskere isotopisk datering af kimberlitiske mineraler til at bestemme de første aldre af kimberliteudbrud. Ved hjælp af RB-SR geokronologi af kimberlitiske micas fastslog geovidenskabsfolk ved University of Vidvandsrand, at kimberlitter fra Kimberley-området brød ud for omkring 86 millioner år siden (Allsopp og Barrett, 1975). Omkring samme tid viste U-Pb geokronologi på kimberlitiske cirkler af de samme kimberlitter lignende resultater, at de brød ud for omkring 90 millioner år siden (Davis et al., 1976). Senere analytisk arbejde raffineret disse aldre (f.eks Allsopp og Kramers, 1977; Davis, 1977, 1978; Clement et al., 1979; Kramers og Smith, 1983; Smith, 1983). Vi ved nu, at størstedelen af Jordens kimberlitter udbrudte relativt for nylig (geologisk set) mellem 250 og 50 millioner år siden (se samlinger i Heaman et al., 2003; Jelsma et al., 2009; Tappe et al., 2018).

i 1980 ‘ erne fandt Stephen H. Richardson og kolleger hos MIT, der arbejdede på diamanter fra Kimberley-minerne, at diamanterne spænder i Alder fra en milliard år til mere end tre milliarder år gamle, og at de stammer fra den litosfæriske mantelregion under Kaapvaal craton (Richardson et al., 1984). Siden Kimberley kimberlites brød ud for kun 84 millioner år siden (Clement et al., 1979), Richardson et al. undersøgelsen viste endeligt, at diamanterne ikke havde noget genetisk forhold til kimberliten. Dette grundlæggende aldersforhold gælder for alle andre diamantrige kimberlitter. Kimberlite udbrud, derefter, er bare den måde, at diamanter gør deres vej fra dybden i kappen til jordens overflade. Diamanter er simpelthen passageren, og kimberlitter er deres transport.

hvorfor overlever diamanter i kimberlit under udbrud?

et andet vidunderligt træk ved den måde, hvorpå kimberlitter transporterer diamanter fra stor dybde, er, at diamanterne formår at overleve. Uslebne diamanter resorberes ofte fra deres primære oktaedriske former til sekundære former kaldet dodecahedroner. Dette skyldes, at kimberlitter er i færd med at opløse diamanten—det er bare, at denne proces ikke er afsluttet. Næsten alle andre magmas på jorden, såsom basalter og andesitter, ville opløse diamant fuldstændigt, så det er en gave fra naturen, at kimberlitter tillader diamanter at overleve.vellykket diamanttransport og levering sker også, fordi kimberlitter bryder hurtigere ud og er mindre iltende end andre magmas på jorden. Diamanter kan også være afskærmet i stykker af deres værtssten under meget af deres transport. Hastighed er afgørende her: en lavviskositet kimberlit anslås at rejse med hastigheder omkring 8 til 40 miles i timen (Sparks et al., 2006), mens en basaltisk magma med normal viskositet bevæger sig i en brøkdel af dette tempo. Kemisk sammensætning af kimberliten og dens flygtige komponenter menes også at være vigtige faktorer.

kimberlite udbrud i Jordens historie

fra feltobservationer foretaget på stedet for placerede kimberlitter er kimberlitter mere eksplosive end de udbrud, vi ser i dag på steder som f.eks. Bevis for krystalgranulering, ksenolit afrunding og fragmentering (Se boks a, Figur A-1) får geologer til at konkludere, at kimberlit-udbrud er meget mere voldelige og bryder overfladen med de højeste hastigheder i enhver vulkan.

de sidst kendte kimberlit udbrud var de omkring 10.000 år gamle Igvisi Hills kimberlites (Brun et al., 2012), selv om der er en vis debat om, hvorvidt disse udgør ægte kimberlite. Desuden er disse kimberlitter ikke diamantbærende. De næste yngste afrikanske kimberlitter er de 32 millioner år gamle Kundelungu kimberlitter i Den Demokratiske Republik Congo (Batumike et al., 2008). De seneste diamantbærende kimberlit-lignende udbrud var Vestkimberley lamproites (Boks A), der brød ud for 24 Til 19 millioner år siden (Allsopp et al., 1985). Cirka 45% af disse lamproitter er diamantbærende, skønt kun to er blevet udvundet for deres diamanter.

kimberlitter har været i udbrud siden i det mindste Archean, og de ældste, der hidtil er opdaget, er de Mitsiske kimberlitter i Gabon (Vestafrika), der brød ud for omkring 2, 8 milliarder år siden (de vid et al., 2016). Imidlertid har kimberlitter ikke været i udbrud siden den tid, og globalt har der været flere tidsperioder, hvor kimberlitter brød ud oftere (Heaman et al., 2003; Jelsma et al., 2009):

tidsperiode (millioner af år siden)	1200-1075	600-500	400-350	250-50
% af globale kimberlitter (fra tappe et al., 2018)	9.4%	7.4%	5%	62.5%

hvordan og hvorfor danner kimberlitter?

Smeltesammensætning.Den primære (eller originale) smeltesammensætning af kimberlit er dårligt kendt, fordi den klippe, vi ser i dag, er en så variabel, kompliceret fysisk blanding. Kimberlite indeholder magma, der er blevet blandet med mange komponenter samlet op langs >150 km sti til overfladen. På overfladen indeholder kimberlit finkornet matricsmateriale og mineraler kendt som phenokryster, fremmede mineraler kendt som fremmedkjærne (diamant er den fremmedkjær, vi ønsker!), og fremmede sten kendt som ksenolitter. Med andre ord betragtes kimberlit som en “hybrid” rock. Ksenolitter selv er meget interessante for geologer, fordi de er prøver af klippen, gennem hvilken kimberliten er gået.

det dominerende mineral i kimberlit er olivin, som enten kan være phenokrystisk (fra selve kimberliten) eller fremmedhad (fra kappen og brudt af og samplet af udbruddet). At skelne mellem disse to populationer af olivin er ikke altid klart. Olivin ændres let til et mineral kaldet serpentin, og denne ændring gør også estimering af den oprindelige magma-sammensætning vanskelig.

der er mange forskellige måder at forsøge at bestemme den primære smeltesammensætning på: udførelse af eksperimenter ved høje tryk og temperaturer, ser på smelteindeslutninger, der findes i kimberlit-mineraler, og udfører massebalanceberegninger, hvor fremmedhad og ændringsmateriale trækkes for at nå frem til det resterende kimberlit-materiale. Alle disse forskellige tilgange synes nu at antyde, at kimberlite magmas dannes som smelter, der er rige på carbonat i det asthenosfæriske mantel (Stone and Luth, 2016; Bussviler et al., 2016; Stamm og Schmidt, 2017; Soltys et al., 2018, 2019). Kimberlite magma dannes efter lave mængder smeltning af peridotit (se Vinter 2018 diamanter fra dybden for mere information om peridotit) på dybder omkring 200-300 km og indeholder store mængder kulsyre og vand. Tilstedeværelsen af disse såkaldte flygtige komponenter i kimberlite magma er en af grundene til, at kimberlite udbrud menes at være særligt eksplosive.

hvorfor startede smeltningen? Vi ved nu omtrent hvor i jorden kimberlite magmas stammer fra, men hvorfor begyndte smeltning faktisk? “Udløserne” til dyb jordsmeltning, der går forud for kimberlit-udbrud, er ikke de samme for alle kimberlitter, og der er tre vigtigste geologiske scenarier i stor skala, som geologer typisk overvejer:

1. mantelplumes stiger op fra dybden i kappen og interagerer med den kratoniske litosfære
2. subduktion af oceanisk skorpe og tilknyttede kollisionsprocesser under dannelse af superkontinent
3. tektonotermiske begivenheder forbundet med superkontinentopbrud (f.eks. Heaman og C.) kjarsgaard, 2000, heaman et al., 2004; Jelsma et al., 2009; Kjarsgaard et al., 2017)

især rifting af kontinenter og superkontinentbrud—med tilhørende brud og sprød deformation i litosfæren—giver veje til kimberlite magmas at nå overfladen (f.eks., 2009). Men underliggende alle disse processer af magma generation og den resulterende kimberlite udbrud er forholdet til processen med pladetektonik. Uden pladetektonik til at genbruge carbonat og flygtige stoffer i kappen, ville der ikke være nogen kimberlitter.

hvor forekommer kimberlitter?

kimberlitter bryder ikke ud i alle områder af jorden. Globalt forekommer kimberlitter alle under de ældste dele af kontinenter, kendt som kratoner (figur 2) (Clifford, 1966; Shirey og Shigley, 2013). Kratoner har tykke litosfæriske rødder, der strækker sig ned til mindst 150-200 km, og kimberlit-generation i kappen er sandsynligvis forbundet med den fysiske barriere for mantelopbygning, der leveres af disse dybe kontinentale rødder. Uanset hvordan kimberlitter dannes, er foreningen af disse udbrud med dybe kontinentale rødder et andet af de vidunderlige mysterier om, hvordan kimberlitter leverer diamanter. Disse dybe kontinentale rødder er Jordens diamantlager.

igangværende forskning

der er stadig meget at lære om kimberlitter og forholdet mellem kimberlite magmas og de diamanter, de bærer: hvorfor overlever diamant nøjagtigt i et kimberliteudbrud? Hvilke overfladefunktioner på en diamant er relateret til virkningerne af kimberlite magma versus dem, der kan være forårsaget af væsker dybt inde i kappen, hvor diamanterne bor (f. eks. Fedortchouk, 2019)?

mens hver kimberlit er unik, er der brug for generelle udbruds—og placeringsmodeller (Se boks C) for at hjælpe med at forstå, hvorfor mange kimberlitter er blottet for diamanter-er det simpelthen fordi de ikke brød ud gennem diamantbærende mantel? Eller er manglen på diamanter på en eller anden måde relateret til opløsnings-og/eller udbrudsmekanismer? Oplysninger som denne er vigtige under efterforskning og evaluering af nye diamantforekomster.

boks C: Kimberlite Eruption

Kimberlites har alle feeder “magmatic VVS” – systemer i dybden, der kan bestå af en cylindrisk (rør), en plan lodret (diget) og / eller en plan vandret (karmen) form i dybden. Det er kun tæt på overfladen, at det høje Flygtige indhold af magma forårsager en eruptiv “udblæsning”, der resulterer i et vulkansk krater; dette er den magmatiske model (Sparks et al., 2006). En anden eruption model er phreatomagmatic model., 2003), som foreslår, at det er reaktionen fra magma med overfladevand, der driver udbruddet, snarere end gasser og flygtige stoffer i magmaen. Den phreatomagmatiske model blev foreslået til Argyle lamproite-udbruddet (Rayner et al., 2018) og nogle eruptive faser ved Fort Kurt la Corne (Kjarsgaard et al., 2009). Både de magmatiske og phreatomagmatiske eruptive faser er vist i figur C-1.

i sidste ende er der grunde til at bekymre sig om kimberlitter, der ikke direkte vedrører deres prøveudtagning af diamanter, men snarere til det store billede af den faste Jords dybeste geokemiske cyklusser. Kimberlite magma er et ekstremt slutelement til små mængder mantelsmeltning og højt flygtigt (inklusive vand og kulsyre) indhold. Hvordan dannes og migrerer sådanne smelter ved så høje tryk og temperaturer? Hvad afslører den høje procentdel af unge kimberlitter om pladetektonik og dyb genanvendelse af flygtige stoffer? Hvad kan kimberlitter fortælle os om forbindelsen mellem dynamikken i den faste jord og vores store atmosfæriske drivhusgas, kulsyre?

Vi har fremhævet de grundlæggende geologiske, historiske og praktiske træk ved kimberlitter. Hvad er usædvanligt er, at i sidste ende, når en naturlig diamant er købt, vi har en kimberlite at takke for at bringe det til os.