figuur 1. Open-pit diamantmijnen in kimberlite rock. Mijnbouwactiviteiten verwijderen zoveel mogelijk kimberliet en verlaten diepe putten die de vorm van een kimberliet pijp schetsen.”A: de Cullinan-mijn begon als een open-pit-operatie en ging over naar ondergrondse mijnbouw in 1946. Foto van DeAgostini / Getty Images. B: actieve mijnbouw in een van de kimberlietpijpen in de Letšeng-mijn. Foto van Karen Smit / GIA. C: De Kimberley mine “Big Hole,” waar de mijnbouw werd voltooid in 1914. Foto door de Print Collector / Getty Images. D: de bodem van de open put in de Diavik mijn. Foto door Ben Nelms / Bloomberg via Getty Images. E: het” grote gat ” van de Kimberley mijn vandaag. Foto van Karen Smit / GIA.

figuur A-1. Afbeeldingen van kimberlite texturen. Links: Hypabyssal kimberlite uit de Grizzly 3 kimberlite, Canada (gezichtsveld 7.62 cm). Rechts: Vulkaanlastische kimberliet uit de Victor North kimberlite, Canada (gezichtsveld 7.62 cm). Foto ‘ s van Steve Shirey.

figuur B-1. Beeld van de lukrake mijnbouwactiviteiten in het Kimberley “Big Hole” voor de consolidatie van mijnactiviteiten door Cecil Rhodes en Barney Barnato, en de oprichting van de geconsolideerde mijnen van De Beers in 1888. Elke mijnwerker bezat een kleine claim van land en stuurde graven naar de oppervlakte door Lier en touw. Ze werkten met verschillende snelheden en lieten een zeer onregelmatig en gevaarlijk oppervlak achter. Zie ook figuur 1C. Ernest Cohen herkende dit nieuwe brongesteente voor het eerst als stollingsgesteente (Janse, 1985), en Henry Lewis (1887a) stelde voor om het gesteente “kimberlite” te noemen. Het is vernoemd naar de stad Kimberley, die op zijn beurt werd vernoemd naar Lord Kimberley, De Britse minister van Buitenlandse Zaken (Field et al., 2008, en verwijzingen daarin). De observaties van Lewis (1887b), hieronder geëxtraheerd, bieden een interessante glimp van het dageraad begrip van de geologische omstandigheden van diamantvoorvallen meer dan 130 jaar geleden:in 1870, toen ongeveer tienduizend mensen zich hadden verzameld langs de oevers van de Vaal, kwam het nieuws van de ontdekking van diamanten op een punt zo ‘ n vijftien mijl van de rivier, waar de stad Kimberley nu staat. Dit waren de zogenaamde “droge opgravingen”, aanvankelijk gedacht dat het alluviale afzettingen waren, maar nu bleken het vulkanische pijpen te zijn met een zeer interessant karakter. Vier van deze pijpen of halzen, allen rijk aan diamanten, en van vergelijkbare geologische structuur, werden dicht bij elkaar gevonden. Het is bewezen dat ze verticaal naar beneden gaan tot een onbekende diepte, waardoor ze de omringende lagen binnendringen. Het diamant dragende materiaal in eerste instantie opgegraven was een afbrokkelende gelige aarde, die op een diepte van ongeveer 15 meter werd harder en donkerder, uiteindelijk het verwerven van een slaty blauwe of donkergroene kleur en een vettig gevoel, lijkt op bepaalde soorten serpentijn. Dit is de bekende “blauwe grond” van de diamantmijnen.

Het wordt blootgesteld aan de zon voor een korte tijd, wanneer het gemakkelijk desintegreert, en wordt dan gewassen voor zijn diamanten. Deze “blauwe grond” is nu gepenetreerd tot een diepte van 600 voet, en wordt harder en meer rotsachtige naarmate de diepte toeneemt.de diamantdragende delen bevatten vaak zoveel insluitsels van schalie dat ze lijken op een breccia, waardoor de lava geleidelijk overgaat in tufsteen of vulkanische as, die ook rijk is aan diamanten, en gemakkelijker te ontbinden is dan de dichtere lava.het lijkt duidelijk dat de diamanten dragende pijpen echte vulkanische halzen zijn, samengesteld uit een zeer basische lava geassocieerd met een vulkanische breccia en met tufsteen, en dat de diamanten secundaire mineralen zijn die worden geproduceerd door de reactie van deze lava, met warmte en druk, op de koolstofhoudende leisteen die ermee in contact komt en erdoor omhuld wordt.er zijn experimenten en geochemische analyses uitgevoerd om aan te tonen dat diamanten niet ontstaan als gevolg van kimberlite-reactie met schalieolie. Maar het zou meer dan 100 jaar duren na de ontdekking van kimberliet om te bewijzen dat diamanten niet kristalliseren uit het kimberliet magma.

de eerste stap in onze kennis over de relatie tussen diamant en kimberliet komt van vroeg werk over hoe diamant kristalliseert. Experimenten in het laboratorium toonden aan dat de transformatie van grafiet naar diamant plaatsvond bij hoge druk en temperatuur diep in de mantel, hoewel we nu de meeste diamantvormen kennen door andere reacties (Zie Winter 2018 Diamonds from the Deep). Vervolgens verkregen geoscientisten druk – en temperatuurbeperkingen voor diamantvorming (van diamanthoststenen en hun minerale insluitsels), waardoor de hogedrukoorsprong voor natuurlijke diamanten (bijv. Bundy et al., 1961; Mitchell and Crocket, 1971). Het bewijs van hun hogedrukoorsprong betekende dat diamanten zich duidelijk moesten hebben gevormd vóór enige interactie tussen kimberliet en korststenen zoals schalie (nogmaals, zie kader B). Er werd echter nog steeds gedacht dat diamanten konden kristalliseren uit het kimberliet magma op diepte in de mantel voordat de uitbarsting naar het aardoppervlak plaatsvond, of dat diamanten groeiden onder metastabiele omstandigheden tijdens de kimberliet beklimming (Mitchell and Crocket, 1971).in de jaren zeventig gebruikten wetenschappers isotopische datering van kimberlitische mineralen om de eerste leeftijden van kimberliet-erupties te bepalen. Met behulp van RB-SR geochronologie van kimberlitische micas, stelden geoscientisten aan de Universiteit van de Witwatersrand vast dat kimberlieten uit het Kimberley gebied ongeveer 86 miljoen jaar geleden uitbraken (Allsopp en Barrett, 1975). Rond dezelfde tijd toonde U-Pb geochronologie op kimberlitische zirkonen van dezelfde kimberlieten vergelijkbare resultaten, dat ze ongeveer 90 miljoen jaar geleden uitbraken (Davis et al., 1976). Later analytisch werk verfijnde deze leeftijden (bijv. Allsopp and Kramers, 1977; Davis, 1977, 1978; Clement et al., 1979; Kramers and Smith, 1983; Smith, 1983). We weten nu dat de meerderheid van de kimberlieten op aarde relatief recent (geologisch gezien) tussen 250 en 50 miljoen jaar geleden uitbrak (zie compilaties in Heaman et al., 2003; Jelsma et al., 2009; Tappe et al., 2018).in de jaren tachtig ontdekten Stephen H. Richardson en collega ‘ s van het MIT, die werkten aan diamanten uit de Kimberley-mijnen, dat de diamanten in leeftijd variëren van een miljard jaar tot meer dan drie miljard jaar oud en dat ze afkomstig waren uit de lithosferische mantelregio Onder het Kaap-Staalkraton (Richardson et al., 1984). Sinds de Kimberley kimberlieten slechts 84 miljoen jaar geleden uitbraken (Clement et al., 1979), the Richardson et al. onderzoek toonde definitief aan dat de diamanten geen genetische relatie hadden met de kimberliet. Deze basisleeftijd relatie geldt voor alle andere diamondifereuze kimberlieten. Kimberliet uitbarstingen zijn dus gewoon de manier waarop diamanten hun weg vinden van diepte in de mantel naar het aardoppervlak. Diamanten zijn gewoon de passagier, en kimberlieten zijn hun transport.

waarom overleven diamanten in kimberliet tijdens de uitbarsting?

een ander prachtig kenmerk van de manier waarop kimberlieten diamanten van grote diepte transporteren is dat de diamanten erin slagen te overleven. Ruwe diamanten worden vaak resorbed van hun primaire octaëdrale vormen in secundaire vormen genaamd dodecaëders. Dit komt omdat kimberlieten bezig zijn met het oplossen van de diamant—het is alleen dat dit proces nog niet voltooid is. Bijna alle andere magma ‘ s op aarde, zoals basalten en andesieten, zouden diamant volledig oplossen, dus het is een geschenk van de natuur dat kimberlieten diamanten laten overleven.

succesvol diamanttransport en-levering vindt ook plaats omdat kimberlieten sneller uitbarsten en minder oxideren dan andere magma ‘ s op aarde. Diamanten kunnen ook worden afgeschermd in stukken van hun gastheer rotsen tijdens een groot deel van hun transport. Snelheid is van essentieel belang hier: een lage viscositeit kimberliet wordt geschat om te reizen met snelheden rond 8 tot 40 mijl per uur (Sparks et al., 2006), terwijl een basaltma met normale viscositeit in een fractie van dit tempo beweegt. Ook de chemische samenstelling van het kimberliet en zijn vluchtige bestanddelen worden als belangrijke factoren beschouwd.kimberliet-erupties in de geschiedenis van de aarde

uit veldwaarnemingen op de plaats van geplaatste kimberlieten zijn kimberlieten explosiever dan de erupties die we tegenwoordig zien op plaatsen als Hawaï, IJsland, Indonesië en Mount St.Helens. Bewijs voor kristal granulatie, xenoliet afronding, en fragmentatie (zie kader a, figuur a-1) leidt geologen tot de conclusie dat kimberliet uitbarstingen zijn veel gewelddadiger en breken het oppervlak met de hoogste snelheden van een vulkaan.de laatst bekende kimberliet erupties waren de ongeveer 10.000 jaar oude igwisi Hills kimberlieten (Brown et al., 2012) in Tanzania, hoewel er enige discussie is over de vraag of deze echte kimberliet zijn. Bovendien zijn deze kimberlieten niet diamantdragend. De op een na jongste Afrikaanse kimberlieten zijn de 32 miljoen jaar oude Kundelungu kimberlieten in de Democratische Republiek Congo (Batumike et al., 2008). De meest recente diamantdragende kimberliet-achtige uitbarstingen waren de West Kimberley lamproites (box A), die 24 tot 19 miljoen jaar geleden uitbraken (Allsopp et al., 1985). Ongeveer 45% van deze lamproieten zijn diamantdragend, hoewel er slechts twee zijn ontgonnen voor hun diamanten.= = geschiedenis = = de Kimberlieten zijn al sinds de Archeïsche tijd uitgebarsten, en de oudste die tot nu toe zijn ontdekt zijn de mitzische kimberlieten in Gabon (West-Afrika), die ongeveer 2,8 miljard jaar geleden uitbraken (de Wit et al., 2016). Kimberlieten zijn echter niet continu uitgebarsten sinds die tijd, en wereldwijd zijn er verschillende perioden geweest waarin kimberlieten vaker uitbraken (Heaman et al., 2003; Jelsma et al., 2009):

tijdsperiode (miljoenen jaren geleden)	1200-1075	600-500	400-350	250-50
	, 2018)	9,4%	7,4%	5%	62,5%

hoe en waarom vormen Kimberlieten?

Smeltsamenstelling.De primaire (of originele) smeltsamenstelling van kimberliet is slecht bekend omdat het gesteente dat we vandaag de dag zien zo ‘ n variabel, ingewikkeld fysiek mengsel is. Kimberlite bevat magma dat is vermengd met vele componenten die zijn opgepikt langs het>150 km pad naar de oppervlakte. Aan de oppervlakte bevat kimberliet fijnkorrelig matrixmateriaal en mineralen bekend als fenocrystes, vreemde mineralen bekend als xenocrystes (diamant is de xenocryst die we willen!), en vreemde stenen bekend als xenolieten. Met andere woorden, kimberliet wordt beschouwd als een “hybride” rots. Xenolieten zelf zijn erg interessant voor geologen omdat het monsters zijn van het gesteente waar de kimberliet doorheen is gegaan.

het overheersende mineraal in kimberliet is olivijn, dat fenocrystisch kan zijn (uit de kimberliet zelf) of xenocrystisch (uit de mantel en afgebroken en bemonsterd door de uitbarsting). Het onderscheid maken tussen deze twee populaties van olivijn is niet altijd duidelijk. Olivine is gemakkelijk veranderd in een mineraal genaamd serpentine, en deze wijziging maakt ook de schatting van de oorspronkelijke magma samenstelling moeilijk.

er zijn veel verschillende manieren om te proberen de primaire smeltsamenstelling te bepalen: experimenten uitvoeren bij hoge druk en temperaturen, kijken naar smeltinsluitsels gevonden in kimberliet mineralen, en het uitvoeren van massabalansberekeningen waarbij de xenocryst en de verandering materiaal worden afgetrokken om te komen tot het resterende kimberliet materiaal. Al deze verschillende benaderingen lijken nu te suggereren dat kimberliet magma ‘ s vormen als smelt die rijk zijn aan Carbonaat in de asthenosferische mantel (Stone and Luth, 2016; Bussweiler et al., 2016; Stamm and Schmidt, 2017; Soltys et al., 2018; Howarth en Buttner, 2019). Kimberliet magma vormt na een geringe hoeveelheid smelten van peridotiet( zie Winter 2018 Diamonds from the Deep voor meer informatie over peridotiet), op een diepte van ongeveer 200-300 km, en bevat grote hoeveelheden kooldioxide en water. De aanwezigheid van deze zogenaamde vluchtige componenten in het kimberliet magma is een van de redenen waarom kimberliet uitbarstingen worden beschouwd als bijzonder explosief.

Waarom is het smelten begonnen? We weten nu ongeveer waar op aarde kimberliet magma ‘ s zijn ontstaan, maar waarom begon het smelten eigenlijk? De “triggers” voor diepe Aarde smelten die voorafgaan aan kimberlite uitbarsting zijn niet hetzelfde voor alle kimberlites, en er zijn drie belangrijkste grootschalige geologische scenario ‘ s die geologen meestal te overwegen:

1. mantel pluimen omhoog uit de diep in de mantel en de interactie met de cratonic lithosfeer
2. subductie van oceanische korst en de bijbehorende collisional processen tijdens het supercontinent vorming
3. tectonothermal gebeurtenissen geassocieerd met supercontinent breuk (bijv., Heaman en Kjarsgaard, 2000, Heaman et al., 2004; Jelsma et al., 2009; Kjarsgaard et al., 2017)

met name rifting of continents and supercontinent breakup—with associated fracturing and brossle deformation in the lithosphere-provided the pathways for kimberliet Magma to reach the surface (e.g., Jelsma et al., 2009). Maar aan al deze processen van magmageneratie en de resulterende kimberliet-uitbarsting ligt de relatie met het proces van platentektoniek ten grondslag. Zonder platentektoniek om carbonaat en vluchtige stoffen in de mantel te recyclen, zouden er geen kimberlieten zijn.

waar komen Kimberlieten voor?

Kimberlieten barsten niet in alle delen van de aarde uit. Wereldwijd komen kimberlieten allemaal voor onder de oudste delen van continenten, bekend als cratons (figuur 2) (Clifford, 1966; Shirey and Shigley, 2013). Kratons hebben dikke lithosferische wortels die zich uitstrekken tot ten minste 150-200 km, en kimberliet generatie in de mantel is waarschijnlijk geassocieerd met de fysieke barrière om mantelopwelling die door deze diepe continentale wortels. Ongeacht hoe kimberlieten zich vormen, de associatie van deze uitbarstingen met diepe continentale wortels is een van de wonderlijke mysteries over hoe kimberlieten diamanten leveren. Deze diepe continentale wortels zijn de diamanten opslagplaats van de aarde.

lopend onderzoek

Er is nog veel te leren over kimberliet en de relatie tussen kimberliet magma ‘ s en de diamanten die ze dragen: waarom overleeft diamant precies in een kimberliet-uitbarsting? Welke oppervlaktefuncties op een diamant zijn gerelateerd aan de effecten van het kimberliet magma versus die welke kunnen worden veroorzaakt door vloeistoffen diep in de mantel waar de diamanten zich bevinden (bijv. Fedortchouk, 2019)?

hoewel elke kimberliet uniek is, zijn er algemene eruptie—en emplacementmodellen (zie kader C) nodig om te begrijpen waarom veel kimberlieten geen diamanten hebben—is dit simpelweg omdat ze niet zijn uitgebarsten door een diamantdragende mantel? Of is het gebrek aan diamanten op de een of andere manier gerelateerd aan ontbinding en/of eruptie mechanismen? Dergelijke informatie is belangrijk bij de exploratie en evaluatie van nieuwe diamantvoorvallen.

kader C: kimberliet-eruptie

Kimberlieten hebben op diepte een “magmatic plumbing” – systeem dat kan bestaan uit een cilindrische (pijp), een vlakke verticale (Dijk) en / of een vlakke horizontale (dorpel) vorm op diepte. Het is alleen dicht bij het oppervlak dat het hoge vluchtige gehalte van het magma veroorzaakt een eruptieve “blowout” die resulteert in een vulkanische krater; dit is het magmatische model (Sparks et al., 2006). Een ander eruptiemodel is het freatomagmatische model (Lorenz et al., 2003), die stelt dat het de reactie van magma met oppervlaktewater is die de uitbarsting drijft, in plaats van de gassen en vluchtige stoffen in het magma. Het freatomagmatische model werd voorgesteld voor de Argyle lamproiet uitbarsting (Rayner et al., 2018) en enkele eruptieve fasen bij Fort à la Corne (Kjarsgaard et al., 2009). Zowel de magmatische als de freatomagmatische eruptieve fasen worden getoond in figuur C-1.