em 1870, quando cerca de dez mil pessoas se reuniram ao longo das margens do Vaal, a notícia veio da descoberta de diamantes em um ponto a cerca de quinze milhas do rio, onde a cidade de Kimberley agora está. Estas foram as chamadas “escavações secas”, inicialmente consideradas depósitos aluviais, mas agora provaram ser tubos vulcânicos de um caráter altamente interessante. Quatro destes canos ou pescoços, todos ricos em diamantes, e de estrutura geológica semelhante, foram encontrados juntos. Provou-se que descem verticalmente até uma profundidade desconhecida, penetrando os estratos circundantes. O material de rolamento de diamantes no início escavado era uma terra amarelada em ruínas, que a uma profundidade de cerca de 15 metros tornou-se mais difícil e mais escura, finalmente adquirindo uma cor azul ou verde escuro e uma sensação gordurosa, assemelhando-se a certas variedades de serpentina. Este é o conhecido “terreno azul” dos mineiros de diamantes.

é exposto ao sol por um curto período de tempo, quando se desintegra prontamente, e é então lavado para seus diamantes. Este “solo azul” foi agora penetrado a uma profundidade de 600 pés, e é encontrado para se tornar mais difícil e mais parecido com rocha à medida que a profundidade aumenta.

As porções de diamante muitas vezes contêm tantas inclusões de xisto que se assemelham a uma breccia, e assim a lava passa por graus em tuffs ou cinzas vulcânicas, que também é rica em diamantes, e é mais facilmente descomposível do que a lava mais densa.parece evidente que os canos com losango são verdadeiros vulcânicos, compostos por uma lava muito básica associada a uma breccia vulcânica e com tufo, e que os diamantes são minerais secundários produzidos pela reação desta lava, com calor e pressão, sobre os xistos carbonáceos em contato e envoltos por ela.foram necessários experimentos e análises geoquímicas para mostrar que os diamantes não se formam como resultado da reação de kimberlite com xisto. Mas levaria mais de 100 anos após a descoberta de kimberlite para provar que os diamantes não cristalizam fora do magma kimberlite.

O primeiro passo em nosso conhecimento sobre a relação entre diamantes e kimberlites vem do trabalho inicial sobre como o diamante cristaliza. Experimentos no laboratório mostraram que a transformação de grafite em diamante ocorreu a alta pressão e temperatura no interior do manto, embora agora saibamos que a maioria das formas de diamante por outras reações (ver diamantes de Inverno de 2018 da profundidade). Posteriormente, geocientistas obtiveram restrições de pressão e temperatura para a formação de diamantes (de rochas Hospedeiras de diamante e suas inclusões minerais), fortalecendo a origem de alta pressão para diamantes naturais (por exemplo, Bundy et al., 1961; Mitchell and Crocket, 1971). Evidências de sua origem de alta pressão significaram que os diamantes claramente tiveram que se formar antes de qualquer interação entre kimberlite e rochas da crosta, como o xisto (novamente, ver caixa B). No entanto, ainda era o pensamento que os diamantes poderia cristalizar a partir do kimberlito magma em profundidade no manto antes da erupção a superfície da Terra teve lugar, ou que os diamantes cresceram sob a metaestável condições durante o kimberlito de subida (Mitchell e Crocket, 1971).na década de 1970, os cientistas usaram a datação isotópica de minerais kimberlíticos para determinar as primeiras idades das erupções de kimberlite. Usando Rb-Sr de geocronologia da kimberlitic micas, geocientistas na Universidade de Witwatersrand, determinou que kimberlites de Kimberley área de erupção de cerca de 86 milhões de anos atrás (Allsopp e Barrett, 1975). Ao mesmo tempo, a geocronologia U-Pb sobre zircões kimberlíticos desses mesmos kimberlites mostrou resultados semelhantes, que eles entraram em erupção cerca de 90 milhões de anos atrás (Davis et al., 1976). Mais tarde, o trabalho analítico refinou estas idades (por exemplo, Allsopp e Kramers, 1977; Davis, 1977, 1978; Clement et al., 1979; Kramers and Smith, 1983; Smith, 1983). Sabemos agora que a maioria dos kimberlites da terra entrou em erupção relativamente recentemente (geologicamente falando) entre 250 e 50 milhões de anos atrás (ver compilações em Heaman et al., 2003; Jelsma et al., 2009; Tappe et al., 2018).

Na década de 1980, Stephen H. Richardson e seus colegas do MIT, trabalhando em diamantes de Kimberley minas, descobriu que os diamantes na faixa etária de um bilhão de anos para mais de três bilhões de anos de idade e que se originou no lithospheric manto região abaixo do Kaapvaal craton (Richardson et al., 1984). Desde que os Kimberley kimberlites entraram em erupção apenas 84 milhões de anos atrás (Clement et al., 1979), The Richardson et al. o estudo mostrou definitivamente que os diamantes não tinham nenhuma relação genética com a kimberlite. Esta relação de idade básica é válida para todos os outros kimberlites diamondiferosos. As erupções de Kimberlite são a forma como os diamantes fazem o seu caminho desde a profundidade do manto até à superfície da Terra. Os diamantes são apenas o passageiro, e os kimberlites são o seu transporte.por que os diamantes sobrevivem em Kimberlite durante a erupção?outra característica maravilhosa da forma como os kimberlites transportam diamantes de grande profundidade é que os diamantes conseguem sobreviver. Os diamantes em bruto são muitas vezes reabsorvidos a partir de suas formas octaédricas primárias em formas secundárias chamadas dodecaedros. Isto é porque os kimberlitos estão no processo de dissolução do diamante-é apenas que este processo não foi concluído. Quase todos os outros magmas da terra, como basaltos e andesitas, dissolveriam completamente o diamante, então é um dom da natureza que os kimberlitos permitem que os diamantes sobrevivam.o transporte e entrega de diamantes de sucesso também ocorre porque os kimberlitos entram em erupção mais rápido e são menos oxidantes do que outros magmas na Terra. Os diamantes também podem ser protegidos em pedaços de suas rochas hospedeiras durante grande parte de seu transporte. A velocidade é essencial aqui: um kimberlite de baixa viscosidade é estimado para viajar a velocidades de cerca de 8 a 40 milhas por hora (Sparks et al., 2006), enquanto que um magma basáltico de viscosidade normal se move a uma fração deste ritmo. Considera-se também que a composição química do kimberlite e dos seus componentes voláteis são factores importantes.

Kimberlito Erupções na História da Terra

a Partir de observações de campo feitas no site da colocadas kimberlites, kimberlites são mais explosiva do que as erupções que vemos hoje em lugares como Havaí, Islândia, Indonésia, e o Monte St. Helens. Evidências de granulação de cristal, arredondamento de xenólito e fragmentação (ver caixa A, figura a-1) levam os geólogos a concluir que as erupções de kimberlito são muito mais violentas e rompem a superfície com as velocidades mais altas de qualquer vulcão.

As últimas erupções de kimberlite conhecidas foram as Cerca de 10.000 anos Igwisi Hills kimberlites (Brown et al., 2012) na Tanzânia, embora haja algum debate sobre se estes constituem o verdadeiro kimberlite. Além disso, estes kimberlites não são Diamond-bearing. Os kimberlites africanos mais jovens são os kundelungu kimberlites de 32 milhões de anos na República Democrática do Congo (Batumike et al., 2008). As mais recentes erupções tipo kimberlite foram as lamproitas de Kimberley Ocidental (caixa a), que entrou em erupção de 24 a 19 milhões de anos atrás (Allsopp et al., 1985). Cerca de 45% destes lamproitas são Diamond-bearing, embora apenas dois foram extraídos para seus diamantes.os kimberlitos estão em erupção desde que pelo menos o Archean, e os mais antigos descobertos até agora são os kimberlites Mitzic no Gabão (África Ocidental), que entrou em erupção cerca de 2,8 bilhões de anos atrás (de Wit et al., 2016). No entanto, os kimberlites não têm estado continuamente em erupção desde essa época, e globalmente tem havido vários períodos em que os kimberlites irromperam mais frequentemente (Heaman et al., 2003; Jelsma et al., 2009):

Como e Por que Fazer Kimberlites Forma?composição de material fundido.A composição primária (ou original) de fusão de kimberlite é pouco conhecida porque a rocha que vemos hoje é uma mistura física tão variável e complicada. Kimberlite contains magma that has been mixed with many components picked up along the >150 km path to the surface. Na superfície, a kimberlite contém material de matriz fina e minerais conhecidos como fenocristais, minerais estranhos conhecidos como xenocristais (sendo o diamante o xenocristo que queremos!), e rochas estrangeiras conhecidas como xenólitos. Em outras palavras, kimberlite é considerada uma rocha “híbrida”. Os próprios xenólitos são muito interessantes para os geólogos porque são amostras da rocha através da qual o kimberlite passou.

o mineral predominante na kimberlite é a olivina, que pode ser fenocristica (a partir do próprio kimberlite) ou xenocristica (a partir do manto e quebrada e amostrada pela erupção). Fazer a distinção entre estas duas populações de olivina nem sempre é claro. Olivina é facilmente alterada para um mineral chamado serpentina, e esta alteração também torna difícil a estimativa da composição original do magma.

Existem muitas maneiras diferentes de tentar determinar a composição primária de fusão: realizando experimentos em altas pressões e temperaturas, olhando para as inclusões de derretimento encontradas em minerais de kimberlite, e realizando cálculos de balanço de massa onde o xenocryst e material de alteração são subtraídos para chegar ao restante material de kimberlite. Todas essas diferentes abordagens agora parecem sugerir que os magmas de kimberlite se formam como derretimentos que são ricos em carbonato no manto astenosférico (pedra e Luth, 2016; Bussweiler et al., 2016; Stamm and Schmidt, 2017; Soltys et al., 2018; Howarth e Buttner, 2019). O magma da Kimberlite forma-se após baixas quantidades de fusão de peridotita (ver Inverno de 2018 diamantes da profundidade para mais informações sobre peridotite), a profundidades de cerca de 200-300 km, e contém grandes quantidades de dióxido de carbono e água. A presença destes chamados componentes voláteis no magma kimberlite é uma das razões pelas quais as erupções de kimberlite são consideradas particularmente explosivas.porque é que a fusão começou? Sabemos agora, mais ou menos, onde na Terra os magmas de kimberlite se originaram, mas porque é que o derretimento realmente começou? Os “gatilhos” para a Terra profunda de fusão que precedem kimberlito erupção não são os mesmos para todos os kimberlites, e há três principais em grande escala geológica cenários que geólogos normalmente consideram:

1. o manto de plumas de erguendo-se da profunda no manto e interagindo com o cratonic litosfera
2. subducção de crosta oceânica e associados collisional processos durante a formação do supercontinente
3. tectonothermal eventos associados com supercontinente separação (por exemplo, Heaman e Kjarsgaard, 2000, Heaman et al., 2004; Jelsma et al., 2009; Kjarsgaard et al., 2017)

Em particular, rifting de continentes e supercontinente rompimento com associados de fraturamento e quebradiços deformação da litosfera—fornecer os caminhos para kimberlito dos magmas para atingir a superfície (por exemplo, Jelsma et al., 2009). Mas subjacente a todos estes processos da geração magma e da erupção kimberlita resultante está a relação com o processo de placas tectônicas. Sem placas tectônicas para reciclar carbonato e voláteis no manto, não haveria kimberlites.onde ocorrem os kimberlitos?os kimberlitos não entram em erupção em todas as áreas da Terra. Globalmente, os kimberlites ocorrem abaixo das partes mais antigas dos continentes, conhecidas como cratons (Figura 2) (Clifford, 1966; Shirey e Shigley, 2013). Cratões têm espessas raízes litosféricas que se estendem até pelo menos 150-200 km, e a geração de kimberlite no manto é provavelmente associada com a barreira física para a sustentação fornecida por essas profundas raízes continentais. Independentemente de como os kimberlites se formam, a associação destas erupções com raízes continentais profundas é outro dos mistérios maravilhosos sobre como os kimberlites entregam diamantes. Estas raízes continentais profundas são o armazém de diamantes da Terra.

Investigação em curso

ainda há muito a aprender sobre os kimberlitos e a relação entre os magmas de kimberlite e os diamantes que eles carregam: por que exatamente o diamante sobrevive em uma erupção de kimberlite? Que características de superfície em um diamante estão relacionadas aos efeitos do magma kimberlite versus aqueles que podem ser causados por fluidos profundos dentro do manto onde os diamantes residem (por exemplo, Fedortchouk, 2019)?enquanto cada kimberlite é única, modelos gerais de erupção e emplacement (ver Caixa C) são necessários para ajudar a entender por que muitos kimberlites são desprovidos de diamantes—isso é simplesmente porque eles não entraram em erupção através do manto de diamante? Ou a falta de diamantes está de alguma forma relacionada com mecanismos de dissolução e/ou erupção? Informações como esta são importantes durante a exploração e avaliação de novas ocorrências de diamantes.

Box C: erupção de Kimberlite

Kimberlites todos têm sistemas de “canalização magmática” em profundidade que podem ser compostos por um tubo cilíndrico, um plano vertical (dike), e/ou uma forma planar horizontal (sill) em profundidade. É apenas perto da superfície que o alto teor volátil do magma provoca uma erupção que resulta em uma cratera vulcânica; este é o modelo magmático (Sparks et al., 2006). Outro modelo de erupção é o phreatomagmatic model (Lorenz et al., 2003), que propõe que é a reação do magma com a água superficial que impulsiona a erupção, ao invés dos gases e voláteis no magma. O modelo phreatomagmático foi proposto para a erupção de lamproita Argyle (Rayner et al., 2018) and some eruptive phases at Fort à la Corne (Kjarsgaard et al., 2009). Tanto as fases eruptivas magmáticas como phreatomagmáticas são mostradas na Figura C-1.

em última análise, há razões para se preocupar com os kimberlitos que não se relacionam diretamente com a sua amostragem de diamantes, mas sim com a visão em larga escala dos ciclos geoquímicos mais profundos da terra sólida. Kimberlite magma é um membro extremo para pequenas quantidades de fusão de manto e alto teor Volátil (incluindo água e dióxido de carbono). Como é que se fundem e migram a pressões e temperaturas tão elevadas? O que revela a elevada percentagem de jovens kimberlites sobre a tectónica de placas e a reciclagem profunda dos voláteis? O que podem os kimberlites nos dizer sobre a conexão entre a dinâmica da terra sólida e nosso principal gás de efeito estufa atmosférico, dióxido de carbono?destacamos as características geológicas, históricas e práticas básicas dos kimberlites. O que é excepcional é que no final, quando um diamante natural é comprado, temos um kimberlite para agradecer por trazê-lo para nós.