Кимберлит — магматическая порода и редкий вариант перидотита . Наиболее широко известно, что он является основной матрицей-хозяином алмазов . Он назван в честь города Кимберли в Южной Африке , где открытие в 1869 году алмаза весом 83,5 карата (16,70 г), названного « Звезда Южной Африки», вызвало алмазную лихорадку и рытье открытого карьера под названием « Большая дыра». . Ранее термин «кимберлит» применялся к оливиновым лампроитам как «кимберлит II», однако это было ошибкой. [1]
Кимберлит встречается в земной коре в вертикальных структурах, известных как кимберлитовые трубки , а также в магматических дайках . Кимберлит также встречается в виде горизонтальных силлов . [2] Кимберлитовые трубки сегодня являются важнейшим источником добычи алмазов. Общее мнение относительно кимберлитов состоит в том, что они образуются глубоко в мантии . Формирование происходит на глубинах от 150 до 450 километров (от 93 до 280 миль), потенциально из аномально обогащенных экзотических составов мантии, и они извергаются быстро и сильно, часто со значительным содержанием углекислого газа [3] и других летучих компонентов. Именно такая глубина плавления и образования делает кимберлиты склонными к содержанию ксенокристаллов алмаза .
Несмотря на свою относительную редкость, кимберлит привлекает внимание тем, что служит переносчиком ксенолитов мантии алмазов и гранатового перидотита на поверхность Земли. Его вероятное происхождение с глубин, больших, чем у любого другого типа магматических пород , а также экстремальный состав магмы , который он отражает с точки зрения низкого содержания кремнезема и высокого уровня обогащения несовместимыми микроэлементами , делают важным понимание петрогенезиса кимберлитов . В этом отношении изучение кимберлита потенциально может дать информацию о составе глубокой мантии и процессах плавления, происходящих на границе между кратонной континентальной литосферой и подстилающей конвективной астеносферной мантией или вблизи нее.
Многие кимберлитовые структуры представлены в виде вертикальных интрузий в форме морковки, называемых « трубами ». Эта классическая форма морковки образуется в результате сложного интрузивного процесса кимберлитовой магмы, которая унаследовала в системе большую долю CO 2 (меньшее количество H 2 O), что приводит к глубокой взрывной стадии кипения, вызывающей значительное количество вертикальных выбросов. пылающий. [4] Классификация кимберлитов основана на признании различных фаций горных пород . Эти различные фации связаны с определенным стилем магматической активности, а именно с кратерными, диатремовыми и гипабиссальными породами. [5] [6]
Морфология кимберлитовых трубок и их классическая морковная форма являются результатом эксплозивного диатремового вулканизма из очень глубоких источников мантийного происхождения. Эти вулканические взрывы создают вертикальные столбы породы, поднимающиеся из глубоких резервуаров магмы. Извержения, образующие эти трубы, разрушают окружающую породу, когда она взрывается, поднимая на поверхность неизмененные ксенолиты перидотита. Эти ксенолиты предоставляют геологам ценную информацию о состоянии и составе мантии. [7] Морфология кимберлитовых трубок разнообразна, но включает в себя пластинчатый дайковый комплекс пластинчатых, вертикально падающих питающих даек в корне трубки, который простирается до мантии. В пределах 1,5–2 км (0,93–1,24 мили) от поверхности магма под высоким давлением взрывается вверх и расширяется, образуя диатрему конической или цилиндрической формы, которая извергается на поверхность. Выражение поверхности редко сохраняется, но обычно похоже на маарский вулкан . Кимберлитовые дайки и силлы могут быть тонкими (1–4 метра), а диаметр трубок варьируется от 75 метров до 1,5 километров. [8]
И местонахождение, и происхождение кимберлитовой магмы являются предметом споров. Их чрезвычайное обогащение и геохимия привели к большому количеству спекуляций об их происхождении, при этом модели помещают их источник в субконтинентальную литосферную мантию (SCLM) или даже на глубину переходной зоны. Механизм обогащения также вызывал интерес в моделях, включая частичное плавление, ассимиляцию субдуцированных отложений или образование из первичного источника магмы.
Исторически кимберлиты были разделены на две отдельные разновидности, названные «базальтовыми» и «слюдистыми», основываясь главным образом на петрографических наблюдениях. [9] Позже это было пересмотрено К. Б. Смитом, который переименовал эти подразделения в «группу I» и «группу II» на основании изотопного сродства этих пород с использованием систем Nd, Sr и Pb. [10] Позже Роджер Митчелл предположил, что эти кимберлиты групп I и II демонстрируют настолько четкие различия, что они могут быть не так тесно связаны, как считалось ранее. Он показал, что кимберлиты группы II обнаруживают большее сходство с лампроитами , чем с кимберлитами I группы. Поэтому он переклассифицировал кимберлиты группы II в оранджиты, чтобы избежать путаницы. [11]
Кимберлиты I группы представляют собой богатые CO 2 ультраосновные калиевые магматические породы с преобладанием первичных форстеритовых оливина и карбонатных минералов, с редкоминеральной ассоциацией магнезиального ильменита , хромового пиропа , альмандин -пиропа, хромдиопсида ( в некоторых случаях субкальциевого), флогопита . , энстатит и бедный титаном хромит . Кимберлиты группы I имеют характерную неравномерную зернистую текстуру, обусловленную макрокристаллическими (0,5–10 мм или 0,020–0,394 дюйма) и мегакристовыми (10–200 мм или 0,39–7,87 дюйма) вкрапленниками оливина, пиропа, хромдиопсида, магнезиального ильменита и флогопита. в мелко- и среднезернистой основной массе.
В минералогии основной массы, более близкой к истинному составу магматической породы, преобладают карбонаты и значительные количества форстеритового оливина с меньшими количествами пиропового граната, хромдиопсида , магнезиального ильменита и шпинели .
Оливиновые лампроиты ранее назывались кимберлитами группы II или оранжеитами в ответ на ошибочное мнение, что они встречаются только в Южной Африке. Однако их распространение и петрология во всем мире идентичны, и их не следует ошибочно называть кимберлитами. [12] Оливиновые лампроиты представляют собой ультракалиевые , перщелочные породы , богатые летучими веществами (преимущественно H 2 O). Отличительной особенностью оливиновых лампроитов являются макрокристаллы и микровкрапленники флогопита , а также слюды основной массы, состав которых варьируется от флогопита до «тетраферрифлогопита» (аномально бедный Al флогопит, требующий проникновения Fe в тетраэдрическую позицию). Резорбированные макрокристаллы оливина и идиоморфные первичные кристаллы оливина основной массы являются обычными, но не существенными компонентами.
Характерные первичные фазы в основной массе включают зональные пироксены (ядра диопсида, окруженные Ti-эгирином), минералы группы шпинели (магнезиальный хромит до титаноносного магнетита ), перовскит , богатый Sr и РЗЭ , апатит, богатый Sr , фосфаты , богатые РЗЭ ( монацит , дациншанит), калийно-барические минералы группы голландита , Nb-содержащий рутил и Mn-содержащий ильменит .
Кимберлиты являются своеобразными магматическими породами, поскольку они содержат множество минеральных видов, химический состав которых указывает на то, что они образовались под высоким давлением и температурой внутри мантии. Эти минералы, такие как диопсид хрома ( пироксен ), хромшпинелиды, магнезиальный ильменит и пироповые гранаты, богатые хромом, обычно отсутствуют в большинстве других магматических пород, что делает их особенно полезными в качестве индикаторов кимберлитов.
Эти минералы-индикаторы обычно ищут в отложениях ручьев в современном аллювиальном материале . Их присутствие может указывать на наличие кимберлита внутри эрозионного водораздела, образовавшего аллювий.
Геохимия кимберлитов определяется следующими параметрами:
Кимберлиты являются важнейшим источником первичных алмазов . Многие кимберлитовые трубки также содержат богатые аллювиальные или элювиальные россыпи алмазов . В мире обнаружено около 6400 кимберлитовых трубок, из них около 900 отнесены к алмазоносным, а из них чуть более 30 являются достаточно экономически выгодными для добычи алмазов. [15]
Месторождения, находящиеся в Кимберли , Южная Африка , были первыми признанными и источником названия. Алмазы Кимберли первоначально были найдены в выветрившемся кимберлите, который был окрашен лимонитом в желтый цвет и поэтому назывался «желтым грунтом». В более глубоких выработках была обнаружена менее измененная порода — серпентинизированный кимберлит, который горняки называют «голубой землей». Желтый молотый кимберлит легко расколоть, и он стал первым источником добытых алмазов. Голубой измельченный кимберлит необходимо пропустить через камнедробилки , чтобы извлечь алмазы. [16]
См. также шахту «Мир» и трубку «Удачная» , расположенные в Республике Саха , Сибирь .
И синяя, и желтая земля были богатыми производителями алмазов. После того, как желтая земля была исчерпана, горняки в конце 19 века случайно вскрыли синюю землю и обнаружили большое количество алмазов ювелирного качества. Экономическая ситуация в то время была такова, что после обнаружения потока алмазов горняки снизили цены друг друга и в конечном итоге за короткое время снизили стоимость алмазов до себестоимости. [17]
