кимберлит

кимберлит магматическая горная порода, являющаяся основным источником бриллианты. Кимберлит – это разновидность перидотитовый. Он богат маленький полезные ископаемые содержанием и часто в виде кристаллов флогопит. Другими содержащимися в изобилии минералами являются хромдиопсид, оливин, богатые хромом и пиропом гранат. Кимберлит обычно встречается в трубках — структурах с вертикальными краями, которые имеют примерно круглое поперечное сечение. Камень мог попасть в слабые места мантии. Части мантии горные породы часто выносятся на поверхность в кимберлитах, что делает их ценным источником информации о внутреннем мире.

Несмотря на относительную редкость, кимберлит привлек внимание тем, что служит носителем алмазов и гранатов. перидотитовый мантийные ксенолиты на поверхность Земли. Его вероятное происхождение из глубины, большей, чем у любого другого типа магматической породы, и экстремальный состав магмы, который он отражает с точки зрения низкого содержания кремнезема и высокого уровня обогащения несовместимыми микроэлементами, делают понимание петрогенеза кимберлитов важным. В связи с этим изучение кимберлитов может дать информацию о составе глубинной мантии и процессах плавления, происходящих на границе или вблизи границы между кратонной континентальной литосферой и подстилающей конвектирующей астеносферной мантией.

Происхождение имени: кимберлитовая порода была названа в честь Кимберли, Южная Африка, где она была впервые обнаружена. Алмазы Кимберли первоначально были обнаружены в выветрившемся кимберлите, который был окрашен в желтый цвет. лимонит, поэтому его назвали желтой землей. Более глубокие разработки дали менее измененную породу, серпентинизированный кимберлит, который горняки называют голубой землей.

Кимберлитовая классификация

На основании исследований большого количества кимберлитовых депозиты, геологи разделили кимберлиты на 3 отдельные единицы на основе их морфологии и петрология.

Эти единицы:

1. Кратерные фации Кимберлита
2. Кимберлит Diatreme Facies
3. Гипабиссальные фации кимберлитов

1) Кратерные фации кимберлита

Морфология поверхности невыветрелых кимберлитов характеризуется наличием кратера диаметром до 2 км, дно которого может находиться на несколько сотен метров ниже уровня земли. Кратер, как правило, самый глубокий в середине. Вокруг кратера есть вулканический туф кольцо, которое относительно маленькое, обычно менее 30 метров, по сравнению с диаметром кратера. В кимберлитах кратерной фации обнаружены две основные категории пород: пирокластические, образовавшиеся в результате извержений; и эпикластические, которые представляют собой породы, переработанные водой.

2) Кимберлит Diatreme Facies

Кимберлитовые диатремы представляют собой тела глубиной 1-2 км, как правило, морковообразной формы, имеющие форму от круглой до эллиптической на поверхности и сужающиеся с глубиной. Падение контакта с вмещающими породами обычно составляет 80-85 градусов. Зона характеризуется фрагментированным вулканокластическим кимберлитовым материалом и ксенолитами, извлеченными из различных уровней земной коры во время выхода кимберлитов на поверхность. Некоторые текстурные особенности кимберлита Diatreme Facies:

3) Гипабиссальные фации кимберлитов

Эти породы образуются в результате кристаллизации горячей, богатой летучими веществами кимберлитовой магмы. Как правило, они лишены признаков фрагментации и кажутся магматическими. Некоторые текстурные особенности: выделения кальцита-серпентина в матрице; Глобулярные выделения кимберлита в богатой карбонатами матрице; Фрагменты горных пород метаморфизованы или имеют концентрическую зональность; Неравномернозернистая текстура создает псевдопорфировую текстуру.

Углерод и кимберлит

Углерод является одним из самых распространенных элементов в мире и одним из четырех необходимых элементов для существования жизни. Люди более чем на 18 процентов состоят из углерода. Воздух, которым мы дышим, содержит следы углерода. Встречаясь в природе, углерод существует в трех основных формах:

Алмаз – чрезвычайно твердый, прозрачный кристалл.

Алмазы образуются на глубине около 100 миль (161 км) под поверхностью Земли, в расплавленной породе мантии Земли, которая обеспечивает необходимое количество давления и тепла для преобразования углерода в алмаз. Для создания алмаза углерод должен находиться под давлением не менее 435,113 30 фунтов на квадратный дюйм (psi или 752 килобар) при температуре не менее 400 градусов по Фаренгейту (XNUMX по Цельсию). Если условия опускаются ниже любой из этих двух точек, графит будет создан. На глубине 93 мили (150 км) и более давление возрастает примерно до 725,189 50 фунтов на квадратный дюйм (2,192 килобар), а температура может превышать 1,200 F (XNUMX C). Большинство алмазов, которые мы видим сегодня, образовались миллионы (если не миллиарды) лет назад. Мощные извержения магмы вынесли алмазы на поверхность, образовав кимберлитовые трубки.

Кимберлитовые трубки образуются, когда магма течет через глубокие трещины в Земле. Магма внутри кимберлитовых трубок действует как лифт, выталкивая алмазы и другие породы и минералы через мантию и кору всего за несколько часов. Эти извержения были непродолжительными, но во много раз более мощными, чем извержения вулканов, происходящие сегодня. Магма в этих извержениях зарождалась на глубине в три раза больше, чем источник магмы для вулканы такое как Гора Сент-ХеленсОб этом сообщает Американский музей естественной истории.

Магма в конце концов остыла внутри этих кимберлитовых трубок, оставив после себя конические жилы кимберлитовой породы, содержащие алмазы. Кимберлит — это голубоватая горная порода, которую ищут алмазодобытчики при поиске новых месторождений алмазов. Площадь поверхности алмазоносных кимберлитовых трубок колеблется от 2 до 146 га (от 5 до 361 акра).

Алмазы также можно найти в руслах рек, которые называются аллювиальными участками алмазов. Это алмазы, добываемые в кимберлитовых трубках, но перемещенные геологической активностью. Ледники и вода также могут перемещать алмазы на тысячи миль от их первоначального местоположения. Сегодня больше всего алмазов находится в Австралии, Борнео, Бразилии, России и ряде африканских стран, включая Южную Африку и Заир.

Модели размещения кимберлита

Митчелл (1986) рассматривает несколько теорий и представляет более полную критику каждой теории размещения.

1. Теория взрывного вулканизма
2. Магматическая (флюидизация) теория
3. Гидровулканическая теория

1. Теория взрывного вулканизма

Эта теория предполагает скопление кимберлитовой магмы на небольших глубинах и последующее накопление летучих веществ. Когда давление внутри этого кармана, называемого промежуточной камерой, становится достаточным, чтобы преодолеть нагрузку горных пород наверху, следует извержение. Считалось, что эпицентр извержения находился на контакте диатремовых фаций.

Благодаря обширному анализу становится ясно, что эта теория несостоятельна. Промежуточная камера на глубине не обнаружена.

2. Магматическая теория

Этим первоначальным сторонником этой теории был Доусон (1971). Впоследствии он был построен Клементом (1982) и продвигается Филдом и Скоттом Смитом (1999).

Кимберлитовая магма поднимается из глубины с образованием различных импульсов, называемых «эмбриональными трубками». Поверхность не нарушена, и летучие вещества не улетучиваются. В какой-то момент зародышевые трубки достигают достаточно малой глубины. При этом давление летучих веществ способно преодолеть нагрузку вышележащих пород. Поскольку летучие вещества улетучиваются, обеспечивается короткий период псевдоожижения. Считается, что псевдоожижение недолговечно, поскольку фрагменты обычно имеют угловатую форму.

3. Гидровулканическая теория

Основным сторонником этой теории является Лоренц (1999). Кимберлитовые магмы поднимаются из глубины по узким 1-метровым трещинам. Кимберлитовая магма сосредоточена вдоль структурных неисправности которые действуют как очаги для воды или результирующего брекчирования из-за выделения летучих веществ из поднимающихся кимберлитов, могут действовать как очаги для воды. Брекчированная порода пополняется грунтовыми водами. Еще один импульс кимберлитовой магмы следует за некоторой структурной слабостью породы на поверхность и снова вступает в контакт с водой, вызывая новый взрыв.

Кимберлитовая геохимия

Геохимия кимберлитов определяется следующими параметрами:

ультраосновные, MgO >12% и обычно >15%;

ультракалиевые, молярные K2O/Al2O3 >3;

почти примитивные Ni (>400 ppm), Cr (>1000 ppm), Co (>150 ppm);

обогащение РЗЭ;[14]

обогащение крупноионными литофильными элементами (LILE)[15] от умеренного до высокого, ΣLILE = >1,000 ppm;

высокое содержание H2O и CO2.

Кимберлит Состав

И местонахождение, и происхождение кимберлитовых магм являются предметом споров. Их чрезвычайное обогащение и геохимия привели к большому количеству предположений об их происхождении, при этом модели помещают их источник в субконтинентальную литосферную мантию (SCLM) или даже так глубоко, как переходная зона. Механизм обогащения также представлял интерес для моделей, включающих частичное плавление, ассимиляцию субдуктированных отложений или образование из первичного источника магмы.

Исторически кимберлиты подразделялись на две разные разновидности, называемые базальтовыми и слюдяными, на основании петрографических наблюдений. Позже это было пересмотрено CB Smith, который переименовал эти группы в «группу I» и «группу II» на основе изотопного сродства этих пород с использованием систем Nd, Sr и Pb. Позже Роджер Митчелл предположил наличие этих кимберлитов группы I и II. Эти очевидные различия могут быть не так тесно связаны, как считалось раньше. II. Группа показала, что кимберлиты проявляли большую склонность к ламполинам, чем группа I. Поэтому группа II реклассифицировала кимберлиты как оранжевые, чтобы избежать путаницы.

Кимберлиты I группы

Кимберлиты группы I состоят из ультраосновных калиевых пород с высоким содержанием CO2. Магматические породы преобладает первичный форстерит оливин и карбонатные минералы с примесью минералов магнезиальных ильменит, хром пироп, альмандин-пироп, хром диопсид (в некоторых случаях субкальциевый), флогопит, энстатитом и Ти-бедного хромит. Кимберлиты группы I демонстрируют характерную неравномернозернистую текстуру, вызванную макрокристаллическими (0.5–10 мм или 0.020–0.394 дюйма) и мегакристаллическими (10–200 мм или 0.39–7.87 дюйма) вкрапленниками оливина, пиропа, хромдиопсида, магнезиального ильменита и флогопита. в мелко- и среднезернистой основной массе.

Оливиновые лампроиты

Оливиновые лампроиты ранее назывались кимберлитами группы II или оранжеитами в ответ на ошибочное мнение, что они встречаются только в Южной Африке. Однако их залегание и петрология в целом идентичны, и их не следует ошибочно называть кимберлитами. Оливиновые лампроиты представляют собой ультракалиевые перщелочные породы, богатые летучими веществами (преимущественно H2O). Отличительной чертой оливиновых лампроитов являются макрокристаллы и микровкрапленники флогопита, а также слюды основной массы, состав которых варьируется от флогопита до «тетраферрифлогопита» (аномально бедный алюминием флогопит, требующий Fe для входа в тетраэдрическую позицию). Резорбированные макрокристаллы оливина и идиоморфные первичные кристаллы оливина основной массы являются обычными, но не существенными составляющими.

Кимберлитовые индикаторные минералы

Кимберлиты являются своеобразными магматическими породами, потому что они содержат различные виды минералов с химическим составом, указывающим на то, что они образовались под высоким давлением и температурой в мантии. Эти минералы, такие как диопсид хрома (а. пироксен), хромшпинели, магнезиальный ильменит и пироповые гранаты, богатые хромом, обычно отсутствуют в большинстве других магматических пород, что делает их особенно полезными в качестве индикаторов кимберлитов.

Экономическое значение кимберлита

Кимберлиты являются самым важным источником алмазов в мире. В мире открыто около 6,400 кимберлитовых трубок, из них около 900 классифицируются как алмазоносные, а из них немногим более 30 являются достаточно экономически выгодными для добычи алмазов.

Месторождения, обнаруженные в Кимберли, Южная Африка, были первыми признанными и источником названия. Алмазы Кимберли первоначально были найдены в выветренном кимберлите, который был окрашен лимонитом в желтый цвет, и поэтому его называли «желтым грунтом». Более глубокие выработки обнаружили менее измененную породу, серпентинизированный кимберлит, который горняки называют «голубой землей».

Синяя и желтая земля были плодовитыми производителями алмазов. После того, как желтая земля была истощена, горняки в конце 19 века случайно врезались в синюю землю и нашли большое количество алмазов ювелирного качества. Экономическое значение того времени было таково, что, когда был обнаружен поток алмазов, горняки снизили цены друг друга и в конечном итоге за короткое время снизили стоимость алмазов до себестоимости.

Кимберлитовая формация

По общему мнению, кимберлиты образуются глубоко в мантии, на глубине от 150 до 450 километров, из аномально обогащенных экзотических составов мантии. Они извергаются быстро и сильно, часто с выбросом значительного количества двуокиси углерода (CO2) и летучих компонентов. В результате мощных взрывов образуются вертикальные столбы горных пород — вулканические или кимберлитовые трубки, которые поднимаются из резервуаров магмы. Глубина плавления и процесс генерации делают кимберлиты склонными к вмещению ксенокристаллов алмаза.

Морфология кимберлитовых трубок разнообразна, но, как правило, включает в себя расслоенный дайковый комплекс вертикально падающих питающих даек в корне трубки, простирающихся до мантии. В пределах 1.5-2 километров (км) от поверхности, когда магма извергается вверх, она расширяется, образуя коническую или цилиндрическую зону, называемую диатремой, которая извергается на поверхность.

Выражение поверхности редко сохраняется, но обычно похоже на маар. вулкан. Диаметр кимберлитовой трубки на поверхности обычно составляет от нескольких сотен метров до километра.

Считается, что многие кимберлитовые трубки образовались от 70 до 150 миллионов лет назад, но в Южной Африке есть несколько трубок, образовавшихся от 60 до 1,600 миллионов лет назад (Mitchell, 1995, стр. 16).

Заключение

• Кимберлитовые магмы богаты углекислым газом и водой, которые быстро и сильно переносят магму в мантию.
• Кимберлит представляет собой богатую газом калиевую ультраосновную магматическую породу.
• Австралия в настоящее время является крупнейшим в мире производителем алмазов низкого качества и используется в промышленных целях.
• Кратерная фация кимнерлита распознается по осадочным признакам.
• Диатремовая фация распознается по пеллетальным лапилли.
• Гипабиссальные фасции обычно распознаются по сегрегационной текстуре и наличию обильного канцита.

Рекомендации

• Боневиц, Р. (2012). Камни и минералы. 2-е изд. Лондон: Издательство ДК.
• Курслаукис, С., и Фулоп, А. (2013). Факторы, контролирующие внутреннюю фациальную архитектуру маарово-диатремовых вулканов. Бюллетень Вулканология, 75 (11), 761.
• Авторы Википедии. (2019, 14 февраля). Кимберлит. В Википедии, свободной энциклопедии. Получено 16:10, 11 мая 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Kimberlite&oldid=883239063.