Kimberlit

Kimberlit ist ein magmatisches Gestein, dessen Hauptquelle Diamanten. Kimberlit ist eine Vielzahl von Peridotit. Es ist reich an klein Mineralien Inhalt und oft in Form von Kristallen Phlogopit. Weitere reichlich vorhandene Mineralien sind Chromdiopsid, Olivinund reich an Chrom und Pyrop Granat. Kimberlit kommt typischerweise in Rohren vor – Strukturen mit vertikalen Kanten, die einen ungefähr kreisförmigen Querschnitt haben. Möglicherweise wurde das Gestein in Schwachstellen im Erdmantel injiziert. Teile des Mantels Felsen werden oft in Kimberliten an die Oberfläche gebracht, was sie zu einer wertvollen Informationsquelle über die Innenwelt macht.

Trotz seiner relativen Seltenheit hat Kimberlit Aufmerksamkeit erregt, da es als Träger von Diamanten und Granat dient Peridotit Mantel-Xenolithe an die Erdoberfläche. Seine wahrscheinliche Herkunft aus Tiefen, die größer sind als bei jedem anderen magmatischen Gesteinstyp, und die extreme Magmazusammensetzung, die sich in Form eines geringen Silikatgehalts und einer hohen Anreicherung inkompatibler Spurenelemente widerspiegelt, machen das Verständnis der Petrogenese von Kimberlit wichtig. In dieser Hinsicht hat die Untersuchung von Kimberlit das Potenzial, Informationen über die Zusammensetzung des tiefen Mantels und die Schmelzprozesse zu liefern, die an oder in der Nähe der Grenzfläche zwischen der kratonischen kontinentalen Lithosphäre und dem darunter liegenden konvektiven asthenosphärischen Mantel stattfinden.

Herkunft des Namens: Das Gestein Kimberlit wurde nach Kimberley in Südafrika benannt, wo es erstmals erkannt wurde. Kimberley-Diamanten wurden ursprünglich in verwittertem Kimberlit gefunden, der gelb gefärbt war Limonitund wurde daher Gelbgrund genannt. In tieferen Abbaustätten entstand weniger alteriertes Gestein, serpentinisierter Kimberlit, den die Bergleute „blauer Boden“ nennen.

Kimberlit-Klassifizierung

Basierend auf Studien an einer großen Anzahl von Kimberliten AblagerungenGeologen teilten die Kimberlite anhand ihrer Morphologie und in drei separate Einheiten ein Petrologie.

Diese Einheiten sind:

1. Kraterfazies Kimberlit
2. Diatrem-Fazies-Kimberlit
3. Hypabyssale Fazies Kimberlit

1) Kraterfazies Kimberlit

Die Oberflächenmorphologie eines unverwitterten Kimberlits ist durch einen Krater mit einem Durchmesser von bis zu 2 Kilometern gekennzeichnet, dessen Boden mehrere hundert Meter unter der Erdoberfläche liegen kann. Der Krater ist im Allgemeinen in der Mitte am tiefsten. Um den Krater herum befindet sich ein Tuff Ring, der relativ klein ist, im Allgemeinen weniger als 30 Meter im Vergleich zum Durchmesser des Kraters. Im Kimberlit der Kraterfazies findet man zwei Hauptkategorien von Gesteinen: pyroklastische Gesteine, die durch Eruptionskräfte abgelagert wurden; und epiklastisch, das sind durch Wasser umgeformte Gesteine.

2) Kimberlit aus der Diatremfazies

Kimberlit-Diatreme sind 1–2 Kilometer tiefe, im Allgemeinen karottenförmige Körper, die an der Oberfläche kreisförmig bis elliptisch sind und sich mit der Tiefe verjüngen. Der Neigungskontakt mit dem Wirtsgestein beträgt normalerweise 80–85 Grad. Die Zone ist durch fragmentiertes vulkanoklastisches Kimberlitmaterial und Xenolithe gekennzeichnet, die während der Reise der Kimberlite an die Oberfläche aus verschiedenen Ebenen der Erdkruste entnommen wurden. Einige Texturmerkmale von Kimberlit aus der Diatreme-Fazies:

3) Hypabyssale Fazies Kimberlit

Diese Gesteine ​​entstehen durch die Kristallisation von heißem, flüchtigem Kimberlit-Magma. Im Allgemeinen fehlen ihnen Fragmentierungsmerkmale und sie wirken magmatisch. Einige Texturmerkmale: Calcit-Serpentin-Segregationen in der Matrix; Kugelförmige Ausscheidungen von Kimberlit in einer karbonatreichen Matrix; Gesteinsfragmente wurden metamorphisiert oder weisen eine konzentrische Zonierung auf; Eine ungleichkörnige Textur erzeugt eine pseudoporphyrische Textur.

Kohlenstoff und Kimberlit

Kohlenstoff ist eines der häufigsten Elemente der Welt und eine der vier Grundvoraussetzungen für die Existenz von Leben. Der Mensch besteht zu mehr als 18 Prozent aus Kohlenstoff. Die Luft, die wir atmen, enthält Spuren von Kohlenstoff. In der Natur kommt Kohlenstoff in drei Grundformen vor:

Diamant – ein extrem harter, klarer Kristall

Diamanten entstehen etwa 100 Meilen (161 km) unter der Erdoberfläche im geschmolzenen Gestein des Erdmantels, das für die richtige Menge an Druck und Hitze sorgt, um Kohlenstoff in Diamant umzuwandeln. Damit ein Diamant entsteht, muss Kohlenstoff einem Druck von mindestens 435,113 Pfund pro Quadratzoll (psi oder 30 Kilobar) bei einer Temperatur von mindestens 752 Grad Fahrenheit (400 Grad Celsius) ausgesetzt werden. Wenn die Bedingungen einen dieser beiden Punkte unterschreiten, Graphit wird erstellt. In Tiefen von 93 Meilen (150 km) oder mehr steigt der Druck auf etwa 725,189 psi (50 Kilobar) und die Hitze kann 2,192 F (1,200 C) überschreiten. Die meisten Diamanten, die wir heute sehen, sind vor Millionen (wenn nicht Milliarden) Jahren entstanden. Mächtige Magma-Eruptionen brachten die Diamanten an die Oberfläche und bildeten Kimberlit-Röhren.

Kimberlitrohre entstehen, wenn Magma durch tiefe Risse in der Erde fließt. Das Magma in den Kimberlitrohren wirkt wie ein Aufzug und schiebt die Diamanten und andere Gesteine ​​und Mineralien in nur wenigen Stunden durch den Mantel und die Kruste. Diese Ausbrüche waren zwar kurz, aber um ein Vielfaches stärker als die heutigen Vulkanausbrüche. Das Magma dieser Eruptionen entstand in Tiefen, die dreimal tiefer waren als die Magmaquelle Vulkane Gefällt mir Mount St. Helens, nach Angaben des American Museum of Natural History.

Das Magma kühlte schließlich in diesen Kimberlitrohren ab und hinterließ konische Adern aus Kimberlitgestein, die Diamanten enthalten. Kimberlit ist ein bläuliches Gestein, nach dem Diamantenminenarbeiter suchen, wenn sie nach neuen Diamantenvorkommen suchen. Die Oberfläche diamanthaltiger Kimberlitrohre liegt zwischen 2 und 146 Hektar (5 bis 361 Acres).

Diamanten können auch in Flussbetten gefunden werden, die als alluviale Diamantenstandorte bezeichnet werden. Hierbei handelt es sich um Diamanten, die aus Kimberlitröhren stammen, aber durch geologische Aktivität bewegt werden. Gletscher und Wasser können Diamanten auch Tausende von Kilometern von ihrem ursprünglichen Standort entfernen. Heutzutage werden die meisten Diamanten in Australien, Borneo, Brasilien, Russland und mehreren afrikanischen Ländern, darunter Südafrika und Zaire, gefunden.

Kimberlit-Einlagerungsmodelle

Mitchell (1986) betrachtet mehrere Theorien und präsentiert eine umfassendere Kritik jeder Einlagerungstheorie.

1. Theorie des explosiven Vulkanismus
2. Magmatische (Fluidisierungs-)Theorie
3. Hydrovulkan-Theorie

1. Theorie des explosiven Vulkanismus

Diese Theorie beinhaltet die Ansammlung von Kimberlit-Magma in geringen Tiefen und die anschließende Bildung flüchtiger Stoffe. Wenn der Druck in dieser Tasche, die als Zwischenkammer bezeichnet wird, ausreicht, um die darüber liegende Gesteinslast zu überwinden, kommt es zu einer Eruption. Es wurde angenommen, dass das Epizentrum der Eruption am Kontakt der Diatremfazies lag.

Durch umfangreiche Untersuchungen wird deutlich, dass diese Theorie unhaltbar ist. In der Tiefe wurde keine Zwischenkammer gefunden.

2. Magmatische Theorie

Der ursprüngliche Befürworter dieser Theorie war Dowson (1971). Es wurde später von Clement (1982) aufgebaut und wird von Field und Scott Smith (1999) vorangetrieben.

Kimberlit-Magma steigt aus der Tiefe auf, wobei sich verschiedene Impulse bilden, die als „embryonale Röhren“ bezeichnet werden. Die Oberfläche wird nicht durchbrochen und die flüchtigen Stoffe entweichen nicht. Irgendwann erreichen die embryonalen Röhren eine ausreichend flache Tiefe. Dadurch ist der Druck der flüchtigen Stoffe in der Lage, die Belastung des darüber liegenden Gesteins zu überwinden. Während die flüchtigen Stoffe entweichen, sorgt eine kurze Fluidisierungsphase. Es wird angenommen, dass die Fluidisierung nur von kurzer Dauer ist, da die Fragmente häufig kantig sind.

3. Hydrovulkan-Theorie

Der Hauptvertreter dieser Theorie ist Lorenz (1999). Kimberlit-Magma steigt aus der Tiefe durch schmale, 1 m dicke Spalten auf. Das Kimberlit-Magma konzentriert sich entlang der Struktur Fehler die als Brennpunkte für Wasser dienen, oder die daraus resultierende Brekziation aufgrund der flüchtigen Ausscheidung aus den aufsteigenden Kimberliten kann als Brennpunkt für Wasser dienen. Das brekziöse Gestein wird wieder mit Grundwasser angereichert. Ein weiterer Impuls von Kimberlit-Magma folgt einer strukturellen Schwäche im Gestein an die Oberfläche und kommt erneut mit Wasser in Kontakt, was zu einer weiteren Explosion führt.

Kimberlit-Geochemie

Die Geochemie von Kimberliten wird durch die folgenden Parameter definiert:

ultramafisch, MgO >12 % und im Allgemeinen >15 %;

ultrakalium, molares K2O/Al2O3 >3;

nahezu primitives Ni (>400 ppm), Cr (>1000 ppm), Co (>150 ppm);

REE-Anreicherung;[14]

mäßige bis hohe Anreicherung von großionischen lithophilen Elementen (LILE)[15], ΣLILE = >1,000 ppm;

hoher H2O- und CO2-Gehalt.

Kimberlit-Zusammensetzung

Sowohl der Standort als auch der Ursprung kimberlitischer Magmen sind umstritten. Ihre extreme Anreicherung und Geochemie haben zu zahlreichen Spekulationen über ihren Ursprung geführt, wobei Modelle ihre Quelle im subkontinentalen lithosphärischen Mantel (SCLM) oder sogar in der Tiefe der Übergangszone vermuten. Der Mechanismus der Anreicherung war auch Gegenstand von Interesse bei Modellen, die teilweises Schmelzen, Assimilation subduzierter Sedimente oder Ableitung aus einer primären Magmaquelle umfassen.

Historisch gesehen wurden Kimberlite aufgrund petrographischer Beobachtungen in zwei verschiedene Sorten eingeteilt, die als „Basalt“ und „Glimmer“ bezeichnet werden. Dies wurde später von CB Smith überarbeitet, der diese Gruppen basierend auf den Isotopenaffinitäten dieser Gesteine ​​unter Verwendung der Nd-, Sr- und Pb-Systeme in „Gruppe I“ und „Gruppe II“ umbenannte. Roger Mitchell schlug später die Ausstellung dieser Kimberlite der Gruppen I und II vor. Diese offensichtlichen Unterschiede hängen möglicherweise nicht so eng zusammen, wie einst angenommen wurde. II. Die Gruppe zeigte, dass die Kimberlite eine stärkere Tendenz zu den Lampolinen zeigten als die Gruppe I. Daher klassifizierte Gruppe II die Kimberlite als orange, um Verwechslungen vorzubeugen.

Kimberlite der Gruppe I

Kimberlite der Gruppe I bestehen aus CO2-reichem ultramafischem Kalium Magmatische Gesteine dominiert von primärem Forsterit Olivin und Karbonatmineralien mit einer Spurenelementansammlung von Magnesian Ilmenit, Chrom Pyrop, Almandin-Pyrop, Chrom diopside (in manchen Fällen subkalzisch), Phlogopit, Enstatit und von Ti-Armen Chromit. Kimberlite der Gruppe I weisen eine charakteristische ungleichkörnige Textur auf, die durch makrokristalline (0.5–10 mm oder 0.020–0.394 Zoll) bis megakristalline (10–200 mm oder 0.39–7.87 Zoll) Phänokristalle aus Olivin, Pyrop, Chromdiopsid, magnesischem Ilmenit und Phlogopit verursacht wird. in einer fein- bis mittelkörnigen Grundmasse.

Olivin-Lamroite

Olivin-Lamproite wurden früher Kimberlit oder Orangeit der Gruppe II genannt, als Reaktion auf die irrige Annahme, dass sie nur in Südafrika vorkommen. Ihr Vorkommen und ihre Petrologie sind jedoch weltweit identisch und sollten nicht fälschlicherweise als Kimberlit bezeichnet werden. Olivin-Lamroite sind ultrakalische, peralkalische Gesteine, die reich an flüchtigen Stoffen (überwiegend H2O) sind. Das charakteristische Merkmal von Olivin-Lamproiten sind Phlogopit-Makrokristalle und Mikrophänokristalle sowie Grundmasse-Glimmer, deren Zusammensetzung von Phlogopit bis „Tetraferriphlogopit“ variiert (normalerweise Al-armer Phlogopit, der Fe benötigt, um in die tetraedrische Position einzudringen). Resorbierte Olivin-Makrokristalle und euhedrale Primärkristalle von Olivin mit Grundmasse sind häufige, aber nicht wesentliche Bestandteile.

Kimberlitische Indikatormineralien

Kimberlite sind besondere magmatische Gesteine, da sie eine Vielzahl von Mineralarten mit chemischen Zusammensetzungen enthalten, die darauf hindeuten, dass sie sich unter hohem Druck und hoher Temperatur im Erdmantel gebildet haben. Diese Mineralien wie Chromdiopsid (a Pyroxen), Chromspinelle, magnesischer Ilmenit und chromreiche Pyrop-Granate fehlen in den meisten anderen magmatischen Gesteinen im Allgemeinen, was sie als Indikatoren für Kimberlite besonders nützlich macht.

Wirtschaftliche Bedeutung von Kimberlit

Kimberlite sind die wichtigste Diamantenquelle der Welt. Weltweit wurden etwa 6,400 Kimberlitröhren entdeckt, von denen etwa 900 als diamanthaltig eingestuft wurden und von denen etwas mehr als 30 wirtschaftlich genug waren, um Diamanten abzubauen.

Die Vorkommen in Kimberley, Südafrika, waren die ersten erkannten Vorkommen und die Quelle des Namens. Die Kimberley-Diamanten wurden ursprünglich in verwittertem Kimberlit gefunden, der durch Limonit gelb gefärbt war und daher „gelber Grund“ genannt wurde. In tieferen Abbaustätten stieß man auf weniger alteriertes Gestein, serpentinisierten Kimberlit, den die Bergleute „blauen Boden“ nennen.

Der blaue und gelbe Grund waren beide produktive Diamantenproduzenten. Nachdem der gelbe Boden erschöpft war, gruben Bergleute Ende des 19. Jahrhunderts versehentlich in den blauen Boden und fanden in großen Mengen Diamanten in Edelsteinqualität. Die wirtschaftliche Bedeutung dieser Zeit war so groß, dass die Bergleute angesichts der Flut von Diamantenfunden gegenseitig ihre Preise unterboten und schließlich den Wert der Diamanten in kurzer Zeit auf den Selbstkostenpreis senkten.

Kimberlit-Formation

Der allgemeine Konsens besteht darin, dass Kimberlite tief im Erdmantel, in Tiefen zwischen 150 und 450 Kilometern, aus anomal angereicherten exotischen Mantelzusammensetzungen gebildet werden. Sie brechen schnell und heftig aus, oft unter Freisetzung erheblicher Mengen Kohlendioxid (CO2) und flüchtiger Bestandteile. Durch die heftigen Explosionen entstehen vertikale Gesteinssäulen – Vulkanröhren oder Kimberlitröhren –, die aus den Magmareservoirs aufsteigen. Aufgrund der Tiefe des Schmelzens und des Entstehungsprozesses neigen Kimberlite dazu, Diamant-Xenokristalle zu beherbergen.

Die Morphologie von Kimberlitröhren ist unterschiedlich, umfasst jedoch im Allgemeinen einen schichtförmigen Gangkomplex aus vertikal einfallenden Zuführungsgängen in der Wurzel der Röhre, die sich bis zum Erdmantel erstrecken. Innerhalb von 1.5 bis 2 Kilometern (km) von der Oberfläche dehnt sich das Magma, wenn es nach oben explodiert, aus und bildet eine konische bis zylindrische Zone namens Diatrem, die an die Oberfläche ausbricht.

Der Oberflächenausdruck bleibt selten erhalten, ähnelt aber meist einem Maar Vulkan. Der Durchmesser eines Kimberlitrohrs an der Oberfläche beträgt typischerweise einige hundert Meter bis einen Kilometer.

Es wird angenommen, dass sich viele Kimberlitröhren vor etwa 70 bis 150 Millionen Jahren gebildet haben, aber im südlichen Afrika gibt es mehrere, die vor 60 bis 1,600 Millionen Jahren entstanden sind (Mitchell, 1995, S. 16).

Zusammenfassung

• Kimberlit-Magmen sind reich an Kohlendioxid und Wasser, wodurch das Magma schnell und heftig in den Erdmantel gelangt.
• Kimberlit ist ein gasreiches, kaliumhaltiges, ultramafisches magmatisches Gestein.
• Australien ist derzeit der weltweit größte Produzent von Diamanten von geringer Qualität, die für industrielle Zwecke verwendet werden.
• Der Kimnerlit der Kraterfazies ist an Sedimentmerkmalen zu erkennen.
• Die Diatrem-Fazies werden durch Pelletal erkannt Lapilli.
• Die hypabyssalen Gesichter sind im Allgemeinen an der getrennten Textur und dem Vorhandensein von reichlich Cancit zu erkennen.

Bibliographie

• Bonewitz, R. (2012). Gesteine ​​und Mineralien. 2. Aufl. London: DK Publishing.
• Kurszlaukis, S. & Fulop, A. (2013). Faktoren, die die interne Faziesarchitektur von Maar-Diatrem-Vulkanen steuern. Bulletin von Vulkanologie, 75 (11), 761.
• Wikipedia-Mitwirkende. (2019, 14. Februar). Kimberlit. In Wikipedia, der freien Enzyklopädie. Abgerufen am 16. Mai 10 um 11:2019 Uhr von https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Kimberlite&oldid=883239063