Кимберлит - Kimberlite

Кимберлит
Вулканическая порода
Kimberlite picture.jpg
Кимберлит из США
Сочинение
Форстеритовый оливин и карбонатные минералы с незначительными количествами магнезиального ильменита, хромового пиропа, альмандин-пиропа, диопсида хрома, флогопита, энстатита и хромита с низким содержанием титана. Иногда содержит бриллианты.
Разрез кимберлита из Южной Африки. Кимберлитовая матрица состоит из глинистых минералов и карбонатов, представленных в синем, пурпурном и желтовато-коричневом цветах.

Кимберлит является вулканическая порода, который иногда содержит бриллианты. Он назван в честь города Кимберли в Южная Африка, где был обнаружен алмаз весом 83,5 карата (16,70 г), названный Звезда Южной Африки в 1869 г. породил Алмазная лихорадка и рытье карьер мой назвал Большая дыра. Ранее термин кимберлит применялся к оливиновым лампроитам как кимберлит II, однако это было ошибкой.[1]

Кимберлит встречается в корка в вертикальных структурах, известных как кимберлитовые трубки, а также магматические дамбы. Кимберлит также встречается горизонтально. подоконники.[2] Кимберлитовые трубки сегодня являются наиболее важным источником добычи алмазов. По общему мнению, кимберлиты образуются глубоко в мантия. Формирование происходит на глубинах от 150 до 450 километров (93 и 280 миль), потенциально из-за аномально обогащенных экзотических составов мантии, и они извергаются быстро и бурно, часто со значительными углекислый газ[3] и другие летучий компоненты. Именно такая глубина плавления и генерации делает кимберлиты склонными к вмещению алмазов. ксенокристы.

Несмотря на свою относительную редкость, кимберлит привлекает внимание тем, что служит переносчиком алмазов и граната. перидотит мантия ксенолиты к поверхности Земли. Его вероятное происхождение из глубин, превосходящих любые другие вулканическая порода типа, а крайний магма состав, который он отражает с точки зрения низкого кремнезем содержание и высокий уровень несовместимый микроэлемент обогащение, понимание кимберлита петрогенез важный. В связи с этим изучение кимберлитов может предоставить информацию о составе глубокой мантии и процессах плавления, происходящих на границе раздела или вблизи нее. кратонный континентальный литосфера и лежащая в основе конвекция астеносферный мантия.

Морфология и вулканология

Распространение алмазных месторождений. Кратоны: ЦА - Центральная Африка (Касаи), Южная Африка (Калахари), Западная Австралия - Западная Африка, насыпи и тела: А-Акватия / Бирим, В-Бананкоро, река Бф-Буффелс, Си-Би-Карно / Берберати, долина Ку-Куанго , Тело Do-Dokolwayo, тело F-Finsch, тело G-Gope, тело J-Kwaneng, тело Ja-Jagersfontein, тело k-Koidu, тела Kb-Kimberley, тело Ko-Koffiefontein, L-Letlhakanebody, тело Le-Letseng, Ли-Лихтенбург, Ло-Нижняя Оранжевая река, тела Лу-Лунда, тела М-Мицик, тела Мб-Мбужи-Майи, Мо-Мука Уадда, тело Мв-Мвадуи, На-Намибия и Намакваленд, тело О-Орапа, P- Первобытное тело, тело Р-Ривер Ранчо, Т-Тортия, Ц-Тшкипа, Тело В-Венеция, Во-Ваал / Оранжевые реки, Йе-Йенгема

Многие кимберлитовые структуры размещены в виде морковных вертикальных интрузий, называемых "трубы ". Эта классическая форма моркови образована из-за сложного процесса интрузии кимберлитовой магмы, которая наследует большую часть CO.2 (меньшее количество H2O) в системе, что приводит к стадии глубокого взрывного вскипания, вызывающей значительное вертикальное сжигание на факеле.[4] Классификация кимберлитов основана на распознавании различных пород фации. Эти разные фации связаны с определенным стилем магматической активности, а именно кратером, диатремой и гипабиссал горные породы.[5][6]

В морфология кимберлитовых трубок и их классическая морковная форма - результат взрывной диатрема вулканизм из очень глубоких мантия -производные источники. Эти вулканические взрывы создают вертикальные столбы горных пород, которые поднимаются из глубоких резервуаров магмы. Морфология кимберлитовых трубок разнообразна, но включает пластинчатый дайковый комплекс пластинчатых, вертикально падающих фидерных даек в основании трубки, которая 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 конические или цилиндрические формы. диатрема, который извергается на поверхность. Выражение поверхности сохраняется редко, но обычно похоже на вулкан Маар. Дайки и пороги кимберлита могут быть тонкими (1–4 метра), а диаметр труб составляет от 75 метров до 1,5 километров.[7]

Два Юрский кимберлит дамбы существовать в Пенсильвания. Одна, дамба Гейтс-Ада, обнажается на Река Мононгахела на границе Fayette и Грин Графства. Другой, Диксонвиль-Танома в центре Индиана Округ, не выходит на поверхность и был обнаружен шахтерами.[8] Кимберлит с таким же возрастом встречается в нескольких местах Нью-Йорка.[9]

Петрология

И местонахождение, и происхождение кимберлитовых магм являются предметом споров. Их чрезвычайное обогащение и геохимия привели к большому количеству предположений об их происхождении, поскольку модели помещают их источник в субконтинентальную литосферную мантию (SCLM) или даже на такую ​​глубину, как переходная зона. Механизм обогащения также был предметом интереса в моделях, включая частичное плавление, ассимиляцию субдуцированных отложений или происхождение из первичного источника магмы.

Исторически кимберлиты были разделены на две различные разновидности, названные «базальтовыми» и «слюдистыми», в основном на основании петрографических наблюдений.[10] Позже это было исправлено 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.[11] Роджер Митчелл позже предположил, что эти кимберлиты групп I и II демонстрируют такие четкие различия, что они не могут быть так тесно связаны, как считалось ранее. Он показал, что кимберлиты группы II обнаруживают более близкое родство с лампроиты чем с кимберлитами I группы. Поэтому он переклассифицировал кимберлиты группы II как оранжеиты, чтобы избежать путаницы.[12]

Кимберлиты I группы

Кимберлиты I группы относятся к CO2-богатые ультраосновной калиевые магматические породы с преобладанием первичных форстеритовый оливин и карбонатные минералы с примесью следовых минералов магнезиальных ильменит, хром пироп, альмандин -пироп, хром диопсид (в некоторых случаях субкальциевый), флогопит, энстатит и Ti-бедных хромит. Кимберлиты группы I демонстрируют характерную неоднородную текстуру, обусловленную макрокристаллическими (0,5–10 мм или 0,020–0,394 дюйма) и мегакристическими (10–200 мм или 0,39–7,87 дюйма) вкрапленниками оливина, пиропа, хромдиопсида, магнезиального ильменита и флогопита, в основной массе от мелкой до среднезернистой.

Минералогия основной массы, которая больше напоминает истинный состав магматической породы, состоит из карбонатов и значительных количеств форстеритового оливина с меньшим количеством пиропового граната Cr-диопсид, магнезиальный ильменит и шпинель.

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 распространение и петрология во всем мире идентичны и не должны ошибочно относиться к кимберлитам.[13] Оливиновые лампроиты ультракапичный, щелочные породы богат летучими веществами (преимущественно H2О). Отличительной особенностью оливиновых лампроитов является флогопит макрокристаллы и микровкрапленники, а также слюды основной массы, которые различаются по составу от флогопита до «тетраферрифлогопита» (аномально бедный алюминием флогопит, требующий проникновения железа в тетраэдрическую позицию). Резорбированные макрокристаллы оливина и идиоморфные первичные кристаллы оливина основной массы являются обычными, но не важными составляющими.

Характерные первичные фазы в основной массе включают зональные пироксены (ядра диопсида, окаймленные Ti-эгирином), минералы группы шпинелей (магнезиальные хромит к титаносодержащим магнетит ), Sr- и REE -богатые перовскит, Sr-богатый апатит, Фосфаты с высоким содержанием РЗЭ (монацит, дациншанит), калиевый бариан голландит минералы группы, Nb-содержащие рутил и Mn-содержащие ильменит.

Кимберлитовые индикаторные минералы

Кимберлиты - своеобразные магматические породы, потому что они содержат множество минералов, химический состав которых указывает на то, что они образовались под высоким давлением и температурой в мантии. Эти минералы, такие как диопсид хрома (a пироксен ), хромшпинелиды, магнезиальный ильменит и пироп-гранаты, богатые хромом, обычно отсутствуют в большинстве других магматических пород, что делает их особенно полезными в качестве индикаторов для кимберлитов.

Эти индикаторные минералы обычно ищут в отложениях ручьев в современном мире. аллювиальный материал. Их присутствие может указывать на присутствие кимберлита в пределах эрозионного водораздела, образовавшего аллювий.

Геохимия

Геохимия кимберлитов определяется следующими параметрами:

  • ультраосновной, MgO> 12% и обычно> 15%;
  • ультракапичный, молярный K2O / Al2О3 >3;
  • почти примитивный Ni (> 400 ppm), Cr (> 1000 ppm), Co (> 150 ppm);
  • REE -обогащение;[14]
  • литофильный элемент с большими ионами от умеренного до высокого (LILE)[15] обогащение, ΣLILE => 1000 частей на миллион;
  • высокий H2O и CO2.

Экономическое значение

Кимберлиты - важнейший источник первичного бриллианты. Многие кимберлитовые трубки также дают богатые аллювиальный или элювиальный алмаз россыпные месторождения. В мире обнаружено около 6400 кимберлитовых трубок, из них около 900 классифицируются как алмазоносные, а из тех, что чуть более 30 являются достаточно экономичными, чтобы добывать алмазы.[16]

Отложения, происходящие на Кимберли, Южная Африка, были первыми признанными и источником названия. Кимберли бриллианты были первоначально найдены в выдержанный кимберлит, окрашенный в желтый цвет лимонит, и так называлось "желтая земля ". На более глубоких выработках встречаются менее измененные породы, серпентинизированный кимберлит, который горняки называют "синяя земля ".

Смотрите также Шахта Мир и Трубка Удачная, как в Республика Саха, Сибирь.

И голубая, и желтая земля были плодовитыми производителями алмазов. После того, как желтый грунт был истощен, горняки в конце 19 века случайно врезались в синий грунт и обнаружили в большом количестве алмазы ювелирного качества. Экономическое значение того времени было таково, что при обнаружении потока алмазов горнодобывающие компании занижали цены друг друга и в конечном итоге за короткое время снизили стоимость алмазов до себестоимости.[17]

Связанные типы пород

использованная литература

  1. ^ Фрэнсис, Дон. «Кимберлиты и айликиты как зонды континентальной литосферной мантии» (PDF). Lithos.
  2. ^ Barnett, W .; и другие. (2013), «Как структура и напряжение влияют на размещение кимберлита», Пирсон, Д. Грэм; и другие. (ред.), Труды 10-й Международной Кимберлитовой конференции, том 2, Springer, стр. 63, ISBN  978-81-322-1172-3
  3. ^ Паттерсон, Майкл (2013). «Извержения кимберлитов как триггеры для гипертермальных явлений раннего кайнозоя». Геохимия, геофизика, геосистемы. 14 (2): 448–456. Дои:10.1002 / ggge.20054.
  4. ^ Бергман, Стивен С. (1987). «Лампроиты и другие магматические породы, богатые калием: обзор их возникновения, минералогия и геохимия». Геологическое общество, Лондон, Специальные публикации. 30 (1): 103–190. Дои:10.1144 / GSL.SP.1987.030.01.08. S2CID  129449668.
  5. ^ Клемент, К. Р., 1982: сравнительное геологическое исследование некоторых основных кимберлитовых трубок в Северном мысе и свободном от Оринджа штате. Докторская диссертация, Кейптаунский университет.
  6. ^ Клемент, К. Р., Скиннер, Э. М. У. 1985: Текстурно-генетическая классификация кимберлитов. Труды Геологического общества Южной Африки. С. 403–409.
  7. ^ Кьярсгаард, Б. А. (2007). «Модели кимберлитовых трубок: значение для разведки» (PDF). В Milkereit, Б. (ред.). Proceedings of Exploration 07: Пятая Международная конференция по разведке полезных ископаемых, проводимая каждые десять лет. Десятилетние конференции по разведке полезных ископаемых, 2007. С. 667–677.. Получено 1 марта 2018.
  8. ^ Берг, Т. М., Эдмундс, У. Э., Гейер, А. Р. и другие, составители (1980). Геологическая карта Пенсильвании: геологическая служба Пенсильвании, карта 1, масштаб 1: 250 000.
  9. ^ Бейли, Дэвид Дж; Лупулеску, Мариан. "Кимберлитовые скалы Центрального Нью-Йорка". Путеводитель по полевой поездке, 79-е ежегодное собрание Геологической ассоциации штата Нью-Йорк. Получено 30 августа 2017.
  10. ^ Вагнер П. А., 1914: алмазные поля Южной Африки; Лидер Трансвааля, Йоханнесбург.
  11. ^ Смит, К. Б., 1983: Изотопные данные свинца, стронция и неодима для источников африканского мелового кимберлита, Nature, 304, стр. 51–54.
  12. ^ Митчелл, Роджер Ховард (1995). Кимберлиты, оранжеиты и родственные породы. Бостон, Массачусетс: Springer США. ISBN  978-1461519935.
  13. ^ Фрэнсис, Дон; Паттерсон, Майкл (апрель 2009 г.). «Кимберлиты и айликиты как зонды континентальной литосферной мантии». Lithos. 109 (1–2): 72–80. Дои:10.1016 / j.lithos.2008.05.007.
  14. ^ Никсон П. Х., 1995. Морфология и природа первичных алмазоносных залежей. Журнал геохимической обесцвечивания, 53: 41–71.
  15. ^ Истощение золота и LILE в нижней коре: льюизовский комплекс, Шотландия.
  16. ^ «FAQ по алмазному инвестированию». MINING.com. 18 февраля 2014 г.. Получено 30 августа 2017.
  17. ^ "Южная Африка: Новая история разработки алмазных месторождений" (1902 г.): Архивы New York Times, Газета "Нью-Йорк Таймс.

дальнейшее чтение

внешние ссылки