Kimberlit: Magmatisk bjergart og primær kilde til diamanter

Kimberlit: magmatisk bjergart dannet dybt i Jordens kappe og primær kilde til diamanter. Læs om dannelse, "pipes", og geologien bag verdens diamantfund.

Kimberlit er en magmatisk sten, der er bedst kendt for at indeholde diamanter. Den er opkaldt efter byen Kimberley i Sydafrika. Opdagelsen af en stor diamant på 83,5 karat (16,70 g) i 1871 startede et "diamantræs". Dette resulterede i Big Hole, en stor åben mine. Kimberlit findes både som stive, krystallinske klipper og som stærkt fragmenterede og vulkanske aflejringer, og dens udseende kan variere meget afhængigt af graden af omdannelse og nedbrydning.

Kimberlit forekommer i jordskorpen i lodrette strukturer, der er kendt som "pipes", samt i magmatiske dykes og sills. Kimberlitrør er den vigtigste kilde til udvundne diamanter i dag. Kimberlitter dannes dybt nede i Jordens kappe. Dannelsen sker i dybder på mellem 150 og 450 km. Kimberlitmateriale bryder hurtigt og voldsomt ud, ofte med en betydelig mængde kuldioxid og andre flygtige komponenter, hvilket skaber de karakteristiske eksplosive, diatreme-lignende strukturer.

Kimberlit har tiltrukket sig opmærksomhed, fordi den tjener som transportør af diamanter og granat-peridotit-penolitter fra kappen til jordens overflade. Undersøgelsen af kimberlit har potentiale til at give oplysninger om sammensætningen af den nedre kappe. Man ved kun lidt om smelteprocesser ved eller nær grænsefladen mellem den kratoniske kontinentale litosfære og den underliggende konvekterende asthenosfæriske kappe, og kimberlitter er derfor vigtige vinduer ind til disse dybere dele af Jorden.

Dannelse og petrologisk sammensætning

Kimberlit er en ultramafisk, potassisk magmatisk bjergart rig på MgO og ofte med betydelig andel af karbonatmateriale og flygtige (CO2 og H2O). Magmen dannes dybt i kappen, hvor højt tryk og temperatur giver mulighed for dannelse af diamanter. Når kimberlitmagmaen stiger, transporterer den både diamanter (som xenokrystaller) og fragmenter af kappen (xenolitter) op gennem skorpen.

Typiske mineraler i kimberlit inkluderer:

• Olivin (ofte korroderet eller omdannet)
• Phlogopit (en biotit-lignende glimmer)
• Pyroxener og ilmenit
• Kulstofater og karbonatitiske faser
• Finkornede matrixfaser og ofte accessoriske mineraler som perovskit, spinel og kromit

Der skelnes i moderne klassifikation ofte mellem to hovedtyper: Group I (klassiske kimberlitter) og Group II (ofte kaldet orangeites eller lamprophyre-lignende kimberlitter). Group II adskiller sig kemisk og mineralogisk og kan have andre dannelsesmæssige forhold.

Strukturer, udbrud og facies

Kimberlitopbygninger omfatter:

• Pipes (karotteformede rør med bredere overfladekrater og en konisk dybere del)
• Diatreemer — vulkanske rør fyldt med fragmenterede materiale og pyroklastisk kimberlit
• Dykes og sills — låger og lag, hvor magma har trængt ind horisontalt eller vertikalt

Udbrydene er ofte eksplosive, styret af de store mængder CO2/H2O i magmen. Overfladen kan vise kratere og maar-lignende strukturer, mens undergrunden rummer de karakteristiske dybe "rødder" af røret, hvor koncentrationer af diamanter findes.

Diamanter: dannelse og transport

Diamanter krystalliserer dybt i kappen under højt tryk og temperatur og befinder sig inden for et stabilitetsfelt adskilt fra kimberlitmagmen. De er derfor ikke et produkt af kimberlitkristallisation, men bliver fanget og transporteret som xenokrystaller i den hastige, vådlige og CO2-rige kimberlitmagma. Under opstigningen kan nogle diamanter blive ødelagt af mekanisk og kemisk påvirkning, men mange overlever og aflejres i pipe- og diatreme-facies, hvor de kan brydes og udvindes.

Ud over diamanten er visse mineraler kendt som indikator-mineraler for kimberlitforekomster, blandt andet:

• Pyrope-garnet (især højt-krom indhold)
• Chrome-diopsid (kromholdig pyroxen)
• Chromit og ilmenit
• Spinel og andre aluminøse faser

Alder og geografi

Kimberlitter findes i mange aldersgrupper — fra Archaikum/Proterozoikum til yngre Phanerozoiske forekomster — men mange økonomisk vigtige kimberlitprovinser har dannet sig i løbet af prækambrisk og mesozoisk tid. Kendte forekomster og miner omfatter Kimberley (Stor åbning i Sydafrika), store rør i det russiske Sibirien (f.eks. Mir, Udachnaya), samt vigtige piber i Botswana (Jwaneng, Orapa) og Canada (Ekati, Diavik).

Efterforskning, minedrift og økonomisk betydning

Efterforskning efter kimberlit begynder ofte med prospektering efter indikator-mineraler i løssedimenter (till, flodaflejringer), tunge-mineral koncentrationer og geofysiske undersøgelser (magnetisk, gravimetrisk og elektromagnetisk). Når en potentiel pipe er lokaliseret, følges op med boreprøver for at bestemme tilstedeværelsen og kvaliteten af diamanter.

Minedrift foregår både som åbent brud (hvis rør ligger nær overfladen) og som underjordisk minedrift i dybere piber. Kimberlit er den primære kilde til industriel diamantproduktion og har stor økonomisk betydning for mange regioner.

Videnskabelig værdi og miljøaspekter

Udover deres økonomiske værdi er kimberlitter centrale for geologisk forskning, fordi de bringer direkte prøver fra den dybe kappe til overfladen og dermed giver indsigt i dybe processer og sammensætning. Samtidig kan minedriften have væsentlige miljøpåvirkninger — landskabsændring, vandforurening og affaldsstoffer — hvilket stiller krav til ansvarlig forvaltning, genopretning og miljøovervågning.

Sammenfattende er kimberlit både en vigtig transportør af diamanter og et uvurderligt vindue til Jordens indre, med komplekse dannelsesprocesser, karakteristiske strukturer og betydelig økonomisk og videnskabelig interesse.

Spørgsmål og svar

Q: Hvad er kimberlit?

Q: Hvorfor hedder det kimberlit?

Q: Hvad startede "diamantrushet" i Kimberley?

Q: Hvor forekommer kimberlit i jordskorpen?

Q: Hvad er den vigtigste kilde til udvundne diamanter i dag?

Q: Hvor sker dannelsen af kimberlit?

Q: Hvilke oplysninger kan studiet af kimberlit give?

Søg efter bogstav