Kimberlitas: deimantų šaltinis ir gilaus mantijos tyrimų raktas

Kimberlitas: magminiai „vamzdžiai“, atnešantys deimantus iš 150–450 km gylio ir atveriantys apatinės mantijos paslaptis — kilmė, tyrimai ir geologinė reikšmė.

Kimberlitas yra magminė uoliena, geriausiai žinoma dėl to, kad joje kartais būna deimantų. Jis pavadintas Kimberlio miesto Pietų Afrikoje vardu. 1871 m. atradus didelį 83,5 karato (16,70 g) deimantą prasidėjo "deimantų karštinė". Dėl to atsirado Didžioji skylė - didelė atvira kasykla.

Kimberlitas Žemės plutoje aptinkamas vertikaliose struktūrose, vadinamose "vamzdžiais", taip pat magminiuose pylimuose ir slenksčiuose. Kimberlito vamzdžiai šiandien yra svarbiausias išgaunamų deimantų šaltinis. Kimberlitai susidaro giliai su Žemės mantija. Formuojasi 150-450 km (93-280 mylių) gylyje Kimberlitų medžiaga išsiveržia greitai ir smarkiai, dažnai su dideliu anglies dioksido ir kitų lakiųjų komponentų kiekiu.

Kimberlitas patraukė dėmesį, nes jis yra deimantų ir granatų peridotito mantijos ksenolitų pernešėjas į Žemės paviršių. Kimberlito tyrimai gali suteikti informacijos apie apatinės mantijos sudėtį. Mažai žinoma apie lydymosi procesus, vykstančius kratoninės kontinentinės litosferos ir po ja esančios konvekcinės astenosferinės mantijos sandūroje arba netoli jos.

Sudėtis ir pagrindiniai mineralai

Kimberlitai yra sudėtingos, heterogeninės uolienos, kurių sudėtyje dažnai yra anglies junginių, olivinų, piroksenų, fenokratų, granatų, ilmenito, spinelio ir įvairių kalio bei kitų silikatų. Jie gali turėti ir smulkius, natūralius deimantų kristalus (xenocrystus), kurie buvo pernešti iš mantijos. Dėl greito ir ekspansinio išsiveržimo kimberlitai dažnai yra labai fragmentuoti ir turtingi ksenolitais bei ksenokristalais.

Kaip susidaro ir keliauja į paviršių

Kimberlitų magmos kilmė siejama su labai giliais mantijos zonų lydymosi procesais. Kai susidaro labai laisvos, lakios dujų turinčios magmos, jos kyla dideliu greičiu per litosferą, formuodamos siaurus, vertikalius vamzdžius ir stambesnes intruzijas. Tokio tipo magminiai reiškiniai pasižymi impulsiniu, eksplozyviniu pobūdžiu — magma kartu su dujomis atplėšia ir įtraukia aplinkinius mantijos bei plutos gabalus, taip į paviršių patenka ksenolitai, ksenokristalai ir deimantai.

Deimantų išsaugojimas: kodėl deimantai išliko?

Deimantai susidaro esant dideliam slėgiui ir temperatūrai mantijoje. Kad jie išliktų iki paviršiaus, reikia dviejų sąlygų: (1) magma turi kilti pakankamai greitai, kad deimantai nespėtų transformuotis į kitus anglies mineralus, ir (2) aplinkinės sąlygos neturi būti tokios, kurios deimantus ištirpintų ar transformuotų. Kimberlitai dažnai turi būtent tokius greitus, „šaltus“ tranzitus iš gilių sluoksnių, todėl jie yra svarbus deimantų nešėjas.

Geografinis paplitimas ir amžius

Kimberlitai yra randami daugybėje pasaulio vietų, bet ypač dažni kratoninėse žemų litosferos zonose, pavyzdžiui, Pietų Afrikoje, Rusijoje (Sibire), Kanadoje, Australijoje ir Indijoje. Kimberlitų amžius labai skiriasi: yra labai senų (prekambrių) bei jaunesnių intruzijų — jų susidarymo laikotarpiai gali apimti šimtus milijonų metų.

Mokslinė reikšmė

Kimberlitai veikia kaip natūralūs „mantijos siurbliai“ — jie atveria prieigą prie medžiagos, kuri kitu atveju liktų požemio gelmėse. Tyrimai, pagrįsti ksenolitų, granatų ir kitų indikatorių analize, leidžia geologams rekonstruoti temperatūrą, slėgį ir cheminę mantijos sudėtį. Be to, geochemijos ir izotopinių tyrimų dėka gaunama informacija apie lydymosi sąlygas, mantijos evoliuciją ir tektoninius procesus.

Ekonomika ir kasyba

Kimberlitiniai vamzdžiai yra pagrindinis ekonominis deimantų šaltinis. Kasyba apima tiek atvirą, tiek požeminį kasimą, priklausomai nuo vamzdžio morfologijos ir žemės paviršiaus sąlygų. Išgavimas reikalauja plačių geologinių tyrimų — indikatorinių mineralų paieškos, geofizinių žvalgymų ir gręžinių. Reikėtų paminėti, kad ne visi kimberlito telkiniai turi ekonominį deimantų kiekį: deimantų koncentracija ir jų kokybė labai svyruoja.

Indikatoriniai mineralai ir paieškos metodai

• Indikatoriniai mineralai: granatai (ypač G10 tipas), ilmenitas, chromitas, piroksenai ir olivinas — jų buvimas gali rodyti artimą kimberlito šaltinį.
• Geofiziniai metodai: magnetometrija, gravimetrija ir seismika padeda nustatyti vamzdinių struktūrų formą ir gylį.
• Geocheminės ir izotopų analizės: suteikia duomenų apie magmos kilmę ir amžių.

Aplinkos aspektai ir iššūkiai

Kasyba kimberlitiniuose telkiniuose gali turėti reikšmingą ekologinį poveikį — nuo kraštovaizdžio pokyčių iki požeminio vandens taršos. Atsakingas išteklių valdymas, rekultivacija ir atliekų tvarkymas yra būtini siekiant sumažinti ilgalaikę žalą. Be to, ekonominė veikla šiais atvejais glaudžiai susijusi su socialiniais klausimais vietos bendruomenėms.

Santrauka

Kimberlitas yra unikali ir moksliškai svarbi magminė uoliena: jis ne tik yra pagrindinis natūralių deimantų nešėjas, bet ir suteikia retą galimybę ištirti giliausias Žemės mantijos dalis. Nors daug kas apie kimberlitų susidarymą dar lieka neatskleista, jų tyrimai yra esminis langas į planetos gelmes ir tiek geologinei teorijai, tiek pramoninei deimantų paieškai teikia vertingą informaciją.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra kimberlitas?

K: Kodėl jis vadinamas kimberlitu?

K: Kas Kimberlyje sukėlė deimantų karštinę?

K: Kur Žemės plutoje randamas kimberlitas?

K: Koks šiandien yra svarbiausias išgaunamų deimantų šaltinis?

K: Kur susidaro kimberlitas?

K: Kokios informacijos gali suteikti kimberlito tyrimai?

Paieška pagal raidę