קימברליט

קימברליט הוא סלע געשי אשלגני העשוי להכיל יהלומים. הסלע נקרא על שם העיר קימברלי בדרום אפריקה, שם התגלה בשנת 1871, בעת "הבהלה ליהלומים", יהלום במשקל 83.5 קרט. הכרייה באזור יצרה את החור הגדול - מכרה יהלומים פתוח. קימברליט נוצר בקרום כדור הארץ במבנים אנכיים הנקראים "צינורות קימברליט". צינורות קימברליט הם כיום מקור חשוב של יהלומי מכרות. ההסכמה הכללית על קימברליט היא שהוא נוצר בתא מגמה עמוק בתוך מעטפת כדור הארץ בעומקים של 150-450 קילומטר, אשר עשירים באופן חריג בהרכבים כימיים שונים, ושהם פורצים באופן תדיר ולא צפוי, לעיתים קרובות עם כמות סבירה של פחמן דו-חמצני ועוד הרכבים מתנדפים. בעומק זה מתרחשים תהליכים של התכה והתגבשות אשר גורמים לקימברליט להכיל קסנוליתים העשויים מיהלום. הקימברליט מושך תשומת לב רבה, בעיקר משום שהוא משמש כנשא של יהלומים, גארנט, פרידוטיט וקסנוליתים מהמעטפת אל פני כדור הארץ, יותר מכך הוא מקור סביר לסלעים מעומקים גדולים מכל סוג של סלע מגמטי אחר, ותרכובת המאגמה הקיצונית אשר מתבטאת ברמות סיליקה נמוכות ורמות גבוהות של גורם מנוגד, גורמים להבנה של חשיבות הפטרולוגיה של הקימברליט. למחקר על קימברליט יש פוטנציאל לספק מידע על הרכב המעטפת התחתונה, ותהליכי התכה המתרחשים בתוך או ליד הגבול בין שכבת הליתוספרה הקראטונית ושכבת האסתנוספירה שמתחתיה (אשר מוליכה חום). צורתו של קימברליט בהיווצרותו היא כצורת גזר, מחדרי דייקים זקופים או דיאטרם. צורת הגזר הקלאסית נובעת מיחסים גבוהים של פחמן דו-חמצני ומים במערכת אשר גורמים לתגובות אלימות אשר מתבטאות בהתפרצויות אנכיות (ברגמן, 1987). המיון של קימברליטים מתבסס על סמך היכרות של מרקם של סלעים. מרקמים אלו קשורים לסוג מיוחד של פעילות מגמטית, במיוחד הרי געש, דיאטרמות וסלעים היפביסליים (סלעים פלוטוניים המתגבשים קרוב לפני השטח, סלמט וסרינא 1985, סלמט, 1982). צורת הגזר הקלאסית של צינורות הקימברליט היא תוצאה של דיאטרמים געשיים אלימים אשר מקורם מעומק המעטפת. התפרצויות געשיות אלה יוצרות עמודים אנכים של סלע אשר עולה ממקורות עמוקים. צורתם של צינורות הקימברליט משתנה עם העומק, אך באופן כללי היא כוללת קומפלקס של דייקים הניזונים בתחתיתם מדייקים אשר מגיעים עד המעטפת. בחלק העליון של הקרום בעומק של 1.5-2 ק"מ מפני השטח פורצת המאגמה בלחץ גבוה כלפי מעלה, ומתפשטת ויוצרת דיאטרם גלילי אשר פורץ לפני השטח. הביטוי על פני השטח נשמר לעיתים נדירות אבל בדרך כלל דומה ללוע הר געש הנוצר מפיצוץ. קוטרו של צינור הקימברליט על פני השטח נע, לרוב, בין כמה מאות מטרים לקילומטר אחד. שני דייקים של קימברליט מתקופת היורה קיימים בפנסילבניה. אחד, הדייק ב"שער אדא", עלה בנהר במונונגהלה, השני, "דיי דיקסונויל-טהומה" במרכז מדינת אינדיאנה, לא הגיע לפני השטח והתגלה על ידי כורים. גם המיקום והמקור של מגמה קימברליטית הם אזורים אלימים. העושר הקיצוני והגאומטריה הוביל לכמות גדולה של דעות לגבי מקורם, עם מודלים אשר ממקמים את מקורם בתוך השכבה התחתונה של הליתוספרה (SCLM) או אפילו עמוק כמו באזור המעבר לאסטנוספירה. המכניזם של סביבת ההיווצרות היה אף הוא נושא לעניין, ונבחנו מודלים הכוללים התכה חלקית, ערבוב של סדימנטים שהופחתו או שהגיעו ממקור מאגמה מרכזי. מבחינה היסטורית, קימברליט נחלק לשתי קבוצות ברורות: בזלתי ומיקה המבוססות בעיקר על התצפיות פטרוגרפיות (ווגנר, 1914). חלוקה זו תוקנה יותר מאוחר על ידי סמית' (1983) אשר שינה את שמם לקבוצה א' וקבוצה ב'. מיטשל (1985) הציע מאוחר יותר ששתי קבוצות אלו של קימברליט מראים שונות ברורה. ושהם לא כל כך קרובים כמו שחשבו בעבר. הוא הראה שלקבוצה ב' של קימברליט יש תכונות דומות יותר ללמפרואיט מאשר לקבוצה א' של קימברליט. לפיכך הוא סיווג מחדש את קבוצה ב' של קימברליט כאורנגיט כדי למנוע בלבול. קבוצה א' של קימברליט מורכבת מסלעים מגמטיים אולטרה-מאפיים אשלגניים עשירים בפחמן דו-חמצני, הרכב המינרלים הבולט הוא אוליבין, לימניט מגנזי, פירופ כרומי, אלמנדין-פירופ, דיופסיד כרומיט, פלוגופיט, אנדטאטיט ו כרומיט עני בתליום. בקבוצה א' ניתן לראות באופן ברור מרקם גרגרי לא שווה אשר נגרם מגבישים מיקרונים (0.5-10 מ"מ) עד גבישים גדולים (10-200 מ"מ) של אוליבין, פירופ, דיופסיד כרומיט, לימניט מגנזי ופלוגופיט בתוך מסת אם גרגרית דקה עד בינונית. ההרכב המינרלי של מסת אם זו, אשר יותר מזכיר הרכב של סלע מגמטי מכיל אוליבין, פירופ גרנט, כרום-דיופסיד, לימניט מגנזי וספינל. קבוצה ב' של קימברליט (או אורגטיס) הם סלעים אולטרה-אשלגניים, סלעים פראלקלים עשירים בנדיפים (בעיקר מים). התכונות המיוחדות של אורגטיס הם גבישים בגדלים מיקרו ומאקרו של פלוגופיט, ביחד עם גרגרים של נציצים אשר משתנים בהרכבם מפלוגופיט ל"טטרפריפלוגופיט" (פלוגופיט עשיר בברזל). גבישים של אוליבין אשר נספגו וגבישי אהדרל ראשוניים בתוך מסת אם הבנויה מאוליבין נפוצים אך לא מרכיב מחייב. שלב אופייני בסיסי במסת האם כולל: אזורים עם פירוקסן, מינרלי ספינל, סטרונציום, מתכות עפרוריות עשיי פרווסקיט, סטרונציום עשיר אפטיט, מתכות עפרוריות עשירי זרחן, מינרלי פוטאסין חשוף היולנדיט, ניוביום נושא רוטיל ומנגן נושא אילמניט. קימברליט הוא סלע מגמטי יוצא דופן משום שהוא מכיל מגוון של מינרלים עם מבנה כימיקלי יוצא דופן. מינרלים אלו כמו פוטאסיק קיצ'טריט, כרומיאן דיופסיד (פירוקסן), ספינל כרום, אילמניט מגנזי, וגארנט עשיר פירופ עם כרום בדרך כלל לא נמצאים במרבית הסלעים המגמטיים, דבר זה מייחד מינרלים אלו כאינדיקטורים לקימברליט. מינרלי אינדקס אלו מוצאים בדרך כלל בשטפי סדימנטים ואדמת סחף. הנוכחות שלהם, כאשר הם נמצאים מראה על המצאות של קימברליט באזור שעבר ארוזיה ויצר את אדמת הסחף. הגאוכימיה של קימברליט מוגדרת על ידי הפרמטרים הבאים: אולטרא-מאפיים; MgO>12% ולרוב <15% אולטרא-אשלגניים; מולר K2O/Al2O3 >3 קרוב-קדום (Ni(>400ppm), Cr(>1000ppm), Co(>150ppm) עשיר מתכות עפרוריות נדירות העשרת LIL מתון עד גבוה ΣLILE = >1,000 ppm ערכים גבוהים של H20 ו CO2 החשיבות העיקרית של קימברליט היא שהוא המקור העיקרי ליהלומים. הרבה צינורות קימברליט הם גם המקור לאדמות סחף עשירי יהלומים או מרבצי יהלומים, למרות זאת רק 1 מתוך 200 צינורות קימברליט מכיל יהלומים באיכות אבן חן (איכות טובה). מרבץ יהלומים שנוצר בקימברלי, דרום אפריקה היה הראשון שהתגלה והוא המקור לשם קימברליט. יהלומי קימברלי נמצאו במקור בקימברליט שהיה חשוף למזג האוויר ונצבע בצהוב בגלל הלימוניט שנמצא בו, ולכן נקרא "קרקע צהובה". מפגשים עמוקים יותר עם קימברליט מראים סלע פחות שונה, ספרנטניז קימברליט, אשר הכורים קוראים לו "קרקע כחולה". Bergman, S.C; 1987: Lamproites and other potassium-rich igneous rocks: a review of their occurrences, mineralogy and geochemistry. In: Alkaline Igneous rocks, Fitton, J.G. and Upton, B.G.J (Eds.), Geological Society of London special publication No. 30. pp. 103-19 Clement, C.R. 1982: A comparative geological study of some major kimberlite pipes in the Northern Cape and Orange free state. PhD Thesis, University of Cape Town. Clement, C.R. and Skinner, E.M.W. 1985: A textural-genetic classification of kimberlites. Transactions of the Geological Society of South Africa. pp.403-409. Mitchell, R.H. 1995: Kimberlites, orangeites, and related rocks. Plenum Press, New York. Kimberlite Kimberlite hosted diamonds צינור אודצ'ניה מדיה וקבצים בנושא קימברליט בוויקישיתוף קימברליט, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) הניו יורק טיימס, התפרצויות קימברליט הן המקור לרוב היהלומים הנמכרים היום, באתר הארץ, 28 ביולי 2023