Kimberlit-Lagerstätten und Geologie Entstehung von Diamanten

Die Geologie von Diamanten besteht aus kristallinem Kohlenstoff, obwohl ein beträchtlicher Anteil der Diamanten aus Placid-Lagerstätten stammt, d. h. aus Lagerstätten in Sedimenten. Placid-Lagerstätten sind sekundäre Lagerstätten, und alle Diamanten waren zu irgendeinem Zeitpunkt in Kimberlit-Eruptivgestein eingelagert. Der Name Kimberlit stammt von der Stadt Kimberley, die um die ergiebigen Diamantenminen im Norden Südafrikas herum entstanden ist. Dies ist der Ort, an dem Cecil Rhodes 1888 die Minen gründete und der nach dem örtlichen Farmer benannt wurde, auf dessen Land die Entdeckung gemacht wurde. Sie können auf dem Bild unten rechts eine der alten verlassenen Gruben sehen. Der obere Teil der Grube wurde in den 1880er Jahren von Hand gegraben, und dort wurde auch das Foto oben rechts aufgenommen. Kimberlit bildet meist röhrenförmige Intrusionen, die oft einen recht kleinen Durchmesser haben, kann aber auch Dykes oder sogar Betten aus vulkanischem Kunststoff bilden, die die intrudierten Röhren umgeben. Kimberlit ist im Grunde eine Form von Peridotit, d. h. er besteht überwiegend aus Olivin, einer besonderen Art von chromreichem Granit. Sie werden sehen, warum dies wichtig ist, wenn wir über die Diamantenexploration sprechen. Frischer Kimberlit ist hart und hat eine dunkelblaugrüne Farbe. Wenn er oxidiert, wird er viel weicher und nimmt eine gelbbraune Farbe an. Der Übergang von oxidiertem zu frischem Kimberlit erfolgt an den Brecherhängen auf dem Foto der alten Grube unten rechts.

Nun habe ich in diesem ersten Einführungskurs in die Explorationsgeologie betont, dass alle Materialien, die wir abbauen, aus der Kruste stammen, und das ist grundsätzlich richtig, aber obwohl Diamanten aus der Kruste abgebaut werden, haben sie ihren Ursprung im Erdmantel, mehr als 100 km unter der Basis der Kruste. Der größte Teil der Kimberlit-Schmelze stammt aus einem noch tieferen Teil des Erdmantels, und die Diamanten werden von der Schmelze auf ihrem Weg an die Oberfläche aufgenommen, und deshalb habe ich Kimberlite schon früh in diese Reihe von Explorationsgeologie-Kursen aufgenommen, anstatt sie mit den oberflächlichen epithermalen Prozessen in einen Topf zu werfen.
Die Erde ist etwa 4,5 Milliarden Jahre alt, und obwohl die Kimberlite zwischen 2 Milliarden Jahren und der Gegenwart entstanden sind, begannen einige Diamanten vor mehr als 3 Milliarden Jahren zu kristallisieren, also vor gerade einmal 25 % der Zeit, in der die Erde existierte. Sie schwammen dann Millionen von Jahren in dem plastischen Kristallbrei umher und warteten auf ihre Fahrt an die Oberfläche. Diamanten bilden sich nur unter kontinentalen Platten, wo die richtigen Temperatur- und Druckbedingungen herrschen, nicht unter ozeanischen Platten, und weil sie sich früher in der Geschichte gebildet haben, befinden sie sich im Allgemeinen nur unter alter archaischer Kruste – ein kritischer Punkt, wenn es um die Erforschung von Diamanten geht.

Kimberlite müssen schnell geortet werden, um zu vermeiden, dass die Diamanten bei abnehmendem Druck wieder absorbiert oder neu geschmolzen werden. Wenn Kimberlite aufsteigen, entgasen sie große Mengen an Hochdruck-Kohlendioxid. Wenn sie sich den Erhebungen nähern, dehnt sich dieses Gas aus, und sie vermischen sich mit dem Grundwasser und entwickeln eine flüssige, fast schaumige Konsistenz, die sie veranlasst, ihre Reise zur Oberfläche mit explosiver Kraft zu vollenden. Dort bricht der Kimberlit heftig, aber kurzzeitig aus und bildet einen Krater, wobei Kimberlitfragmente in die Luft geschleudert werden, und die Krater sind oft teilweise mit einer Mischung aus ausgeworfenen Kimberlitfragmenten und Wandgestein gefüllt, das zurück an die Oberfläche fällt.

Wie ich bereits erwähnt habe, gibt es zwar Kimberlite in einer Vielzahl von geologischen Gebieten, aber diamanthaltige Rohre befinden sich fast immer in oder über archaischen Kratonen, und das sind die orangefarbenen Gebiete auf der Karte, und nur wenige dieser Kimberlit-Typen, die sich auf archaischer Kruste befinden, enthalten tatsächlich Diamanten, und noch weniger dieser diamanthaltigen Rohre enthalten genügend Diamanten, um wirtschaftlich rentabel zu sein. Tatsächlich enthalten nur etwa 1 % der Kimberlit-Röhren wirtschaftliche Diamanten.

Etwa 80 % der weltweiten Diamantenproduktion stammt entweder aus der afrikanischen Sub-Sahara oder aus Russland. In Afrika sind die großen Produzenten Botswana, Südafrika, Kongo DRC, Angola und Namibia. Simbabwes Produktion ist in den letzten zwei oder drei Jahren mit der Entdeckung des Merengue-Vorkommens sprunghaft angestiegen, aber da es von Mugabe entdeckt und von ihm und seinem inneren Kreis beschlagnahmt wurde, sind keine Produktionszahlen verfügbar. Die Diamantengehalte wirtschaftlicher Kimberlite variieren sehr stark.

• Die wichtigste Lagerstätte in Südafrika hat einen phänomenalen Gehalt von fast 34.000 Karat pro hundert Tonnen Erz.
• In Botswana in Orapa liegt der Gehalt bei etwa 120 Karat pro hundert Tonnen.
• Jwaneng ebenfalls in Botswana 44 Karat pro hundert Tonnen und Letseng in Lesotho nur 2 Karat pro hundert Tonnen.

Man könnte sich also fragen, wie Letseng mit einem erbärmlichen Gehalt von nur 115.000stel des Premier-Gehalts wirtschaftlich überlebt. Die Antwort liegt in der Größe und Qualität der Steine. Letseng beherbergt einige der größten jemals entdeckten Diamanten. Das Foto zeigt eine exakte Nachbildung von zwei dieser Mammutsteine. Bei Diamanten sind die Größe und die Qualität der Steine wichtiger als der Gesamtgrad in Form von Karat pro hundert Tonnen. Dies ist eine Ausnahme von dem Sprichwort, das man so oft unter Minenarbeitern hört.

Wie suchen wir nach Diamanten:

Wir beginnen mit dem Wissen, dass Diamanten zunächst Kimberlite sind und nur über archaischen Kratonen vorkommen und dass sie dazu neigen, Cluster innerhalb breiter linearer Trends zu bilden. Die wichtigsten Explorationsinstrumente sind geophysikalische Untersuchungen. Kimberlite enthalten Magnetit und haben ein relativ hohes spezifisches Gewicht, so dass entweder magnetische oder Schwerkraftmessungen durchgeführt werden können, solange das Gestein, in das die Kimberlite eingelagert sind, eine geringe Schwerkraft oder magnetische Eigenschaften aufweist. Das Bild auf dieser Folie oben rechts ist ein Satellitenbild der Kalahari-Wüste in Südbotswana. Bei den kreisförmigen Merkmalen handelt es sich um flache Sulk Pans, die nichts mit Kimberliten zu tun haben. Das Grundgestein und die Kimberlite sind durch Dutzende von Metern windverwehten Sandes verdeckt, aber wenn man ein magnetisches Bild über dasselbe Gebiet legt, kann man die unter der Sandschicht verborgenen Kimberlit-Röhren deutlich erkennen. Die Prospektion am Boden stützt sich auf so genannte KIMS oder Kimberlite Indicator Minerals. Sie werden sich erinnern, dass ich die chromitreichen Granate erwähnt habe, die häufig in Kimberliten vorkommen. Diese sind fast ausschließlich in Kimberliten zu finden. Weitere akzessorische Minerale sind Chromit, Ilmenit, Klinopyroxene und natürlich Olivine, die allesamt eine höhere Dichte aufweisen als etwa Quarz oder Feldspat und als Kimberlit-Indikatorminerale eingestuft werden. Bei der Entnahme von KIM-Proben werden großflächige Boden- oder Bachsedimentproben entnommen, die Schwermineralien herausgetrennt und unter einem Binokularmikroskop auf das Vorhandensein von KIMS untersucht. Wenn Kimberlit gefunden wird, kann die Entnahme einer kleinen Sammelprobe an der Oberfläche möglich sein. Die Analyse der Probe und das Auftragen des Kalzium- gegen den Chromgehalt in einem Diagramm wie diesem ermöglicht es, potenziell diamanthaltige Kimberlite (links an der roten Linie) von unfruchtbaren Kimberliten (rechts der roten Linie) zu unterscheiden, aber wie bei den meisten Lagerstätten erfordert die Bestätigung dieser indirekten Explorationsmethoden Bohrungen und Tests auf Diamanten. Die Diamantenexploration ist eines der riskantesten Explorationsvorhaben. Die Chancen für einen Erfolg stehen schlecht, aber mit guter Wissenschaft und Explorationstechniken kann das Risiko erheblich reduziert werden, und die Belohnungen im Erfolgsfall sind enorm. Schauen Sie sich nur die Verkaufspreise für einige dieser hochwertigen Steine an: links unten 4,6 Mio. $, Mitte 10,4 Mio. $, 12,36 Mio. $, alle für einzelne Steine, sehr, sehr profitabel.

Was haben Sie über Diamanten und Kimberlite gelernt? Erstens stammen alle Diamanten aus Kimberlit-Röhren oder -Graben, auch die in ruhigen Lagerstätten. Kimberlit ist ein ultramafisches Gestein, das aus dem Erdmantel stammt. Diamanten kristallisieren im Erdmantel weit unterhalb der Erdkruste, werden aber durch das aufsteigende Kimberlit-Magma in die Erdkruste getragen. Nur 1 % der Kimberlitvorkommen sind wirtschaftlich nutzbar, und diese befinden sich fast immer in oder über archaischen Kratonen. Subsahara-Afrika und Russland produzieren zusammen 80 % der weltweiten Diamanten. Die Diamantenexploration stützt sich in hohem Maße auf magnetische und Gravitationsuntersuchungen und Probenahmen für Kimberlit-Indikatormineralien oder KIM, und der Wert der Lagerstätte hängt mehr von der Qualität der Steine als vom Gehalt in Form von Karat pro hundert Tonnen ab.