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1. 2 MINERAUX DE CONDITIONS EXTREMES PROVENANT DIRECTEMENT DU MANTEAU FORMATION ENTRE 150 ET 250 km DE PROFONDEUR SOUS DES TEMPERATURES ENTRE 900 ET.

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3 MINERAUX DE CONDITIONS EXTREMES PROVENANT DIRECTEMENT DU MANTEAU FORMATION ENTRE 150 ET 250 km DE PROFONDEUR SOUS DES TEMPERATURES ENTRE 900 ET °C 3

4 4 diamond

5 PRINCIPALEMENT DEUX ORIGINES LES DIAMANTS DE TYPE P : DE LA SUITE PERIDOTIQUE teneurs rapprochées en δ 13 C avec une moyenne aux alentours de 5 provenance du manteau supérieur juvénile Le carbone proviendrait de loxydation partielle du méthane CH 4, ou dautres hydrocarbures. Leurs inclusions sont principalement des grenats riches en Cr, diopsides chromifères, forstérite et enstatite. 5

6 6 GRAPHITE DIAMANT croute MOHO LHERZOLITE A SPINELLE LITHOSPHERE CRATON CEINTURE MOBILE M K 1 K 2 K K 3 L K 4 CH 4 Prof km ASTHENOSPHERE LAB Manteau lithosphéritique Manteau asthénosphéritique E E G1K G2K ? Harzburgite à grenat E Eclogite lithosphéritique Eclogite subductée GL Lherzolite à grenat GL SLAB Éclogitique subducté

7 PRINCIPALEMENT DEUX ORIGINES LES DIAMANTS DE TYPE E : DE LA SUITE ECLOGITIQUE teneurs en δ 13 C nettement plus dispersées entre 35 et 5 existence dun nombre conséquent dorigines diverses. Le carbone proviendrait de matériaux subductés dont les compositions dépendraient par conséquent des zones géographiques : de magmas basaltiques de haute pression ou bien danciennes roches basaltiques de croutes océaniques subductées 7

8 8 GRAPHITE DIAMANT croute MOHO LHERZOLITE A SPINELLE LITHOSPHERE CRATON CEINTURE MOBILE M K 1 K 2 K K 3 L K 4 CH 4 G1K Prof km ASTHENOSPHERE LAB Manteau lithosphéritique Manteau asthénosphéritique E E G2K ? Harzburgite à grenat E Eclogite lithosphéritique Eclogite subductée GL Lherzolite à grenat GL SLAB Éclogitique subducté

9 LAMPROITE : Roche volcanique à subvolcanique ultra- potassique, provenant du manteau KIMBERLITE : roche volcanique ultramafique (riche en magnésium), potassique et riche en éléments incompatibles, ainsi qu'en volatils (H2O et CO2), provenant du manteau 9

10 MINERAUX INDICATEURS : XENOCRISTAUX GRENATS PYROPE DIOPSIDES CHROMIFERES PICROILMENITE 10%pds des kimberlites 10

11 MINERAUX INDICATEURS : XENOCRISTAUX Ce sont des minéraux qui se sont formés sous les conditions de pression et de température de stabilité du diamant Et qui se trouvent dans les kimberlites et lamproites avec les diamants ie des minéraux qui ont été arrachés au manteau lors de léruption volcanique 11

12 12

13 13 Zone alluvionnaire KIMBERLITE I Découverte de minéraux indicateurs (MI) dans alluvions I Détermination de lemplacement de la cheminée II II Suivi du cours deau vers lamont tant quil y a des MI III III Absence de MI la source primaire de MI a été dépassée IV IV Prospection dans la zone de drainage et au-dessus

14 I Découverte de minéraux indicateurs (MI) dans alluvions Soumis à de grandes incertitudes peut durer des mois, des années ou même ne pas aboutir II Suivi du cours deau vers lamont tant quil y a des MI Préparations minéralogiques : lames minces, analyses microsonde… Plusieurs semaines à plusieurs mois III Absence de MI la source primaire de MI a été dépassée Pour arriver à ce stade, cela dépend de la longueur du cours deau de la distance à la source primaire de lattente des résultats danalyse IV Prospection dans la zone de drainage et au-dessus idem III

15 15 Nodule de grenat lherzolitique provenant de la kimberlite Aultman, Wyoming Pyropes arrondis de qualité gemme et quelques diopsides chromifères dans une matrice de serpentine

16 16 Mégacristal de pyrope-almandin du complexe kimberlitique de Schaeffer, Wyoming, 10 cm

17 17 Pyrope dans harzburgite, Kimberley, South Africa, Kaapval Craton

18 18 Pyrope dans kimberlite, Iron Mine, Wyoming, USA

19 GroupeDésignation / CompositionTiO 2 Cr 2 O 3 FeOMgOCaO 1Pyrope titanifère 0,6 1,3 9,3 20,0 2Pyrope à haute teneur en Ti 1,1 0,9 9,8 20,3 3Pyrope – almandin au calcium 0,3 16,5 13,4 6,5 4Almandin au Ti-Ca-Mg 0,9 0,0818,0 10,0 9,4 5Almandin au magnésium 0,05 0,0328,0 8,0 2,5 6Pyrope-Grossulaire-Almandin 0,25 10,8 10,0 15,0 7Uvarovite-Grossulaire au Fe-Mg 0,311,5 5,0 8,5 21,5 8Grossulaire au Fe-Mg 0,25 0,04 7,0 5,0 25,0 9Pyrope chromifère 0,2 3,5 8,0 20,0 5,0 10 Pyrope chromifère basse teneur en Ca 0,04 8,0 6,0 23,0 2,0 11Pyrope-Uvarovite titanifère 0,5 9,5 7,5 16,0 10,0 12Pyrope-Uvarovite-Knorringite 0,1816,0 7,5 15,5 9,5 Daprès Dawson et Stephens 1975, modifié par Grütter et al, 2004

20 Daprès Dawson et Stephens 1975, modifié par Grütter et al, 2004) Diamant Graphite %pds Cr 2 O 3 %pds CaO G10 G9 G12 G5 G1 G0 G4 G3

21 Les grenats se présentent dans les kimberlites sous la forme de - mégacristaux - xénocristaux en tant que composés des xénolites et nodules capturés par le magma de la kimberlite. Cinq groupes répertoriés comme sources principales des xénocristaux de grenats découverts dans la kimberlite : - Les péridotites (wehrlites, lherzolites, harzburgites et dunites) - Les pyroxènites à grenat (les xénocristaux de grenat provenant des pyroxènites ne peuvent généralement pas être distingués de grenats des péridotites) - Les éclogites - Certaines xénolithes crustales - Mégacristaux de grenat pauvres en Cr

22 GRENATS EXPLOITES COMME MINERAUX INDICATEURS - Grenat de type G10 : pyropes de chrome pauvre en Ca provenant de péridotites harzburgitiques - Grenat de type G9 : pyropes de calcium et de chrome provenant de péridotites lherzolitiques - Grenats de type G5 avec les grenats G9 pour les lamproites (exemptes de G10) Plus la présence de grenats de type G10 est importante plus la probabilité de présence des diamants est élevée

23 GRENATS EXPLOITES COMME MINERAUX INDICATEURS MAIS non détermination - de la qualité de conservation des diamants - de la qualité des gemmes - des dimensions des diamants non détermination - de la rentabilité de lexploitation

24 UTILISATION DE REACTIONS MINERALOGIQUES POUR DETERMINER LA TEMPERATURE DE FORMATION DUNE ROCHE GEOTHERME LA PRESSION DE FORMATION DUNE ROCHE GEOBAROMETRE

25 GEOTHERMOMETRE A OLIGO ELEMENT grenat-olivine Mg 3 Al 2 Si 3 O 12 + Ni 2 SiO 4 = Ni 3 Al 2 Si 3 O 12 + Mg 2 SiO 4 (NiMg -1 ) - peu sensible à la pression - très sensible à la température les analyses permettent de déterminer la température à laquelle les grenats se sont formés T(K) = 1000 / (1,506 – 0,189 ln (Ni))

26 GEOBAROMETRE grenat Cr (pyrope) = Cr (diopside) (Mg,Cr) 3 Al 2 Si 3 O 12 = (Mg,Cr) 2 Si 2 O 6 - très sensible à la pression les analyses permettent de déterminer la pression à laquelle les grenats se sont formés P(kbar) = 13,5 + 5 Cr 2 O 3

27 diagramme P(Cr)-T(Ni) pour les grenats du gisement de kimberlite de Daldyn, Sibérie

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29 Geothermes grenat déterminé pour le pipe zéro et le pour les groupes de kimberlites I et II sur le cratère de Kaapvaal, Afrique du sud (courbes pleines). Histogrammes de T(Ni) Qualité supérieure Qualité inférieure stérile

30 LES PYROPES CHROMIFERES PEUVENT COEXISTER AVEC LES DIAMANTS - Ils se sont formés sous les mêmes conditions PT 30 - Ils ont été arrachés au manteau lors déruptions volcaniques et se retrouvent dans des cheminées de lamproite ou de kimberlite A PARTIR DE LEUR TENEUR EN Cr ET Ni, IL EST POSSIBLE DE DETERMINER LEURS CONDITIONS PT DE FORMATION PAR GEOTHERMOBAROMETRIE LES PYROPES CHROMIFERES SONT UTILISES EN TANT QUE MINERAUX INDICATEURS DE LA PRESENCE POTENTIELLE DE DIAMANTS


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