Kimberlite

La kimberlite est une roche ultramafique (riche en magnésium et/ou en fer), potassique et riche en éléments incompatibles, ainsi qu'en volatils (H₂O et CO₂). Elle doit son nom à la ville de Kimberley en Afrique du Sud, où elle fut découverte et décrite pour la première fois. Kimberley fut fondée pour l'exploitation du diamant et le plus célèbre diatrème (pipe) de cette ville se nomme "Big Hole".

Kimberlite à gros cristaux d’olivine

Les diamants étaient à l'origine trouvés dans de la kimberlite décomposée et colorée en jaune par la limonite, qui s’appelait pour cette raison « la terre jaune ». Des extractions plus profondes permirent d’obtenir de la roche moins décomposée, de la kimberlite plus pure, que les mineurs appelèrent « la terre bleue ».

Les kimberlites sont des roches volcaniques très particulières. Elles sont de composition ultrabasique (SiO₂<45%) et sont très riches en H₂O et en CO₂. Cette richesse en volatils implique une mise en place très explosive. On ne connait pas d'éruption historique de kimberlite, mais toutes les kimberlites se trouvent dans des diatrèmes (ou pipes) ou dans des dykes, accompagnées de brèches qui témoignent de la mise en place brutale de ces magmas. La vitesse d'ascension des magmas kimberlitiques sont de l'ordre de 10 à 30 m·s^-1 voire plus dans certains cas.

Photo microscopique d’une lame mince de kimberlite : des cristaux d'olivine sont entourés de lamelles de phlogopite

Outre ces fortes teneurs en volatils, les kimberlites sont aussi très riches en magnésium et potassium, en éléments incompatibles et ont le plus souvent des rapports isotopiques du strontium et du néodyme respectivement plus et moins radiogéniques que les basaltes ordinaires.

Les principaux minéraux qui les composent sont l'olivine et le phlogopite, avec parfois du grenat ou du diamant.

Leur répartition sur terre n'est pas quelconque : les kimberlites diamantifères sont toujours localisées dans les régions de croûte continentale très ancienne, les cratons, dans lesquelles la croûte est d'âge archéen. La plupart des kimberlites non diamantifères sont situées à la périphérie de ces cratons.

La roche source de laquelle sont issus les magmas kimberlitiques reste floue même si plusieurs hypothèses sont envisagées. La plus courante étant une lherzolite à grenat, mais de nombreux autres protolithes sont envisagés, tels que des veines à phlogopites, des roches riches en rutile, etc. Cependant, tout le monde s'accorde à dire qu'un faible degré de fusion partielle est nécessaire pour expliquer l'enrichissement en volatils et en terres rares, de même qu'un enrichissement par métasomatisme du manteau. La datation des diamants, grâce à leurs inclusions, montre en effet que ceux-ci sont presque toujours beaucoup plus anciens que la kimberlite qui les a transportés à la surface, impliquant que des phénomènes (probablement circulation de fluides) ont provoqué la formation de ces diamants par phénomènes rédox.

Les éruptions kimberlitiques (sans doute d'une extrême violence) sont similaires à la mise en place de maars (volcans phréato-magmatiques). Cependant les kimberlites étant riches en volatils provoquent des explosions énormément plus intenses. Les kimberlites se mettent donc en place sous forme de diatrèmes (pipes) allant jusqu'à environ 2 km de profondeur et au maximum quelques kilomètres de circonférence.