Úvod
Diamant může strávit tři miliardy let v plášti. Jeho cesta na povrch trvá hodiny. Tento kontrast definuje vše podstatné o tom, jak se diamanty stávají dostupnými pro těžbu: vznik je trpělivý a geologický, ale transport je prudký, rychlý a vzácný.
Mechanismem je vulkanismus — ale ne ten druh, který si většina lidí představí. Kimberlitové erupce vznikají daleko hlouběji než jakákoli bazaltová sopka, pohybují se daleko rychleji a zanechávají charakteristickou geologickou stopu, kterou se prospektoři naučili číst. Bez těchto erupcí by diamanty zůstaly trvale uzamčeny v plášti a obchod s diamanty by neexistoval.
Pochopení transportního mechanismu má praktický význam. Typ ložiska — primární komín, aluviální říční štěrk nebo mořský placer — určuje, jak se diamanty těží, jaké kvalitativní spektrum přinášejí a proč určité regiony produkují kameny s výraznými charakteristikami.
Kimberlit: hlavní transportní mechanismus
Kimberlit je na těkavé látky bohatá, draselná ultrabazická vyvřelá hornina, která pochází z hloubek 150 kilometrů a více — ze stejné zóny, kde diamanty vznikají. Je pojmenován po městě Kimberley v Jižní Africe, kde byly první kimberlitové komíny identifikovány v 70. letech 19. století.
Kimberlitová erupce začíná, když hlubinné magma nasycené rozpuštěným oxidem uhličitým a vodou zahájí rychlý vzestupný průlom litosférou. Jak magma stoupá a tlak klesá, tyto těkavé složky se uvolňují — tvoří plynové bubliny, které explozivně expandují a urychlují tok. Proces je samozesilovací: stoupající magma se dekomprimuje, vzniká více plynu, který ho žene rychleji.
Odhadované rychlosti výstupu se pohybují od 10 do 30 metrů za sekundu. Při těchto rychlostech magmatický sloup překoná 150 kilometrů horniny v řádu hodin. Některé modely naznačují, že závěrečné kilometry výstupu mohou překročit rychlost zvuku v okolní hornině.
Tato rychlost není vedlejší — je důvodem, proč diamanty cestu přežijí. Při nižších tlacích, se kterými se během výstupu setkávají, je diamant termodynamicky nestabilní vůči grafitu. Při dostatečném čase za zvýšené teploty a sníženého tlaku by se diamant rozložil. Ale přenos je příliš rychlý, než aby k této přeměně došlo. Kámen dorazí na povrch v podstatě nezměněný.
Ne každý kimberlit nese diamanty. Geologové rozlišují mezi diamantonosnými a jalovými kimberlity a obsah diamantů v produktivních komínech se enormně liší — od méně než 0,1 karátu na tunu po více než 6 karátů na tunu u výjimečně bohatých ložisek. Kimberlit musí pocházet z oblasti pole stability diamantu a musí během výstupu zasáhnout diamantonosnou plášťovou horninu. Mnoho kimberlitů tuto podmínku nesplňuje.
Lamproit: druhý hluboký zdroj
Lamproitové erupce jsou druhým známým hlubinným sopečným mechanismem schopným vynést diamanty na povrch. Stejně jako kimberlit, lamproit pochází z velkých hloubek a stoupá rychle, ale liší se chemickým složením — je bohatší na draslík a hořčík, s odlišnou sestavou fenokrystů.
Důl Argyle v Západní Austrálii — historicky největší diamantový důl na světě co do objemu a dominantní zdroj růžových diamantů — se nachází v lamproitovém komínu, nikoli v kimberlitovém. Pole Ellendale, rovněž v Západní Austrálii, produkovalo pozoruhodné fancy žluté diamanty z lamproitu. Ložisko Prairie Creek v Arkansasu, jedno z mála výskytů diamantů ve Spojených státech, je rovněž lamproitové.
Lamproitové komíny bývají mělčí a širší než kimberlitové, často tvoří miskovité krátery místo hlubokých, úzkých mrkvovitých tvarů typických pro kimberlit. Přes tyto strukturální rozdíly je základní princip transportu stejný: rychlý výstup z plášťových hloubek, poháněný expanzí těkavých látek, dostatečně rychlý na to, aby diamant přežil.
Geometrie komínu: jak ložisko nabývá tvaru
Když kimberlitová erupce dosáhne povrchu, vytvoří charakteristickou geologickou strukturu zvanou diatréma — běžně označovanou jako kimberlitový komín. Klasický komín má tři zóny, každou s odlišnými vlastnostmi důležitými pro těžbu.
Kráterová zóna leží na povrchu. Je to miskovitá deprese, typicky o průměru 500 metrů až 2 kilometry, vyplněná směsí kimberlitového materiálu a zříceného okolního skalního masivu. U starých komínů tuto zónu eroze často zcela odstranila.
Zóna diatrémy se táhne směrem dolů od kráteru jako strmostěnný trychtýřovitý kanál. Zde probíhá většina těžby. Hornina je zde fragmentární směsí zvanou kimberlitová brekcie — seskupení kimberlitového materiálu, plášťových xenolitů (fragmentů horniny odtržených z pláště a kůry během výstupu) a diamantů. Kužel se s hloubkou zužuje.
Kořenová zóna je hluboký přívodní dajk — úzká, téměř vertikální puklina, která spojuje komín s jeho plášťovým zdrojem. Těžba do této hloubky proniká jen zřídka, ale kořenová zóna potvrzuje hluboký původ komínu.
Tato mrkvovitá geometrie je důvodem, proč rané diamantové doly v Kimberley byly kopány jako postupně hlubší povrchové lomy a nakonec přešly na podzemní těžbu. Čím hlouběji jdete, tím užší je komín — ale kimberlit může zůstat diamantonosný do značné hloubky.
Primární a sekundární ložiska
Diamanty se nacházejí ve dvou zásadně odlišných typech ložisek a toto rozlišení formuje každý aspekt jejich těžby.
Primární ložiska jsou samotné kimberlitové a lamproitové komíny — původní sopečné kanály, kterými byly diamanty dopraveny z pláště. Těžba primárních ložisek znamená extrakci a zpracování kimberlitové rudy za účelem získání diamantů v ní obsažených. Výtěžnost je nízká: i produktivní důl může přinést jeden karát surového diamantu ze tří až deseti tun zpracované horniny.
Sekundární ložiska — nazývaná též aluviální nebo rozsypová — vznikají, když eroze rozruší odkrytý kimberlitový komín v průběhu milionů let a uvolní diamanty do řek, potoků a nakonec pobřežního a mořského prostředí. Vodní transport přirozeně třídí a koncentruje diamanty, a protože měkčí, více rozpukané kameny mají tendenci se během přepravy rozpadat, aluviální diamanty mají v průměru vyšší šperkovou kvalitu než jejich protějšky z primárních zdrojů.
Sekundární ložiska se nacházejí podél starých i současných říčních toků, na pobřežních terasách a na mořském dně. Námořní ložiska diamantů v Namibii — kde se diamanty splavené řekou Orange dostaly pobřežními proudy severním směrem — patří mezi nejbohatší aluviální zdroje na světě. Kameny získané z těchto mořských štěrků jsou proslulé svou vysokou šperkovou kvalitou, právě proto, že miliony let přirozeného opotřebení eliminovaly slabší materiál.
Proč geografie určuje charakter diamantu
Vlastnosti diamantů z daného ložiska odrážejí jak plášťový zdroj, tak historii transportu. Diamanty z dolu Cullinan (dříve Premier) v Jižní Africe jsou známé velkými kameny vysoké čistoty typu IIa — charakteristickým znakem jejich specifického plášťového chemismu. Důl Jwaneng v Botswaně produkuje diamanty vynikající trvale vysokými stupni barvy. Ruské jakutské komíny přinášejí rozmanitost velikostí, ale jsou známé charakteristickými oktaedrickými krystalovými habity.
Aluviální diamanty nesou navíc geologický filtr. Protože vodní transport selektuje na základě odolnosti, aluviální populace bývají prosty větších puklin a inkluzí, které by způsobily rozpad kamenů. Proto jsou určité aluviální zdroje — oblast Kono v Sierra Leone, části Středoafrické republiky a namibijská pobřežní ložiska — odedávna spojovány s výjimečnou šperkovou kvalitou.
Typ ložiska rovněž určuje, jak surový kámen vypadá, když ho horníci naleznou. Surové diamanty z primárních zdrojů si často zachovávají původní krystalový habitus — ostré oktaedry, neporušené makly. Aluviální surové kameny jsou typicky vodou obroušené, se zaoblenými hranami a matovými povrchy, které dokumentují jejich cestu říčními systémy.
Vzácnost diamantonosných erupcí
Kimberlitové erupce nejsou častou událostí. Nejnovější významný kimberlitový vulkanismus proběhl zhruba před 20 až 50 miliony let a žádná kimberlitová erupce nebyla v lidské historii pozorována. Komíny těžené dnes jsou erodovanými pozůstatky erupcí, k nimž došlo před desítkami až stovkami milionů let.
Z tisíců kimberlitových komínů identifikovaných po celém světě obsahuje diamanty v ekonomických koncentracích jen malý zlomek. Z těch ještě méně obsahuje diamanty šperkové kvality v množství, které ospravedlňuje těžbu. Počet kimberlitových ložisek, která podpořila velké diamantové doly, se měří na desítky, nikoli stovky.
Tato geologická vzácnost je základem nedostatkovosti přírodních diamantů. Proces vzniku je pomalý a omezený na specifická plášťová prostředí. Transportní proces je prudký, řídký a často diamanty neunese. A ložiska, která zbývají, jsou konečnými, neobnovitelnými geologickými útvary. Když je kimberlitový komín vytěžen, neexistuje mechanismus, který by ho doplnil.
Shrnutí
Přírodní diamanty se dostávají na povrch prostřednictvím kimberlitových a lamproitových erupcí — hlubinných sopečných událostí, které transportují plášťový materiál na povrch dostatečně rychle, aby byla zachována krystalová struktura diamantu. Výsledná ložiska mají podobu primárních komínů, těžených přímo pro kimberlitovou rudu, nebo sekundárních aluviálních a mořských ložisek, kde eroze koncentrovala diamanty v říčních korytech a pobřežních štěrcích v průběhu milionů let. Rychlost výstupu umožňuje přežití diamantu; vzácnost erupcí činí přírodní diamanty konečnými. Každý diamant v obchodě dorazil jednou z těchto cest — geologickým doručovacím systémem, který nepracoval desítky milionů let.