Diamanten der Lac-de-Gras-Kimberlite (Ekati),

Canada

Exploration mittels Schwermineralien, basierend auf den

Arbeitshypothesen:

- Regionalgeologische Verhältnisse: Voraussetzung für Kimberlite

gegeben

- Indikatorminerale liegen auf sekundärer Lagerstätte >

Rekonstruktion der Transportwege der glazialen Sedimente

Nach Auffinden der

primären Lagerstätte

erfolgt die Untersuchung

mittels Kern- und

Spülbohrungen und

Haufwerksbeprobung (bulk

sampling, <5000 to). Siehe

Bunder Diamond Project

der Rio Tinto in Indien.

Anreicherung des

zerkleinerten Erzes mittels

Schwereflüssigkeit,

Ermittlung des Anteils bzw.

der Qualität der

kommerziell verwertbaren

Diamanten (Steine >0.85

mm)

Kimberlit: neben Lamproit Trägergestein (Transportmedium) für

Diamanten

Ultrabasische Zusammensetzung mit hohem Anteil an flüchtigen

Komponenten und inkompatiblen Elementen

Zumeist porphyrische Struktur; Einsprenglinge >>Olivin, Phlogopit,

Klinopyroxen, Granat, Ilmenit und Chromit; Grundmasse Olivin,

Phlogopit, Monticellit, Serpentin, Karbonat, Perovskit, Apatit, Melilit

Genese nach Laborversuchen: partielles Aufschmelzen von

karbonatführendem Granatlherzolit bei P > 5 GPa (Aufschmelzrate

~0.3%: Karbonatit, bei ~1%: Kimberlit, bei etwas höherem

Wassergehalt Lamproit)

Kimberlite treten meist in Form von Explosionsröhren (Diatreme,

pipes) auf, die in der Tiefe in vertikale Dykes und horizontale Sills

zusammenlaufen

In Nordamerika auch seichte, breite Krater, mit Pyroklastika verfüllt

Dominion Diamond Corp. 2013

Muttergesteine der Diamanten

Pyroxenite von Beni Bousera (Marokko) und Ronda (Spanien) mit

Graphitpseudomorphosen nach Diamant: 15%, mit Kristallen von

10 mm Kantenlänge; Obduktion der Pyroxenite im Miozän und

Graphitisierung bei 1200°C

Syngenetische Minerale in den ältesten Teilen der kontinentalen

Lithosphäre; Untergrenze der Lithosphäre im Kapvaal-Kraton und

Sibirien ~200km. „Ultratiefe“ Diamanten (nach Einschlüssen z.T.

>670km Tiefe) ohne wirtschaftliche Bedeutung

Datierung von Einschlüssen in Diamanten mittels Isotopen,

ergänzt durch N-Aggregation: harzburgitische Diamanten stets

archäisch; eklogitische und lherzolitische Diamanten auch jünger

Begleitminerale bzw. Einschlüsse in

Diamanten

Nature vom 12. März 2014: Diamant aus Juina (Brasilien) aus 400 km Tiefe und einem 40 µm großen Einschluß von Ringwoodit mit 1.5% Wasser

Richard Siemens, University of Alberta

Bildungsalter von Diamanten (GURNEY et al. 2005, Tab. 2)

Alter (Ga) Paragenese Kapvaal Sibirien Slave Province Australien

3,57 Harzburgit Panda

3,2 Harzburgit Kimberley Udachnaya

Finsch

Premier

2,9 Eklogit Kimberley Udachnaya

Bobbejaan

Jwaneng

Koffiefontein

Orapa

2,7 Eklogit Klipspringer

1,9-2,0 Lherzolit Premier Udachnaya

1-2 Eklogit Premier Argyle

Jwaneng

Koffiefontein

Orapa

Finsch

Alter ausgewählter Kimberlite (GURNEY et al 2005, TACHIBANA et al 2006)

Vorkommen Land Alter (Ma)

Turkey Well (Lamproit) Australien 2188

Kuruman Group Südafrika 1600-1700

Premier Südafrika 1200

Argyle (Lamproit) Australien 1100

AK-Hearne, -Tuzo, -Tesla Canada 542

Venetia Südafrika 519

23rd Congress, International, Mir Russland 360

Udachnaya Russland 353-367

Sytykanskaya Russland 344

Jwaneng Botswana 240

Pyramidefjeld Grönland 200

Jericho Canada 173

Finsch Südafrika 118

Letseng Südafrika 93

Orapa Botswana 93

De Beers, Kimberley, Wesselton Südafrika 90-92

M´buji Mayi Congo 71

Misery, Koala, Panda Canada 70-47

West Kimberley (Lamproit) Australien 17-25

Kimberlit-Vulkanismus ab Archäikum: Gabon (2.8 Ga, metamorpher

Kimberlit); südafrikanische Central Rand Sequenz (2.89-2.82 Ga)

mit alluvialen Diamanten, die 3.1-3.5 Ga alt sind

Kimberlitvulkanismus i.allg. auf stabile kontinentale Schilde

beschränkt, die seit Präkambrium nicht mehr deformiert worden sind

(„Clifford´s rule“); höffigste Gebiete in Südafrika und Sibirien in den

ältesten Teilen des Kratons

Nach Entdeckung eines Kimberlites (bzw. eines Clusters):

wirtschaftliche Bewertung – sind Diamanten vorhanden? Welche

Qualität haben die Steine? Real gem quality vs. near gem quality

Parameter für Abschätzung des Tiefganges der Lithosphäre

(GRIFFIN & RYAN 1995):

Ni-Gehalt in Chrom-Pyrop-Granaten nimmt mit Temperatur zu

(Ni-Thermometer)

Cr-Verteilung zwischen Granat und Orthopyroxen im

Gleichgewicht mit Chromit: Druckindikator (Cr-Barometer)

Zn-Gehalt in Chromit ist T-abhängig (Zn-Thermometer)

Y vs. Ni-Thermometer ergibt Unterkante der Lithosphäre

Granate mit hohen Gehalten an Zr, Ti und Y weisen auf starke

metasomatische Prozesse im Mantel hin (Resorption der

Diamanten)

Erste Erwähnung von Diamanten im 4.Jh v.Ch. (Indien)

Erste geschliffene Steine in Venedig (14. Jh)

Herkunft bis 1700 aus Indien, ab 1725 auch Brasilien

1751: im „kaiserlichen Experiment“ versucht Franz Stephan I kleine

Diamanten zu größeren zu verschmelzen

1793 Bestimmung der chem. Zusammensetzung durch Lavoisier

1866 erster Fund von primären Diamanten (Südafrika)

2.1.1905: Fund des 3106 ct schweren Cullinan; 1908 Spaltung in

neun Stücke

Alluviale Diamanten <25% der Produktion, aber nach wie vor

intensiv gesucht (einfache Gewinnungstechnologie, sehr hohe

Qualität der Steine)

Diamanten aus kontinentalen Kollisionszonen

1972 Koktchatev-Massiv im nördlichen Kasachstan; Diamanten

<100 μm als Einschluss in Granat, Disthen, Zirkon, Quarz,

Klinopyroxen und Biotit

Weitere Diamantvorkommen in kontinentalen Kollisionszonen:

China, Norwegen, sächsisches Erzgebirge, Canada

Ophiolith: Luobusa (Paläozän, Yarlung-Zangbo-Sutur, Tibet)

Pyroklastischer Komatiit: Guyana, 2.15 Ga

Lamprophyrdike (Xenolithe) des südwestlichen Japan

Nanodiamanten im Chondriten Murchison: älter als

Sonnensystem

Younger Dryas Boundary Sediment Layer in Nordamerika mit

Nanodiamanten

Popigai-Krater, NW Sibiriens (35 Ma), mit Impakt-Diamanten

(<5ct/t)

LITASOV et al. 2013

Kimberlite der Northwest Territories, Canada

Vor Entdeckung des Point-Lake Kimberlites waren (kretazische)

Kimberlite (Dykes) von der Somerset-Insel bekannt, Fund zweier

Mikrodiamanten in den 70er-Jahren

Alberta: Diamantfund 1958

Diatreme von Mountain und Coates (westlich des Mackenzie-

Flusses): Hinweise auf Diamanten

Regionale Geologie des Point-Lake-Kimberlites (Lac de Gras):

liegt im Zentrum der Slave-Provinz (Magmatite und Sedimente,

3.96-2.18 Ga, in Kenoran-Orogenese zweiphasig deformiert, bis

Amphibolitfazies); NNW-streichende mafische Gänge des

Proterozoikums

Alter der Kimberlite der

Slave-Province (HEAMAN et

al. 2003)

Domain I: Silur-Ordovic

Domain II: Kambrium

Domain III: Kreide-Eozän

Domain IV: Jura + Perm

Datiert wurden 25 von 326

Kimberliten

HEAMAN et al 2003

Geologische Karte des Slave-Kratons (nach TAPPE et al. 2013). Lac-de-Gras-Feld strichliert (Dominion Diamond Corp. 2013)

Dominion Diamond Corp. 2013

Dominion Diamond Corp. 2013

Abbau obertags 2003-2007, untertags seit 2007

Entdeckungsgeschichte des Point-Lake-Kimberlites

1940-1960: Glaziale Sedimente des Lac de Gras mit Granaten und

Pyroxenen

1970-1980: Geological Survey of Canada stellt Ni- und Cr-

Anomalien fest

Ende 70er-Jahre: Diapros (De Beers) prospektiert 800 km westlich

des Lac de Gras in den Mackenzie-Bergen

1981 Beginn Exploration durch Chuck Fipke, Hugo Dummet, Chris

Jennings und Stu Blusson in den Mackenzie-Bergen

80er-Jahre: Fipke und Sohn verfolgen Indikatorminerale nach E fort

1989 Frische Indikatorminerale im Lac de Gras-Gebiet, Gründung

des JV DiaMet + BHP Billiton zur Erkundung des Lac de Gras (29%

DiaMet, 51% BHP Billiton, je 10% C. Fipke und H. Dummet)

1991 zwei Diamanten in Esker-Proben (davon einer Ø 0.83mm, in

Edelsteinqualität) und Erbohrens eines Kimberlites unter dem Point

Lake: 59 kg Kimberlit enthalten 81 Diamanten

Anfang 1992 Systematisches Abbohren des Kimberlites, 150 m

Tiefe: 160 t Kimberlit mit 101 ct Diamanten (63ct/100t), 25% der

Steine in Edelsteinqualität, max. 3 ct

November 1996 genehmigt canadische Regierung Errichtung des

Bergbaues Ekati; Aufschließungskosten USD687m, Lebensdauer 17

Jahre. Produktion 2001 2.6m ct zu USD170/ct (USD442m).

Produktion 2004 7m ct; Diavik (Rio Tinto) erzeugt weitere 7m ct

(12% der Weltproduktion). Victor und Snap Lake (De Beers) haben

2012 1.7m ct/a erzeugt; Gahcho Kué (De Beers/Mountain Province

Diamonds) soll ab 2016 über 11 Jahre 4.5 m ct/a erzeugen

Bis Mitte 1998 wurden in den NW Territories >200 Kimberlite

entdeckt, in Alberta 23 Kimberlite

Explorationslogistik

Baumlose, arktische Tundra (T im Winter –26°C, min. –53°C;

Sommer bis 32°C) mit zahlreichen glazialen Seen.

Strassenverbindungen nur im Winter; Versorgung mit

Kleinflugzeugen bzw. Helikoptern

Explorationstechniken

Regionale Schwermineralbeprobung im Abstand von 10-15km,

Absieben von 45kg Galzialtill. Kimberlit-Prospektion mit 10-30kg aus

Esker, Strandkies und Flußseife pro 10-25km2; Absiebung auf <3mm.

Kosten pro Probe inkl. Aufbereitung und Auswertung USD 500

SM-Exploration erstmals 1902 bei Premier-Pipe (Südafrika)

erfolgreich angewendet

Dominion Diamond Corp. 2013

Lokalisierung von Kimberlit-Pipes in der Slave-Provinz

Sehr wenige Kimberlite sind aufgeschlossen; bilden meist

Vertiefungen / Seen mit einigen Metern Sedimentbedeckung

Lokalisierung erfolgte anfangs durch Kombination von SM-

Beprobung und Geophysik: einige Pipes mit gut entwickelten

Fahnen von Indikatormineralen in glazialen Sedimenten und/oder

magnetischen Anomalien (hoch oder niedrig) bzw. niedrigen

Widerstandswerten; einige Pipes respondieren nicht bzw. kaum

auf Geophysik (Lokalisierung durch SM-Beprobung)

Im Lauf der Jahre wurde die Geophysik perfektioniert: „ …

outstanding resolutione of known kimberlite pipes …“ 2006 mittels

Helikopterflügen im Abstand von 50 m, in 60 m Höhe, ausgerüstet

mit einem Schwere-Gradiometer, einem horizontalen

Magnetometer-Gradientenpaar und hochauflösenden Resolve-

EM-Spulen führten zur Entdeckung einiger weiterer Kimberlite

(insgesamt 150 im Ekati-Konzessionsgebiet)

Dominion Diamond Corp. 2013

Mountain Province DIAMONDS 2013

Mountain Province DIAMONDS 2013

Sibirische Diamanten (EBERLÉ 2002)

1898: erste Diamantfunde im Jenissei-Becken

1945: Stalin ordnet Suche an. Intensive Exploration in der

sibirischen Taiga

1953: Erste Indikatorminerale

1955: Erster Kimberlit (Udachnaya; Abbau ab 1967)

1959: 120 Kimberlite lokalisiert

Synthetische Diamanten

Industrielle Produktion ca. 400m ct/a – keine Verwendung in

Schmuckindustrie

Zur Geschichte der Diamantsynthese siehe HAZEN, R.M., The

Diamond Makers. – Cambridge University Press, 1999, 244S.

1954 gelingt erstmals Synthese (T. Hall von General Electric)

1957 Man-made diamonds noch doppelt so teuer wie

Industriediamanten von De Beers

1959 Egalisierung der Preise, mit besseren Eigenschaften der

synthetischen Diamanten

Niedrig-Drucksynthese mittels CVD (chemical vapour deposition)

GICQUEL & SILVA 2002

CVD (Chemical Vapor Deposition) Synthese von Diamant

Marktvolumen der Rohsteine USD ca. 20bn, geschliffene Steine

USD ca. 30bn, Diamantschmuck USD 80bn

De Beers verteilte bis Mitte der 90er-Jahre die Rohsteine an 150

sightholders („take it or leave it“)

Marktanteil von De Beers inzwischen nur noch 33%, weil neben

Dominion Diamond (ehemals BHP Billiton), Rio Tinto und Argyle

auch ehemalige sightholders in Abbau eingestiegen sind („from

mine to mistress“)

Berühmte Steine:

Golden Star (101ct, USD12m, verkauft von Graff 2005)

Star of the Season (100.1ct, im Mai 1995 von Sotheby´s um

USD16.5m versteigert )

Paragon (137.8ct, Graff, zu haben)

Millenium Star (203ct, De Beers, zu haben)

Ekati technical report 2015

Ekati technical report 2015

DDC presentation 2016

Sind Diamanten wirklich so einträglich?

Oktober 2011: Fam. Oppenheimer verkauft 40%-Anteil an De Beers

an Anglo American, weil ihr das Geschäft zu zyklisch war

März 2012: Rio Tinto will Diamantsparte um 1.3 - 2 Mrd USD

verkaufen. Juni 2013: Rio Tinto behält die Sparte, weil sich kein

Käufer findet. April 2013: BHP Billiton verkauft Ekati samt

Verkaufsgesellschaften in Yellowknife und Antwerpen um 680 Mio

CAD an Dominion Diamond Corp.

Sortieren der

Diamanten in

Antwerpen

Brillantschliff

Farbe und Einschlüsse von Diamanten