Abstract

A shallow-dipping kimberlite – ultramafic lamprophyre sheet at Garnet Lake, Sarfartoq, West Greenland, contains diamond crystals in abundance. The crystals are most commonly colorless, and irregular or octahedral in shape. Nitrogen concentrations are unusually high, averaging 1100 ppm, compared to diamond crystals from elsewhere; the nitrogen is not strongly aggregated, however, averaging 26% IaB. This observation points to a short residence-time in the mantle, low temperature of mantle residence, or likely a combination of both conditions. Evidence of two populations is apparent in the relative abundance of different states of aggregation of the nitrogen in the stones. The common octahedral morphologies constrain the minimum temperature of formation for the majority of the crystals to 1375°C, assuming a 41 mWm−2 geotherm. Nitrogen concentrations and aggregation states only allow for very short residence-times, however, up to 1 Ma at this temperature. Hence a model of diamond formation quickly followed by ponding within a shallower, cooler mantle at a temperature of approximately 1252°C, supported by the tight clustering of associated mantle xenoliths, is preferred. Under these cooler conditions, the unusually high concentrations of nitrogen, combined with relatively low aggregation, give a calculated spread of diamond residence up to a maximum of 42.3 Ma. An emplacement age of 568 ± 11 Ma (2σ) obtained for the Garnet Lake kimberlite is based on the weighted average 207Pb/206Pb age for two perovskite fractions. This age is coincident with revised data on emplacement of the neighboring 565 Ma Sarfartoq carbonatite complex. Combined with diamond residence-time, the maximum likely age for diamond formation is ca. 610 Ma. Geographic and petrological similarities between kimberlitic hosts and the Sarfartoq carbonatite are apparent; in view of the close temporal similarity, we propose that CO2-rich fertilization of mantle rocks giving rise to the formation of diamond has in this case assisted in the subsequent production of carbonatite magmatism and associated kimberlitic melts acting as transporting medium for the diamond.

Abstract

Un filon-couche de kimberlite – lamprophyre ultramafique à faible pendage à Garnet Lake, Sarfartoq, Groënland, contient une abondance de cristaux de diamant. Ces cristaux sont en général incolores, et de morphologie soit irrégulière, soit octaédrique. Les concentrations d’azote sont anormalement élevées, en moyenne 1100 ppm, par rapport aux cristaux de diamant d’ailleurs; en revanche, les atomes d’azote ne sont pas fortement agglomérés; en moyenne, il n’y a que 26% de type IaB. Ce fait indiquerait une courte période de résidence dans le manteau, une température de résidence relativement faible, ou plus probablement une combinaison des deux facteurs. Deux populations sont présentes en termes de l’abondance relative des états d’aggrégation des atomes d’azote. La morphologie octaédrique commune montrent que la température minimum de formation dans la majorité des cas était 1375°C, en supposant un profil géothermique de 41 mWm−2. Les concentrations d’azote et le degré de leur aggrégation ne permettent qu’une brève période de résidence, toutefois, jusqu’à 1 Ma à cette température. Nous préférons donc un modèle de formation rapide du diamant, suivie d’une période de résidence à plus faible profondeur, où la température serait plus basse, 1252°C, reconstruction qui concorde avec le regroupement serré des xénolites mantelliques associés. Dans ces conditions de plus faible température, les teneurs anormales d’azote et le faible taux d’aggrégation des atomes d’azote permettent de calculer une période de résidence pouvant atteindre 42.3 Ma. Un âge de mise en place de la kimberlite de Garnet Lake, 568 ± 11 Ma (2σ), est fondé sur une moyenne pondérée des âges 207Pb/206Pb obtenus pour deux fractions de pérovskite. Cet âge coïncide avec les données nouvelles sur la mise en place du complexe carbonatitique avoisinant de Sarfartoq, 565 Ma. D’après cette reconstruction et la période de résidence du diamant, l’âge maximum probable de formation des cristaux de diamant serait d’environ 610 Ma. Les ressemblances géographiques et pétrologiques entre les hôtes kimberlitiques et la carbonatite de Sarfartoq sont claires; vue leur relation temporelle étroite, nous préconisons qu’une fertilisation en CO2 du manteau menant à la formation du diamant a dans ce cas assisté à la production éventuelle d’un magmatisme carbonatitique et de venues kimberlitiques associées qui ont assuré le transfert du diamant vers la surface.

(Traduit par la Rédaction)

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