Abstract

The morphology and surface features on diamond crystals vary tremendously, even within a single body of kimberlite, reflecting a complex history of growth and dissolution. We have developed a methodology to distinguish between diamond-dissolution events happening in the mantle sources of diamond and in the rising kimberlitic magma. We used parcels of microcrystals of diamond (total of 330 stones) from Misery and Grizzly kimberlites, Ekati mine property, Northwest Territories, Canada. The results of morphological studies of resorption features combined with recent experimental data on diamond dissolution allowed us to divide each parcel into several morphological groups: one with kimberlite-induced resorption and several groups with mantle-derived resorption. Kimberlite-induced resorption features are present on ~72–73% of crystals having both octahedral and tetrahexahedral morphology, which have content and aggregation of nitrogen defects very different from those of stones with mantle-derived resorption. The latter make up ~6–13% of the two diamond populations, and their different thermal history in the mantle is supported by the notably lower nitrogen content and higher state of aggregation. Each resorption type represents a single oxidizing event. We define two types of kimberlite-induced resorption: in the presence of an aqueous fluid (Misery parcel) and in fluid-poor kimberlitic magma (Grizzly population). A comparison with the existing experimental data suggests a high H2O:CO2 ratio of the oxidizing fluid, both in the mantle source and in the kimberlitic magma. We propose a new approach for the classification of diamond morphology based on resorption style, with the objective to constrain conditions in diamond-hosting media.

Abstract

La morphologie et les motifs de la surface des cristaux de diamant varient beaucoup, même au sein d’un seul massif de kimberlite, résultat d’une évolution complexe impliquant croissance et dissolution. Nous avons développé une méthode pour distinguer les événements de dissolution à la source des cristaux, dans le manteau, des événements lors de la montée du magma kimberlitique. Nous nous sommes servis de collections de microcristaux de diamant (un total de 330 pierres) provenant des kimberlites Misery et Grizzly sur la propriété de la mine Ekati, aux Territoires du Nord-Ouest, au Canada. Les résultats d’études morphologiques de motifs dus à la résorption, évalués par comparaison avec les données expérimentales récentes portant sur la dissolution du diamant, nous ont permis de diviser chaque ensemble en plusieurs groupes morphologiques: un de ceux-ci est attribué à une résorption dans la venue kimberlitique, et plusieurs témoignent d’une résorption durant la résidence dans le manteau. Les effets d’une résorption dans la kimberlite sont présents sur ~72–73% des cristaux ayant une morphologie soit octaédrique, soit tétrahexaédrique; ceux-ci ont une teneur et un degré d’agrégation des défauts impliquant l’azote très différents de ceux des pierres dont la résorption a eu lieu dans le manteau. Ce dernier groupe représente ~6–13% des deux ensembles de diamant, et leurs évolutions distinctes respectives dans le manteau expliquent la plus faible concentration d’azote et l’état d’agrégation plus élevé. Chaque type de résorption représente un seul événement d’oxydation. Nous définissons deux types de résorption attribuée à la kimberlite: en présence d’un fluide aqueux (ensemble Misery) et sans grande quantité de fluide (ensemble Grizzly). D’après une comparaison avec les données expérimentales disponibles, le rapport H2O:CO2 semble élevé dans le fluide oxydant, à la fois à la source mantellique et dans le magma kimberlitique. Nous proposons une nouvelle démarche dans la classification morphologique du diamant fondée sur le style de résorption, avec comme objectif une précision des conditions dans le médium renfermant le diamant.

(Traduit par la Rédaction)

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