Le olivine incluse nei diamanti del Kaapvaal (Africa): nuove informazioni sulle relazioni di crescita tra diamante e inclusioni Università degli studi di Padova Dipartimento di Gescienze Relatore: Prof. Fabrizio Nestola Laureando: Emily Bragiè

Mitchell e Giardini (1953) rappresenta il primo lavoro su olivine incluse nel diamante analizzate attraverso un diffrattometro. I risultati da loro pubblicati hanno evidenziato una orientazione preferenziale tra olivina e diamante, suggerendo una crescita epitassiale tra le due fasi e una iso-orientazione tra i due minerali. L’olivina è uno dei minerali fondamenti presenti all’interno del diamante, nonché la prima fase ad essere studiata ancora al suo interno. Mitchell and Giardini (1953)

Distribuzione delle maggiori zone kimberlitiche e cratoni (modificato e semplificato da Bleeker 2003 e Eckstrand et al. 1995).

I diamanti Shirey et al. (2013) Profondità di formazione km anche fino a 700 km. In genere formati nel mantello litosferico subcratonico, e più precisamente nella porzione di mantello definita come ‘diamond window’. I diamanti sono uno dei materiali, naturali e sintetici più studiati. Possono ″viaggiare″ attraverso il mantello rimanendo inalterato e conservando informazioni cruciali riguardo l’interno della Terra.

Gli inclusi mantengono inalterate le evidenze dell’ambiente chimico-fisico del mantello prima e durante la formazione del diamante. I minerali inclusi nei diamanti capaci di fornire informazioni petrologiche sulla loro origine sono principalmente: granati, olivine, clinopirosseni, ortopirosseni, Mg-cromiti. Le inclusioni, rispetto al diamante, possono essere: singenetiche, protogenetiche, epigenetiche. Dati ricavati da Stachel & Harris (2008)

I campioni sono stati analizzati attraverso un diffrattometro a raggi X a cristallo singolo, ottenendo così le matrici di orientazione delle inclusioni. Grazie al programma OrientXplot si ottengono stereogrammi in cui vengono proiettate le orientazioni reciproche tra diamante e olivina. Lo scopo è quello di verificare la presenza di eventuali crescite epitassiali.

Stereogramma del campione PM2 Sono presenti 3 olivine aventi nessuna orientazione preferenziale, ovvero random. (100) piano normale dell’olivina (010) piano normale dell’olivina (001) piano normale dell’olivina I vuoti rappresentano le direzioni del plot nell’emisfero inferiore (negativo)

Stereogramma relativo al campione PM4. Presenti 5 olivine suddivise in tre gruppi: PM4_1 e PM4_2 hanno orientazione random PM4_3, PM4_4, PM4_5 hanno stessa orientazione tra loro. (100) piano normale dell’olivina (010) piano normale dell’olivina (001) piano normale dell’olivina I vuoti rappresentano le direzioni del plot nell’emisfero inferiore (negativo)

Stereogramma relativo al campione PR1. Presenti 5 olivine suddivisi in 4 gruppi: PR1_1, PR1_4 e PR1_5 hanno orientazione random; PR1_2 e PR1_3 hanno stessa orientazione tra loro. (100) piano normale dell’olivina (010) piano normale dell’olivina (001) piano normale dell’olivina I vuoti rappresentano le direzioni del plot nell’emisfero inferiore (negativo)

Grafico relativo al campione PR2. Presenti 2 olivine aventi orientazioni random. (100) piano normale dell’olivina (010) piano normale dell’olivina (001) piano normale dell’olivina I vuoti rappresentano le direzioni del plot nell’emisfero inferiore (negativo) PR2_2 PR2_1 200micron

Lo stereogramma riporta le orientazioni di tutti gli inclusi dei campioni (100) piano normale degli inclusi (010) piano normale degli inclusi (001) piano normale degli inclusi I vuoti rappresentano le direzioni del plot nell’emisfero inferiore (negativo) Stereogramma delle orientazioni relative agli inclusi provenienti da Udachnaya (Nestola et al. 2014) (100) piano normale degli inclusi (010) piano normale degli inclusi (001) piano normale degli inclusi I vuoti rappresentano le direzioni del plot nell’emisfero inferiore (negativo)

Conclusioni 1)I risultati presentati, con orientazioni totalmente random tra diamante e olivina, dimostrano che non vi è crescita epitassiale tra le due fasi anche per i diamanti del Kaapvaal 2)Esattamente come osservato per i diamanti della Siberia, è stato osservato che alcune inclusioni multiple in uno stesso diamante mostrano identiche orientazioni cristallografiche (possono essere interpretate come frammenti non riassorbiti di uno stesso cristallo di olivina preesistente) 3)Combinando le osservazioni 1) e 2) possiamo affermare che le olivine del Kaapvaal sono protogenetiche rispetto ai diamanti

Nestola et al. (2014) L’immagine riporta un modello concettuale della crescita di un diamante(in grigio) per dissoluzione parziale e selettiva dei cristalli di olivina con diverse orientazioni (indicate dai colori e dalle linee).