Une étude sur l'Olivine, la "meilleure amie" du... diamant

I diamants ce sont les meilleurs amis des filles, chantait la diva Marylin dans le film "Les hommes préfèrent les blondes" de 1953, mais ils sont aussi sacrément difficiles à trouver.

On estime que pour obtenir un carat de diamant, correspondant à 0,2 gramme, il faut extraire au moins 3 tonnes et demie de roche. Mais les géologues du École polytechnique de Zurich et dell 'Université de Melbourne ont découvert un nouvel outil pour déterminer la probabilité de trouver des diamants en étudiant la composition chimique des kimberlite, la « roche mère » des pierres précieuses.

L'équipe de recherche de Andrea Giuliani, de l'Institut de géochimie et de pétrologie de l'ETH, a découvert que les diamants ont aussi un meilleur ami : il s'agit duolivine, le minéral vert qui constitue environ la moitié de la kimberlite.

Selon les résultats de l’étude, qui ont immédiatement suscité un grand intérêt de la part des professionnels, la présence de diamants dans la roche est directement liée à la composition chimique de l’olivine. Et le méthode olivine c'est beaucoup plus simple et plus rapide que ceux traditionnellement utilisés.

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Rien n'est plus difficile que de trouver un diamant

"Aucune méthode ne garantit la recherche de diamants»Dit Andrea Giuliani, chercheur principal à l'Institut de géochimie et de pétrologie de l'Université technique de Zurich, «rien n'est plus compliqué que de trouver et d'extraire des diamants ».

Le plus dur des minéraux connus est également parmi les plus difficiles à trouver : les pierres précieuses de carbone les plus pures ont utilisé des millions d'années à se former, et ils sont très rares. De plus, les diamants proviennent du manteau terrestre, à une profondeur estimée à plus que celle-là. 150 kilomètres: s'il n'y avait pas la kimberlite, la roche magmatique qui les incorpore et les amène à la surface via des conduits volcaniques, peut-être nous ne saurions même pas qu'ils existaient.

Le professeur Giuliani étudie le formation de diamants depuis 2015, alors qu'il était encore à l'Université de Melbourne, et a analysé une énorme quantité d'échantillons de kimberlite, une roche noir bleuté presque aussi rare que les pierres précieuses qu'elle porte.

En fait, on ne le trouve que sur des blocs continentaux très anciens, restés géologiquement inchangés depuis des milliards d’années. "Rechercher une kimberlite, c'est comme chercher une aiguille dans une botte de foin.», explique aujourd'hui le chercheur au bord de la Limmat, «une fois que vous l'avez trouvé, la recherche ardue du diamant commence vraiment" .

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Là où il y a du fer, il n'y a pas de diamants : l'étude

Andrea Giuliani et ses collègues deETH viennent de développer une méthode qui pourrait grandement faciliter la recherche de gisements de diamants : le processus, décrit dans une étude publié dans Nature Communication, est basé sur la composition chimique des kimberlites. Ces roches sont en fait constituées d'environ la moitié de olivine, un minéral composé en proportions variables de fer et de magnésium qui s'est révélé être un excellent allié dans la recherche de diamants.

Eh bien, les chercheurs ont découvert qu'il existe une relation claire entre la composition de l'olivine et la présence de diamants« Dans les échantillons de roches où l'olivine était très riche en fer, il n'y avait pas ou très peu de diamants.», explique Giuliani.

Les chercheurs sont arrivés à cette conclusion en passant par une approche complémentaire à la traditionnelle : au lieu d'évaluer le potentiel diamantifère des kimberlites en se basant sur l'évaluation des lithologies les plus adaptées et des conditions de pression et de température des minéraux, ils ont trouvé la solution à partir de l'analyse d'un élément particulier. phénomène qui « détruit » les diamants, métasomatisme.

C'est un processus transformation chimique des roches qui se produit suite à une interaction avec des fluides d'origine magmatique ou métamorphique, au cours de laquelle certains minéraux sont littéralement remplacés, totalement ou partiellement, par d'autres composés.

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Olivine et diamants : que se passe-t-il au fond ?

Les scientifiques ont examiné les effets de métasomatisme sur les diamants, et ils ont découvert que l'olivine devient plus riche en fer là où la fusion pénètre dans le manteau et modifie de manière significative la composition des roches, un processus qui se produit précisément dans les profondeurs où se forment les diamants.

Le infiltration qui rendent l'olivine plus riche en fer, expliquent les scientifiques, détruisent également les diamants. Au contraire, si seulement une petite quantité de liquide pénètre dans le manteau lithosphérique (et donc aucun métasomatisme ne se produit), l'olivine contient plus de magnésium. Et dans ce cas, il y a des diamants.

"Notre étude démontre que les diamants restent intacts uniquement lorsque les kimberlites entraînent des fragments du manteau qui n'ont pas beaucoup interagi avec la fonte précédente.», explique Giuliani.

Le fait est que les kimberlites atteignent rarement la surface en un seul mouvement, la plupart du temps c'est un long processus qui ça peut même se répéter plusieurs fois: les kimberlites commencent à s'élever sous forme de masse liquide, collectent des fragments de manteau en cours de route, se refroidissent et s'arrêtent. "C'est un véritable processus de fusion, d'ascension et de solidification", explique le chercheur italien, "et celui-ci a un effet destructeur sur les diamants ».

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De Beers utilise déjà la méthode olivine

Comme l’indique l’étude, «la forte densité de diamants dans les kimberlites du monde entier est uniquement associée àolivine à haute teneur en magnésium, qui correspond à la lithosphère du manteau peu affectée par le métasomatisme lié aux kimberlites». En bref, la géochimie de l’olivine est un outil plus que valable pour la recherche de diamants.

L'analyse de l'olivine est aussi fiable que les méthodes de prospection précédentes, qui reposent principalement sur les minéraux clinopyroxène et grenat, mais c'est une méthode plus simple et plus rapide : quelques analyses suffisent pour avoir une idée de la présence ou de l'absence de diamants dans un gisement de kimberlite donné.

"La beauté de cette nouvelle méthode n’est pas seulement qu’elle est plus simple, mais aussi qu’elle nous permet enfin de comprendre pourquoi les méthodes précédentes fonctionnaient.», dit encore Giuliani.

"De Beers utilise déjà ce nouveau système», conclut le Professeur. Le grand producteur de diamants, qui opère dans 35 pays et dont les mines sont situées en Australie, au Canada, en Afrique du Sud, en Namibie et au Botswana, qui avait fourni des échantillons de kimberlite pour l'étude, était suffisamment intéressé par la découverte pour cofinancer la recherche avec Fonds national suisse de la recherche scientifique.

La méthode à l'olivine, si efficace pour diriger les recherches de diamants dans les gisements primaires de kimberlite, pourrait sauver l'extraction de tonnes de roches: un grand avantage pour les producteurs mais aussi un soulagement pour cette planète épuisée.

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