Des géologues de l’ETH Zurich et de l’Université de Melbourne ont établi un lien entre la présence de diamants et le minéral olivine.
Dans un article publié dans la revue Communications naturelles, les scientifiques expliquent que leur méthode simplifiera la détection des gisements de diamants. Le processus repose sur la composition chimique des kimberlites, qui ne se trouvent que sur de très anciens blocs continentaux restés géologiquement inchangés depuis des milliards d’années, principalement au Canada, en Amérique du Sud, en Afrique centrale et australe, en Australie et en Sibérie.
Selon l’auteur principal de l’étude, Andrea Giuliani, l’olivine est un minéral qui constitue environ la moitié de la roche kimberlitique et contient des proportions variables de magnésium et de fer. Plus l’olivine contient de fer, moins elle contient de magnésium et vice versa.
« Dans les échantillons de roches où l’olivine était très riche en fer, il n’y avait pas de diamants ou seulement très peu », a déclaré Giuliani, qui étudie la formation et l’occurrence des pierres précieuses depuis 2015, dans un communiqué aux médias. « Nous avons commencé à collecter davantage d’échantillons et de données, et nous avons toujours obtenu le même résultat. »
Ses investigations ont finalement confirmé que le rapport fer/magnésium de l’olivine est directement lié à la teneur en diamant de la kimberlite. Giuliani et son équipe ont rapporté ces découvertes à De Beers, qui leur avait fourni les échantillons de kimberlite. L’entreprise s’est montrée intéressée et a soutenu financièrement l’étude scientifique et a demandé aux chercheurs de ne pas publier les résultats pour le moment.
Un processus lent et répétitif
En 2019, Giuliani a quitté Melbourne pour l’ETH Zurich et, avec le soutien du Fonds national suisse, a commencé à chercher des explications sur le lien entre la teneur en magnésium et en fer de l’olivine et la présence de diamants.
Avec ses nouveaux collègues, il a étudié comment le processus de métasomatisme, qui se déroule à l’intérieur de la Terre, affecte les diamants. Dans le métasomatisme, les liquides chauds et les matières fondues attaquent la roche. Les minéraux présents dans la roche réagissent avec les substances dissoutes dans les fluides pour former d’autres minéraux.
Les géologues ont analysé des échantillons de kimberlite contenant des olivines à haute teneur en fer et donc aucun diamant. Ils ont découvert que l’olivine devient plus riche en fer aux endroits où la fonte pénètre dans le manteau lithosphérique et modifie considérablement la composition des roches du manteau. Et c’est précisément dans cette couche, à une profondeur d’environ 150 kilomètres, que sont présents les diamants.
L’infiltration de la matière fondue qui rend l’olivine plus riche en fer détruit les diamants. Si, en revanche, aucune ou seulement une petite quantité de matière fondue provenant des couches sous-jacentes pénètre dans le manteau lithosphérique et qu’aucun métasomatisme ne se produit, l’olivine contient plus de magnésium et les diamants sont préservés.
« Notre étude montre que les diamants restent intacts uniquement lorsque les kimberlites entraînent des fragments du manteau lors de leur remontée qui n’ont pas beaucoup interagi avec la fonte précédente », a déclaré Giuliani.
Un point clé est que les kimberlites n’atteignent normalement pas la surface de la Terre d’un seul coup. Au contraire, ils commencent à s’élever sous forme de masse liquide, ramassent des fragments du manteau en chemin, se refroidissent puis restent coincés. Lors de la vague suivante, davantage de matière fondue gonfle depuis les profondeurs, entraîne les composants du manteau refroidi, monte plus haut, se refroidit et reste bloquée. Ce processus peut se produire plusieurs fois.
« C’est un véritable processus stop-and-go de fusion, de remontée et de solidification. Et cela a un effet destructeur sur les diamants », a noté Giuliani. Si, en revanche, les conditions permettent aux kimberlites de remonter directement à la surface, cela est idéal pour la préservation des pierres précieuses.
De Beers utilise déjà l’analyse de l’olivine
L’analyse de l’olivine est aussi fiable que les méthodes de prospection précédentes, principalement basées sur les minéraux clinopyroxène et grenat. Cependant, la nouvelle méthode est plus simple et plus rapide : quelques analyses suffisent pour avoir une idée si un champ de kimberlite donné contient ou non des diamants.
« L’avantage 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 », a déclaré Giuliani. «De Beers utilise déjà cette nouvelle méthode.»