Authors: Türkoğlu, Erşan; Unsworth, Martyn; Pana, Dinu

Source: Canadian Journal of Earth Sciences, Volume 46, Number 2, February 2009 , pp. 139-154(16)

Publisher: NRC Research Press

Abstract:

Geophysical studies of upper mantle structure can provide constraints on diamond formation. Teleseismic and magnetotelluric data can be used in diamond exploration by mapping the depth of the lithosphere-asthenosphere boundary. Studies in the central Slave Craton and at Fort-à-la-Corne have detected conductors in the lithospheric mantle close to, or beneath, diamondiferous kimberlites. Graphite can potentially explain the enhanced conductivity and may imply the presence of diamonds at greater depth. Petrologic arguments suggest that the shallow lithospheric mantle may be too oxidized to contain graphite. Other diamond-bearing regions show no upper mantle conductor suggesting that the correlation with diamondiferous kimberlites is not universal. The Buffalo Head Hills in Alberta host diamondiferous kimberlites in a Proterozoic terrane and may have formed in a subduction zone setting. Long period magnetotelluric data were used to investigate the upper mantle resistivity structure of this region. Magnetotelluric (MT) data were recorded at 23 locations on a north-south profile extending from Fort Vermilion to Utikuma Lake and an east-west profile at 57.2°N. The data were combined with Lithoprobe MT data and inverted to produce a three-dimensional (3-D) resistivity model with the asthenosphere at 180-220km depth. This model did not contain an upper mantle conductor beneath the Buffalo Head Hills kimberlites. The 3-D inversion exhibited an eastward dipping conductor in the crust beneath the Kiskatinaw terrane that could represent the fossil subduction zone that supplied the carbon for diamond formation. The low resistivity at crustal depths in this structure is likely due to graphite derived from subducted organic material.

Des études géophysiques de la structure du manteau supérieur peuvent encadrer notre connaissance de la formation des diamants. Des données télésismiques et magnétotelluriques peuvent être utilisées dans l'exploration pour des diamants en cartographiant la profondeur de la limite lithosphère-asthénosphère. Des études dans le centre du craton des Esclaves et à Fort-à-la-Corne ont révélé des conducteurs dans le manteau lithosphérique à proximité de kimberlites diamantifères ou sous ces dernières. Le graphite peut potentiellement expliquer la conductivité rehaussée et pourrait impliquer la présence de diamants à de plus grandes profondeurs. Des arguments pétrologiques suggèrent que la croûte lithosphérique peu profonde soit trop oxydée pour contenir du graphite. D'autres régions diamantifères ne montrent aucun conducteur dans le manteau supérieur, suggérant que la corrélation avec des kimberlites diamantifères ne soit pas universelle. Les Buffalo Head Hills de l'Alberta contiennent des kimberlites diamantifères dans un terrane datant du Protérozoïque et ces kimberlites peuvent avoir été formées dans un environnement de zone de subduction. Des données magnétotelluriques de longue période ont été utilisées pour étudier la structure de la résistivité du manteau supérieur de cette région. Des données magnétotelluriques ont été enregistrées à 23 emplacements selon un profil nord-sud s'étendant de Fort Vermilion au lac Utikuma et selon un profil est-ouest à une latitude de 57,2° N. Les données ont été combinées aux données magnétotelluriques Lithoprobe et inversées pour produire un modèle de résistivité 3-D avec l'asthénosphère à une profondeur de 180-220 km. Ce modèle ne contenait pas de conducteur du manteau supérieur sous les kimberlites de Buffalo Head Hills. L'inversion 3-D montrait un conducteur à pendage est dans la croûte sous le terrane de Kiskatinaw, qui pourrait représenter la zone fossile de subduction qui a fourni le carbone pour la formation des diamants. La faible résistivité à des profondeurs crustales est sans doute due à du graphite provenant du matériel organique subducté.

Document Type: Research article

Publication date: 2009-02-01

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