Certains des diamants les plus extraordinaires jamais découverts appartiennent à une rare catégorie appelée CLIPPIR (Cullinan-like, Large, Inclusion-Poor, Pure, Irregular, Resorbed). Ils représentent moins de 1 % de tous les diamants terrestres et comprennent trois des plus gros diamants jamais extraits : le Cullinan , de 3 106 carats, trouvé à la mine Premier en Afrique du Sud ; le Lesedi La Rona , de 1 111 carats , découvert à la mine de Karowe au Botswana en 2015 et vendu pour 53 millions de dollars américains en 2017 ; et le Motswedi, de 2 492 carats, extrait de la mine de Karowe en 2024.
Les diamants CLIPPIR ne sont pas des diamants ordinaires. Ils appartiennent à la catégorie des diamants « superprofonds », qui se forment à plus de 400 km sous nos pieds, dans une région des profondeurs de la Terre appelée zone de transition du manteau. Cette profondeur est bien supérieure à celle des diamants gemmes classiques, qui se forment généralement dans les couches épaisses et rigides du manteau situées sous les anciens continents, à des profondeurs allant jusqu’à 200 km environ. Le manteau est l’épaisse couche de roche chaude située entre le noyau terrestre et la croûte terrestre.
Bien que leur taille et leur valeur attirent l’attention, notre intérêt pour les diamants CLIPPIR réside dans le voyage qu’ils témoignent. Puisqu’ils proviennent de profondeurs inaccessibles à notre exploration, ces diamants sont précieux pour comprendre des régions de l’intérieur de la Terre que nous ne pouvons observer directement. Les diamants CLIPPIR sont des messagers particulièrement rares du manteau profond. Leur étude est l’un des rares moyens de comprendre comment les roches et le carbone sont recyclés dans les profondeurs de la Terre, et comment notre planète se remodèle sur des centaines de millions d’années.
Géologue à l’Université du Cap, je me spécialise dans les magmas qui transportent les diamants à la surface, appelés kimberlites. Avec mes collègues, nous avons entrepris d’étudier ce que les plus gros diamants du monde pouvaient nous apprendre sur le système de recyclage caché de la Terre – plus précisément, quelles roches ont abrité ces diamants rares et comment ils ont finalement été ramenés à la surface.
Nous avons exploré ces questions en nous concentrant sur l’olivine, un minéral présent dans les roches kimberlitiques. Les kimberlites sont des roches magmatiques rares qui remontent rapidement des profondeurs de la Terre, agissant comme des ascenseurs naturels qui transportent les diamants et autres minéraux du manteau vers la surface.
L’olivine est le minéral le plus abondant du manteau. Lors de leur remontée, les magmas kimberlitiques s’enrichissent en olivine à partir des roches mantelliques qu’ils traversent. La composition chimique de cette olivine constitue une signature caractéristique de ces roches profondes, révélant notamment leur teneur en fer et leur signature isotopique de l’oxygène. Ceci nous aide à comprendre les régions du manteau échantillonnées par les kimberlites, y compris les zones où des diamants ont pu être stockés avant d’être ramenés à la surface.
Mais les diamants CLIPPIR n’ont été trouvés que dans un petit nombre de kimberlites à travers le monde, et nous ne comprenons toujours pas pleinement pourquoi certaines kimberlites contiennent ces diamants exceptionnels alors que la plupart n’en contiennent pas.
Nos découvertes apportent de nouveaux éléments à la compréhension de ce phénomène. Nous avons identifié des domaines inhabituels riches en fer dans le manteau, associés aux kimberlites contenant des diamants CLIPPIR. Ceci nous fournit de nouveaux indices sur les roches qui ont abrité ces diamants avant leur remontée à la surface. Nos résultats offrent également un outil pratique pour l’exploration diamantifère, car les kimberlites riches en olivine ferreuse et en minéraux apparentés présentent un potentiel plus élevé pour contenir des diamants CLIPPIR.
Voyage à travers les profondeurs de la Terre
Des études antérieures ont montré que les diamants CLIPPIR se formaient à des profondeurs bien supérieures à celles des diamants ordinaires. Leur composition chimique suggérait également un lien avec d’anciennes roches du fond marin, appelées croûte océanique, qui ont été entraînées profondément dans la Terre par la tectonique des plaques – le lent mouvement et l’interaction des différentes parties de l’enveloppe externe rigide de la Terre. Lorsque deux plaques se rencontrent, l’une peut s’enfoncer sous l’autre. Ce processus, appelé subduction, transporte la croûte océanique profondément dans le manteau, où elle subit des transformations sous l’effet de la chaleur, de la pression et de l’interaction avec les roches environnantes. Dans ces conditions extrêmes, le carbone contenu dans ce matériau peut se transformer en diamant.
De nouvelles données issues de notre analyse de la chimie de l’olivine suggèrent que les kimberlites contenant du CLIPPIR sont liées à un type particulier de matériau recyclé : une ancienne croûte océanique basaltique altérée par des fluides chauds circulant dans le plancher océanique avant d’être entraînée profondément dans la Terre. Cette croûte océanique altérée par l’hydrothermalisme semble avoir formé des roches denses et riches en fer dans le manteau profond.
Cette découverte répond à l’une des questions non résolues concernant les diamants CLIPPIR : quel type de roches les abritaient avant que les magmas kimberlitiques ne les transportent à la surface ?
Nos découvertes soulèvent cependant une autre question. Ces roches riches en fer sont si denses qu’elles ne peuvent remonter d’elles-mêmes vers la surface de la Terre. Des théories antérieures suggéraient que la roche contenant ces diamants pouvait flotter passivement à travers le manteau. Nos résultats indiquent que le voyage était probablement plus complexe.
Au lieu de remonter passivement, ce matériau dense et riche en fer aurait nécessité une puissante force ascensionnelle. Un mécanisme possible est celui des panaches mantelliques : des colonnes de roche surchauffée qui remontent des profondeurs de la Terre et peuvent capturer des matériaux denses, les propulsant vers le haut. Ces remontées auraient pu transporter le matériau diamantifère jusqu’à la base de la lithosphère, la structure épaisse et rigide située sous les anciens continents, où il serait probablement resté pendant des centaines de millions d’années.
Bien plus tard, de rares magmas formés dans les profondeurs de la Terre ont traversé ces régions diamantifères. Ces magmas sont remontés rapidement à la surface et se sont solidifiés en roches kimberlitiques, emportant avec eux les diamants et les minéraux associés.
Autrement dit, les diamants CLIPPIR ne sont pas seulement des gemmes rares et précieuses. Ils témoignent d’un long voyage géologique : des anciens fonds marins au manteau profond, jusqu’aux racines des continents, et enfin à la surface lors de rares éruptions volcaniques.
Trouver plus de diamants CLIPPIR
Nos résultats pourraient également contribuer à orienter l’exploration diamantifère.
Dans certaines régions d’Afrique, notamment en Sierra Leone et en Angola, de très gros diamants CLIPPIR ont été découverts dans des graviers fluviaux. Ces diamants proviennent nécessairement de roches mères primaires, comme les kimberlites, mais dans de nombreux cas, ces sources demeurent inconnues. Les rivières peuvent transporter les diamants loin de leur lieu d’éruption initial, ce qui complique la traçabilité jusqu’aux roches qui les ont amenés à la surface.
L’ Étoile de Sierra Leone , par exemple, est un diamant de 969 carats extrait en 1972 de dépôts fluviaux du district de Kono. Pourtant, des décennies d’exploitation minière dans la région n’ont pas permis d’identifier clairement une source de kimberlite pour des diamants de ce type. Plus récemment, des diamants CLIPPIR ont été extraits de la kimberlite de Meya, dans le même district, démontrant ainsi l’existence de gisements primaires pour ces diamants exceptionnels.
Notre approche offre aux équipes d’exploration une nouvelle piste à explorer. Les kimberlites riches en olivine ferreuse et en minéraux apparentés présentent un potentiel plus élevé pour contenir des diamants CLIPPIR. Cela ne garantit pas la découverte de diamants géants, mais aide les géologues à déterminer quelles kimberlites méritent une étude plus approfondie.
D’après nos observations, les kimberlites les plus prometteuses dans des régions comme la Sierra Leone et l’Angola seraient celles qui présentent cette signature chimique riche en fer. De nombreuses kimberlites de ces régions restent encore mal caractérisées, et certaines pourraient receler d’importants gisements de diamants parmi les plus rares au monde.
Les plus gros diamants du monde ont voyagé à travers la Terre pendant des centaines de millions d’années. En analysant les indices chimiques préservés dans les roches qui les ont amenés à la surface, nous commençons à comprendre non seulement où se trouvent ces diamants, mais aussi ce qu’ils révèlent sur les processus profonds qui façonnent notre planète.
Geoffrey Howarth
Professeur associé, Université du Cap
