Plusieurs minéraux, lorsqu'on les trouve dans des sédiments glaciaires, sont des indicateurs utiles de la présence de kimberlite, et ils sont, dans une certaine mesure, utiles pour évaluer le potentiel diamantifère des kimberlites. Ces minéraux sont beaucoup plus abondants dans la kimberlite que ne l'est le diamant, ils résistent à l'érosion par transport glaciaire et ils se distinguent tant à l'oeil nu que par leur composition chimique. Le pyrope chromifère (couleur pourpre, auréole kélyphitique), le grenat éclogitique (orange-rouge), le diopside chromifère (vert pâle à émeraude), l'ilménite magnésienne (noire, fracture conchoïdale), la chromite (noire rougeâtre, cristal irrégulier à octaédrique) et l'olivine (jaune-vert pâle) sont les minéraux indicateurs de la présence de kimberlite les plus couramment utilisés dans la prospection glaciosédimentaire, bien que dans de rares cas, les diamants sont suffisamment abondants pour être leur propre indicateur. Les minéraux indicateurs sont récupérés dans la fraction de sable moyen à très grossier des sédiments glaciaires et analysés par microsonde électronique pour confirmer leur identification. Aux fins de la présente étude, les minéraux indicateurs ont été prélevés dans les concentrés de minéraux lourds non ferromagnétiques de trois granulométries (0,25-0,5 mm; 0,5-1,0 mm; 1,0-2,0 mm) composant des échantillons de 10 à 20 kg de sédiments glaciaires et analysés à la CGC au moyen de la microsonde électronique Cameca SX50 reliée à quatre spectromètres.

Ilménite magnésienne

L'ilménite est présente dans de nombreuses roches archéennes de la région de Kirkland Lake ainsi que dans la kimberlite. Les ilménites dans les kimberlites peuvent se distinguer des autres ilménites par leur teneur élevée en MgO qui est habituellement supérieure à 4 %, en poids. Les ilménites des cheminées kimberlitiques A4, B30, C14 et Diamond Lake (points rouges) contiennent entre 4 et 15 % en poids de MgO et ont une faible teneur en Cr2O3, la plupart des grains ne contenant pas 1 % en poids de Cr2O3. Les sédiments glaciaires (points bleus) contiennent de l'ilménite d'origine, entre autres, kimberlitique. Chaque kimberlite se distingue par sa signature de Cr2O3 en fonction de MgO qu'imitent les sédiments glaciaires et les blocs de kimberlite récupérés en aval-glaciaire, comme l'indiquent les graphiques de Cr2O3 en fonction de MgO. Par exemple, un bloc de kimberlite de 25 kg trouvé à 3 km au sud-est de la cheminée de Diamond Lake donne une signature Cr2O3 versus MgO semblable, révélant qu'il provient de la cheminée de Diamond Lake.

Ilménite magnésienne

Pyrope

Les grenats harzburgitiques subalcalins sont associés aux kimberlites diamantifères. On peut les différencier des autres grenats lherzolitiques, harzburgitiques ou dunitiques en traçant le graphique de CaO en fonction de Cr2O3. La diagonale qui sépare les grenats lherzolitiques des grenats harzburgitiques est la ligne de 85 % définie par Gurney (1984). Les grenats qui se retrouvent sous la ligne de 85 %, soit les pyropes chromifères à faible teneur en Ca, sont des grenats subalcalins ou des grenats G10 dérivés de l'harzburgite. La haute teneur en chrome confère aux grenats une couleur lilas pourpre distinctive. Les grenats orange-rouge à faible teneur en Cr (% en poids de Cr2O3 <2) sont séparés par la ligne verticale des grenats péridotitiques de couleur pourpre. Les grenats provenant des cheminées kimberlitiques A4, B30, C14 et Diamond Lake (points rouges) sont pour la plupart des grenats G9 (lherzolitiques), et les grenats G10 subcalciques sont une minorité. Les grenats présents dans les sédiments glaciaires (points bleus) ont, en général, une composition semblable à ceux que l'on trouve dans les kimberlites. La faible abondance des grenats G10 dans les kimberlites et les sédiments glaciaires corrobore la faible teneur en diamants de ces cheminées.

Pyrope chromifère

Chromite

La chromite associée aux diamants à une teneur élevée en Cr2O3 (> 60 % en poids) et une teneur moyenne à élevée (12-16 % en poids) en MgO. La composition des chromites provenant des cheminées kimberlitiques A4, B30, C14 et Diamond Lake représente une population «pauvre» dont quelques xénocristaux de chromite seulement s'approchent du champ des chromites de roches diamantifères. Ces observations sont conformes aux quantités traces de diamants que l'on trouve dans ces cheminées. Les grains de chromite contenus dans les sédiments glaciaires affichent une composition semblable à celle des kimberlites, portant à croire que de nombreux grains proviennent de ce type de roches.

Diopside chromifère

Le diopside riche en Cr (> 0,5 % en poids de Cr2O3 ) se distingue facilement par sa couleur verte. Il indique la présence de kimberlite sans toutefois informer beaucoup sur la présence de diamants dans la kimberlite. Les diopsides chromifères dans la région de Kirkland Lake sont contenus dans des roches ultramafiques et dans des kimberlites, mais seules les deuxièmes renferment des diopsides très riches en Cr (> 1,5 % en poids de Cr2O3). Les cheminées kimberlitiques B30, A4, C14 et Diamond Lake recèlent des diopsides chromifères vert pâle (0,5 % en poids de Cr2O3) à vert clair (1,0 à 4,0 % en poids de Cr2O3). La présence de diopside chromifère n'est pas en soi un indicateur utile étant donné l'omniprésence de grains de diopside chromifère dans les sédiments glaciaires étalés dans la région de Kirkland Lake et la difficulté de distinguer les diopsides chromifères qui proviennent de kimberlites de ceux qui proviennent d'autres roches.