Карбонатит - Carbonatite

Карбонатит
Вулканическая порода
Карбонатит.jpg
Карбонатит из Джакупиранга, Бразилия. Этот камень представляет собой смесь кальцит, магнетит и оливин
Сочинение
Начальныйкарбонатные минералы, (> 50%)
ВторичныйДругой
Карбонатитовая лава на Ол Доиньо Ленгаи вулкан, Танзания

Карбонатит (/kɑːrˈбɒпəтаɪт/) является разновидностью навязчивый или же экструзионный огненный камень определяется минералогическим составом, состоящим более чем на 50% карбонат минералы.[1] Карбонатиты можно спутать с мрамор и может потребоваться геохимическая проверка.

Карбонатиты обычно встречаются мелкими пробки в зональных щелочных интрузивных комплексах, или как дамбы, подоконники, брекчии, и вены.[2] Они почти исключительно связаны с континентальными трещина -связанные тектонические обстановки. Похоже, что наблюдается устойчивый рост карбонатитовой огненный деятельность в истории Земли, от Архейский эон в настоящее время.

Практически все проявления карбонатитов интрузивны или субвулканический навязчивые. Это потому, что карбонатит лава потоки, состоящие в основном из растворимых карбонатов, легко выветриваются и поэтому вряд ли будут сохранены в геологической летописи. Таким образом, извержения карбонатитов в виде лавы не так уж редки, как предполагалось, но они плохо сохранились на протяжении всего периода времени. История Земли.[3]

Жидкие составы карбонатитов значительно более щелочные, чем те, которые сохранились в летописи ископаемых карбонатитовых пород, как показывает состав включений расплава.[4]

Только один карбонатит вулкан известно, что извергались в историческое время, активные Ол Доиньо Ленгаи вулкан в Танзания. Он извергается лавой с самой низкой температурой в мире - 500–600 ° C. Лава натрокарбонатит доминировать над ньеререит и грегориит.

Бытие

Магматическое происхождение карбонатита подробно рассмотрено шведским геологом. Гарри фон Эккерманн в 1948 году на основе его исследования Комплекс Альнё.[5][6] Однако это было извержение 1960 г. Ол Доиньо Ленгаи в Танзании, что привело к геологическим исследованиям, которые окончательно подтвердили мнение о том, что карбонатит происходит из магма.[5]

Карбонатиты редкий, своеобразный магматические породы, образованные необычными процессами и из необычных материнских пород. Существуют три модели их формирования:

  1. прямое образование частичных плавлений очень низкой степени в мантия и таять дифференциация,
  2. жидкость несмешиваемость между карбонатным расплавом и силикат таять,
  3. своеобразное, экстремальное фракционирование кристаллов.

Доказательства каждого процесса существуют, но главное в том, что это необычные явления. Исторически считалось, что карбонатиты образуются в результате плавления известняк или же мрамор вторжением магма, но геохимические и минералогические данные не учитывают это. Например, изотопный состав углерода карбонатитов мантийный и не похож на осадочный известняк.[7]

Возраст карбонатитов колеблется от архея до настоящего времени: самый старый карбонатит, Tupertalik в Гренландии, имеет возраст 3007 млн ​​лет, а вулкан Ol Doinyo Ленгаи в Танзании в настоящее время активен.[8]

Минералогия

Первичная минералогия сильно варьируется, но может включать натролит, содалит, апатит, магнетит, барит, флюорит, анцилит минералы группы и другие редкие минералы, не встречающиеся в более распространенных магматических породах. Распознавание карбонатитов может быть затруднено, тем более что их минералогия и структура могут не сильно отличаться от мрамор кроме присутствия магматических минералов. Они также могут быть источниками слюда или же вермикулит.

Карбонатиты относятся к классу кальцитовый советский (грубая текстура) и альвикит (с более мелкой текстурой) разновидностей или фации. Эти два также различаются второстепенными и микроэлемент сочинение.[9][10] Условия раухаугит и Beforsite Ссылаться на доломит - и анкерит -богатые случаи соответственно. Щелочно-карбонатиты называют ленгайте. Примеры с содержанием карбонатных минералов 50–70% называются силико-карбонатиты.[10] Кроме того, карбонатиты могут быть обогащены магнетит и апатит или же редкоземельные элементы, фтор и барий.[11]

Натрокарбонатит состоит в основном из двух минералов, ньеререит (названный в честь Юлиус Ньерере, первый президент независимых Танзания ) и грегориит (названный в честь Джон Уолтер Грегори, один из первых геологов, изучавших Восточноафриканский рифт и автор книги Великая рифтовая долина). Оба эти минерала карбонаты в котором натрий и калий присутствуют в значительных количествах. Оба безводный, и когда они вступают в контакт с влагой в атмосфере, они начинают очень быстро реагировать. Черная или темно-коричневая лава и извергнутый пепел начинают бледнеть в течение нескольких часов, затем становятся серыми через несколько дней, а затем коричневыми через несколько недель.[12]

Геохимия

Магнезиокарбонатит из карбонатитового комплекса Верити-Парадайз британская Колумбия. Ширина образца 75 мм.

Карбонатит состоит преимущественно из карбонатные минералы и чрезвычайно необычен по своему основному элементному составу по сравнению с силикатными магматическими породами, очевидно, потому что он состоит в основном из Na2O и CaO плюс CO2.

Большинство карбонатитов имеют тенденцию включать некоторую фракцию силикатных минералов; по определению магматическая порода, содержащая> 50% карбонатных минералов, классифицируется как карбонатит. Силикатные минералы, связанные с такими составами: пироксен, оливин, и минералы с недостаточным содержанием кремния, такие как нефелин и другие фельдшпатоиды.

В геохимическом отношении в карбонатитах преобладают несовместимые элементы (Ba, Cs, Rb) и обеднение совместимыми элементами (Hf, Zr, Ti). Это вместе с их недонасыщенным кремнеземом составом подтверждает вывод о том, что карбонатиты образованы при низких степенях образования. частичное плавление.

Определенный тип гидротермальные изменения названный фенитизация обычно ассоциируется с интрузиями карбонатитов. Эта ассоциация гидротермальных изменений дает уникальную минералогию пород, названную фенит после своего типа местности, Фен комплекс в Норвегия. Переделка состоит из метасоматический ореолы, состоящие из богатых натрием силикаты арфведсонит, баркевикит и глаукофан вместе с фосфаты, гематит и другие оксиды железа и титана.[11]

Вхождение

Окайте, ан. ультраосновная порода найден вблизи карбонатитов окского карбонатитового комплекса, Ока, Квебек

Всего на Земле известно 527 местонахождений карбонатитов, и они встречаются на всех континентах, а также на океанских островах. Большинство карбонатитов представляют собой неглубокие интрузивные тела богатых кальцитом магматических пород в виде вулканических горловин, даек и конических пластин. Обычно они встречаются вместе с более крупными интрузиями богатых щелочами силикатных магматических пород. Экструзивные карбонатиты особенно редки, известно только 49, и они, по-видимому, ограничены несколькими континентальными рифтовыми зонами, такими как долина Рейна и Восточноафриканская рифтовая система.[13]

Связанные магматические породы обычно включают ийолит, мелтейгит, тешенит, лампрофиры, фонолит, фойяйте, шонкинит, недонасыщенный кремнеземом, фольгированный пироксенит (эссексит ), и нефелиновый сиенит.

Карбонатиты обычно связаны с недонасыщенными (низкими кремнезем ) магматические породы, которые являются либо щелочными (Na2О и К2O), трехвалентное железо (Fe2О3) и цирконий -богатые агпаитический горные породы или бедные щелочами, богатые FeO-CaO-MgO и бедные цирконием миаскитовый горные породы.[11]

В Mount Weld карбонатит не связан с поясом или свитой щелочных магматических пород, хотя известково-щелочные магмы известны в этом регионе. Происхождение этого архейского карбонатита остается спорным, поскольку это единственный образец архейского карбонатита в Австралии.

Навязчивая морфология

Известно, что карбонатит образует ассоциацию с концентрически зональными комплексами щелочно-магматических пород, типичным примером которых является Пхалаборва, Южная Африка.

Карбонатиты имеют форму порогов, лополиты и редкие дайки отмечены в Гайанский щит.

Бак с грязью и Mount Weld карбонатиты представляют собой многоступенчатые цилиндрические интрузивные тела с несколькими отчетливыми фазами внедрения карбонатитов. Более мелкие карбонатитовые силлы и дайки присутствуют в других Протерозойский мобильные пояса в Австралии, как правило, в виде дамб и прерывных стручков.

Известные примеры

Известны десятки карбонатитов, в том числе:

В 2017 г. подтверждено открытие нового месторождения карбонатитов к северо-западу от г. Принц Джордж, Британская Колумбия, в регионе, который называется «пояс редких металлов Скалистых гор».[15]

Вулкан Ол Доиньо Ленгаи, в Восточноафриканский рифт единственный в мире действующий карбонатитовый вулкан. Другие старые карбонатитовые вулканы расположены в том же регионе, в том числе Гора Хома.

Экономическое значение

Тонкая секция карбонатита, обогащенного апатитом, в кросс-поляризованном проходящем свете. Образец взят из Апатитовый рудник Сиилинъярви.

Карбонатиты могут содержать экономические или аномальные концентрации редкоземельные элементы, фосфор, ниобий –тантал, уран, торий, медь, утюг, титан, ванадий, барий, фтор, цирконий, и другие редкие или несовместимые элементы. Апатит, барит и вермикулит относятся к промышленно важным минералам, связанным с некоторыми карбонатитами.[11]

Микроэлементы чрезвычайно богаты карбонатитами и имеют самую высокую концентрацию лантаноидов среди всех известных пород.[16] Крупнейшие месторождения РЗЭ-карбонатитов - Баян-Обо,[17] Горный переход, горный перевал,[18] Маонюпин,[19] и Mount Weld.[20]

Жильные отложения торий, флюорит, или же редкоземельные элементы могут быть связаны с карбонатитами и могут располагаться внутри или внутри метасоматизированный ореол карбонатита.

Например, комплекс Палабора Южная Африка произвел значительное количество меди (поскольку халькопирит, борнит и халькоцит ), апатит, вермикулят с малым магнетитом, линнеит (кобальт ), бадделеит (цирконий-гафний) и побочные продукты золото, серебро, никель и платина.[11]

Рекомендации

  1. ^ Белл, Кит (редактор) (1989) Карбонатиты: генезис и эволюция, Лондон, Анвин Хайман.
  2. ^ Андерссон, Магнус; Малехмир, Алиреза; Тролль, Валентин Р .; Дехганнеджад, Махдиех; Джухлин, Кристофер; Спроси, Мария (17.04.2013). «Карбонатитовые кольцевые комплексы, объясненные вулканизмом кальдерного типа». Научные отчеты. 3 (1): 1677. Дои:10.1038 / srep01677. ISSN  2045-2322.
  3. ^ Стоппа, Франческо; Джонс, Адриан П .; Шарыгин, Виктор В. (2009). «Ньеререит из карбонатитовых пород вулкана Стервятник: последствия для мантийного метасоматоза и петрогенезиса щелочно-карбонатных расплавов». Центральноевропейский журнал наук о Земле. 1 (2): 131–151. Дои:10.2478 / v10085-009-0012-9.
  4. ^ Гузмикс, Тибор; Митчелл, Роджер Х .; Сабо, Чаба; Беркези, Марта; Милке, Ральф; Крыса, Китти (2012). «Несмешиваемость жидкостей между силикатными, карбонатными и сульфидными расплавами во включениях расплава, размещенных в соосажденных минералах вулкана Керимаси (Танзания): эволюция карбонатной нефелинитовой магмы». Вклад в минералогию и петрологию. 164 (1): 101–122. Bibcode:2012CoMP..164..101G. Дои:10.1007 / s00410-012-0728-6.
  5. ^ а б Ходе Вуоринен, Яана (2005). Щелочно-карбонатитовый комплекс Ално, восточно-центральная Швеция - петрогенетическое исследование (Кандидат наук.). Стокгольмский университет. С. 1–28.
  6. ^ Крестен, Питер; Тролль, Валентин Р. (2018). Карбонатитовый комплекс Альнё, Центральная Швеция. GeoGuide. Издательство Springer International. ISBN  978-3-319-90223-4.
  7. ^ Шейверс, Итан Дж .; Гулам, Абдувасит; Энкарнасьон, Джон; Бриджес, Дэвид Л .; Люткемейер, П. Бенджамин (01.04.2016). «Карбонатит, связанный с ультраосновными диатремами в вулканическом районе Эйвон, штат Миссури, США: полевые, петрографические и геохимические ограничения». Lithos. 248–251: 506–516. Bibcode:2016Litho.248..506S. Дои:10.1016 / j.lithos.2016.02.005.
  8. ^ Доунс, Х., Уолл, Ф., Деми, А. и Сабо, C. 2012. Продолжение споров о карбонатитах. Минералогический журнал 76, 255-257.
  9. ^ http://sajg.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/102/2/109 М. Ж. Ле Ба, совит и альвикит; два химически различных кальциокарбонатита C1 и C2, Южноафриканский журнал геологии; Июнь 1999 г .; v.102; нет. 2; п. 109–121.
  10. ^ а б Питер Крестен, Номенклатура карбонатита, Международный журнал наук о Земле, том 72, номер 1 / февраль 1983 г.
  11. ^ а б c d е ж грамм час Гилберт, Джон М. и Чарльз Ф. Парк-младший, 1986 г., Геология рудных месторождений, Freeman, стр. 188 и 352-361. ISBN  0-7167-1456-6
  12. ^ Аллингтон-Джонс, Л. (2014). «Консервация карбонатитовых лав» (PDF). Геологический куратор. 10 (1): 3–8.
  13. ^ Woolley & Church 2005, Woolley & Kjarsgaard 2008a, 2008b
  14. ^ Шейверс, Итан Дж. (2016). «Карбонатит, связанный с ультраосновными диатремами в вулканическом районе Эйвон, штат Миссури, США: полевые, петрографические и геохимические ограничения». Lithos. 248-251: 506–516. Bibcode:2016Litho.248..506S. Дои:10.1016 / j.lithos.2016.02.005.
  15. ^ «Немецкий геолог обнаружил редкий карбонатитовый комплекс в Британской Колумбии» (PDF).
  16. ^ Вулли, А. ja Kempe, D.R.C. 1989. Номенклатура, средний химический состав и распределение элементов. В: Белл К. (ред.) Карбонатиты, генезис и эволюция, Анвин Хайман, 1-14.
  17. ^ Ян, X.Y., Сунь, W.D., Чжан, Y.X. И Чжэн Ю.Ф. 2009. Геохимические факторы, влияющие на генезис месторождения Fe-Nb-REE Баян-Обо во Внутренней Монголии, Китай. Geochimica et Cosmochimica Acta 73, 1417–1435
  18. ^ Кастор, С. 2008. Редкоземельный карбонатит горного перевала и связанные с ним ультракалиевые породы, Калифорния. Канадский минералог 46, 779-806.
  19. ^ Xie, Y., Hou, Z., Yin, S., Dominy, SC, Xu, J., Tian, ​​S. & Xu, W. 2009. Непрерывная эволюция карбонатитового расплава и флюида в системе минерализации РЗЭ: данные по включениям на месторождении РЗЭ Маонюпин, Западный Сычуань, Китай. Обзоры рудной геологии 36, 90-105.
  20. ^ Лоттермозер, Б. 1990. Минерализация редкоземельных элементов в пределах Mt. Сварочный карбонатитовый латерит, Западная Австралия. Литос 24, 151–167.

Источники

внешняя ссылка