Карбонатит
| Магматическая порода | |
 Карбонатит из Жакупиранги , Бразилия . Эта порода представляет собой смесь кальцита , магнетита и оливина . | |
| Состав | |
|---|---|
| Карбонатные минералы (>50%) |
Карбонатит ( / k ɑːr ˈ b ɒ n ə ˌ t aɪ t / ) — это тип интрузивной или экструзивной магматической породы , минералогический состав которой состоит из более чем 50% карбонатных минералов . [1] Карбонатиты можно спутать с мрамором и потребовать геохимической проверки.
Карбонатиты обычно встречаются в виде небольших пробок внутри зональных щелочных интрузивных комплексов или в виде даек , силлов , брекчий и жил . [2] Они почти исключительно связаны с тектоническими условиями, связанными с континентальными рифтами . наблюдался устойчивый рост карбонатитовой магматической Похоже, что на протяжении всей истории Земли, от архейского эона до наших дней, активности.
Почти все проявления карбонатитов являются интрузивными или субвулканическими интрузивами. Это связано с тем, что потоки карбонатитовой лавы , состоящие в основном из растворимых карбонатов, легко выветриваются и поэтому вряд ли сохранятся в геологической летописи. Поэтому извержения карбонатита в виде лавы, возможно, не так уж редки, как считалось, но они плохо сохранились на протяжении всей истории Земли . [3]
Состав карбонатитовой жидкости значительно более щелочной, чем тот, который сохранился в летописях ископаемых карбонатитовых пород, как показывает состав расплавных включений. [4]
только один карбонатитовый вулкан Известно, что в историческое время извергался — действующий вулкан Ол Дойньо Ленгаи в Танзании . Он извергает самую холодную лаву в мире, температуру 500–600 ° C (932–1112 ° F). Лава представляет собой натрокарбонатит с преобладанием ньерерита и грегориита .
Бытие
[ редактировать ]Магматическое происхождение карбонатита было подробно аргументировано шведским геологом Гарри фон Эккерманном в 1948 году на основе его исследования комплекса Альнё . [5] [6] Однако именно извержение Ол Дойньо Ленгаи в Танзании в 1960 году привело к геологическим исследованиям, которые окончательно подтвердили мнение о том, что карбонатит произошел из магмы . [5]
Карбонатиты — редкие , своеобразные магматические породы, образовавшиеся в результате необычных процессов и из необычных нефтематеринских пород. Существуют три модели их формирования:
- прямая генерация парциальными расплавами очень низкой степени в мантии и дифференциация расплавов ,
- жидкостная несмешиваемость между карбонатным расплавом и силикатным расплавом,
- своеобразное, крайнее фракционирование кристаллов.
Доказательства существования каждого процесса существуют, но главное в том, что это необычные явления. Исторически считалось, что карбонатиты образовались в результате плавления известняка или мрамора в результате внедрения магмы , но геохимические и минералогические данные не учитывают это. Например, изотопный состав углерода карбонатитов мантийный, а не осадочный известняк. [7]
Возраст карбонатитов варьируется от архея до настоящего времени: возраст самого старого карбонатита Туперталик в Гренландии составляет 3007 млн лет, а вулкан Ол Дойньо Ленгаи в Танзании в настоящее время активен. [8]
Минералогия
[ редактировать ]Первичная минералогия весьма разнообразна, но может включать натролит , содалит , апатит , магнетит , барит , флюорит , минералы группы ансилита и другие редкие минералы, не встречающиеся в более распространенных магматических породах. Распознавание карбонатитов может быть затруднено, особенно потому, что их минералогия и текстура могут не сильно отличаться от мрамора, за исключением присутствия магматических минералов. Они также могут быть источниками слюды или вермикулита .
Карбонатиты классифицируются как кальцитовые совитовые (крупнотекстурированные) и альвикитовые (более тонкотекстурированные) разновидности или фации . Они также отличаются минорным и микроэлементным составом. [9] [10] Термины «раухаугит» и «бефорсит» относятся к месторождениям, богатым доломитом и анкеритом соответственно. Щелочные карбонатиты называются ленгаитами . Примеры с 50–70% карбонатных минералов называются кремнекарбонатитами . [10] Кроме того, карбонатиты могут быть обогащены магнетитом и апатитом или редкоземельными элементами , фтором и барием . [11]
Натрокарбонатит состоит в основном из двух минералов: ньерерита (названного в честь Джулиуса Ньерере , первого президента независимой Танзании ) и грегориита (названного в честь Джона Уолтера Грегори , одного из первых геологов, изучавших Восточно-Африканский разлом и автора книги « Великий Рифт-Валли ). Оба эти минерала представляют собой карбонаты , в которых натрий и калий в значительных количествах присутствуют . Оба безводны , и при контакте с влагой атмосферы начинают чрезвычайно быстро реагировать. Черная или темно-коричневая извергнутая лава и пепел начинают становиться белыми в течение нескольких часов, затем серыми через несколько дней, а затем коричневыми через несколько недель. [12]
Геохимия
[ редактировать ]
Карбонатиты — необычные магматические породы, состоящие преимущественно из карбонатных минералов . Большинство карбонатитов, как правило, включают некоторую фракцию силикатных минералов; по определению магматическая порода, содержащая >50% карбонатных минералов, классифицируется как карбонатит. Силикатные минералы, связанные с такими составами, представляют собой пироксен , оливин и недонасыщенные кремнеземом минералы, такие как нефелин и другие полевые шпатоиды .
В геохимическом отношении в карбонатитах преобладают несовместимые элементы (Ba, Cs, Rb) и наблюдается обеднение совместимыми элементами (Hf, Zr, Ti). Это вместе с их недонасыщенным кремнеземом составом подтверждает вывод о том, что карбонатиты образуются в результате низких степеней частичного плавления .
Особый тип гидротермальных изменений , называемый фенитизацией, обычно связан с интрузиями карбонатитов. Этот комплекс изменений образует уникальную минералогию горной породы, названную фенитом по названию ее типового местонахождения - комплекса Фен в Норвегии . Изменения состоят из метасоматических ореолов, состоящих из богатых натрием силикатов арфведсонита , баркевикита и глаукофана, а также фосфатов , гематита и других оксидов железа и титана. [11]
возникновение
[ редактировать ]
Всего на Земле известно 527 местонахождений карбонатитов, они встречаются на всех континентах, а также на океанических островах. Большинство карбонатитов представляют собой неглубокие интрузивные тела богатых кальцитом магматических пород в виде вулканических нек, даек и конусных пластин. Обычно они возникают в сочетании с более крупными интрузиями богатых щелочью силикатных магматических пород. Экструзивные карбонатиты особенно редки, известно только 49, и они, по-видимому, ограничены несколькими континентальными рифтовыми зонами, такими как долина Рейна и Восточно-Африканская рифтовая система. [13]
Сопутствующие магматические породы обычно включают ийолит , мельтейгит , тешенит , лампрофиры , фонолит , фойяит , шонкинит , недонасыщенный кремнеземом фоидсодержащий пироксенит ( эссексит ) и нефелиновый сиенит .
Карбонатиты обычно связаны с недонасыщенными (с низким содержанием кремнезема ) магматическими породами, которые представляют собой либо щелочные (Na 2 O и K 2 O), трехвалентное железо (Fe 2 O 3 ) и цирконием богатые агпаитовые породы, либо бедные щелочью FeO-CaO-MgO. -богатые и бедные цирконием миаскитовые породы. [11]
Карбонатит Маунт-Уэлд не связан с поясом или свитой щелочных магматических пород, хотя в регионе известны известково-щелочные магмы. Происхождение этого архейского карбонатита остается спорным, поскольку это единственный пример архейского карбонатита в Австралии.
Интрузивная морфология
[ редактировать ]Известно, что карбонатит образуется в ассоциации с концентрически-зональными комплексами щелочно-магматических пород, типичным примером этого является Пхалаборва, Южная Африка .
Карбонатиты в виде силлов, лополитов и редких даек отмечены на Гайанском щите .
Карбонатиты Mud Tank и Mount Weld представляют собой многоступенчатые цилиндрические интрузивные тела с несколькими четко выраженными фазами внедрения карбонатитов. Более мелкие карбонатитовые силлы и дайки присутствуют в других протерозойских подвижных поясах Австралии, обычно в виде даек и прерывистых капсул.
Известные примеры
[ редактировать ]Известны десятки карбонатитов, в том числе:
- горы Медвежья Лапа , Монтана;
- Ока ; и Сент-Оноре, Квебек
- Джем-Парк и Айрон-Хилл, Колорадо ;
- Магматический комплекс Магнит-Коув , Арканзас ; [11]
- Маунтин-Пасс, Калифорния ; [11]
- комплекс Палабора недалеко от Пхалаборвы , Южная Африка ; [11]
- Жакупиранга , Бразилия ;
- Айопайя, Боливия ;
- Серро Импакто , Венесуэла ;
- Ковдор и Вишневогорск , Россия ;
- Амба Донгар и Ньюания из Индии ;
- Маз, Аргентина;
- грязевой резервуар и гора Уэлд , Австралия;
- Комплекс Фен , Норвегия;
- часть базального комплекса Фуэртевентура , Испания ;
- вулканический район Эйвон, штат Миссури; [14]
- Карбонатит Элк-Крик, Небраска, США. [15]
В 2017 году было подтверждено открытие нового месторождения карбонатита к северо-западу от Принс-Джорджа, Британская Колумбия , в регионе, получившем название «Пояс редких металлов Скалистых гор». [16]
Вулкан Ол Дойньо Ленгаи в Восточно-Африканском разломе — единственный в мире действующий карбонатитовый вулкан. В том же регионе расположены и другие более старые карбонатитовые вулканы, включая гору Хома .
Экономическое значение
[ редактировать ]
Карбонатиты могут содержать экономические или аномальные концентрации редкоземельных элементов , фосфора , ниобий - тантала , урана , тория , меди , железа , титана , ванадия , бария , фтора , циркония и других редких или несовместимых элементов. Апатит , барит и вермикулит относятся к числу промышленно важных минералов, связанных с некоторыми карбонатитами. [11]
Карбонатиты чрезвычайно обогащены микроэлементами и имеют самую высокую концентрацию лантаноидов среди всех известных типов пород. [17] Крупнейшие месторождения РЗЭ-карбонатитов — Баян-Обо, [18] Горный перевал, [19] Маониупинг, [20] и гора Уэлд. [21]
Жильные месторождения тория , флюорита или редкоземельных элементов могут быть связаны с карбонатитами и могут располагаться внутри или внутри метасоматизированного ореола карбонатита.
Например, комплекс Палабора в Южной Африке произвел значительное количество меди (в виде халькопирита , борнита и халькоцита ), апатита, вермикулята, а также меньшего количества магнетита, линнеита ( кобальта ), бадделеита (цирконий-гафний) и побочного продукта - золота , серебра . , никель и платина . [11]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Белл, Кейт, изд. (1989). Карбонатиты: генезис и эволюция . Лондон: Анвин Хайман .
- ^ Андерссон, Магнус; Малехмир, Алиреза; Тролль, Валентин Р.; Дехганнежад, Махди; Джулин, Кристофер; Спросите, Мария (17 апреля 2013 г.). «Карбонатитовые кольцевые комплексы, объясненные вулканизмом кальдерного типа» . Научные отчеты . 3 (1): 1677. Бибкод : 2013NatSR...3E1677A . дои : 10.1038/srep01677 . ISSN 2045-2322 . ПМК 3628075 . ПМИД 23591904 .
- ^ Стоппа, Франческо; Джонс, Адриан П.; Шарыгин, Виктор В. (2009). «Ньеререит из карбонатитовых пород вулкана Стервятник: значение для мантийного метасоматоза и петрогенезиса щелочно-карбонатных расплавов» . Центральноевропейский журнал наук о Земле . 1 (2): 131–51. дои : 10.2478/v10085-009-0012-9 . S2CID 130277058 .
- ^ Гузмич, Тибор; Митчелл, Роджер Х.; Сабо, Чаба; Беркеси, Марта; Мильке, Ральф; Рэттер, Китти (2012). «Жидкостная несмешиваемость силикатных, карбонатных и сульфидных расплавов в расплавных включениях, содержащихся в соосажденных минералах вулкана Керимаси (Танзания): эволюция карбонатированной нефелинитовой магмы». Вклад в минералогию и петрологию . 164 (1): 101–22. Бибкод : 2012CoMP..164..101G . дои : 10.1007/s00410-012-0728-6 . S2CID 129035814 .
- ^ Перейти обратно: а б Ходе Вуоринен, Яана (2005). Щелочной и карбонатитовый комплекс Альнё, восточно-центральная Швеция - петрогенетическое исследование (доктор философии). Стокгольмский университет . стр. 1–28.
- ^ Крестен, Питер; Тролль, Валентин Р. (2018). Карбонатитовый комплекс Альнё, Центральная Швеция . ГеоГид. Международное издательство Спрингер. ISBN 978-3-319-90223-4 .
- ^ Шейверс, Итан Дж.; Гулам, Абдувасит; Энкарнасьон, Джон; Бриджес, Дэвид Л.; Люткемейер, П. Бенджамин (01 апреля 2016 г.). «Карбонатит, связанный с ультраосновными диатремами в вулканическом районе Эйвон, штат Миссури, США: полевые, петрографические и геохимические ограничения». Литос . 248–251: 506–516. Бибкод : 2016Litho.248..506S . дои : 10.1016/j.lithos.2016.02.005 .
- ^ Даунс, Х., Уолл, Ф., Деми, А. и Сабо, К. 2012. Продолжая полемику о карбонатите. Минералогический журнал 76, 255–257.
- ^ http://sajg.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/102/2/109 М.Дж. Ле Бас, совит и альвикит; два химически различных кальциокарбонатита C1 и C2, Южноафриканский геологический журнал ; июнь 1999 г.; т. 102; нет. 2; п. 109–121.
- ^ Перейти обратно: а б Питер Крестен, Номенклатура карбонатитов , Международный журнал наук о Земле, том 72, номер 1 / февраль 1983 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Гильберт, Джон М. и Чарльз Ф. Парк-младший, 1986, Геология рудных месторождений , Фриман, стр. 188 и 352–361. ISBN 0-7167-1456-6
- ^ Аллингтон-Джонс, Л. (2014). «Сохранение карбонатитовой лавы» (PDF) . Геологический куратор . 10 (1): 3–8. дои : 10.55468/GC29 . S2CID 248340401 .
- ^ Вулли и Черч 2005, Вулли и Кьярсгаард 2008a, 2008b
- ^ Шейверс, Итан Дж. (2016). «Карбонатит, связанный с ультраосновными диатремами в вулканическом районе Эйвон, штат Миссури, США: полевые, петрографические и геохимические ограничения». Литос . 248–251: 506–516. Бибкод : 2016Litho.248..506S . дои : 10.1016/j.lithos.2016.02.005 .
- ^ Обзоры геологии руды, том 146, июль 2022 г., 104953
- ^ «Немецкий геолог обнаруживает редкий карбонатитовый комплекс в Британской Колумбии» (PDF) .
- ^ Вулли, А.Р. и Кемпе, ДРК, 1989. Номенклатура, средний химический состав и распределение элементов. В: Белл К. (ред.) Карбонатиты, генезис и эволюция, Анвин Хайман, 1–14.
- ^ Ян, XY, Сунь, В.Д., Чжан, YX и Чжэн Ю.Ф. 2009. Геохимические ограничения на генезис месторождения Fe-Nb-REE из Баян Обо во Внутренней Монголии, Китай. Geochimica et Cosmochimica Acta 73, 1417–1435 гг.
- ^ Кастор, С.Б. 2008. Редкоземельные карбонатиты Маунтин-Пасс и связанные с ними ультракалиевые породы, Калифорния. Канадский минералог 46, 779–806.
- ^ Се, Ю., Хоу, З., Инь, С., Домини, С.С., Сюй, Дж., Тиан, С. и Сюй, В. 2009. Непрерывная эволюция карбонатитового расплава и флюида в системе минерализации редкоземельных элементов: данные из включения в месторождении РЗЭ Маониупин, Западная Сычуань, Китай. Обзоры рудной геологии 36, 90–105.
- ^ Лоттермозер, Б.Г. 1990. Минерализация редкоземельных элементов в карбонатитовом латерите горы Уэлд, Западная Австралия. Литос 24, 151–167.
Источники
[ редактировать ]- Дункан Р.К., Уиллетт Г.К. (1990) – Карбонатит Маунт-Велд: в Хьюзе Ф.Е. (ред.), 1990. Геология минеральных месторождений Австралии и Папуа-Новой Гвинеи. The AusIMM, Melbourne Mono 14, т. 1, стр. 591–597.
- «Карбонатитовые месторождения» (PDF) . Геологической службы США Карбонатитовые месторождения . Проверено 31 января 2005 г.
- «Описательная модель карбонатитовых месторождений» . Описательная модель карбонатитовых месторождений Геологической службы США . Проверено 31 января 2005 г.
- «Самая холодная лава в мире находится в Африке» . Наблюдение за вулканами, 17 апреля 2003 г. Проверено 31 января 2005 г.
- «Редкоземельные минералы в карбонатитах базального комплекса Фуэртевентуры (Канарские острова, Испания)» (PDF) .
- Боливийские карбонатитовые проявления .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Фотографии натрокарбонатитовой лавы
- Ол Дойньо Ленгаи, Танзания
- Ол Дойньо Ленгаи – Гора Бога
- Список месторождений щелочных пород в Америке
- Фосфатные месторождения Австралии, Карбонатит Маунт-Велд
- Описание карбонатита Mount Weld
- Карбонатиты Блу-Ривер, Британская Колумбия, Канада.
- Видео извержений потока расплавленной карбонатитовой лавы на вулкане Ол Дойньо Ленгаи