definitioner og klassifikationer

klipperne, der nu er kendt som carbonatitter, blev oprindeligt beskrevet af Bose (1884) fra den nedre Narbada-dal i Indien, men det var først i undersøgelserne af H-Largbohm (1895) ved ALN, Sverige, og af BR-Largger (1921) ved Fen, i Norge, at der blev postuleret en magmatisk oprindelse for karbonatbæreren sten findes i disse alkaliske komplekser. Ikke alle var enige om dette koncept; især de meget indflydelsesrige petrologer Reginald Daly (1933) og James Shand (1943) forblev fast ved, at disse “vulkanske kalksten” kun var megaksenolitter af sedimentært materiale. Denne petrologiske opdeling forblev indtil det sædvanlige eksperimentelle arbejde af Vyllie & Tuttle (1960), der viste, at calcit kunne krystallisere som en væskefase ved temperaturer så lave som kr 650 kr ved 0,1 GPa. Denne undersøgelse lød dødsstødet af kalksten synteksis hypotese (Shand 1943) for tilblivelsen af underumættede alkaliske klipper, og arbejdet indvarslede et årti med fornyet interesse for carbonatitter generelt (Heinrich 1966, Tuttle & Gittins 1966), fremhævet af opdagelsen af natrocarbonatit lavas på Oldoinyo Lengai, Tansania (gæst 1956, da 1962).
carbonatitter er defineret i IUGS klassificeringssystem som: “vulkanske klipper sammensat af mere end 50 modale procent primært (dvs.magmatisk) carbonat (sensu lato) og indeholdende mindre end 20 vægt.% SiO2 ” (Le Maitre 2002).
afhængigt af det dominerende carbonatmineral betegnes en carbonatit som en calcitcarbonatit, dolomitcarbonatit eller ferrocarbonatit, hvor hovedcarbonatet er jernrig (Fig.1 a). Hvis der er mere end et carbonatmineral, navngives carbonaterne i rækkefølge efter stigende modale koncentrationer. For eksempel er en calcit-dolomit carbonatit overvejende sammensat af dolomit. Hvis ikke-væsentlige mineraler (f.eks. biotit) er til stede, kan dette afspejles i navnet som biotit-calcitcarbonatit.
hvor den modale klassificering ikke kan anvendes, kan IUGs kemiske klassificering anvendes (Fig.1 b). Denne klassificering, baseret på vægt.% – forhold opdeler carbonatitter i calciocarbonatitter, magnesiocarbonatitter og ferrocarbonatitter. For calciocarbonatitter er forholdet mellem CaO / (CaO + MgO + FeO + Fe2O3 + MnO) større end 0,8. De resterende carbonatitter er opdelt i magnesiocarbonatit og ferrocarbonatit (uld og Kempe 1989; Le Maitre 2002). Hvis SiO2-indholdet i klippen overstiger 20%, kaldes det silicocarbonatit. En natrocarbonatit er en særlig sort af carbonatit, der hovedsagelig består af Na-K-Ca carbonater, såsom nyerereite og gregoryit, kendt fra OL doinyo Lengai vulkan.

en forfining til IUGs kemiske klassificering baseret på molære proportioner, foreslået af Gittins and Harmer (1997), introducerer udtrykket ferruginøse calciocarbonatitter (Fig.1 b). Grænsen, der adskiller calciocarbonatitter fra magnesiocarbonatitter og ferruginøse calciocarbonatitter, er sat til 0,75, over hvilken carbonatitter indeholder mere end 50% calcit på molær basis. Selvom det ikke er universelt accepteret, anvendes Gittins og Harmers klassificering almindeligvis i undersøgelser af carbonatit-hostede malmaflejringer (f.eks. 2016).

Fig.1 carbonatitklassifikationer i henhold til (a) IUGS baseret på vægt.% (Le Maitre 2002) og (b) Gittins and Harmer (1997) baseret på molære proportioner. C / CMF er molforholdet mellem CaO/; FeO* udtrykt som molær FeO, hvis både FeO og Fe2O3 bestemmes. Fra Simandl, G. J., & Paradis, S. (2018).

en mineralogisk-genetisk klassificering af carbonatitter blev foreslået af Mitchell (2005). Hans benchmark-papir peger på faldgruber i IUGS-klassificeringen og opdeler carbonatitter i primære carbonatitter og carbotermiske rester. Udtrykket carbohydrotermisk carbonatit er defineret af uld og Kjarsgaard (2008b) som carbonatit, der udfældes ved subsolidus temperaturer fra en blandet CO2-H2O væske, der kan være enten CO2-rig (dvs.carbotermisk) eller H2O-rig (dvs. hydrotermisk).

Oprindelse af carbonatitter

der er i øjeblikket tre hovedhypoteser, der forklarer oprindelsen af carbonatitsmelter:
(1) ublandbar adskillelse af forældrenes kulsyreholdige silikatmagmer ved skorpe-eller manteltryk.
(2) krystalfraktionering af forældrenes kulsyreholdige silikatmagmer, såsom olivinmelilitter eller kamafugitter.
(3) lav grad delvis smeltning af kulsyreholdig mantel peridotit Under 70 km dybde.hypoteser, der påberåber eller understøtter en mulig afledning af carbonatitter fra jordskorpen eller fra Jordens kappe med noget skorpebidrag, er også blevet foreslået. Desuden antyder en nylig undersøgelse baseret på borisotoper af carbonatitter over hele verden, at selvom de fleste carbonatitter kan stamme fra den øvre kappe, yngre carbonatitter (
uanset deres form for dannelse er de fleste forskere imidlertid enige om, at alka-lis (Na og K) spiller en vigtig rolle i tilblivelsen af calcit-og dolomitbilbonatitter og ferrocarbonatitindtrængning. Betydningen af alkalier i dannelsen af carbonatitter er i overensstemmelse med undersøgelser af lav temperatur (2o og K2O, 4,5 vægt.% F, 5,7 vægt.% Cl, ca. 15 vægt.% Ca og mindre end 1 vægt.% kombineret Mg og Fe. Petrografisk og geokemisk evi-dence fra ekstrusive carbonatitter, samt beviser fra påtrængende carbonatitter tyder på, at calcit – og dolomit-rige carbonatitter er rester eller kumulerer de-revet fra alkali-bærende (moderat alkalisk) smelter.

tektonisk indstilling

De fleste carbonatitter og alkalisk-carbonatit-komplekser er anbragt i continen-tal (88% cratonic, 10.5% ikke-cratonic) indstillinger (Fig.2) i arkæiske og Proterosoiske klipper eller i Phanerosoiske klipper, der er underlagt en prækambrisk kælder.

Fig.2: vigtigste globale forekomster af carbonatitter og carbonatit relaterede REE de-posits i verden. Fra Liu, Y., & Hou, å. (2017).

carbonatitter dannes i ekstensionelle tektoniske indstillinger langs større lineære tendenser, der er relateret til store intra-pladefrakturområder i forbindelse med doming-funktioner (skorpebue) eller i forhold til pladevinduer i subducerende plader. Forbindelsen mellem disse tektoniske træk og intens magmatisk aktivitet betyder, at mange bilbonatitter også er tidsmæssigt og rumligt relateret til store magtfulde provinser. Carbonatitter i orogene indstillinger kaldes undertiden postkollisional (Chakmouradian et al. 2008). Dette er et uheldigt udtryk, fordi carbonatitter, der findes i orogene indstillinger, kan være blevet anbragt før en overgang fra ekstensional til kompressional tektonisk regimer, eller under post-orogen eks-spændingsafslapning og sammenbrud før dynamo-termisk metamorf klimaks.carbonatitter identificeres i tre oceaniske øområder: (1) De Kanariske is-lande; (2) Kap Verde-øerne og (3) Kerguelen-øerne; som alle er placeret på det afrikanske kontinent. Det er dog muligt, at disse øer er underlagt rester af kontinentale litosfære strandet under drift af den afrikanske plade.

Carbonatitassocierede vulkanske klipper

næsten alle carbonatitter er forbundet med alkaliske komplekser. På verdensplan er kun 24% af carbonatitklipper ikke en del af alkalisk-carbonatitkomplekser. En num-ber af forskellige carboatit-silikat sten foreninger forekomme, der omfatter melilitit-s-lolit, nephelinit-s-lolit, og olivin-rige ultrabasitter-dolomitisk karbonatit. Forholdet mellem carbonatitter og deres tilknyttede silikatsten er komplekst og forstås stadig ikke fuldstændigt. Hvorvidt begge smelter blev genereret fra den samme forældrenes magma, eller om begge blev genereret uafhængigt af hinanden, er stadig et af de grundlæggende problemer i carbonatit petrogenese.Phoscorites :Phoscorites er magnetit, olivin, apatit klipper normalt forbundet med carbonatitter (Le Maitre 2002) og ultramafic klipper af alkalisk-carbonatit komplekser. I nogle tilfælde er der gradation mellem ultramafiske klipper og foscorit.
definitionen præsenteret af Le Maitre (2002): “en magnetit, olivin, apatitsten, der normalt er forbundet med carbonatitter”, er meget restriktiv, fordi olivin almindeligvis retrograderes til pyroken, amfibolog serpentin. En meget bredere definition og klassificering af foscoritter er forankret i russisk litteratur (f.eks. Yegorov 1993; Krasnova et al. 2004) og foreslår, at foscorit bør omdefineres som en “plutonisk Ultramafisk sten bestående af magnetit, apatit og et af silicaterne, forsterit, diopside eller phlogopit”. Udtrykket phoscorite er en huskeregel, stammer oprindeligt fra navnet på Phosphate Development Corporation og henviser til magnetit-olivin-apatit klipper ringer Loolekop carbonatit krop af Phalaborva kompleks, Sydafrika.

Alkalimetasomatisme

De fleste påtrængende carbonatitter, alkalisk-carbonatitkomplekser og mange agpaitiske og miaskitiske alkaliske indtrængen er omgivet af landsten påvirket af indtrængningsrelateret metasomatisme. Metasomatisme er defineret som: “en fast tilstand proces, hvorved den kemiske sammensætning af en sten ændres på en gennemgribende måde, og som indebærer indførelse og/eller fjernelse af kemiske komponenter som følge af interaktionen af klippen med væsker”.den alkalimetasomatisme, der karakteriserer de fleste carbonatitkomplekser, er kendt som fenitisation eller fenitisation-type metasomatisme. Fenitisation – type meta-somatisme består almindeligvis af desilikering ledsaget af tilsætning af Na, K, Fe3+, Karrus Ca, Karrus Al til værtsstenen, der omgiver carbonatitter eller karbonatit-alkaliske komplekser. Andre elementer, der kan indføres i Land rock ved fenitisation-type metasomatisme er Ba, Nb, Sr, Sc, Rb, SN, V og i nogle tilfælde REE, og Nb. En sådan metasomatisme kan manifestere sig ved udviklingen af Na – og K-amfiboler, aegirin-augit, K-feltspat, albite, perthit, mesoperthit, an-tiperthit, nephelin og lysebrun glimmerog albite (Fig.3).

Fig.3: skematisk repræsentation af bi-metasomatisk fenitisationstype interaktion mellem carbonatitsmelt og relaterede væsker med country rock. Retning af migration af elementer er angivet med pile. Mineraler, der almindeligvis observeres i landsten, der er påvirket af metasomatisme af fenitisationstype, er anført. Fra Simandl, G. J., & Paradis, S. (2018).

omfanget og intensiteten af metasomatisme relateret til carbonatitter og alkalisk-carbonatitkomplekser afhænger af et stort antal parametre, herunder (1) kemisk sammensætning, temperatur og pH af væskerne; (2) Kemisk og min-eralogisk sammensætning af country rock (protolith); (3) permeabilitet og porøsitet af country rock; (4) temperaturgradient mellem kilden til væsker og country rock, (5) væske/rock-forhold; (6) varighed af væskebevægelse.

morfologi og geometri af alkaliske carbonatitkomplekser

carbonatitter kan forekomme som vulkaner eller påtrængende kroppe. Carbonatitfasen kommer normalt sent i en påtrængende serie efter de alkaliske silikatmagmer. Mange carbonatitter har imidlertid ikke tilknyttede silikatsten. Carbonatit com-plekser er generelt 2, og er sammensat, med flere indtrængen af både silikat og carbonatit magma. Udsatte påtrængende carbonatitter omfatter små stik, kegle ark, og lejlighedsvise ring-diger. Plane diger eller digesværme af både silikatsten og carbonatitter skærer ofte hele det påtrængende kompleks.

Den klassiske carbonatitmodel (Fig.4 A) foreslået af Garson og Smith (1958) blev populariseret af Heinrich (1980) og Buden (1985) og er stadig i brug. Denne model passer til mange komplekser fra Østafrika carbonatitter komplekser, og andre steder:
i en typisk sekvens, lavvandede tidlige ijolite og/eller nephelin syenit stik er fol-leret af carbonatitter, der skærer den tidligere silikat kompleks. Sovjetter (typisk med over 90% calcit) er den mest almindelige type carbonatit i disse komplekser og repræsenterer muligvis den eneste carbonatit på en lokalitet. De senere manifestationer af magtfuld aktivitet i mange komplekser er placeringen af diger eller kegleplader af jernrige carbonatitter, samlet kaldet ferrocarbonatit. Et næsten universelt kendetegn ved carbonatitkomplekser er tilstedeværelsen af en karakteristisk metaso-matisk aureole, hvor vægklipperne (oftest kvartso-feldspatisk gnejs) er blevet omdannet til aegirinrige og alkaliske amfibolrige klipper og i nogle tilfælde til K-feldspar-rige klipper. De metasomatiske klipper kaldes almindeligvis fenitter.

Fig.4: morfologi af carbonatitkomplekser som foreslået af: (A) Garson og Smith (1958); (B) Le Bas (1987); (1991) for at vise konveks og konkav karakter af henholdsvis ringdigger og kegleplader. Fra Simandl, G. J., & Paradis, S. (2018).

nyere modeller (Fig.4 b-c) er blevet foreslået af Le Bas (1977, 1987), og Sage og Kkinson (1991). Modellen af Le Bas (1987) viser godt aldersforholdet mellem litologiske enheder og fremhæver overtryk af fenitisationstype. Modellen produceret af Sage (1991) viser et begrænset antal i forhold til Garson And Smith (1958) modellen; det skildrer dog bedre forholdet mellem den vulkanske bygning og kraterfacies. Ingen model viser alle de mulige klippeforeninger, der findes i alkaliske carbonatitkomplekser eller er universelt anvendelig. Ved dybe erosionsniveauer er carbonatitter ofte rumligt forbundet med ultramafiske klipper. På moderate niveauer er de rumligt forbundet med pyroksenitter og jacupirangitter og med ijolitter og nefelinsyenitter på gradvist lavere niveauer (Garson og Smith 1958).

Ferrocarbonatite (calcite, ankerite, siderite, iron oxides and iron silicates) from the Ice River Complex of British Columbia. From James St. John

Calciocarbonatite (sövite) from Hot Spring County, central Arkansas, USA. From James St. John

Calciocarbonatite dikes from Firesand River Carbonatite Complex, Wawa Lake East roadcut, Ontario, Canada. From James St. John

Calciocarbonatit (s larvite), domineret af mineralet calcit (hvidlig til meget lys grålig) og mørk magnetit. Magnet Cove Carbonatite, Arkansas, USA. Fra James St. John

calcit-carbonatit (s larvite) fra typen lokalitet. S. R. R., Fen-Komplekset, Norge. Fra Sand Atlas

Phoscorite med magnetit (sort) og albite (hvid). Kovdor, Rusland. Fra Kristcole des Mines de Saint-Kristienne

bibliografi

• Bell, K., Kjarsgaard, B. A.,& Simonetti, A. (1998). Carbonatitter-ind i det enogtyvende århundrede. Tidsskrift for petrologi, 39 (11-12), 1839-1845.
• Krasnova, N. I., Petrov, T. G., Balaganskaya, E. G., Garcia, D., Moutte, J., Sai-tsev, A. N., & væg, F. (2004). Introduktion til foscoritter: forekomst, sammensætning, nomenklatur og petrogenese. I Foscoritter og carbonatitter fra mantel til mine: det vigtigste eksempel på Kola alkalisk provins (Vol. 10, s. 45-74). Mineralogical Society London.
• Liu, Y., & Hou, å. (2017). En syntese af mineraliseringsstile med en integreret genetisk model af carbonatit-syenit-hostede ree-aflejringer i det cenosoiske Mian-ning-dechang REE metallogene bælte, det østlige Tibetanske Plateau, sydvestlige Kina. Tidsskrift for asiatiske Jordvidenskab, 137, 35-79.Mitchell, R. H. (2005). Carbonatitter, carbonatitter og carbonatitter. Ca-nadian Mineralogist, 43 (6), 2049-2068.