meghatározások és osztályozások

A ma karbonátitként ismert kőzeteket eredetileg Bose (1884) írta le az indiai Narbada alsó völgyéből, de csak a H 6gbohm (1895) Aln-ban (Svédország) és a Br Kb (1921) a norvégiai Fen-ben végzett vizsgálatok során feltételezték a magmatikus eredetet a karbonáttartalmú kőzetek számára, amelyeket ezekben a kőzetekben találtak alkáli komplexek. Nem mindenki értett egyet ezzel a koncepcióval; különösen a nagy hatású petrológusok, Reginald Daly (1933) és James Shand (1943) ragaszkodtak ahhoz, hogy ezek a “magmás mészkövek” pusztán üledékes anyagok megaxenolitjai. Ez a kőzettani megosztottság Wyllie & Tuttle (1960) alapvető kísérleti munkájáig megmaradt, aki kimutatta, hogy a kalcit folyadékfázisként kristályosodhat olyan alacsony hőmérsékleten, mint 650 650 C, 0,1 GPA. Ez a tanulmány a mészkő syntexis hipotézisének (Shand 1943) halálcsengését hangzott el az alultelített lúgos kőzetek keletkezésére, és a munka egy évtizeden át megújult érdeklődést váltott ki a karbonátok iránt általában (Heinrich 1966, Tuttle & Gittins 1966), amelyet a natrokarbonatit lávák felfedezése emelt ki Oldoinyo Lengai, Tanzánia (vendég 1956, Dawson 1962).
a karbonátokat az IUGS osztályozási rendszere a következőképpen határozza meg: “magmás kőzetek, amelyek több mint 50 modális % primer (azaz magmás) karbonátból (sensu lato) állnak, és kevesebb, mint 20 tömegszázalékot tartalmaznak.% SiO2” (Le Maitre 2002).
a domináns karbonát ásványtól függően a karbonátot kalcit-karbonitnak, dolomit-karbonitnak vagy ferrokarbonatitnak nevezik, ahol a fő karbonát vasban gazdag (ábra.1 a). Ha egynél több karbonát ásvány van jelen, a karbonátokat a növekvő modális koncentrációk sorrendjében nevezik meg. Például egy kalcit-dolomit-karbonit túlnyomórészt dolomitból áll. Ha nem lényeges ásványok (pl. biotit) vannak jelen, ez a névben biotit-kalcit-karbonitként tükröződhet.
ahol a modális osztályozás nem alkalmazható, az IUGS kémiai osztályozás használható (ábra.1 b). Ez a besorolás alapján wt. a % – OS arányok a karbonátokat kalciokarbonatitokra, magnéziokarbonatitokra és ferrokarbonatitokra osztják. A kalciokarbonatitok esetében a CaO/(CaO + MgO + FeO + Fe2O3 + MnO) aránya nagyobb, mint 0,8. A fennmaradó karbonátokat magneziokarbonatitra és ferrokarbonatitra osztják (Woolley and Kempe 1989; Le Maitre 2002). Ha a kőzet SiO2-tartalma meghaladja a 20% – ot, akkor azt szilikokarbonatitnak nevezik. A natrokarbonatit egy speciális karbonátfajta, amely főleg Na-K-Ca karbonátokból áll, mint például nyerereite és gregoryite, az Ol Doinyo Lengai vulkánból (Tanzánia) ismert.

a finomítás az IUGS kémiai osztályozás alapján moláris arányok által javasolt Gittins and Harmer (1997), bevezeti a kifejezést ferruginous calciocarbonatites (ábra.1 b). A kalciokarbonatitokat a magnéziokarbonatitoktól és a ferruginos kalciokarbonatitoktól elválasztó határ 0,75, amely felett a karbonátok moláris alapon több mint 50% kalcitot tartalmaznak. Bár nem általánosan elfogadott, Gittins és Harmer osztályozását gyakran használják a karbonit által tárolt ércek vizsgálatában (pl. 2016).

ábra.1 Karbonátit osztályozás az (a) IUGS szerint a wt alapján.% (Le Maitre 2002) és B) Gittins and Harmer (1997) moláris arányok alapján. C / CMF a CaO / mólaránya; FeO * mólarány FeO-ban kifejezve, ha mind a FeO, mind a Fe2O3 meghatározásra kerül. Tól től Simandl, G. J., & Paradis, S. (2018).

a karbonátok ásványtani-genetikai osztályozását Mitchell (2005) javasolta. Benchmark tanulmánya rámutat az IUGS osztályozás buktatóira, és a karbonátitokat primer karbonátitokra és karbotermális maradványokra osztja. A karbohidrotermális karbonátit kifejezést Woolley és Kjarsgaard (2008b) határozza meg karbonátitként, amely szubszolidus hőmérsékleten kicsapódott egy kevert CO2-H2O folyadékból, amely lehet CO2-gazdag (azaz karbotermális), vagy H2O-gazdag (azaz hidrotermális).

A karbonátok eredete

jelenleg három fő hipotézis magyarázza a karbonátolvadékok eredetét:
(1) A szülői szénsavas szilikát magmák nem elegyedő elválasztása kéreg vagy köpeny nyomáson.
(2) a szülői szénsavas szilikát magmák, például olivin-melilititek vagy kamafugiták kristályfrakcionálása.
(3) a szénsavas köpeny peridotit alacsony fokú részleges olvadása 70 km mélység alatt.
hipotéziseket is javasoltak, amelyek a karbonátok lehetséges levezetését támasztják alá a földkéregből, vagy a Föld köpenyéből, némi kéregbeli hozzájárulással. Továbbá egy nemrégiben készült, karbonátitok bór izotópjain alapuló tanulmány világszerte azt sugallja, hogy bár a legtöbb karbonátit a felső köpenyből származhat, a fiatalabb karbonátitok (
azonban, függetlenül azok képződési módjától, a legtöbb kutató egyetért abban, hogy az alka-lis (Na és K) fontos szerepet játszik a kalcit és a dolomit kar-bonatitok, valamint a ferrokarbonatit behatolások kialakulásában. A lúgok fontossága a karbonátok keletkezésében összhangban van az alacsony hőmérsékletű vizsgálatokkal (2o és K2O, 4,5 tömeg. F%, 5,7 tömeg.% Cl, körülbelül 15 tömeg.% Ca, és kevesebb, mint 1 Tömeg.% kombinált Mg és Fe. Az extruzív karbonátokból származó petrográfiai és geokémiai adatok, valamint a tolakodó karbonátitokból származó bizonyítékok arra utalnak, hogy a kalcitban és dolomitban gazdag karbonátok alkáli (mérsékelten lúgos) olvadékokból származó maradványok vagy kumulátumok.

tektonikus beállítás

A legtöbb karbonátit és alkáli-karbonátit komplexek emplaced in continen-tal (88% cratonic, 10.5% nem kratonikus) beállítások (ábra.2) Archeai és proterozoikus kőzetekben, vagy Phanerozoikus kőzetekben, amelyeket egy prekambriumi pince fed le.

ábra.2: a karbonátok és karbonitokkal kapcsolatos REE-pozíciók fő globális előfordulása a világon. Liu, Y., & Hou, Z. (2017).

Karbonátitok formájában extenziós tektonikus beállításokat, mentén jelentős lineáris tendenciák újra lated nagyszabású intra-lemez törés zónák, összefüggésben kupolás jellemzői (kéreg íves), vagy kapcsolatban födém ablakok subducting lemezek. Ezeknek a tektonikus tulajdonságoknak és az intenzív magmatikus tevékenységnek a kapcsolata azt jelenti, hogy sok kar-bonatit időbeli és térbeli kapcsolatban áll a nagy magmás tartományokkal is. Az orogén beállításokban lévő karbonátitokat néha ütközés utáni (Chakmouradian et al. 2008). Ez egy szerencsétlen kifejezés, mert az orogén beállításokban található karbonátokat az extenzívről a kompressziós tektonikus rendszerekre való áttérés előtt, vagy a poszt-orogén ex-tenziós relaxáció és összeomlás során helyezhették el a dinamó-termikus metamorf csúcspont előtt.
a karbonátokat három óceáni szigeti régióban azonosítják: (1) A Kanári-szigetek; (2) A Zöld-foki-szigetek és (3) a Kerguelen-szigetek; amelyek mindegyike az afrikai kontinensen található. Lehetséges azonban, hogy ezeket a szigeteket az afrikai lemez sodródása során rekedt kontinentális litoszféra maradványai fedik le.

Karbonátittal társított magmás kőzetek

szinte az összes karbonátit alkáli komplexekhez kapcsolódik. Világszerte a karbonit kőzeteknek csak 24%-a nem része az alkáli-karbonit komplexeknek. Számos különböző karbotit-szilikát kőzet asszociáció fordul elő, amelyek magukban foglalják a melilitit-S-S-t, nephelinit-S-S-t, piroxenit-s-t, és olivinban gazdag ultrabasit-dolomit-karbonit. A karbonátok és a hozzájuk tartozó szilikát kőzetek közötti kapcsolat összetett, és még mindig nem teljesen tisztázott. Függetlenül attól, hogy mindkét olvadék ugyanabból a szülői magmából keletkezett-e, vagy mindkettő egymástól függetlenül keletkezett, továbbra is a karbonátit petrogenezis egyik alapvető problémája.
Foszkoritok: Foszkoritok magnetit, olivin, apatit kőzetek általában társított karbonátit (Le Maitre 2002) és ultramafikus kőzetek alkáli-karbonit komplexek. Bizonyos esetekben gradáció van az ultramafikus kőzetek és a foszkorit között.
a meghatározás által bemutatott Le Maitre (2002): “a magnetit, olivin, apatit kőzet általában társított karbonátit”, nagyon korlátozó, mert olivin általában retrogrades piroxén, amfibol, és szerpentin. A foszkoriták sokkal tágabb meghatározása és osztályozása az orosz irodalomban (pl. Jegorov 1993; Krasnova et al. 2004), és azt javasolja, hogy a foszkoritot újra kell definiálni “plutonikus ultramafikus kőzetként, amely magnetitből, apatitból és az egyik szilikátból, forsteritből, diopszidból vagy flogopitból áll”. A phoscorite kifejezés egy emlékeztető, eredetileg a Phosphate Development Corporation nevéből származik, és a dél-afrikai Phalaborwa komplexum Loolekop karbonit testét csengő magnetit-olivin-apatit kőzetekre utal.

Alkáli metaszomatizmus

A legtöbb tolakodó karbonátot, alkáli-karbonit komplexet és sok agpaitikus és miaskitikus lúgos behatolást vidéki kőzet vesz körül, amelyet behatolással kapcsolatos metaszomatizmus befolyásol. A metasomatizmus meghatározása:: “szilárd állapotú folyamat, amelynek során a kőzet kémiai összetétele átható módon megváltozik, és amely magában foglalja a kőzet folyadékokkal való kölcsönhatásának eredményeként a kémiai összetevők bevezetését és/vagy eltávolítását”.
az alkáli metasomatizmus, amely a legtöbb karbonátit komplexet jellemzi, fenitizációnak vagy fenitization típusú metasomatizmusnak nevezik. A fenitizáció típusú meta-szomatizmus általában a desilikációból áll, amelyet Na, K, Fe3+, Ca, Ca, Al hozzáadása kísér a karbonátokat vagy karbonátit-lúgos komplexeket körülvevő gazdakőzethez. Egyéb elemek, amelyek fenitizációs típusú metasomatizmus révén bevezethetők a country rockba, A Ba, Nb, Sr, Sc, Rb, Zn, V és egyes esetekben REE és Nb. Az ilyen metaszomatizmus Na – és K-amfibolok, aegirin-augit, k-földpát, Albit, perthit, mezopertit, an-tipertit, nefelin és halványbarna csillám és Albit fejlődésével nyilvánulhat meg (ábra.3).

ábra.3. ábra: a karbonátolvadék és a rokon folyadékok és a vidéki kőzet közötti bi-metaszomatikus fenitizációs típusú kölcsönhatás vázlatos ábrázolása. Az elemek migrációjának irányát nyilak jelzik. A fenitizációs típusú metasomatizmus által érintett vidéki kőzetekben általában megfigyelt ásványok szerepelnek. Tól től Simandl, G. J., & Paradis, S. (2018).

a karbonátokkal és alkáli-karbonátokkal kapcsolatos metasomatizmus mértéke és intenzitása számos paramétertől függ, beleértve (1) A folyadékok kémiai összetételét, hőmérsékletét és pH-ját; (2) a vidéki kőzet kémiai és min-eralogikai összetétele (protolit); (3) a vidéki kőzet permeabilitása és porozitása; (4) hőmérsékleti gradiens a folyadékforrás és a vidéki kőzet között, (5) folyadék/kőzet arány; (6) a folyadék mozgásának időtartama.

alkáli-karbonit komplexek morfológiája és geometriája

A karbonátok vulkanikus vagy tolakodó testekként fordulhatnak elő. A karbonátfázis általában későn érkezik egy tolakodó sorozatban, az alkáli szilikát magmák után. Sok karbonátnak azonban nincs kapcsolódó szilikát kőzete. Karbonátit com-plexes általában 2, és összetett, több behatolások mind a szilikát és karbonátit magma. A kitett tolakodó karbonátok közé tartoznak a kis dugók, kúplemezek és alkalmi gyűrűs gátak. Mind a szilikát kőzetek, mind a karbonátok sík gátjai vagy gátrajai általában elvágják az egész tolakodó komplexumot.

a klasszikus karbonit modell (ábra.4 a) Garson és Smith (1958) javaslatát Heinrich (1980) és Bowden (1985) népszerűsítette, és még mindig használatban van. Ez a modell számos kelet-afrikai karbonátkomplexumhoz illeszkedik, és máshol:
tipikus sorrendben a sekély korai ijolit és/vagy nefelin szienit dugókat a karbonátok csökkentik, amelyek elvágják a korábbi szilikát komplexet. A sovitok (jellemzően több mint 90% kalcit) a karbonit leggyakoribb típusa ezekben a komplexekben, és az egyetlen karbonit egy településen. A magmás aktivitás későbbi megnyilvánulása sok komplexben a vasban gazdag karbonátokból álló gátak vagy kúplemezek elhelyezése, amelyeket együttesen ferrokarbonatitnak neveznek. A karbonit komplexek szinte univerzális jellemzője egy jellegzetes metaso-matikus aureol jelenléte, amelyben a falkőzeteket (leggyakrabban kvarc-földpátos gneisz) aegirinben gazdag és alkáli amfibolban gazdag kőzetekké, egyes esetekben pedig K-földpátban gazdag kőzetekké alakították át. A metaszomatikus kőzeteket általában feniteknek nevezik.

ábra.4: a karbonátit komplexek morfológiája a következők szerint: (a) Garson és Smith (1958); (b) Le Bas (1987); és (c) kissé módosítva a Sage és a Wat-kinson (1991) – től, hogy a gyűrűs gátak és a kúplemezek domború és konkáv jellegét mutassák. Tól től Simandl, G. J., & Paradis, S. (2018).

újabb modellek (ábra.4 b-c) által javasolt Le Bas (1977, 1987), és Sage and Watkinson (1991). A Le Bas (1987) modellje jól mutatja a litológiai egységek közötti korviszonyokat, és kiemeli a fenitizációs típusú felülnyomásokat. A sage and Watkinson (1991) által gyártott modell korlátozott számú képet mutat a Garson and Smith (1958) modellhez képest; azonban jobban ábrázolja a vulkáni építmény és a kráter fácies közötti kapcsolatot. Egyetlen modell sem ábrázolja az alkáli karbonit komplexekben előforduló összes lehetséges kőzetszövetséget, vagy általánosan alkalmazható. Mély eróziós szinten a karbonátokat általában térben társítják ultramafikus kőzetek. Mérsékelt szinteken térbeli kapcsolatban állnak a piroxenitekkel és a jakupirangitákkal, valamint az ijolitokkal és a nefelin szienitákkal fokozatosan sekélyebb szinteken (Garson and 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

Kalciokarbonatit (s), melyet az ásványi kalcit (fehéres vagy nagyon világos szürkés) és a sötét magnetit dominál. Magnet Cove Carbonatite, Arkansas, Egyesült Államok. James St. John-tól

kalcit-karbonátit (s) a típushelyből. S Kb, Fen Complex, Norvégia. Homok atlaszból

Foszkorit magnetittel (fekete) és albittal (fehér). kovdor, Oroszország. From A (Z) A (Z) A (Z) A (Z) A (Z) A (Z) A (Z) A (Z) A (Z) A (Z) A (Z) A (Z) A (Z) A (Z) A (Z) A (Z) A (Z) Bell, K., Kjarsgaard, B. A.,&Simonetti, A. (1998). Karbonátok-a huszonegyedik századba. Petrológiai folyóirat, 39(11-12), 1839-1845.
• Krasnova, N. I., Petrov, T. G., Balaganskaya, E. G., Garcia, D., Moutte, J., Zai-tsev, A. N., & fal, F. (2004). Bevezetés a foszkoritákba: előfordulás, összetétel, nómenklatúra és petrogenezis. Foszkoritokban és karbonátokban a köpenytől az enyémig: a Kola lúgos tartomány kulcsfontosságú példája (Vol. 10, 45-74. o.). Ásványtani Társaság London.
* Liu, Y., & Hou, Z. (2017). A mineralizációs stílusok szintézise a karbonátit-szienit-otthont adó REE lerakódások integrált genetikai modelljével a Cenozoic Mian-ning-Dechang REE metallogén övben, a Kelet-Tibeti fennsíkon, Kína délnyugati részén. Ázsiai Földtudományi folyóirat, 137, 35-79.Mitchell, R. H. (2005). Karbonátok és karbonátok és karbonátok. A Ca-nadian Ásványkutató, 43(6), 2049-2068.