definicje i klasyfikacje

skały znane obecnie jako carbonatites zostały pierwotnie opisane przez Bose (1884) z Doliny Dolnej Narbady w Indiach, ale dopiero badania Högbohm (1895) w Alnö w Szwecji i Brøgger (1921) w Fen w Norwegii postulowały pochodzenie magmowe dla skał węglanonośnych znalezionych w tych alkalicznych skałach alkalicznych.kompleksy. Nie wszyscy zgadzali się z tą koncepcją; w szczególności, bardzo wpływowi petrolodzy Reginald Daly (1933) i James Shand (1943) pozostali nieugięci, że te „wapienie magmowe” były jedynie megaksenolitami materiału osadowego. Ten podział petrologiczny pozostał aż do przełomowych prac eksperymentalnych Wylliego & Tuttle ’ a (1960), który wykazał, że kalcyt może krystalizować w fazie ciekłej w temperaturach tak niskich, jak ∼650°C przy 0,1 GPa. To badanie zabrzmiało jako punkt zwrotny hipotezy syntexis wapienia (Shand 1943) dla genezy niedosyconych skał alkalicznych, a praca zapoczątkowała dziesięcioletnie ponowne zainteresowanie węglanami w ogóle (Heinrich 1966, Tuttle & Gittins 1966), podkreślone odkryciem natrokarbonatytu lavas w Oldoinyo Lengai w Tanzanii (gość 1956, Dawson 1962).
węglany są zdefiniowane w systemie klasyfikacji IUGS jako: „skały magmowe złożone z ponad 50% węglanu pierwotnego (tj. magmowego) (sensu lato) i zawierające mniej niż 20 wt.% SiO2 ” (Le Maitre 2002).
w zależności od dominującego minerału węglanowego, karbonatyt jest określany jako karbonatyt kalcytowy, karbonatyt dolomitowy lub żelazokarbonatyt, gdzie główny węglan jest bogaty w żelazo (Fig.1 a). Jeśli występuje więcej niż jeden minerał węglanowy, węglany są nazywane w kolejności rosnących stężeń modalnych. Na przykład karbonatyt kalcytowo-dolomitowy składa się głównie z dolomitu. Jeśli występują minerały nieistotne (np. biotyt), może to być odzwierciedlone w nazwie jako karbonatyt biotyt-kalcyt.
W Przypadku Gdy nie można zastosować klasyfikacji modalnej, można zastosować klasyfikację chemiczną IUGS (rys.1 b). Klasyfikacja ta, oparta na wt. stosunek procentowy dzieli karbonatyty na wapniokarbonatyty, magnezjokarbonatyty i żelazokarbonatyty. W przypadku wapniokarbonatytów stosunek CaO/(CaO + MgO + FeO + Fe2O3 + MNO) jest większy niż 0,8. Pozostałe karbonatyty dzielą się na magnesiokarbonatyt i ferrocarbonatyt (Woolley and Kempe 1989; Le Maitre 2002). Jeśli zawartość SiO2 w skale przekracza 20%, określa się ją jako silikokarbonatyt. Natrokarbonatyt to specjalna odmiana karbonatytu składająca się głównie z węglanów Na-K-Ca, takich jak nyereit i gregoryit, znany z wulkanu Ol Doinyo Lengai (Tanzania).

udoskonalenie klasyfikacji chemicznej IUGS opartej na proporcjach molowych, zaproponowane przez Gittinsa i Harmera (1997), wprowadza termin ferruginous calciocarbonatites (Fig.1 b). Granica oddzielająca wapniokarbonatyt od magnezjokarbonatyt i żelazistych wapniokarbonatyt jest wyznaczona na poziomie 0,75, powyżej którego karbonatyt zawiera ponad 50% kalcytu w przeliczeniu na masę molową. Chociaż nie jest powszechnie akceptowana, klasyfikacja Gittyn i Harmera jest powszechnie stosowana w badaniach złóż rud zawierających karbonatyt(np. Trofanenko et al. 2016).

rys.1 Klasyfikacja Karbonatytu według a) IUGS na podstawie wt.% (Le Maitre 2002) oraz B) Gittins and Harmer (1997) w oparciu o proporcje molowe. C / CMF to stosunek molowy CaO/; FeO * wyrażony jako molowy FeO, jeśli określono zarówno FeO, jak i Fe2O3. Od Simandl, G. J., & Paradis, S. (2018).

mineralogiczno-genetyczną klasyfikację karbonatytów zaproponował Mitchell (2005). Jego praca porównawcza wskazuje na pułapki klasyfikacji IUGS i dzieli karbonatyty na pierwotne karbonatyty i pozostałości karbonatytu. Termin karbonatyt węglowodorowo-termiczny jest zdefiniowany przez Woolleya i Kjarsgaarda (2008b) jako karbonatyt, który wytrąca się w temperaturach subsolidu z mieszanego płynu CO2-H2O, który może być bogaty w CO2 (tj. karbontermal) lub bogaty w H2o (tj. hydrotermal).

pochodzenie karbonatytów

istnieją obecnie trzy główne hipotezy wyjaśniające pochodzenie stopów karbonatytu:
(1) nierozłączalne oddzielanie rodzicielskich magm krzemianowych przy ciśnieniu skorupy lub płaszcza.
(2) frakcjonowanie kryształowe rodzicielskich magm krzemianowych, takich jak melilityty oliwinowe lub kamafugity.
(3) niskostopniowe częściowe topienie perydotytu płaszcza gazowanego poniżej głębokości 70 km.
zaproponowano również hipotezy powołujące się lub popierające możliwe wyprowadzenie karbonatytów ze skorupy ziemskiej lub z płaszcza Ziemi z pewnym wkładem skorupy ziemskiej. Co więcej, niedawne badania oparte na izotopach boru karbonatytów na całym świecie sugerują, że chociaż większość karbonatytów może pochodzić z górnego płaszcza, młodsze karbonatyty (
jednak niezależnie od ich sposobu powstawania, większość badaczy zgadza się, że alka-lis (Na I K) odgrywają ważną rolę w genezie kar-bonatytów kalcytowych i dolomitowych oraz intruzji ferrokarbonatytów. Znaczenie zasad w genezie karbonatytów jest zgodne z badaniami niskotemperaturowymi (2o i K2O, 4,5 wt.% F, 5.7 wt.% Cl, około 15 wag.% Ca i mniej niż 1 wt.% łącznie Mg i Fe. Petrograficzne i geochemiczne evi-dence z ekstruzyjnych karbonatytów, jak również dowody z intruzyjnych karbonatytów sugerują, że karbonatyty bogate w kalcyt i dolomit są pozostałościami lub kumulatami usuniętymi z roztopów alkalicznych (umiarkowanie zasadowych).

ustawienie tektoniczne

Większość karbonatytów i kompleksów alkaliczno-karbonatytowych znajduje się w continen-tal (88% kratonicznych, 10.5% ustawienia niekratoniczne) (rys.2) w skałach archaicznych i proterozoicznych lub w skałach Fanerozoicznych podkład Prekambryjski.

rys.2: główne globalne występowanie karbonatytów i karbonatytów związanych z REE de-posits na świecie. Od Liu, Y., & Hou, Z. (2017).

Karbonatyty tworzą się w rozciągających się układach tektonicznych, wzdłuż głównych trendów liniowych ponownie dopasowanych do dużych stref pękania wewnątrz płyty, w połączeniu z cechami domingowymi (łukowanie skorupy) lub w stosunku do okien płytowych w płytach subdukcyjnych. Połączenie tych cech tektonicznych i intensywnej aktywności magmowej oznacza, że wiele kar-bonatytów jest również czasowo i przestrzennie związanych z dużymi prowincjami magmowymi. Karbonatyty w Ustawieniach orogennych są czasami określane jako post-kolizyjne (Chakmouradian et al. 2008). Jest to niefortunny termin, ponieważ karbonatyty, które znajdują się w orogennych Ustawieniach, mogły zostać umiejscowione przed przejściem od rozciągliwych do kompresyjnych systemów tektonicznych lub podczas post-orogennego ex-napinającego relaksacji i załamania przed kulminacją metamorficzną dynamo-termiczną.
Karbonatyty są identyfikowane w trzech oceanicznych regionach Wysp: (1) Wyspy Kanaryjskie; (2) Wyspy Zielonego Przylądka I (3) Wyspy Kerguelena; wszystkie znajdują się na kontynencie afrykańskim. Niewykluczone jednak, że wyspy te są podparte pozostałościami litosfery kontynentalnej, utkwionymi podczas dryfowania płyty afrykańskiej.

skały magmowe związane z Karbonatytem

prawie wszystkie karbonatyty są związane z kompleksami alkalicznymi. Na całym świecie tylko 24% skał karbonatytowych nie wchodzi w skład kompleksów alkaliczno-karbonatytowych. Występuje num-ber wyraźnych związków skalnych karbonatyt-krzemian, które obejmują melilityt-sövite, nefelinit-sövite, piroksenit-sövite i bogate w oliwiny ultrabasyty-dolomit karbonatyt. Związki między karbonatytami a ich stowarzyszonymi skałami krzemianowymi są złożone i nadal nie są do końca poznane. To, czy oba topnienia zostały wytworzone z tej samej magmy rodzicielskiej, czy też oba zostały wytworzone niezależnie od siebie, nadal pozostaje jednym z podstawowych problemów w petrogenezie karbonatytu.
Foscority: Foscority są skałami magnetytowymi, oliwinowymi, apatytowymi Zwykle związanymi z karbonatytami (Le Maitre 2002) i ultramaficznymi skałami kompleksów alkaliczno-karbonatytowych. W niektórych przypadkach występuje gradacja między skałami ultramaficznymi a foscorytem.

definicja przedstawiona przez Le Maitre (2002): „magnetyt, oliwin, skała apatytowa zwykle związana z karbonatytami”, jest bardzo restrykcyjna, ponieważ oliwin Zwykle wstecznie przechodzi w piroksen, amfibol i serpentynę. Znacznie szersza definicja i klasyfikacja foskorytów są zakotwiczone w literaturze rosyjskiej (np. Jegorow 1993; Krasnova et al. 2004) i proponuje ponowne zdefiniowanie foscorytu jako „plutonicznej skały ultramaficznej zawierającej magnetyt, apatyt i jeden z krzemianów, forsteryt, Diopsyd lub flogopit”. Termin foscorite jest mnemoniczny, wywodzący się od nazwy Phosphate Development Corporation i odnosi się do skał magnetytowo-oliwinowo-apatytowych nazywających ciało Loolekop karbonatytu kompleksu Phalaborwa w RPA.

metasomatyzm alkaliczny

Większość natrętnych karbonatytów, kompleksów alkaliczno-karbonatytowych i wielu agpaitów i miaskitów alkalicznych jest otoczona skałami wiejskimi dotkniętymi metasomatyzmem związanym z intruzami. Metasomatyzm definiowany jest jako: „proces w stanie stałym, w którym skład chemiczny skały jest zmieniany w sposób wszechobecny i który obejmuje wprowadzenie i / lub usunięcie składników chemicznych w wyniku interakcji skały z płynami”.
metasomatyzm alkaliczny, który charakteryzuje większość kompleksów karbonatytów, jest znany jako fenityzacja lub metasomatyzm typu fenityzacyjnego. Meta-somatyzm typu fenityzacyjnego zwykle polega na desylizacji, której towarzyszy dodanie Na, K, Fe3+, ± Ca, ± Al do skały macierzystej otaczającej karbonatyty lub kompleksy karbonatytowo-zasadowe. Inne elementy, które mogą być wprowadzone do country rocka przez metasomatyzm typu fenityzującego to Ba, Nb, Sr, Sc, RB, Zn, V, a w niektórych przypadkach REE i Nb. Taki metasomatyzm może objawiać się rozwojem na-I K-amfiboli, aegiryno-augitu, K-skalenia, albitu, pertytu,mezopertytu, an-tipertytu, nefeliny i bladobrązowej Miki oraz albitu (Fig.3).

rys.3: Schematyczne przedstawienie BI-metasomatycznej interakcji typu fenityzacji między stopem karbonatytu i płynami pokrewnymi z country rock. Kierunek migracji elementów wskazywany jest strzałkami. Wymienione są minerały powszechnie obserwowane w skałach kraju dotkniętych metasomatyzmem typu fenizacyjnego. Od Simandl, G. J., & Paradis, S. (2018).

zakres i intensywność metasomatyzmu związanego z karbonatytami i kompleksami alkaliczno-karbonatytowymi zależy od dużej liczby parametrów, w tym (1) składu chemicznego, temperatury i pH płynów; (2) składu chemicznego i min-eralogicznego country rock (protolit); (3) przepuszczalności i porowatości country rock (protolit).; (4) gradient temperatury między źródłem płynów a skałą wiejską, (5) stosunek płyn/skała; (6) Czas trwania ruchu płynu.

Morfologia i geometria kompleksów alkaliczno-karbonatytowych

Karbonatyty mogą występować jako ciała wulkaniczne lub natrętne. Faza karbonatytu zwykle pojawia się późno w serii natrętnej, po alkalicznych magmach krzemianowych. Wiele karbonatytów nie ma jednak związanych ze sobą skał krzemianowych. Sploty karbonatytowe są na ogół 2 i są złożone, z wieloma intruzami zarówno magmy krzemianowej, jak i karbonatytowej. Narażone na inwazyjne karbonatyty obejmują małe korki, stożki i sporadyczne wały pierścieniowe. Wały planarne lub roje grobli zarówno skał krzemianowych, jak i karbonatytów Zwykle przecinają cały kompleks intruzów.
klasyczny model karbonatytu (rys.4 a) zaproponowany przez Garsona i Smitha (1958) został spopularyzowany przez Heinricha (1980) i Bowdena (1985) i jest nadal w użyciu. Model ten pasuje do wielu kompleksów z kompleksów karbonatytów Afryki Wschodniej i gdzie indziej:
w typowej sekwencji płytkie wczesne ijolity i/lub sjenity nefelinowe są fol-lowed przez karbonatyty, które przecinają wcześniejszy kompleks krzemianowy. Sowity (zwykle z ponad 90% kalcytem) są najczęstszym rodzajem karbonatytu w tych kompleksach i mogą stanowić jedyny karbonatyt w danej miejscowości. Późniejszymi przejawami aktywności magmowej w wielu kompleksach jest osadzanie wałów lub stożków karbonatytów bogatych w żelazo, zwanych łącznie ferrocarbonatytem. Niemal uniwersalną cechą kompleksów karbonatytowych jest obecność charakterystycznego aureolu metaso-Matowego, w którym skały ścienne (najczęściej gnejsy kwarcowo-skaleniowe) zostały przekształcone w skały bogate w aegirynę i alkaliczne amfibole, aw niektórych przypadkach w skały bogate w K-skaleń. Skały metasomatyczne nazywane są powszechnie fenitami.

rys.4: Morfologia kompleksów karbonatytowych zaproponowana przez: a) Garsona i Smitha (1958); B) Le Bas (1987); i (C) nieznacznie zmodyfikowane z Sage i Wat-kinson (1991), aby pokazać wypukłą i wklęsłą naturę pierścieniowych wałów i stożkowych arkuszy, odpowiednio. Od Simandl, G. J., & Paradis, S. (2018).

nowsze modele (rys.4 b-c) zostały zaproponowane przez Le Bas (1977, 1987) oraz Sage i Watkinson (1991). Model Le Bas (1987) dobrze pokazuje relacje wiekowe między jednostkami litologicznymi i podkreśla nadruki typu fenityzacyjnego. Model produkowany przez Sage and Watkinson (1991) wykazuje ograniczoną liczbę w stosunku do modelu Garson and Smith (1958) ; jednak lepiej przedstawia związek między gmachem wulkanicznym a facjatami krateru. Żaden model nie przedstawia wszystkich możliwych skojarzeń skalnych spotykanych w alkalicznych kompleksach karbonatytu lub nie jest powszechnie stosowany. Na głębokich poziomach erozji karbonatyty są zwykle przestrzennie związane ze skałami ultramaficznymi. Na umiarkowanych poziomach są one przestrzennie związane z piroksenitami i jakupirangitami, a z ijolitami i nefelinami sjenitami na stopniowo płytszych poziomach (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

Wapniokarbonatyt (sövite), zdominowany przez mineralny kalcyt (od białawego do bardzo jasnoszarego) i ciemny magnetyt. Magnet Cove Carbonatite, Arkansas, USA. From James St. John

kalcyt-karbonatyt (sövite) z miejscowości typu. Søve, Fen Complex, Norwegia. From Sand Atlas

Foscorite z magnetytem (czarny) i albitem (biały). kovdor, Rosja Z École des Mines de Saint-Étienne

Bibliografia

• Bell, K., Kjarsgaard, B. A., & Simonetti, A. (1998). Karbonatyty – w XXI wieku. Journal of Petrology, 39 (11-12), 1839-1845.
• Krasnova, N. I., Petrov, T. G., Balaganskaya, E. G., Garcia, D., Moutte, J., Zai-tsev, A. N., & Wall, F. (2004). Wprowadzenie do foscorites: występowanie, skład, nomenklatura i petrogeneza. W Foscorites and carbonatites from mantle to mine: the Key example of the Kola Alkaline Province (Vol. 10, s. 45-74). Mineralogical Society London.
• Liu, Y., & Hou, Z. (2017). Synteza stylów mineralizacji ze zintegrowanym modelem genetycznym karbonatytowo-sjenitowych złóż REE w Cenozoicznym pasie metalogenicznym Mian-ning-Dechang REE, Wschodni Płaskowyż Tybetański, Południowo-zachodnie Chiny. Journal of Asian Earth Sciences, 137, 35-79.Mitchell, R. H. (2005). Karbonatyt, karbonatyt, karbonatyt. Ca – Nadian Mineralogist, 43(6), 2049-2068.