Karbonatit - Carbonatite

Karbonatit
Magmatická skála
Carbonatite.jpg
Karbonatit z Jacupiranga, Brazílie. Tato skála je směsí kalcit, magnetit a olivín
Složení
Hlavníuhličitanové minerály, (> 50%)
Sekundárníjiný
Karbonatitová láva na Ol Doinyo Lengai sopka, Tanzanie

Karbonatit (/k.rˈbɒnətaɪt/) je typ rušivé nebo vytlačovací ohnivý Skála definováno mineralogickým složením skládajícím se z více než 50% uhličitan minerály.[1] Karbonatity mohou být zaměňovány s mramor a může vyžadovat geochemické ověření.

Karbonatity se obvykle vyskytují jako malé zástrčky v pásmových alkalických rušivých komplexech nebo jako hráze, parapety, brekcie, a žíly.[2] Jsou téměř výlučně spojovány s kontinentálními trhlina související tektonické nastavení. Zdá se, že došlo k trvalému nárůstu karbonatitiky ohnivý aktivita v historii Země, od Archean věk do současnosti.

Téměř všechny výskyty karbonatitu jsou rušivé nebo subvulkanický rušivé. Je to proto, že karbonatit láva toky, které jsou složeny převážně z rozpustných uhličitanů, jsou snadno zvětrávatelné, a je tedy nepravděpodobné, že by byly zachovány v geologickém záznamu. Výbuchy karbonatitu jako láva proto nemusí být tak neobvyklé, jak se myslelo, ale byly špatně zachovány po celou dobu Historie Země.[3]

Jak ukazuje složení inkluzí taveniny, jsou karbonatitové kapalné kompozice podstatně zásaditější než to, co je zachováno ve fosilním karbonatitovém horninovém záznamu.[4]

Pouze jeden karbonatit sopka je známo, že propukly v historickém čase, aktivní Ol Doinyo Lengai sopka v Tanzanie. Vybuchne lávou s nejnižší teplotou na světě, při 500–600 ° C. Láva je natrocarbonatite dominuje nyerereite a gregoryit.

Genesis

Magmatický původ karbonatitu podrobně argumentoval švédský geolog Harry von Eckermann v roce 1948 na základě jeho studie Komplex Alnö.[5][6] Byla to však erupce roku 1960 Ol Doinyo Lengai v Tanzanii, která vedla k geologickým výzkumům, které nakonec potvrdily názor, ze kterého pochází karbonatit magma.[5]

Karbonatity jsou vzácný, podivný vyvřeliny vytvořené neobvyklými procesy a z neobvyklých zdrojových hornin. Existují tři modely jejich formování:

  1. přímé generování částečnými taveninami velmi nízkého stupně v EU plášť a roztavit se diferenciace,
  2. kapalný nemísitelnost mezi taveninou uhličitanu a a křemičitan tát,
  3. zvláštní, extrémní frakcionace krystalů.

Důkazy pro každý proces existují, ale klíčové je, že se jedná o neobvyklé jevy. Historicky se předpokládalo, že se karbonatity tvoří tavením vápenec nebo mramor vniknutím magma, ale geochemická a mineralogická data to slevují. Například uhlíkové izotopové složení karbonatitů je podobné plášti a není jako sedimentární vápenec.[7]

Věk karbonatitů se pohybuje od Archeanu po současnost: nejstarší karbonatit, Tupertalik v Grónsku, je starý 3007 m, zatímco sopka Ol Doinyo Lengai v Tanzanii je v současné době aktivní.[8]

Mineralogie

Primární mineralogie je velmi variabilní, ale může zahrnovat natrolit, sodalit, apatit, magnetit, baryt, fluorit, ancylit skupinové minerály a další vzácné minerály, které se nenacházejí v běžnějších vyvřelinách. Rozpoznání karbonatitů může být obtížné, zejména proto, že se jejich mineralogie a struktura nemusí příliš lišit mramor kromě přítomnosti magmatických minerálů. Mohou být také zdroji slída nebo vermikulit.

Karbonatity jsou klasifikovány jako kalcitický sovět (hrubá struktura) a alvikit (jemnější texturované) odrůdy nebo facie. Tito dva se také vyznačují menšími a stopový prvek složení.[9][10] Podmínky rauhaugit a před stránkou odkazují na dolomit - a ankerite -bohaté výskyty. Alkalické karbonatity se nazývají lengaite. Příklady s 50–70% uhličitanových minerálů se nazývají silikarbonatity.[10] Kromě toho mohou být karbonatity buď obohaceny magnetit a apatit nebo prvky vzácných zemin, fluor a baryum.[11]

Natrokarbonatit je složen převážně ze dvou minerálů, nyerereite (pojmenoval podle Julius Nyerere, první prezident nezávislých Tanzanie ) a gregoryit (pojmenoval podle John Walter Gregory, jeden z prvních geologů, kteří studovali Východoafrický rozpor a autor knihy Velké příkopové propadliny). Tyto minerály jsou obojí uhličitany ve kterém sodík a draslík jsou přítomny ve významných množstvích. Oba jsou bezvodý, a když přijdou do styku s vlhkostí v atmosféře, začnou reagovat velmi rychle. Černá nebo tmavě hnědá láva a popel vybuchly a během několika hodin začaly bělet, poté po několika dnech šedly a po několika týdnech zhnědly.[12]

Geochemie

Magnesiokarbonatit, z karbonatitového komplexu Verity-Paradise z Britská Kolumbie. Vzorek je široký 75 mm.

Karbonatit se skládá převážně z uhličitanové minerály a extrémně neobvyklé ve složení hlavních prvků ve srovnání s křemičitými vyvřelinami, zjevně proto, že je složeno převážně z Na2O a CaO plus CO2.

Většina karbonatitů má tendenci obsahovat nějakou silikátovou minerální frakci; podle definice je magmatická hornina obsahující> 50% uhličitanových minerálů klasifikována jako karbonatit. Silikátové minerály spojené s takovými kompozicemi jsou pyroxen, olivín a minerály nesaturované oxidem křemičitým, jako jsou nefelin a další feldspathoids.

Geochemicky dominují karbonatity nekompatibilní prvky (Ba, Cs, Rb) a deplece v kompatibilních prvcích (Hf, Zr, Ti). To společně s jejich podesyceným složením podporuje závěry, že karbonatity jsou tvořeny nízkým stupněm částečné roztavení.

Specifický typ hydrotermální změna nazval fenitizace je obvykle spojován s vniknutím karbonatitu. Toto alterační shromáždění vytváří jedinečnou rockovou mineralogii nazvanou a fenit podle jeho typové lokality, Fen Complex v Norsko. Změna sestává z metasomatický halo skládající se z bohatého na sodík křemičitany arfvedsonite, barkevikite a glaucophane spolu s fosfáty, hematit a další oxidy železa a titanu.[11]

Výskyt

Okaite, an ultramafická hornina nalezený v blízkosti karbonatitu komplexu Oka Carbonatite, Dobře, Quebec

Celkově je na Zemi známo 527 karbonatitových lokalit, které se vyskytují na všech kontinentech a také na oceánských ostrovech. Většina karbonatitů jsou mělká dotěrná tělesa vyvřelých hornin bohatých na kalcit ve formě vulkanických krků, hrází a kuželů. Ty se obvykle vyskytují ve spojení s většími průniky silikátových vyvřelých hornin bohatých na alkálie. Extruzivní karbonatity jsou zvláště vzácné, je jich známo pouze 49 a zdá se, že jsou omezeny na několik kontinentálních riftových zón, jako je údolí Rýna a východoafrický riftový systém.[13]

Přidružené vyvřeliny obvykle zahrnují ijolite, melteigit, teschenite, lamprofyry, fonolit, foyaite, shonkinit, křemičitý nenasycený foid-ložisko pyroxenit (Essexite ), a nefelinový syenit.

Karbonatity jsou typicky spojovány s nedostatečně nasycenými (nízkými oxid křemičitý ) vyvřeliny, které jsou buď zásadité (Na2O a K.2O), železité železo (Fe2Ó3) a zirkonium -bohatý agpaitic horniny nebo chudé na alkálie, bohaté na FeO-CaO-MgO a chudé na zirkon miaskitický skály.[11]

The Mount Weld karbonatit není asociován s pásem nebo sadou alkalických vyvřelých hornin, i když jsou v regionu známé kalc-alkalické magmy. Geneze tohoto archaejského karbonatitu zůstává sporná, protože je jediným příkladem archaejského karbonatitu v Austrálii.

Dotěrná morfologie

Je známo, že se tvoří karbonatit ve spojení s koncentricky pásmovými komplexy alkalicko-vyvřelých hornin, typickým příkladem toho je Phalaborwa, Jižní Afrika.

Karbonatity mají podobu parapetů, lopolity a vzácné hráze jsou hlášeny v Guyanský štít.

Bahenní nádrž a Mount Weld karbonatity mají formu vícestupňových válcových dotěrných těles s několika odlišnými fázemi vniknutí karbonatitu. Menší karbonatitové parapety a hráze jsou přítomny v jiných Proterozoikum mobilní pásy v Austrálii, obvykle jako hráze a nespojité lusky.

Známé příklady

Jsou známy desítky karbonatitů, včetně:

V roce 2017 byl objev nového nálezu karbonatitu potvrzen severozápadně od Prince George, Britská Kolumbie, v oblasti zvané „Rocky Mountain Rare Metal Belt“.[15]

Sopka Ol Doinyo Lengai, v Východoafrický rozpor je jedinou aktivní sopkou karbonatitu na světě. Další starší sopky karbonatitu se nacházejí ve stejné oblasti, včetně Mount Homa.

Ekonomický význam

Tenká sekce karbonatitu bohatého na apatit v křížově polarizovaném procházejícím světle. Ukázka je z Siilinjärvi apatitový důl.

Karbonatity mohou obsahovat ekonomické nebo anomální koncentrace prvky vzácných zemin, fosfor, niob –tantal, uran, thorium, měď, žehlička, titan, vanadium, baryum, fluor, zirkonium a další vzácné nebo nekompatibilní prvky. Apatit, baryt a vermikulit patří mezi průmyslově důležité minerály spojené s některými karbonatity.[11]

Stopové prvky jsou extrémně obohacené karbonatity a mají nejvyšší koncentraci lanthanoidů ze všech známých typů hornin.[16] Největší ložiska karbonatitu REE jsou Bayan Obo,[17] Horský průsmyk,[18] Maoniuping,[19] a Mount Weld.[20]

Žilní ložiska thorium, fluorit nebo prvky vzácných zemin mohou být spojeny s karbonatity a mohou být hostovány uvnitř nebo v rámci metasomatizováno aureol z karbonatitu.

Jako příklad lze uvést komplex Palabora v Jižní Afrika vyrobila významnou měď (jako chalkopyrit, bornite a chalcocite ), apatit, vermikulát spolu s menším magnetitem, linnaeit (kobalt ), baddeleyit (zirkonium-hafnium) a vedlejší produkt zlato, stříbrný, nikl a Platina.[11]

Reference

  1. ^ Bell, Keith (editor) (1989) Carbonatites: Genesis and Evolution, Londýn, Unwin Hyman.
  2. ^ Andersson, Magnus; Malehmir, Alireza; Troll, Valentin R .; Dehghannejad, Mahdieh; Juhlin, Christopher; Zeptejte se, Maria (2013-04-17). „Karbonatitové kruhové komplexy vysvětlené vulkanismem ve stylu kaldery“. Vědecké zprávy. 3 (1): 1677. doi:10.1038 / srep01677. ISSN  2045-2322.
  3. ^ Stoppa, Francesco; Jones, Adrian P .; Sharygin, Victor V. (2009). „Nyerereit z karbonatitových hornin na sopce Vulture: důsledky pro metasomatismus pláště a petrogenezu tavenin alkalických uhličitanů“. Central European Journal of Geosciences. 1 (2): 131–151. doi:10.2478 / v10085-009-0012-9.
  4. ^ Guzmics, Tibor; Mitchell, Roger H .; Szabó, Csaba; Berkesi, Márta; Milke, Ralf; Ratter, Kitti (2012). „Kapalná nemísitelnost mezi taveninami křemičitanu, uhličitanu a sulfidu v inkluzích taveniny hostovaných v společně vysrážených minerálech ze sopky Kerimasi (Tanzanie): vývoj syceného nefelinitického magmatu“. Příspěvky do mineralogie a petrologie. 164 (1): 101–122. Bibcode:2012CoMP..164..101G. doi:10.1007 / s00410-012-0728-6.
  5. ^ A b Hode Vuorinen, Jaana (2005). Alkalický a karbonatický komplex Alnö ve východním středním Švédsku - petrogenetická studie (Ph.D.). Stockholmská univerzita. s. 1–28.
  6. ^ Kresten, Peter; Troll, Valentin R. (2018). Karbonatitový komplex Alnö, střední Švédsko. GeoGuide. Springer International Publishing. ISBN  978-3-319-90223-4.
  7. ^ Shavers, Ethan J .; Ghulam, Abduwasit; Encarnacion, John; Bridges, David L .; Luetkemeyer, P. Benjamin (01.04.2016). "Carbonatite associated with ultramafic diatremes in the Avon Volcanic District, Missouri, USA: Field, petrographic, and geochemical constraints". Lithos. 248–251: 506–516. Bibcode:2016Litho.248..506S. doi:10.1016 / j.lithos.2016.02.005.
  8. ^ Downes, H., Wall, F., Demy, A. & Szabo, C. 2012. Pokračování diskuse o karbonatitu. Mineralogický časopis 76, 255-257.
  9. ^ http://sajg.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/102/2/109 M. J. Le Bas, Sovite a alvikite; dva chemicky odlišné kalciokarbonatity C1 a C2, Jihoafrický žurnál geologie; Červen 1999; v. 102; Ne. 2; p. 109–121.
  10. ^ A b Peter Kresten, Názvosloví karbonatitu, International Journal of Earth Sciences, svazek 72, číslo 1 / únor 1983.
  11. ^ A b C d E F G h Guilbert, John M. a Charles F. Park, Jr., 1986, Geologie rudných ložisek, Freeman, str. 188 a 352-361 ISBN  0-7167-1456-6
  12. ^ Allington-Jones, L. (2014). „Zachování karbonatitových láv“ (PDF). Geologický kurátor. 10 (1): 3–8.
  13. ^ Woolley & Church 2005, Woolley & Kjarsgaard 2008a, 2008b
  14. ^ Holicí strojky, Ethan J. (2016). „Carbonatite associated with ultramafic diatremes in the Avon Volcanic District, Missouri, USA: Field, petrographic, and geochemical constraints“. Lithos. 248-251: 506–516. Bibcode:2016Litho.248..506S. doi:10.1016 / j.lithos.2016.02.005.
  15. ^ „Německý geolog objevil vzácný karbonatitový komplex v Britské Kolumbii“ (PDF).
  16. ^ Woolley, A.R. ja Kempe, D.R.C. 1989. Nomenklatura, průměrné chemické složení a distribuce prvků. In: Bell, K. (Eds.) Carbonatites, Genesis and Evolution, Unwin Hyman, 1-14.
  17. ^ Yang, X.Y., Sun, W.D., Zhang, Y.X. & Zheng Y.F. 2009. Geochemická omezení pro vznik ložiska Bayan Obo Fe-Nb-REE ve vnitřním Mongolsku v Číně. Geochimica et Cosmochimica Acta 73, 1417-1435
  18. ^ Castor, S.B. 2008. Horský průsmyk Karbonatit vzácných zemin a související ultrapotasické horniny, Kalifornie. Kanadský mineralog 46, 779-806.
  19. ^ Xie, Y., Hou, Z., Yin, S., Dominy, SC, Xu, J., Tian, ​​S. & Xu, W. 2009. Kontinuální vývoj karbonatitické taveniny v systému mineralizace REE: důkazy z inkluzí na vkladu Maoniuping REE, západní Sichuan, Čína. Ore Geology Reviews 36, 90-105.
  20. ^ Lottermoser, B.G. 1990. Mineralizace prvků vzácných zemin v pohoří Mt. Svařte karbonatit laterit, západní Austrálie. Lithos 24, 151-167

Zdroje

externí odkazy