węglan - Carbonatite

karbonatyt
Skały magmowe
karbonatyt.jpg
Carbonatite z Jacupiranga , Brazylia . Skała ta jest mieszaniną kalcytu , magnetytu i oliwinu .
Kompozycja
Minerały węglanowe (>50%)
Lawa węglanowa w wulkanie Ol Doinyo Lengai , Tanzania

Karbonatyty ( / K ɑːr b ɒ n . Ə ˌ t aɪ t / ) jest typu inwazyjne lub extrusive magmowej określa mineralogic kompozycji składającej się z więcej niż 50% minerałów węglanu . Węglany mogą być mylone z marmurem i mogą wymagać weryfikacji geochemicznej.

Węglany zwykle występują jako małe czopki w strefach kompleksów inwazyjnych alkalicznych lub jako groble , parapety , brekcje i żyły . Są one prawie wyłącznie związane z ustawieniami tektonicznymi związanymi z kontynentalnymi szczelinami . Wydaje się, że w historii Ziemi, od eonu archaiku do chwili obecnej , nastąpił stały wzrost aktywności magmowej .

Prawie wszystkie zjawiska węglanowe są natrętne lub subwulkaniczne . Dzieje się tak, ponieważ strumienie lawy węglanowej , składające się głównie z rozpuszczalnych węglanów, łatwo ulegają wietrzeniu i dlatego jest mało prawdopodobne, aby zostały zachowane w zapisie geologicznym. Erupcje węglanu jako lawy mogą zatem nie być tak rzadkie, jak sądzono, ale zostały słabo zachowane w całej historii Ziemi .

Kompozycje ciekłego węglanu są znacznie bardziej alkaliczne niż to, co jest zachowane w zapisie kopalnych skał węglanowych, jak pokazuje skład wtrąceń stopu.

Wiadomo, że w czasie historycznym wybuchł tylko jeden wulkan węglanowy , aktywny wulkan Ol Doinyo Lengai w Tanzanii . Wybucha najchłodniejszą lawą na świecie, w temperaturze 500–600 ° C (932–1112 ° F). Lawa to natrokarbonatyt zdominowany przez nyereit i gregoryit .

Geneza

Magmowe pochodzenie węglanu zostało szczegółowo omówione przez szwedzkiego geologa Harry'ego von Eckermanna w 1948 roku na podstawie jego badań nad kompleksem Alnö . Jednak dopiero erupcja Ol Doinyo Lengai w Tanzanii w 1960 roku doprowadziła do badań geologicznych, które ostatecznie potwierdziły pogląd, że węglan karbonatytowy pochodzi z magmy .

Karbonatyty to rzadkie , osobliwe skały magmowe powstałe w wyniku niezwykłych procesów iz niezwykłych skał macierzystych. Istnieją trzy modele ich powstawania:

  1. bezpośrednie generowanie przez bardzo niskie stopnie cząstkowe w płaszczu i różnicowanie wytopów ,
  2. niemieszalność cieczy pomiędzy roztopionym węglanem a roztopionym krzemianem ,
  3. szczególne, ekstremalne frakcjonowanie kryształów.

Istnieją dowody na każdy proces, ale kluczem jest to, że są to zjawiska niezwykłe. Historycznie uważano, że karbonatyty powstają w wyniku topienia wapienia lub marmuru przez intruzję magmy , ale dane geochemiczne i mineralogiczne to odrzucają. Na przykład skład izotopowy węgla w węglanach przypomina płaszcz, a nie osadowy wapień.

Wiek węglanów waha się od archaiku do współczesności: najstarszy węglan, Tupertalik na Grenlandii, ma 3007 lat, a wulkan Ol Doinyo Lengai w Tanzanii jest obecnie czynny.

Mineralogia

Pierwotna mineralogia jest bardzo zmienna, ale może obejmować natrolit , sodalit , apatyt , magnetyt , baryt , fluoryt , minerały z grupy ancylitów i inne rzadkie minerały, których nie można znaleźć w bardziej powszechnych skałach magmowych. Rozpoznanie węglanów może być trudne, zwłaszcza że ich mineralogia i tekstura mogą niewiele różnić się od marmuru, z wyjątkiem obecności minerałów magmowych. Mogą być również źródłem miki lub wermikulitu .

Karbonatyty są klasyfikowane jako kalcyt sovite (gruba) i teksturą alvikite (drobniejsze szorstkich) odmian lub facji . Oba wyróżniają się także składem drobnych i śladowych pierwiastków . Terminy rauhaugit i beforsite odnoszą się odpowiednio do zjawisk bogatych w dolomit i ankeryt . Węglany alkaliczne są określane jako lengaite . Przykłady zawierające 50-70% minerałów węglanowych są określane jako krzemowęglany . Dodatkowo karbonatyty mogą być wzbogacone w magnetyt i apatyt lub pierwiastki ziem rzadkich , fluor i bar .

Natrokarbonatyt składa się głównie z dwóch minerałów, nyerereitu (od nazwiska Juliusa Nyerere , pierwszego prezydenta niepodległej Tanzanii ) i gregoryitu (od nazwiska Johna Waltera Gregory'ego , jednego z pierwszych geologów, którzy badali szczelinę Afryki Wschodniej i autora książki The Great Dolina Ryftowa ). Te minerały to zarówno węglany, w których sód i potas występują w znacznych ilościach. Oba są bezwodne , a w kontakcie z wilgocią z atmosfery zaczynają niezwykle szybko reagować. Czarna lub ciemnobrązowa lawa i popiół, które wybuchły, po kilku godzinach stają się białe, po kilku dniach szare, a po kilku tygodniach brązowiejące.

Geochemia

Magnesiocarbonatite, z kompleksu Verity-Paradise Carbonatite z Kolumbii Brytyjskiej . Próbka ma szerokość 75 mm.

Karbonatyt składa się głównie z minerałów węglanowych i jest niezwykle nietypowy w swoim głównym składzie pierwiastkowym w porównaniu do krzemianowych skał magmowych, oczywiście dlatego, że składa się głównie z Na 2 O i CaO plus CO 2 .

Większość węglanów ma tendencję do zawierania pewnej frakcji mineralnej krzemianu; z definicji skała magmowa zawierająca >50% minerałów węglanowych jest klasyfikowana jako węglan. Minerały krzemianowe związane z takimi kompozycjami to piroksen , oliwin i minerały nienasycone krzemionką, takie jak nefelin i inne skalenie .

Geochemicznie w węglanach dominują pierwiastki niekompatybilne (Ba, Cs, Rb) oraz zubożenia pierwiastków kompatybilnych (Hf, Zr, Ti). To wraz z ich nienasyconym składem krzemionkowym potwierdza wnioskowanie, że węglany są tworzone przez niski stopień częściowego stopienia .

Specyficzny rodzaj zmiany hydrotermalnej, zwanej fenityzacją, jest zwykle związany z intruzjami węglanów. Ten zespół przekształceń tworzy unikalną mineralogię skał, zwaną fenitem, od jego typowej lokalizacji, Fen Complex w Norwegii . Zmiana ta polega na metasomatycznych halo obejmującej sód bogate krzemiany arfvedsonite , barkevikite i glaukofan obok fosforanów , hematyt i inne tlenki żelaza i tytanu.

Występowanie

Okaite, ultramaficzna skała znaleziona w pobliżu karbonatytu kompleksu Oka Carbonatite, Oka, Quebec

W sumie na Ziemi znanych jest 527 stanowisk węglanowych, które występują na wszystkich kontynentach, a także na wyspach oceanicznych. Większość karbonatytów to płytkie, natrętne ciała bogatych w kalcyt skał magmowych w postaci szyj wulkanicznych, grobli i warstw stożków. Zwykle występują one w połączeniu z większymi intruzjami krzemianowych skał magmowych bogatych w zasady. Szczególnie rzadkie są ekstrudowane karbonyty, znanych jest ich tylko 49 i wydaje się, że są one ograniczone do kilku kontynentalnych stref ryftowych, takich jak dolina Renu i wschodnioafrykański system ryftowy.

Skały wulkaniczne związane typowo obejmują ijolite , melteigite , teschenite , lamprofiry , fonolit , foyaite , szonkinit krzemionka nienasycony foid niosącą pyroxenite ( essexite ) i sjenitu nefelinowego .

Węglany są zwykle związane z nienasyconymi (o niskiej zawartości krzemionki ) skałami magmowymi, które są albo alkalicznymi (Na 2 O i K 2 O), żelazowymi (Fe 2 O 3 ) i bogatymi w cyrkon skałami algowymi lub ubogimi w alkalia, FeO-CaO-MgO -skały miaskityczne bogate i ubogie w cyrkon .

W Mount Weld Karbonatyty jest skojarzenie z pasem lub pakietu zasadowych skał magmowych, chociaż Calc-alkalicznej magmy są znane w regionie. Geneza tego archaejskiego węglanu pozostaje kontrowersyjna, ponieważ jest to jedyny przykład archaejskiego węglanu w Australii.

Morfologia inwazyjna

Wiadomo, że karbonatyt tworzy się w połączeniu z koncentrycznie rozmieszczonymi kompleksami skał alkaliczno-magmowych, czego typowym przykładem jest Phalaborwa w RPA .

Karbonatyty przybierają formę progów, lopolitów i rzadkich grobli, o których donosi się w Tarczy Gujany .

Węglany Mud Tank i Mount Weld mają postać wielostopniowych cylindrycznych inwazyjnych korpusów z kilkoma wyraźnymi fazami intruzji węglanem. Mniejsze progi i wały węglanowe są obecne w innych ruchomych pasach proterozoicznych w Australii, zwykle jako wały i nieciągłe strąki.

Znane przykłady

Znane są dziesiątki węglanów, w tym:

W 2017 r. potwierdzono odkrycie nowego złoża węglanowego na północny zachód od Prince George w Kolumbii Brytyjskiej , w regionie określanym jako „Rocky Mountain Rare Metal Belt”.

Wulkan Ol Doinyo Lengai we wschodnioafrykańskim Rift jest jedynym na świecie aktywnym wulkanem węglanowym. Inne starsze wulkany węglanowe znajdują się w tym samym regionie, w tym góra Homa .

Znaczenie gospodarcze

Cienki fragment bogatego w apatyt węglanu w świetle przechodzącym spolaryzowanym krzyżowo. Próbka pochodzi z kopalni apatytu Siilinjärvi .

Węglany mogą zawierać ekonomiczne lub anomalne stężenia pierwiastków ziem rzadkich , fosforu , niobu - tantalu , uranu , toru , miedzi , żelaza , tytanu , wanadu , baru , fluoru , cyrkonu i innych rzadkich lub niekompatybilnych pierwiastków. Apatyt , baryt i wermikulit należą do ważnych przemysłowo minerałów związanych z niektórymi węglanami.

Pierwiastki śladowe są niezwykle wzbogacone w węglany i mają najwyższe stężenie lantanowców ze wszystkich znanych rodzajów skał. Największe złoża węglanu REE to Bayan Obo, Mountain Pass, Maoniuping i Mount Weld.

Żylne złogi toru , fluorytu lub pierwiastków ziem rzadkich mogą być związane z węglanami i mogą znajdować się wewnątrz lub wewnątrz metasomatycznej otoczki węglanowej.

Na przykład kompleks Palabora w RPA wyprodukował znaczną ilość miedzi (jako chalkopiryt , bornit i chalkocyt ), apatyt, wermikulat wraz z mniejszym magnetytem, linnaeit ( kobalt ), baddeleyit (cyrkon-hafn) oraz jako produkt uboczny złoto , srebro , nikiel i platyna .

Bibliografia

Źródła

Zewnętrzne linki