Carbonatita - Carbonatite

Carbonatita
Roca ígnea
Carbonatita.jpg
Carbonatita de Jacupiranga , Brasil . Esta roca es una mezcla de calcita , magnetita y olivino .
Composición
Minerales de carbonato (> 50%)
Lava de carbonatita en el volcán Ol Doinyo Lengai , Tanzania

Carbonatite ( / k ɑr b ɒ n . Ə ˌ t t / ) es un tipo de intrusiva o extrusive roca ígnea definido por mineralogic composición que consiste en más de 50% minerales de carbonato . Las carbonatitas pueden confundirse con el mármol y pueden requerir verificación geoquímica.

Las carbonatitas generalmente ocurren como pequeños tapones dentro de complejos intrusivos alcalinos zonificados, o como diques , umbrales , brechas y vetas . Están asociados casi exclusivamente con escenarios tectónicos continentales relacionados con el rift . Parece que ha habido un aumento constante de la actividad ígnea carbonatítica a lo largo de la historia de la Tierra, desde el eón Arcaico hasta el presente.

Casi todas las ocurrencias de carbonatita son intrusivas o intrusivas subvolcánicas . Esto se debe a que los flujos de lava de carbonatita , que están compuestos principalmente de carbonatos solubles, se degradan fácilmente y, por lo tanto, es poco probable que se conserven en el registro geológico. Las erupciones de carbonatita en forma de lava pueden, por lo tanto, no ser tan infrecuentes como se pensaba, pero se han conservado mal a lo largo de la historia de la Tierra .

Las composiciones líquidas de carbonatita son significativamente más alcalinas que las que se conservan en el registro de rocas de carbonatita fósil, como muestra la composición de las inclusiones fundidas.

Se sabe que solo un volcán de carbonatita entró en erupción en el tiempo histórico, el volcán activo Ol Doinyo Lengai en Tanzania . Entra en erupción con la lava más fría del mundo, a 500–600 ° C (932–1,112 ° F). La lava es natrocarbonatita dominada por nyerereita y gregoryita .

Génesis

El origen magmático de la carbonatita fue discutido en detalle por el geólogo sueco Harry von Eckermann en 1948 basándose en su estudio del Complejo Alnö . Sin embargo, fue la erupción de Ol Doinyo Lengai en 1960 en Tanzania lo que condujo a investigaciones geológicas que finalmente confirmaron la opinión de que la carbonatita se deriva del magma .

Las carbonatitas son rocas ígneas raras y peculiares formadas por procesos inusuales y a partir de rocas fuente inusuales. Existen tres modelos de su formación:

  1. generación directa por derretimientos parciales de muy bajo grado en el manto y diferenciación del derretimiento ,
  2. inmiscibilidad líquida entre una masa fundida de carbonato y una masa fundida de silicato ,
  3. fraccionamiento cristalino peculiar y extremo.

Existe evidencia para cada proceso, pero la clave es que se trata de fenómenos inusuales. Históricamente, se pensaba que las carbonatitas se formaban por fusión de piedra caliza o mármol por intrusión de magma , pero los datos geoquímicos y mineralógicos lo descartan. Por ejemplo, la composición isotópica de carbono de las carbonatitas es similar a un manto y no a la piedra caliza sedimentaria.

La edad de las carbonatitas varía desde Arcaica hasta la actualidad: la carbonatita más antigua, Tupertalik en Groenlandia, tiene 3007 Ma de antigüedad, mientras que el volcán Ol Doinyo Lengai en Tanzania está actualmente activo.

Mineralogía

La mineralogía primaria es muy variable, pero puede incluir natrolita , sodalita , apatita , magnetita , barita , fluorita , minerales del grupo ancilita y otros minerales raros que no se encuentran en rocas ígneas más comunes. El reconocimiento de las carbonatitas puede resultar difícil, especialmente porque su mineralogía y textura pueden no diferir mucho del mármol, excepto por la presencia de minerales ígneos. También pueden ser fuentes de mica o vermiculita .

Las carbonatitas se clasifican en variedades o facies de sovita calcítica (textura gruesa) y alvikita (textura más fina) . Los dos también se distinguen por la composición de elementos menores y oligoelementos . Los términos rauhaugita y beforsite se refieren a ocurrencias ricas en dolomita y ankerita, respectivamente. Las carbonatitas alcalinas se denominan lengaíta . Los ejemplos con 50-70% de minerales de carbonato se denominan silicocarbonatitas . Además, las carbonatitas pueden estar enriquecidas en magnetita y apatita o en elementos de tierras raras , flúor y bario .

La natrocarbonatita se compone principalmente de dos minerales, nyerereita (llamada así por Julius Nyerere , el primer presidente de Tanzania independiente) y gregoryita (llamada así por John Walter Gregory , uno de los primeros geólogos en estudiar el Rift de África Oriental y autor del libro The Great Valle del Rift ). Ambos minerales son carbonatos en los que el sodio y el potasio están presentes en cantidades significativas. Ambos son anhidros y cuando entran en contacto con la humedad de la atmósfera, comienzan a reaccionar extremadamente rápido. La lava y la ceniza negra o marrón oscura que brotaron comienzan a volverse blancas en unas pocas horas, luego grises después de unos días, luego marrones después de unas pocas semanas.

Geoquímica

Magnesiocarbonatita, del complejo de carbonatita Verity-Paradise de la Columbia Británica . La muestra mide 75 mm de ancho.

La carbonatita está compuesta predominantemente de minerales de carbonato y es extremadamente inusual en su composición de elementos principales en comparación con las rocas ígneas de silicato, obviamente porque está compuesta principalmente de Na 2 O y CaO más CO 2 .

La mayoría de las carbonatitas tienden a incluir alguna fracción mineral de silicato; por definición, una roca ígnea que contiene> 50% de minerales de carbonato se clasifica como carbonatita. Los minerales de silicato asociados con tales composiciones son piroxeno , olivino y minerales insaturados de sílice tales como nefelina y otros feldespatoides .

Geoquímicamente, las carbonatitas están dominadas por elementos incompatibles (Ba, Cs, Rb) y mermas en elementos compatibles (Hf, Zr, Ti). Esto, junto con su composición insaturada de sílice, respalda las inferencias de que las carbonatitas se forman por bajos grados de fusión parcial .

Un tipo específico de alteración hidrotermal denominada fenitización se asocia típicamente con intrusiones de carbonatita. Este conjunto de alteraciones produce una mineralogía de rocas única denominada fenita por su localidad tipo, el Complejo Fen en Noruega . La alteración consiste en halos metasomáticos que consisten en silicatos ricos en sodio arfvedsonita , barkevikita y glaucophane junto con fosfatos , hematita y otros óxidos de hierro y titanio.

Ocurrencia

Okaite, una roca ultramáfica encontrada cerca de la carbonatita del Complejo de Carbonatita de Oka, Oka, Quebec

En total, se conocen 527 localidades de carbonatita en la Tierra, y se encuentran en todos los continentes y también en islas oceánicas. La mayoría de las carbonatitas son cuerpos intrusivos poco profundos de rocas ígneas ricas en calcita en forma de cuellos volcánicos, diques y capas de cono. Estos generalmente ocurren en asociación con intrusiones más grandes de rocas ígneas de silicato ricas en álcalis. Las carbonatitas extrusivas son particularmente raras, solo se conocen 49, y parecen estar restringidas a unas pocas zonas de rift continentales, como el valle del Rin y el sistema de rift de África Oriental.

Las rocas ígneas asociadas típicamente incluyen ijolita , melteigita , teschenita , lamprofiros , fonolita , foyaita , shonkinita , piroxenita con foid insaturada de sílice ( essexita ) y nefelina sienita .

Las carbonatitas se asocian típicamente con rocas ígneas insaturadas (bajas en sílice ) que son álcalis (Na 2 O y K 2 O), hierro férrico (Fe 2 O 3 ) y rocas agpaíticas ricas en circonio o rocas agpaíticas pobres en álcalis, FeO-CaO-MgO -Rocas miaskíticas ricas y pobres en circonio .

La carbonatita Mount Weld no está asociada con un cinturón o conjunto de rocas ígneas alcalinas, aunque se conocen magmas calco-alcalinos en la región. La génesis de esta carbonatita arcaica sigue siendo controvertida, ya que es el único ejemplo de carbonatita arcaica en Australia.

Morfología intrusiva

Se sabe que la carbonatita se forma en asociación con complejos zonificados concéntricamente de rocas ígneas alcalinas, siendo el ejemplo típico de esto Phalaborwa, Sudáfrica .

Las carbonatitas toman la forma de umbrales, lopolitos y diques raros en el Escudo de Guyana .

Las carbonatitas Mud Tank y Mount Weld toman la forma de cuerpos intrusivos cilíndricos de múltiples etapas con varias fases distintas de intrusión de carbonatita. Los umbrales y diques de carbonatita más pequeños están presentes en otros cinturones móviles proterozoicos en Australia, típicamente como diques y vainas discontinuas.

Ejemplos conocidos

Se conocen decenas de carbonatitas que incluyen:

En 2017, se confirmó el descubrimiento de un nuevo depósito de carbonatita al noroeste de Prince George, Columbia Británica , en una región denominada "Cinturón de metales raros de las Montañas Rocosas".

El volcán Ol Doinyo Lengai , en el Rift de África Oriental, es el único volcán de carbonatita activa del mundo. Otros volcanes de carbonatita más antiguos se encuentran en la misma región, incluido el Monte Homa .

Importancia economica

Sección delgada de carbonatita rica en apatita en luz transmitida con polarización cruzada. La muestra es de la mina de apatita Siilinjärvi .

Las carbonatitas pueden contener concentraciones económicas o anómalas de elementos de tierras raras , fósforo , niobio - tantalio , uranio , torio , cobre , hierro , titanio , vanadio , bario , flúor , circonio y otros elementos raros o incompatibles. La apatita , la barita y la vermiculita se encuentran entre los minerales de importancia industrial asociados con algunas carbonatitas.

Los oligoelementos están extremadamente enriquecidos en carbonatitas y tienen la mayor concentración de lantánidos de cualquier tipo de roca conocido. Los depósitos de REE-carbonatita más grandes son Bayan Obo, Mountain Pass, Maoniuping y Mount Weld.

Los depósitos de venas de torio , fluorita o elementos de tierras raras pueden estar asociados con carbonatitas y pueden estar alojados en el interior o dentro de la aureola metasomatizada de una carbonatita.

Como ejemplo, el complejo Palabora de Sudáfrica ha producido una cantidad significativa de cobre (como calcopirita , bornita y calcocita ), apatita, vermiculada junto con magnetita menor, linnea ( cobalto ), baddeleyita (circonio-hafnio) y subproductos de oro , plata. , níquel y platino .

Referencias

Fuentes

enlaces externos