Karbonatiitti

Karbonatiitit ovat magmakiviä, joista vähintään puolet on karbonaattimineraaleja. Karbonatiitit esiintyvät plutoneina, juonina, breksioina ja laavoina. Karbonatiittikompleksilla on karbonatiittikeskus tai syeniittibreksiaa, jota reunustaa kehämäiset tai ovaalin muotoiset tai kartiomaiset juonet. Karbonatiittiesiintymiä syntyy magmaattisissa tai magmaattis-hydrotermisissä prosesseissa tai näiden yhdistelmänä ekstensionaalisessa tektonisessa ympäristössä.
Maailmalta tunnetaan 527 karbonatiittiesiintymää , joista 10 % (49 esiintymää) on ekstrusiivisia . Iältään karbonatiitit ovat arkeeiselta eonilta kvartäärikaudelle; maailman vanhin karbonatiittiesiintymä Tupertalik (3007 Ma) sijaitsee Grönlannissa . Bose (1884) kuvasi karbonatiitit ensimmäisen kerran Narmadan laaksossa Intiassa . Karbonatiitteihin liittyy usein alkalikivi-intruusioita, ja monissa tapauksissa karbonatiitit ovat nuorempia kuin paikalliset alkalikivet.
Mineralogia.
Karbonatiitit koostuvat vähintään 50 t-% karbonaateista, kuten kalsiitista, dolomiitista, sideriitistä ja ankeriitista, ja kivessä on alle 20 p-% SiO2 . Yleisesti karbonatiittiesiintymiin liittyvät kivet ovat pyrokseniitti, feniitti, ijoliitti, duniitti, pikriittiporfyyri, Na-K-feniittiytynyt gneissi ja paikallisesti pintasyntyiset alkalikivet. Karbonatiitit ovat usein intrudoituneet gneisseihin ja kiilleliuskeisiin tai suprakrustisiin kiviin . Streckeisenin (1980) mukaan karbonatiitit voidaan vielä luokitella seuraavasti:
Feniittiytyminen.
Metasomatoosi on prosessi, joka tapahtuu kiinteässä tilassa fluidifaasin ollessa läsnä. Metasomatoosi on kemiallista muuttumista, jossa kiven koostumus muuttuu siksi, että fluidin mukana kiveen tuodaan tai siitä viedään alkuaineita . Feniittiytyminen on yksi metasomatoosin alaluokista. Se tuottaa alkalipitoisia metasomaattisia kiviä eli feniittejä . Feniittejä syntyy alkalikivi- ja karbonatiittikomplekseissa, joissa metasomatoosi tuottaa isäntä- ja sivukiviin magmaattis-hydrotermisten fluidien vaikutuksesta vyöhykkeellistä muuttumista . Feniittien tyyppimineraalit ovat egiriini, egiriini-diopsidi, alkaliamfibolit (riebeckiitti, richteriitti), nefeliini, biotiitti, flogopiitti, kalimaasälpä (pertiitti), plagioklaasi (albiitti) ja karbonaatti sekä aksessoriset mineraalit apatiitti ja titaniitti. Feniitin vyöhykkeellisyys voi ulottua intruusiosta metreistä muutamien kilometrien päähän .
Geokemia.
Karbonatiittimagman pääkomponentit ovat Ca, Mg, Fe ja CO2. Karbonatiittien kiteytymisjärjestys on yleensä Ca-, Mg- ja ferrokarbonatiitti . Karbonatiiteista suurin osa sijoittuu Sr-Nb-diagrammissa köyhtyneen vaipan kenttään, mikä viittaa pitkäjaksoiseen vaipan köyhtymiseen yhteensopimattomien alkuaineiden suhteen . Karbonatiitit ovat tyypillisesti rikastuneet U, Ba, P, Th, Ta, Nb, REE, Sr ja Y ja köyhtyneet Zr, Rb, K, Cs, Hf ja Ti alkuaineiden suhteen . Karbonatiiteissa on myös kohtuullisen korkeita pitoisuuksia alkuaineita S, Cl, F ja Mn verrattuna silikaattikiviin . Karbonatiiteissa on yleensä tuhatkertaisia pitoisuuksia LREE-alkuaineita verrattuna kondriitteihin . LREE-pitoisuus on karbonatiiteissa tavallisesti yli 500 ppm per alkuaine. Keskimääräinen REE-pitoisuus on 3600 ppm, mutta se voi olla jopa 8 % .
Petrogeneesis ja tektoniset ympäristöt.
Tutkijat uskovat yleisesti, että karbonatiitit muodostuvat erittäin vähäisen (0,1–5 %) osittaissulamisen tuloksena runsaasti hiilidioksidia sisältävästä vaipan peridotiitista . Karbonatiittisulat ovat hyvin volatiilipitoisia (H2O ja CO2). Hiilidioksidi kuluu karbonaattien kiteytymiseen . Karbonatiittimagmalla on erittäin alhainen viskositeetti jopa 11 GPa:ssa .
Karbonatiitteja on stabiilien kratonien keskiosissa (esim. Fennoskandian kilpi), mutta tunnetaan muutamia merellisessä kuoressa olevia karbonatiittejakin . Karbonatiitteja on usein ohentuneessa kuoressa, kuten vulkaanisen kaaren tausta-altaassa, anorogeenisessa tektonisessa ympäristössä sekä riftiytymis- tai siirrosvyöhykkeissä, joita pitkin magma kohoaa dekompressionaalisessa osittaissulamisessa . Itä-Afrikan hautavajoaman alueella Tansaniassa on aktiivinen karbonatiittitulivuori, 2950 m korkea Oldoinyo Lengai, josta purkautuu koostumukseltaan poikkeuksellista natriumkarbonatiittilaavaa .
Taloudellinen merkitys.
Karbonatiitit ovat harvinaisten maametallien ja fosforin osalta tärkeitä malmikiviä, joissa on myös korkeita pitoisuuksia Nb, Th, U, F, Fe, Ba, Sc, Zr, Ti ja Ta. Karbonatiitit ovat hyvin potentiaalisia REE- ja P-isäntäisiä esiintymiä . Harvinaiset maametallit rikastuvat karbonatiitteihin magmaattis-hydrotermisissä prosesseissa moninkertaisiksi vaippaan verrattuna. Karbonatiiteista louhitaan harvinaisia maametalleja; tällaisista kaivoksista voi mainita mm. Bayan Obo, Mountain Pass, Maoniuping ja Mount Weld.