Карбонатити — Вікіпедія

Карбонатит з Бразилії. Породотвірний білий мінерал — кальцит, чорні вкраплення — магнетит, зелені — олівін

Карбонати́ти (рос. карбонатиты, англ. carbonatites, нім. Karbonatite) — карбонатні або силікатно-карбонатні гірські породи.

Історія

[ред. | ред. код]

Карбонатити були вперше науково описані норвезьким петрографом і мінералогом Вальдемаром Крістофером Брьоґґером (нім. Brögger) у 1920 році в серії публікацій Норвезької академії наук. Його робота базується на відслоненнях району Фен на півдні Норвезького Телемарка (типове місце розташування).[1][2]

Магматичне походження карбонатиту було детально вивчено і аргументовано шведським геологом Гаррі фон Еккерманом (1886–1969) у 1948 році на основі його дослідження комплексу Альне [3]. Проте саме виверження вулкана Ол-Доїньйо-Ленгаї в Танзанії в 1960 році призвело до геологічних досліджень, які остаточно підтвердили думку про те, що карбонатит є похідним від магми.[4]

Загальна характеристика

[ред. | ред. код]

Карбонатити — гірські породи білого або сірого кольору із зернистою структурою, що нагадує мармури.

Карбонатити складені більш ніж на 50 % кальцитом, доломітом, анкеритом тощо. Крім карбонатів, можуть бути присутні піроксен, амфібол, флогопіт, форстерит, апатит, магнетит, титаніт, лужний польовий шпат, рідкіснометальні мінерали (пірохлор, бадделеїт, бастнезит, циркон тощо). У разі їх присутності в значній кількості породу називають піроксеновим, флогопітовим, магнетитовим, апатитовим карбонатитом. Специфічна особливість складу карбонатитів — їх часте збагачення рідкісними і розсіяними елементами (ніобієм, залізом, титаном тощо).

Карбонатитові магми характеризуються дуже низькою в'язкістю. Карбонатитні розплави — це іонізовані рідини, які, на відміну від силікатних рідин, мають невелику або зовсім не схильні до полімеризації. Важливою фізичною властивістю карбонатитових розплавів є їх висока електропровідність, яка перевищує електропровідність силікатних розплавів до трьох порядків і перевищує електропровідність гідрованого матеріалу мантії до п'яти порядків. Отже, карбонатні розплави можна використовувати для пояснення підвищених аномалій провідності в глибокій області астеносфери. Потоки карбонатної лави, що виникли, нестійкі на земній поверхні і реагують, поглинаючи воду при контакті з атмосферою.

Генезис

[ред. | ред. код]

Карбонатити — це рідкісні, своєрідні магматичні породи. Існує три моделі їх формування:

  • пряма генерація шляхом розплавів в мантії та диференціації розплаву,
  • незмішуваність карбонатного і силікатного розплавів,
  • своєрідне, екстремальне фракціонування кристалів.

Докази для кожного процесу існують, але ключовим є те, що це незвичайні явища. Історично вважалося, що карбонатити утворюються в результаті плавлення вапняку або мармуру в результаті вторгнення магми, але геохімічні та мінералогічні дані це ігнорують. Наприклад, ізотопний склад вуглецю карбонатитів подібний до мантії, а не до осадового вапняку.[5]

Поширення

[ред. | ред. код]

Карбонатити поширені у складі складних кільцевих плутонічних лужно-ультраосновних комплексів. У кільцевих масивах карбонатити утворюють штоки, кільцеві і конічні дайки, жили, штокверки; у вулканічних породах — штоки типу «пробок». Карбонатити, як правило, найпізніші з порід, що складають кільцеві масиви і вулканічні утворення. Виявлені також ефузивні і пірокластичні карбонатити, які утворюють автономні лавові потоки, покривала з вулканічного попелу і конуси. Вважається, що карбонатити загалом — гетерогенні породи.

Всього на Землі відомо 527 місцезнаходжень карбонатитів, які знаходяться на всіх континентах, а також на островах океану. Більшість карбонатитів є неглибокими інтрузивними тілами магматичних порід, багатих кальцитом, у формі вулканічних шийок, дайок і конусних листів. Зазвичай вони виникають у зв'язку з більшими інтрузіями багатих на луги силікатних вивержених порід. Екструзивні карбонатити особливо рідкісні, відомо лише 49, і вони, здається, обмежені кількома континентальними рифтовими зонами, такими як долина Рейну та Східноафриканська рифтова система.[6]

Супутні магматичні породи зазвичай включають ійоліт, тешеніт, лампрофіри, фоноліт, фойяїт, шонкініт, піроксеніт і нефеліновий сієніт.

Карбонатити, як правило, пов'язані з недонасиченими (з низьким вмістом кремнію) магматичними породами, які є або лужними (Na2O та K2O), двовалентним залізом (Fe2O3) і багатими цирконієм агпаїтовими породами, або бідними лугами, багатими на FeO-CaO-MgO та бідними на цирконій міаскітними породами.[7]

Серед найбільших родовищ, пов'язаних з карбонатитами — родовища флогопіту і вермикуліту (Ковдор на Кольському п-ві, Гулинський масив — Полярний Сибір), заліза (Ковдор на Кольському п-ві; Пхалаборва в ПАР), фосфору (Пхалаборва в ПАР; Сукулу в Уганді та ін.), багаті родовища руд ніобію (Араша, Бразилія; Луеш, Демократична Республіка Конго; Ока, Канада та ін.), також родовища танталу (Нкомбва, Замбія), цирконію (Пхалаборва, ПАР), рідкісних земель (Мріма, Кенія), міді (Пхалаборва, ПАР), флюориту (Тагна, Росія), цементної і вапнистої сировини (Тороро і Сукулу, Уганда).

В Україні присутні, зокрема, в Західному Приазов'ї (Чернігівський масив)[8]

Застосування

[ред. | ред. код]

Карбонатити — сировина для одержання ряду металів. Карбонатити можуть містити економічні або аномальні концентрації рідкоземельних елементів, фосфору, ніобію-танталу, урану, торію, міді, заліза, титану, ванадію, барію, фтору, цирконію та інших рідкісних або несумісних елементів. Апатит, барит і вермикуліт є одними з промислово важливих мінералів, пов'язаних з деякими карбонатитами.[7]

Карбонатити — збагачені мікроелементами, вони мають найвищу концентрацію лантаноїдів з усіх відомих типів порід.[9] Найбільшими родовищами REE-карбонатитів є Баян-Обо [10], Маунтін-Пасс [11] Маоніупін [12] і Маунт-Велд [13].

Жильні відкладення торію, флюориту або рідкоземельних елементів можуть бути пов’язані з карбонатитами і можуть розташовуватися всередині метасоматизованого ореолу карбонатиту.

Як приклад, комплекс Пхалаборва в Південній Африці видобув значну кількість міді (у вигляді халькопіриту, борніту та халькозиту), апатиту, вермикуліту разом із меншою кількістю магнетиту, ліннеїту (кобальт), бадделеїту (цирконій-гафній), а також побічним продуктом золота, срібла, нікелю і платини.[7]

Див. також

[ред. | ред. код]

Література

[ред. | ред. код]

Примітки

[ред. | ред. код]
  1. F. J. Loewinson-Lessing, E. A. Struve: Petrografitscheski Slowar. Moskwa 1937, S. 139.
  2. W. Brögger: Die Eruptivgesteine des Kristianiagebietes. IV. Das Fengebiet in Telemark, Norwegen. (= Videnskapsselskapets Skrifter I. Mat.-naturvet. Klasse 1920 No. 9). Kristiania 1921.
  3. Kresten, Peter; Troll, Valentin R. (2018). The Alnö Carbonatite Complex, Central Sweden. GeoGuide (англ.). Springer International Publishing. ISBN 978-3-319-90223-4.
  4. Hode Vuorinen, Jaana (2005). The Alnö alkaline and carbonatitic complex, east central Sweden – a petrogenetic study (Ph.D.). Stockholm University. с. 1—28.
  5. Shavers, Ethan J.; Ghulam, Abduwasit; Encarnacion, John; Bridges, David L.; Luetkemeyer, P. Benjamin (1 квітня 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.
  6. Woolley & Church 2005, Woolley & Kjarsgaard 2008a, 2008b
  7. а б в Guilbert, John M. and Charles F. Park, Jr., 1986, The Geology of Ore Deposits, Freeman, pp. 188 and 352–361 ISBN 0-7167-1456-6
  8. С. Г. Кривдік. СПЕЦИФІКА ПАРАГЕНЕЗИСІВ МІНЕРАЛІВ У КАРБОНАТИТАХ ЧЕРНІГІВСЬКОГО МАСИВУ (ЗАХІДНЕ ПРИАЗОВ'Я). Мінералогічний журнал 2019, 41 (3): 47-52
  9. Woolley, A.R. ja Kempe, D.R.C. 1989. Nomenclature, Average Chemical Compositions, and Element Distribution. In: Bell, K. (Eds.) Carbonatites, Genesis and Evolution, Unwin Hyman, 1–14.
  10. Yang, X.Y., Sun, W.D., Zhang, Y.X. & Zheng Y.F. 2009. Geochemical constraints on the genesis of the Bayan Obo Fe-Nb1417–1435
  11. Castor, S.B. 2008. The Mountain Pass Rare Earth carbonatite and associated ultrapotassic rocks, California. Canadian Mineralogist 46, 779–806.
  12. Xie, Y., Hou, Z., Yin, S., Dominy, S.C., Xu, J., Tian, S. & Xu, W. 2009. Continuous carbonatitic melt-fluid evolution of a REE mineralization system: Evidence from inclusions in the Maoniuping REE Deposit, Western Sichuan, China. Ore Geology Reviews 36, 90–105.
  13. Lottermoser, B.G. 1990. Rare-earth element mineralisation within the Mt. Weld carbonatite laterite, Western Australia. Lithos 24, 151–167