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
Карбонатити — гірські породи білого або сірого кольору із зернистою структурою, що нагадує мармури.
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
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,
Докази для кожного процесу існують, але ключовим є те, що це незвичайні явища. Історично вважалося, що карбонатити утворюються в результаті плавленнявапняку 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
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]
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
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]
Геологія корисних копалин. Ч.1 Рудогенез. Ю.В. Ляхов, М.М. Павлунь, С.І. Ціхонь - Львів, 2012 - ISBN 978-966-613-962-0
Bell, Keith, ed., 1989, Carbonatites, genesis and evolution: London, Unwin Hyman, 618 p.
Duncan R. K., Willett G. C. (1990) – Mount Weld Carbonatite: in Hughes F. E. (Ed.), 1990 Geology of the Mineral Deposits of Australia & Papua New Guinea The AusIMM, Melbourne Mono 14, v. 1 pp. 591–597.
Heinrich, E.W., 1966, The geology of carbonatites: Chicago, Rand McNally, 555 p.
Roland Vinx: Gesteinsbestimmung im Gelände. 2. Auflage. Springer-Verlag. Berlin/ Heidelberg 2008, ISBN 978-3-8274-1925-5, S. 213 f.
Примітки
↑F. J. Loewinson-Lessing, E. A. Struve: Petrografitscheski Slowar. Moskwa 1937, S. 139.
↑W. Brögger: Die Eruptivgesteine des Kristianiagebietes. IV. Das Fengebiet in Telemark, Norwegen. (= Videnskapsselskapets Skrifter I. Mat.-naturvet. Klasse 1920 No. 9). Kristiania 1921.
↑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.
↑Woolley & Church 2005, Woolley & Kjarsgaard 2008a, 2008b
↑ абвGuilbert, John M. and Charles F. Park, Jr., 1986, The Geology of Ore Deposits, Freeman, pp. 188 and 352–361 ISBN 0-7167-1456-6
↑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.
↑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
↑Castor, S.B. 2008. The Mountain Pass Rare Earth carbonatite and associated ultrapotassic rocks, California. Canadian Mineralogist 46, 779–806.
↑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.
↑Lottermoser, B.G. 1990. Rare-earth element mineralisation within the Mt. Weld carbonatite laterite, Western Australia. Lithos 24, 151–167