Генезис карбонатитов




Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Генезис карбонатитов

Генезис карбонатитов

23.08.2017


Вывод о магматическом происхождении карбонатитов был сделан в ходе жарких дискуссий, которые начались еще в начале XX века. Такие исследователи как У. Бреггер и X. ван Эскерман, исследовавшие карбонатиты Норвегии и Швеции, придерживались мнения о магматическом происхождении этих пород. Наряду с этим, известный петролог Р. Дэли отстаивал гипотезу об образовании карбонатитов в ходе ассимиляции известняков щелочными магмами. Н.Л. Боуэн вообще отрицал возможность существования карбонатных магм. Скепсис относительно существования карбонатных магм исчез лишь в 1960 году, когда Дж. Доусон подробно описал извержение единственного действующего карбонатитового вулкана Олдоиньо-Ленгаи (Танзания). Тогда же появились первые экспериментальные работы П. Уайли и О. Таттла по изучению системы CaO-CO2-H2O, которые однозначно показали возможность существования расплава в этой системе и то, что такие карбонатные расплавы могут существовать и при наличии в системе Na2O, K2O, MgO и небольшого количества SiO2. Практически одновременно было показано, что изотопия Sr в карбонатитах (87Sr/86Sr = 0.7030-0.7045) разительно отличается от изотопии Sr в известняках (87Sr/86Sr = 0.7090), а изучение расплавных включений в минералах восточно-африканских карбонатитов и ассоциирующих с ними ийолитов показало возможность совместного сосуществования щелочных силикатных и карбонатных расплавов.
В настоящее время не вызывает сомнения не только существование карбонатных магм, но и мантийный генезис карбонатитов, ассоциирующих с нефелинитами и мелилитолитами. Находки ультраосновных ксенолитов и ксенокристаллов перидотитовых минералов как в сопутствующих щелочных вулканических породах, так и в самих карбонатитах подтверждают этот вывод. Тем не менее, предлагаются различные модели процессов, приводящих к образованию карбонатитовых магм. Эти модели, в целом, не являются взаимоисключающими, и петрологи часто пользуются комбинациями эта моделей.
Одна из моделей рассматривает карбонатные расплавы как остаточные продукты глубокой дифференциации нефелинитов и мелилититов, насыщенных CO2. Однако более популярной является модель, основанная на жидкостной несмесимости между силикатными щелочными и карбонатитовыми магмами. Дело в том, что образующие гомогенные смеси при давлениях более 3-4 ГПа силикатные и карбонатные расплавы становятся несмесимы при более низких давлениях. Это происходит из-за довольно существенной разницы характера химических связей и структур этих расплавов. В ходе подъема к поверхности, изначально гомогенная карбонатносиликатная магма разделяется (ликвирует) на несмесимые карбонатные и силикатные порции. Согласно многочисленным экспериментальным данным, несмесимость карбонатных и силикатных расплавов более всего проявляется при давлениях менее 2 ГПа (рис. 9.6). Однако нужно особо отметить, что несмесимые жидкости не образуются в расплавах без К и Na. Это означает, что щелочные компоненты играют определяющую роль в образовании карбонатитов. Важно отметить, что в результате расслоения К и Na уходят в силикатные расплавы, а Ca - в кальциокарбонатные (рис. 9.6). Этот факт однозначно иллюстрирует наиболее распространенную ассоциацию кальцитовых карбонатитов со щелочными ультраосновными магматическими породами.
Размеры области несмесимости между карбонатитовыми и щелочносиликатными магмами зависит главным образом от давления, состава расплавов и присутствия летучих компонентов (Н2О, Cl, F, P2O5, SO3), но в меньшей степени от температуры. Л.Л. Перчук и Д.Х. Линдсли экспериментально показали, что формирование карбонатитового расплава может происходить в результате воздействия водно-карбонатного флюида на базальтовый расплав с последующим распадом на щелочносиликатный и карбонатный расплавы.

Возможность сосуществования карбонатных и щелочносиликатных расплавов подтверждается не только экспериментальными данным, но и петрологическими наблюдениями. К ним относятся находки карбонатных глобулей в нефелинитах. Натрокарбонатиты Олдоиньо-Ленгаи содержат силикатные сферулы, состоящие из нефелина, клинопироксена, перовскита и других фаз. Сосуществующие карбонатные и силикатные расплавы известны в расплавных включениях в минералах как самих карбонатитов, так и сопровождающих их силикатных пород. Расплавные включения в минералах пород карбонатит-щелочноультраосновных комплексов указывают также на то, что сами карбонатитовые расплавы, пересыщенные летучими, способны распадаться на несмесимые карбонатные и солевые (хлоридные, сульфатные) фракции.
Жидкостная несмесимость приводит к образованию ассоциации щелочного недосыщенного SiО2 силикатного расплава (формирующего нефелиниты и другие щелочные ультраосновные породы) и кальциевого карбонатного расплава (формирующего кальцитовые карбонатиты). В эту схему не укладываются натрокарбонатиты вулкана Олдоиньо-Ленгаи, в котором кальциокарбонатиты не обнаружены. Поэтому для натрокарбонатитов предлагаются совершенно иные гипотезы образования, основанные на частичном плавлении фенитизированных пород основания вулкана, ассимиляции богатых тропой Na3(CО3)(HCО3)*2H2O осадков, ремобилизации уже существовавшего карбонатного материала вулкана, конденсации флюида щелочных магм или воздействии флюидов, обогащенных F и Cl.
Есть веские основания полагать, что карбонатитовые магмы могут продуцироваться не только в результате процессов жидкостной несмесимости, но и при непосредственном плавлении карбонатсодержащих мантийных перидотитов. В пользу этой гипотезы свидетельствуют ксенолиты мантийных перидотитов, в минералах которых встречаются включения раскристаллизованных карбонатитовых расплавов. Аналогичные включения известны в минералах (включая алмазы) кимберлитов.
Экспериментальные данные однозначно свидетельствуют о том, что близсолидусное плавление перидотитов, содержащих карбонатную составляющую, или обогащенных CO2, приводит к образованию карбонатных расплавов с пониженными содержаниями SiO2 (5-10 мас.%). В зависимости от состава перидотита и состава карбонатной составляющей такие расплавы (например, богатые щелочными карбонатными компонентами) могут появляться уже при давлениях 1.5-2.0 ГПа. При относительно низких давлениях (2-4 ГПа) карбонатитовые расплавы, образующиеся вблизи солидуса карбонатсодержащих перидотитов, богаты СаСО3, но с повышением давления в них заметно увеличивается соотношение Mg/Ca и начитает доминировать доломитовая и магнезитовая составляющие.
При повышении температуры карбонатитовые расплавы обогащаются силикатными компонентами перидотитов, трансформируясь в силикатные расплавы. Температурный диапазон этого перехода зависит от давления. При давлениях порядка 3 ГПа переход карбонатитовых расплавов в силикатные, представленные мелилититами или нефелинитами (при наличии достаточного количества Na2O). осуществляется в довольно узком диапазоне температур, 50—70°С. Убедительным подтверждением этому процессу является широко распространенная бимодальная ассоциация мелилититов и нефелинитов с кальцитовыми карбонатитами. При давлениях 5-7 ГПа переходы от карбонатитовых расплавов к силикатным осуществляется в широком интервале температур, 100-300°С, вплоть до появления кимберлитовых расплавов при температурах 1500—1600°С. Вследствие широкого температурного интервала в кимберлитовых провинциях можно встретить большое количество переходных разностей между карбонатитами и кимберлитами. В последние годы появляется все больше свидетельств в пользу того, что именно карбонатитовые расплавы являются материнскими кимберлитов, т.е. сами кимберлиты, возможно, представляют собой карбонатитовые расплавы, сильно контаминированные ксеногенным материалом мантийных перидотитов,
В связи с тесными связями карбонатитов с кимберлитами и возможностью образования карбонатитовых магм при давлениях, соответствующих стабильности алмаза, обсуждается вопрос об алмазоносности карбонатитов. Многочисленные экспериментальные данные по синтезу алмазов при высоких температурах и давлениях показывают, что карбонатные расплавы (особенно богатые щелочнокарбонатной составляющей) являются наиболее эффективными средами для нуклеации и роста алмазов. Однако находки алмазов в карбонатитах носят единичный характер (например, в карбонатитах комплекса Чагатай в Западном Узбекистане, в карбонатитах острова Фуертевентура в Канарском архипелаге), а карбонатиты, связанные с кимберлитами, и вовсе не содержат алмазов.