ZŁOŻA KARBONATYTOWE

Karbonatyty występują wśród intruzywów typu centralnego, które w czasie powstawania przeszły ewolucję od skał ultrazasadowych do alkalicznych. Ultrazasadowo- alkaliczne kompleksy magmowe z karbonatytami tworzą zwykle zbliżone morfologicznie koncentryczno-strefowe formy intruzywne. Wyróżnia się wśród nich:

1. Koncentryczno-strefowe sztoki typu kanałów wulkanicznych

2. Stożkowe masywy lopolitowe

3. Systemy dajek pierścieniowych i półpierścieniowych, wypełniających stożkowe szczeliny, schodzące lub rozchodzące się na większej głębokości

4. Intruzje kombinowane

Proces ten rozpoczyna się intruzją magmy ultrazasadowej, następnie powstaje szereg intruzji ultrazasadowo-alkalicznych i alkalicznych, a ewolucję kończą karbonatyty. W procesie powstawania ultrazasadowych alkalicznych kompleksów magmowych zwykle kolejne serie skał skupiają się coraz bliżej centrum struktury koncentrycznie-strefowej, a karbonatyty wypełniają jądro. Złoża karbonatytów mają zazwyczaj ostre kontakty ze skałami otaczającymi i zróżnicowane rozmiary, wówczas tworzą:

1. Sztoki

2. Dajki stożkowe o upadzie ku środkowi masywu

3. Dajki pierścieniowe zapadające na zewnątrz masywu

4. Dajki radialne

kreator	krabonatyty
		90-100% węglanów		węglanów> krzemianów		krzemianów> węglanów	90-100% krzemianów
W. C. Brögger	sövit (kalcytowy) rauhaugit (dolomitowy)		käsenit		hollait ringit	ijolit
H. von Eckermann	alvikit (hipabisalny sövit) beforsyt (hipabisalny rauhaugit)
E. W. Heinrich A. Streeckeisen	sövit	karbonatyty		egirynowy sövit	sövitowy ijolit karbonatytowy ijolit lub kalcytowy ijolit	ijolit kalcytonośny lub dolomitonośny ijolit

Skład mineralny karbonatytów jest bardzo urozmaicony, składają się w 80-99% z węglanów (kalcyt, dolomit, ankeryt, syderyt, bastnäsyt). Pozostałe minerały występują jako akcesoryczne: flogopit, apatyt, baddeleyit, pirochlor, haczetolit, egiryn, baryt, fluoryt. W większości karbonatytów występuje stadialność procesów mineralizujących, w których wyróżnia się następujące stadia:

1. W pierwszym stadium tworzą się wczesne kalcyty gruboziarniste, zawierające augit diopsydowy, forsteryt, biotyt, apatyt i magnetyt, charakterystyczne są dla nich minerały tytanu i cyrkonu (grupa perowskitu, kalcytyt i tytanit).

2. W drugim stadium tworzą się kalcyty średnioziarniste zawierające diopsyd zamiast augitu diopsydowego i flogopit zamiast biotytu, charakterystyczne dla nich są minerały tytanu, cyrkonu, tantalu, niobu, uranu i toru (zirkelit, baddeleyit, haczetolit, pirochlor)

3. W trzecim stadium tworzy się drobnoziarnisty agregat kalcytowo-dolomitowy zawierający amfibol alkaliczny, serpentyn, talk, charakterystyczna jest mineralizacja niobowa (pirochlor)

4. W czwartym stadium tworzy się drobnoziarnista masa o składzie dolomitowo-ankerytowym z syderytem oraz egirynem, arfvedstonitem, chlorytem, epidotem, albitem, grossularem, bastnäsytem, parisytem.

Wczesne generacje karbonatytów są zastępowane późniejszymi zwykle od granic ku centrum (w kierunku normalnego następstwa skał kompleksu intruzywnego). W karbonatytach kombinowanych, w których skład wchodzą karbonatytowe sztoki i dajki tworzą się później od centralnych sztoków, przecinając je.

WARUNKI FIZYKO-CHEMICZNE POWSTAWANIA ZŁÓŻ

1. W hiperbazytowym etapie powstają skały ultrazasadowe, dunitowo-perydotytowe, perydotyty i piroksenity.

2. W alkaliczno-hiperbazytowym etapie powstają biotytowe perydotyty i piroksenity, chatangity i skały menilitowe.

3. W ijolitowo-menilitowym etapie tworzą się skały których skład waha się od jakupirangitów do urtytów.

4. W czwartym etapie intrudują syenity nefelinowe i alkaliczne.

Wszystkim czterem etapom intruzji towarzyszą dajki komagmowe. Oprócz nich występują dajki późne przecinające wszystkie skały intruzywne i towarzyszące im metasomatyty. Kolejnym intruzją magm o zmiennym składzie towarzyszą metasomatyczne przeobrażenia skał w endo- i egzokontakcie. W wyniku metasomatozy endokontaktowej powstają wśród wcześniej utworzonych hiperbazytów skupienia nefelinowo-piroksenowe, piroksenowo-flogopitowe i pireksonowo-amfibolitowe. W wyniku metasomatozy egzokontaktowej powstają aurele fenityzacji wśród skał otaczających. Na dużych głębokościach przeważają skały ultrazasadowe, którym towarzyszy mineralizacja perowskitowo-tytanomagnetytowa, flogopitowa i dolomitowo-kalcytowa. Na średnich głębokościach przeważa formacja ijolitowo-meltejgitowa z karbonatytami kalcytowymi.
Na płytkich poziomach subwulkanicznych występują skały syenitowe z karbonatytami i tufy alkaliczne z mineralizacją barytowo-apatytową. Karbonatyty, które ze względu na swoją lokalizację należą do utworów przypowierzchniowych, związane są ze skałami ultrazasadowo-alkalicznymi. Wyróżnia się karbonatyty otwarte, gdy ultrazasadowo-alkaliczna magma dociera do powierzchni ziemi i tworzy wylewy, oraz zakryte. W obu przypadkach górne części ciał karbonatytowych są utworami przypowierzchniowymi, chociaż ciała te sięgają znacznej głębokości. Wyróżnia się następujące etapy ewolucji temperaturowej karbonatytów:

• Ultrabazyty, 1350-1100^oC

• Skały alkaliczne etapu ijolitowo-meltegenitowego, 1100-630 ^oC

• Skały typu syenitów nefelinowych, 750-620 ^oC

1. Karbonatyty pierwszego stadium, 630-520 ^oC

2. Karbonatyty drugiego stadium, 520-400^oC

3. Karbonatyty trzeciego stadium, 400-300^oC

4. Karbonatyty czwartego stadium, 300-200^oC

Hipoteza magmowa

O możliwości powstawania karbonatytów w wyniku krystalizacji ze stopu magmowego świadczy:

• Obecność w karbonatytach ksenolitów skał pochodzenia magmowego

• Tekstury fluidalne i zorientowanie dłuższych osi węglanów wzdłuż dajek karbonatytowych

• Niezależność składu karbonatytów od składu skał, które przecinają

• Obecność pokryw law karbonatytowych

Oddziaływanie mineralizatorów i skał otaczających w warunkach wysokiej temperatury i ciśnienia doprowadziło do powstania skał oliwinowych typu kimberlitów. W związku z tym mogło dojść do rozkładu krzemianów, uwolnienia pierwiastków rzadkich i przejścia do ruchliwej karbonatytowej cieczy magmowej. W tych warunkach uwalniał się dwutlenek węgla, który gromadził się w górnych partiach i zwiększał ciśnienie, które powodowało tworzenie się spękań radialnych i stożkowych wypełnionych roztworem węglanowo-magnezowym. W ten sposób powstaje system stożkowych dajek wypełnionych beforrsytami. Wznoszenie się tego typu stopów powodowało desylifikację skał bocznych i zwiększenie ilości wapnia w składzie samych stopów. W czasie migracji, ze względu na spadek ciśnienia, gromadziły się nowe porcje dwutlenku węgla, których ciśnienie powodowało powstawanie nowych, mniej stromych pęknięć stożkowych z towarzyszącymi wyrzutami gazów typu eksplozyjnego. Szczeliny i strefy rozkruszenia eksplozyjnego wypełniły się kolejnymi porcjami karbonatytów, których skład wyróżniał się większą zawartością kalcytu. W wyniku wydzielania gazów doszło do wyraźnej fenityzacji skał otaczających.

Hipoteza hydrotelmalna

Ilość magnezu i wapnia stopniowo zmniejsza się od wczesnych do późnych generacji skał magmowych, a w końcowym etapie dyferencjacji magmy dochodzi do stopniowego wzbogacenia jej w krzemionkę i alkalia.
Z pierwotnego ogniska magmy perydotytowej powstaje magma ultraalkaliczna nasycona dwutlenkiem węgla. Jest to możliwe gdy ognisko magmowe znajduje się na dużej głębokości i ma znaczne rozmiary w pionie. W tych warunkach dwutlenek węgla i inne składniki lotne pierwotnej magmy wędrują ku górze i koncentrują się w apikalnej strefie ogniska. Reakcja dwutlenku węgla z parą wodną i późniejsza dysocjacja kwasu węglowego powoduje dyfuzję jonów HCO₃ i CO₃. W takich warunkach powstaje mobilne pole elektryczne umożliwiające przemieszczenie ku górze jedno i dwuwartościowych kationów Na, K, Ca, Mg, B, Sr przy zachowaniu stabilnej pozycji jonów krzemionkowych. Proces ten prowadzi do nagromadzenia w górnych częściach ogniska magmy ultraalkalicznej wzbogaconej w dwutlenek węgla. W ten sposób powstaje seria skał ijolitowo-urtytowych i karbonatytów, a skały osłony pod wpływem fazy gazowej tych magm ulegają fenityzacji. Jednak z powodu szybkiego spadku temperatury i ciśnienia tylko niewielka część karbonatytów krystalizuje ze stopów. Większa ich część powstaje z oddzielających się od magmy roztworów gazowo-wodnych, nasyconych dwutlenkiem węgla, a reagując z otaczającymi skałami krzemionkowymi powodują ich metasomatyczne zastępowanie.

Potwierdzenia hipotezy hydrotermalnej:

1. Stopniowe przejście od karbonatytów do zastępowanych przez nie skał

2. Występowanie karbonatytów o liniowych kontaktach jak również ciał karbonatytowych o skomplikowanych granicach, często wzdłuż cienkich szczelin

3. Relikty niezmienionych skał krzemianowych przecięte siecią cienkich żyłek

4. Strefowość metasomatyczna w rozmieszczeniu asocjacji mineralnych na kontaktach skał węglanowych i krzemianowych

5. Zależność składu minerałów ciemnych i akcesorycznych od składu skał krzemianowych, które uległy zastępowaniu

6. Selektywny charakter metasomatozy węglanowej, podczas której hiperbazyty i ijolito-meltejgity zastępowane są częściej niż syenity nefelinowe i alkaliczne

7. Prawidłowa zmiana paragenez mineralnych w czasie wielostadialnego rozwoju procesu węglanowego odpowiednio do zmian kwasowości

OPIS ZŁÓŻ

1. Tajno

2. Palabora

Tajno

• Syenitowo-piroksenowa intruzja platformowa typu centralnego

• Perm/karbon- erozja

• Intruzja zbudowana jest z piroksenitów otoczonych syenitami

• Najstarszą fazą intruzywną jest ijolit

• Ijolity uległy silnemu potrzaskaniu i zbrekcjowaniu, tworząc megabrekcję

• Skały alkaliczno-skaleniowe, foidy syenitowe tworzą większe ciała lub spajają fragmenty ijolitu tworząc brekcję intruzywną

• Karbonatyty

• Skały hybrydalne, powstałe w wyniku homogenizacji brekcji w skutek alkalizacji

• Utwory żyłowo-dajkowe

• Wysokotemperaturowe karbonatyty zawierają: REE, fluoryt, siarczki Fe, Cu, Pb, Zn, Mo

• Niskotemperaturowe karbonatyty zawierają: niewielką ilość REE, ale większą ilość siarczanów Sr, Ba, Ca oraz siarczków

Palabora

• Intruzja w formie eliptycznej (1960 mln lat)

• Centralna część zbudowana z karbonatytów z apatytem, magnetytem

• Karbonatyty otoczone shonkonitami, piroksenitami, dolerytami

• Kompleks pocięty jest dajkami diabazowymi (1800 mln lat)

• Złoże rozpoznano do głębokości 1350 m

• Komin loolekop współśrodkowo warstwowany

• Od dołu w kominie loolekop piroksenity otaczają pegmatoidowy piroksenit

• Pierścieniowo zalega magnetytowo-oliwinowo-apatytowa skała

• W centrum znajduje się karbonatyt z małą ilością apatytu

• Karbonatyt intrudował w dwóch stadiach

1. Starsze karbonatyty są średnio-, gruboziarniste

2. Młodsze karbonatyty są równoziarniste

1. Mają charakter transgresywny

2. Zawierają: kalcyt, dolomit, oliwin, biotyt

• Okruszcowanie cu związane z karbonatytem transgresywnym

• Cu była wprowadzana przed i w czasie tworzenia się karbonatytu transgresywnego

• Minerały kruszcowe: chalkopiryt, chalkozyn, bornit, kubanit




4

---