La carbonatita ( / k ɑːr ˈ b ɒ n ə ˌ t aɪ t / ) es un tipo de roca ígnea intrusiva o extrusiva definida por una composición mineralógica que consiste en más del 50% de minerales de carbonato . [1] Las carbonatitas pueden confundirse con el mármol y pueden requerir verificación geoquímica.
Las carbonatitas suelen aparecer como pequeños tapones dentro de complejos intrusivos alcalinos zonificados, o como diques , umbrales , brechas y vetas . [2] Se asocian casi exclusivamente con entornos tectónicos relacionados con rifts continentales . Parece que ha habido un aumento constante en la actividad ígnea carbonatítica a lo largo de la historia de la Tierra, desde el eón Arcaico hasta el presente.
Casi todas las formaciones de carbonatita son intrusivas o intrusivas subvolcánicas . Esto se debe a que los flujos de lava de carbonatita , al estar compuestos principalmente de carbonatos solubles, se erosionan fácilmente y, por lo tanto, es poco probable que se conserven en el registro geológico. Por lo tanto, las erupciones de carbonatita en forma de lava pueden no ser tan poco comunes como se pensaba, pero se han conservado mal a lo largo de la historia de la Tierra . [3]
Las composiciones líquidas de carbonatita son significativamente más alcalinas que lo que se conserva en el registro de rocas carbonatitas fósiles, como lo muestra la composición de las inclusiones fundidas. [4]
Solo se sabe que un volcán de carbonatita entró en erupción en la historia: el volcán activo Ol Doinyo Lengai en Tanzania . Erupciona con la lava más fría del mundo, a 500–600 °C (932–1112 °F). La lava es natrocarbonatita dominada por nyerereíta y gregoryíta .
El origen magmático de la carbonatita fue argumentado en detalle por el geólogo sueco Harry von Eckermann en 1948 basándose en su estudio del Complejo Alnö . [5] [6] Sin embargo, fue la erupción de 1960 de Ol Doinyo Lengai en Tanzania la que condujo a investigaciones geológicas que finalmente confirmaron la opinión de que la carbonatita se deriva del magma . [5]
Las carbonatitas son rocas ígneas raras y peculiares que se forman mediante procesos inusuales y a partir de rocas madre poco comunes. Existen tres modelos de su formación:
Existen evidencias de cada proceso, pero la clave es que se trata de fenómenos inusuales. Históricamente, se pensaba que las carbonatitas se formaban por fusión de piedra caliza o mármol por intrusión de magma , pero los datos geoquímicos y mineralógicos descartan esta posibilidad. Por ejemplo, la composición isotópica de carbono de las carbonatitas es similar a la del manto y no a la de la piedra caliza sedimentaria. [7]
La edad de las carbonatitas va desde el Arcaico hasta el presente: la carbonatita más antigua, Tupertalik en Groenlandia, tiene 3007 Ma de antigüedad, mientras que el volcán Ol Doinyo Lengai en Tanzania se encuentra actualmente activo. [8]
La mineralogía primaria es muy variable, pero puede incluir natrolita , sodalita , apatita , magnetita , barita , fluorita , minerales del grupo de la ancylita y otros minerales raros que no se encuentran en las rocas ígneas más comunes. El reconocimiento de las carbonatitas puede ser difícil, especialmente porque su mineralogía y textura pueden no diferir mucho del mármol, excepto por la presencia de minerales ígneos. También pueden ser fuentes de mica o vermiculita .
Las carbonatitas se clasifican como variedades o facies de sovita calcítica (textura gruesa) y alvikita (textura más fina) . Las dos también se distinguen por la composición de elementos menores y traza . [9] [10] Los términos rauhaugita y beforsita se refieren a ocurrencias ricas en dolomita y ankerita respectivamente. Las carbonatitas alcalinas se denominan lengaíta . Los ejemplos con 50–70% de minerales de carbonato se denominan silicocarbonatitas . [10] Además, las carbonatitas pueden estar enriquecidas en magnetita y apatita o elementos de tierras raras , flúor y bario . [11]
La natrocarbonatita está compuesta principalmente por dos minerales, la nyerereíta (nombrada en honor a Julius Nyerere , el primer presidente de Tanzania independiente ) y la gregoryíta (nombrada en honor a John Walter Gregory , uno de los primeros geólogos en estudiar el Rift de África Oriental y autor del libro El Gran Valle del Rift ). Estos minerales son carbonatos en los que el sodio y el potasio están presentes en cantidades significativas. Ambos son anhidros y, cuando entran en contacto con la humedad de la atmósfera, comienzan a reaccionar extremadamente rápido. La lava y las cenizas negras o marrón oscuras que brotan comienzan a volverse blancas en unas pocas horas, luego grises después de unos días y luego marrones después de unas semanas. [12]
Las carbonatitas son rocas ígneas inusuales compuestas predominantemente de minerales de carbonato . La mayoría de las carbonatitas tienden a incluir alguna fracción de mineral de silicato; por definición, una roca ígnea que contiene >50% de minerales de carbonato se clasifica como carbonatita. Los minerales de silicato asociados con tales composiciones son piroxeno , olivino y minerales subsaturados en sílice como la nefelina y otros feldespatoides .
Geoquímicamente, las carbonatitas están dominadas por elementos incompatibles (Ba, Cs, Rb) y por disminuciones de elementos compatibles (Hf, Zr, Ti). Esto, junto con su composición subsaturada en sílice, respalda la inferencia de que las carbonatitas se forman por grados bajos de fusión parcial .
Un tipo específico de alteración hidrotermal denominada fenitización se asocia típicamente con intrusiones de carbonatita. Este conjunto de alteraciones produce una mineralogía de roca única denominada fenita en honor a su localidad tipo, el complejo Fen en Noruega . La alteración consiste en halos metasomáticos que consisten en silicatos ricos en sodio arfvedsonita , barkevikita y glaucofano junto con fosfatos , hematita y otros óxidos de hierro y titanio. [11]
En total, se conocen 527 localidades de carbonatitas en la Tierra, que se encuentran en todos los continentes y también en islas oceánicas. La mayoría de las carbonatitas son cuerpos intrusivos poco profundos de rocas ígneas ricas en calcita en forma de cuellos volcánicos, diques y capas cónicas. Por lo general, se presentan en asociación con intrusiones más grandes de rocas ígneas de silicato ricas en álcali. Las carbonatitas extrusivas son particularmente raras, solo se conocen 49, y parecen estar restringidas a unas pocas zonas de rift continental, como el valle del Rin y el sistema de rift de África Oriental. [13]
Las rocas ígneas asociadas incluyen típicamente ijolita , melteigita , teschenita , lamprófiras , fonolita , foyaíta, shonkinita , piroxenita con contenido de sílice subsaturado ( essexita ) y sienita nefelínica .
Las carbonatitas se asocian típicamente con rocas ígneas subsaturadas (bajo contenido de sílice ) que son rocas agpaiticas ricas en álcali (Na2O y K2O ) , hierro férrico (Fe2O3 ) y circonio o rocas miaskíticas pobres en álcali, ricas en FeO-CaO-MgO y pobres en circonio. [11]
La carbonatita de Mount Weld no está asociada a ningún cinturón o conjunto de rocas ígneas alcalinas, aunque se conocen magmas calcoalcalinos en la región. La génesis de esta carbonatita arqueana sigue siendo controvertida, ya que es el único ejemplo de carbonatita arqueana en Australia.
Se sabe que la carbonatita se forma en asociación con complejos de rocas ígneas alcalinas zonificadas concéntricamente, siendo el ejemplo típico de esto Phalaborwa, Sudáfrica .
En el Escudo de Guyana se han reportado carbonatitas en forma de umbrales, lopolitos y raros diques .
Las carbonatitas de Mud Tank y Mount Weld toman la forma de cuerpos intrusivos cilíndricos de múltiples etapas con varias fases distintas de intrusión de carbonatita. Existen diques y umbrales de carbonatita más pequeños en otros cinturones móviles del Proterozoico en Australia, generalmente como diques y cápsulas discontinuas.
Se conocen docenas de carbonatitas, entre ellas:
En 2017, se confirmó el descubrimiento de un nuevo depósito de carbonatita al noroeste de Prince George, Columbia Británica , en una región denominada "Cinturón de metales raros de las Montañas Rocosas". [16]
El volcán Ol Doinyo Lengai , en el Rift de África Oriental, es el único volcán de carbonatita activo del mundo. En la misma región se encuentran otros volcanes de carbonatita más antiguos, incluido el monte Homa .
Las carbonatitas pueden contener concentraciones económicas o anómalas de elementos de tierras raras , fósforo , niobio - tántalo , uranio , torio , cobre , hierro , titanio , vanadio , bario , flúor , circonio y otros elementos raros o incompatibles. La apatita , la barita y la vermiculita se encuentran entre los minerales de importancia industrial asociados con algunas carbonatitas. [11]
Los elementos traza están extremadamente enriquecidos en carbonatitas, y tienen la mayor concentración de lantánidos de cualquier tipo de roca conocido. [17] Los depósitos de carbonatitas de REE más grandes son Bayan Obo, [18] Mountain Pass, [19] Maoniuping, [20] y Mount Weld. [21]
Los depósitos de vetas de torio , fluorita o elementos de tierras raras pueden estar asociados con carbonatitas y pueden estar alojados internamente o dentro de la aureola metasomatizada de una carbonatita.
Como ejemplo, el complejo Palabora de Sudáfrica ha producido una cantidad significativa de cobre (como calcopirita , bornita y calcocita ), apatita, vermiculada junto con magnetita en menor medida, linnaeíta ( cobalto ), baddeleyita (circonio-hafnio) y, como subproductos , oro , plata , níquel y platino . [11]
