La carbonatita ( / kɑːrˈbɒnəˌtaɪt / ) es un tipo de roca ígnea intrusiva o extrusiva definida por una composición mineralógica que consta de más del 50% de minerales carbonatados . [1] Las carbonatitas pueden confundirse con el mármol y pueden requerir verificación geoquímica.
Las carbonatitas generalmente se presentan como pequeños tapones dentro de complejos intrusivos alcalinos zonados, o como diques , umbrales , brechas y vetas . [2] Están casi exclusivamente asociados con entornos tectónicos relacionados con el rift continental . 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 todos los yacimientos de carbonatita son intrusivos o subvolcánicos . Esto se debe a que los flujos de lava de carbonatita , compuestos en gran parte por 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 infrecuentes 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 fósiles de carbonatita, como muestra la composición de las inclusiones fundidas. [4]
Sólo se sabe que un volcán de carbonatita ha entrado en erupción en el tiempo histórico, el volcán activo Ol Doinyo Lengai en Tanzania . Entra en erupción con la lava más fría del mundo, a 500-600 °C (932-1112 °F). La lava es natrocarbonatita dominada por nyerereita y gregoryita .
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 de Alnö . [5] [6] Sin embargo, fue la erupción de Ol Doinyo Lengai en Tanzania en 1960 la que llevó 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 formadas por procesos inusuales y a partir de rocas fuente inusuales. Existen tres modelos de su formación:
Existe evidencia de cada proceso, pero la clave es que se trata de fenómenos inusuales. Históricamente, se pensaba que las carbonatitas se formaban mediante la fusión de piedra caliza o mármol por intrusión de magma , pero los datos geoquímicos y mineralógicos lo descartan. Por ejemplo, la composición isotópica de carbono de las carbonatitas es similar a la de un manto y no a la de la piedra caliza sedimentaria. [7]
La edad de las carbonatitas varía desde el Arcaico hasta el presente: la carbonatita más antigua, Tupertalik en Groenlandia, tiene 3007 Ma, mientras que el volcán Ol Doinyo Lengai en Tanzania está actualmente activo. [8]
La mineralogía primaria es muy variable, pero puede incluir natrolita , sodalita , apatita , magnetita , barita , fluorita , minerales del grupo ancilita y otros minerales raros que no se encuentran en las rocas ígneas más comunes. El reconocimiento de las carbonatitas puede resultar difícil, especialmente porque su mineralogía y textura pueden no diferir mucho de las del mármol , excepto por la presencia de minerales ígneos. También pueden ser fuentes de mica o vermiculita .
Las carbonatitas se clasifican en variedades o facies calcíticas sovita (de textura gruesa) y alvikita (de textura más fina) . Los dos también se distinguen por la composición de elementos menores y traza . [9] [10] Los términos rauhaugita y beforsita se refieren a yacimientos ricos en dolomita y ankerita, respectivamente. Las carbonatitas alcalinas se denominan lengaita . Los ejemplos con 50-70% de minerales carbonatados se denominan silicocarbonatitas . [10] Además, las carbonatitas pueden estar enriquecidas en magnetita y apatita o en elementos de tierras raras , flúor y bario . [11]
La natrocarbonatita se compone en gran parte de dos minerales, nyerereita (llamada así por Julius Nyerere , el primer presidente de Tanzania independiente ) y gregoryita (llamada así por John Walter Gregory , uno de los primeros geólogos en estudiar el Rift de África Oriental y autor del libro The Great Valle del Rift ). Ambos minerales son carbonatos en los que el sodio y el potasio están presentes en cantidades importantes. Ambos son anhidros , y cuando entran en contacto con la humedad de la atmósfera, comienzan a reaccionar extremadamente rápido. La lava y las cenizas de color negro o marrón oscuro que brotan comienzan a tornarse 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 carbonatados . La mayoría de las carbonatitas tienden a incluir alguna fracción mineral de silicato; por definición, una roca ígnea que contiene >50% de minerales carbonatados se clasifica como carbonatita. Los minerales de silicato asociados con tales composiciones son piroxeno , olivino y minerales subsaturados de sílice como nefelina y otros feldespatoides .
Geoquímicamente, las carbonatitas están dominadas por elementos incompatibles (Ba, Cs, Rb) y agotamiento de elementos compatibles (Hf, Zr, Ti). Esto, junto con su composición subsaturada de sílice, respalda la inferencia de que las carbonatitas se forman mediante bajos grados de fusión parcial .
Un tipo específico de alteración hidrotermal denominada fenitización se asocia típicamente con intrusiones de carbonatita. Este conjunto de alteración 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 formados por silicatos ricos en sodio, arfvedsonita , barkevikita y glaucofano junto con fosfatos , hematita y otros óxidos de hierro y titanio. [11]
En total se conocen en la Tierra 527 localidades de carbonatita, 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 láminas cónicas. Estos generalmente ocurren en asociación con intrusiones más grandes de rocas ígneas de silicato ricas en álcalis. Las carbonatitas extrusivas son particularmente raras, sólo 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 típicamente incluyen ijolita , melteigita , teschenita, lamprófiros , fonolita , foyaita, shonkinita , piroxenita con foid insaturada de sílice ( essexita ) y sienita nefelina .
Las carbonatitas se asocian típicamente con rocas ígneas subsaturadas (bajas en sílice ) que son alcalinas (Na 2 O y K 2 O), hierro férrico (Fe 2 O 3 ) y rocas agpaíticas ricas en circonio o pobres en álcalis, FeO-CaO-MgO. -rocas miaskiticas ricas y pobres en circonio. [11]
La carbonatita Mount Weld no está asociada con un cinturón o conjunto de rocas ígneas alcalinas, aunque se conocen magmas calco-alcalinos en la región. La génesis de esta carbonatita arcaica sigue siendo polémica ya que es el único ejemplo de carbonatita arcaica en Australia.
Se sabe que la carbonatita se forma en asociación con complejos de rocas alcalino-ígneas divididos en zonas concéntricas; el ejemplo típico de esto es Phalaborwa, Sudáfrica .
En el Escudo Guyanés se reportan carbonatitas en forma de umbrales, lopolitos y diques raros .
Las carbonatitas Mud Tank y Mount Weld toman la forma de cuerpos intrusivos cilíndricos de múltiples etapas con varias fases distintas de intrusión de carbonatita. En otros cinturones móviles del Proterozoico en Australia hay diques y umbrales de carbonatita más pequeños , típicamente como diques y vainas discontinuas.
Se conocen decenas 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". [dieciséis]
El volcán Ol Doinyo Lengai , en el Rift de África Oriental , es el único volcán de carbonatita activo del mundo. Otros volcanes de carbonatita más antiguos se encuentran en la misma región, 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 oligoelementos están extremadamente enriquecidos en carbonatitas y tienen la mayor concentración de lantánidos de cualquier tipo de roca conocido. [17] Los depósitos de carbonatita REE más grandes son Bayan Obo, [18] Mountain Pass, [19] Maoniuping, [20] y Mount Weld. [21]
Los depósitos de venas de torio , fluorita o elementos de tierras raras pueden estar asociados con carbonatitas y pueden alojarse internamente o dentro de la aureola metasomatizada de una carbonatita.
Como ejemplo, el complejo Palabora de Sudáfrica ha producido importantes cantidades de cobre (como calcopirita , bornita y calcocita ), apatita, vermiculado junto con magnetita menor, linneita ( cobalto ), baddeleyita (circonio-hafnio) y subproductos oro , plata . , níquel y platino . [11]
