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Carbonatite is a unique type of intrusive igneous deposit which is rich in calcium
carbonate (calcite, CaCO3) and minerals of the carbonate class. Calcium carbonate
is typically burned out of igneous materials by intense heat; the preponderance of
calcite found in carbonatite therefore makes it a very unusual type of igneous
formation. Carbonatite deposits may form as plugs, dikes, sills, or veins when
carbonatite magma intrudes into host rock formations. Carbonatites are only
observed to occur in continental plates and do not occur in oceanic plates or at
plate boundaries.
Carbonatite magma differs greatly from the more prevalent silicate magma, and
the two different types of magma are immiscible. Carbonatite rarely contains more
than 10% silica by mass and may contain much less. Such magmas possess a
very low viscosity because the lack of silica prevents extensive silicate
polymerization. It has been shown experimentally that at a temperature of around
600° Celsius a magma possessing a high carbon dioxide (CO2) content will divide
into separate, immiscible silicate and carbonatite magmas.
One possible method of carbonatite formation is that a parent magma
originating in the mantle underneath a continental crust rises until it reaches the
boundary between crust and mantle. The magma may then be of a higher density
than the crustal plate and may be detained. Ferromagnesic silicates may crystallize
out at these high temperatures although non ferromagnesic silicates remain liquid.
Portions of the crustal plate, which contains plentiful carbonates, may also melt
and be incorporated into the magma. When the ferromagnesic silicates are
removed from the magma its density decreases due to the newly lessened relative
concentration of iron and magnesium. The magma may then rise into the crust until
it reaches zones of lower temperature (around 600° Celsius) where it may separate
into silicate and carbonatite magmas.
Carbonatites contain atypically high concentrations of rare earth elements such
as titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn),
yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), barium (Ba), lanthanum
(La), cesium (Ce), samarium (Sm), europium (Eu), lead (Pb), thorium (Th), and
uranium (U). The elements sulfur (S), phosphorous (P), and fluorine (F) are also
frequently present. High concentrations of magnetic materials may result in
observations of unusual magnetic phenomena; atypically high concentrations of
radioactive elements may produce unusual levels of radioactivity in the vicinity of a
carbonatite.
Calcite (CaCO3), dolomite (CaMg(CO3)2), and ankerite (CaFe(CO3)2) are the most
common minerals found in carbonatites. The carbonates strontianite ( SrCO3), and
magnesite (MgCO3); the sulfides pyrite (FeS2), molybdenite (MoS2), galena (PbS),
chalcopyrite (CuFeS2), and sphalerite (ZnS); the oxides ilmenite (FeTiO3), hematite
(Fe2O3), rutile (TiO2), and zircon (ZrSiO4); the sulfate barite (BaSO4); the phosphates
monazite ((Ce,La)PO4), and fluorapatite (Ca5F(PO4)3); and the halide fluorite (CaF2) are
other species which are often present.
Genesis
Carbonatite lava at Ol Doinyo Lengai volcano, Tanzania.
Carbonatites are rare, peculiar igneous rocks formed by unusual processes and
from unusual source rocks. Three models of their formation exist:



direct generation by very low degree partial melts in the mantle and melt
differentiation
liquid immiscibility between a carbonate melt and a silicate melt
peculiar, extreme crystal fractionation
Evidence for each process exists, but the key is that these are unusual
phenomena. Historically, carbonatites were thought to form by melting of limestone
or marble by intrusion of magma but geochemical and mineralogical data discount
this.
Las Carbonatitas son un tipo único de depósito ígneo intrusivo, rico en carbonato
de calcio (calcita, CaCO3) y minerales de la clase carbonato. El carbonato de calcio
es normalmente fundido de materiales ígneos por intenso calor; la preponderancia
de calcita que se encuentra en carbonatita por lo tanto, hace que sea un tipo muy
inusual de formación ígnea. Depósitos carbonatita pueden formar como tapones,
diques, sills, o venas cuando el magma carbonatitico se introduce en la roca
huésped. las Carbonatitas sólo se generan en las placas continentales y no se
producen en las placas oceánicas o en los límites de placas.
El Magma carbonatitico difiere en gran medida del magma silicatado, y los
dos tipos de magma el silicatado y el carbonatitico son inmiscibles. Las
Carbonatitas rara vez contiene más de 10% de sílice y puede contener mucho
menos. Tales magmas poseen una viscosidad muy baja debido a la falta de sílice
impide extensa polimerización de silicatos. Se ha demostrado experimentalmente
que a una temperatura de unos 600 ° Celsius un magma que posee alto contenido
de dióxido de carbono (CO2) se dividirá en un magma silicatado y
otro
carbonatitico, generando una desmezclas de magmas inmiscibles.
Una posible teoría de la formación de carbonatita es que un magma padre
generado en el manto debajo de una corteza continental se eleva hasta que
alcanza el límite entre la corteza y el manto. El magma puede entonces ser de una
densidad mayor que la placa cortical y puede ser detenido. Los silicatos ferro
magnesianos pueden cristalizar a estas altas temperaturas aunque silicatos no
ferromagnesianos permanecen en estado líquido. Algunas partes de la placa de la
corteza, que contienen abundantes carbonatos, pueden fundirse y ser incorporado
en el magma. Cuando los silicatos ferromagnesianos se eliminan del magma su
densidad disminuye debido a la concentración relativa de hierro y magnesio es
reducido. El magma puede entonces elevarse en la corteza hasta que alcance las
zonas de menor temperatura (alrededor de 600 ° C) en las que puede separarse
en dos uno en silicatado y otro carbonatitico.
las Carbonatitas contienen altas concentraciones atípica de elementos de
tierras raras tales como el titanio (Ti), vanadio (V), manganeso (Mn), hierro (Fe),
cobre (Cu), zinc (Zn), itrio (Y), zirconio (Zr) , niobio (Nb), molibdeno (Mo), bario
(Ba), lantano (La), cesio (Ce), samario (Sm), europio (Eu), plomo (Pb), torio (Th) y
uranio (U ). El azufre elementos (S), fósforo (P), y el flúor (F) también están
presentes con frecuencia. Las altas concentraciones de materiales magnéticos
pueden dar lugar a observaciones de los fenómenos magnéticos inusuales;
atípicamente altas concentraciones de elementos radiactivos pueden producir
niveles inusuales de radiactividad en las proximidades de una carbonatita.
La calcita (CaCO3), dolomita (CaMg (CO3) 2), y ankerita (Café (CO3) 2) son
los minerales más comunes que se encuentran en carbonatitas. El carbonatos
estroncianita (SrCO3), y magnesita (MgCO3); Los sulfuros como pirita (FeS2),
molibdenita (MoS2), galena (PbS), calcopirita (CuFeS2), y esfalerita (ZnS); los
oxidos como la ilmenita (FeTiO3), hematita (Fe2O3), rutilo (TiO2), y circón
(ZrSiO4); sulfatos como la barita (BaSO4); la fosfatos monacita ((Ce, La) PO4), y
fluorapatita (Ca5F (PO4) 3); y haluros como la fluorita (CaF2) son otras especies
que a menudo están presentes.
GÉNESIS
las Carbonatitas son unas rocas ígneas peculiares y raras, formadas por procesos
inusuales y de rocas generadoras inusuales. Existen tres modelos de su formación:
• generación directa por fusión parcial de
diferenciación magmática.
muy bajo grado en el manto y
• Inmiscibilidad líquida entre un fundido rico en carbonato y uno silicatado
• Peculiar, cristalización fraccionada extrema
Existe evidencia para cada proceso, pero la clave es que estos son fenómenos
inusuales. Históricamente, se pensaba que las carbonatitas se formaban por
fusión de caliza o mármol por la intrusión de magma pero geoquímica y
mineralógicamente se ha descartado esta hipótesis.