Карбонатити — Вікіпедія

Карбонати́ти (рос. карбонатиты, англ. carbonatites, нім. Karbonatite) — карбонатні або силікатно-карбонатні гірські породи.

Карбонатити були вперше науково описані норвезьким петрографом і мінералогом Вальдемаром Крістофером Брьоґґером (нім. Brögger) у 1920 році в серії публікацій Норвезької академії наук. Його робота базується на відслоненнях району Фен на півдні Норвезького Телемарка (типове місце розташування).^[1][2]

Магматичне походження карбонатиту було детально вивчено і аргументовано шведським геологом Гаррі фон Еккерманом (1886–1969) у 1948 році на основі його дослідження комплексу Альне ^[3]. Проте саме виверження вулкана Ол-Доїньйо-Ленгаї в Танзанії в 1960 році призвело до геологічних досліджень, які остаточно підтвердили думку про те, що карбонатит є похідним від магми.^[4]

Карбонатити — гірські породи білого або сірого кольору із зернистою структурою, що нагадує мармури.

Карбонатити складені більш ніж на 50 % кальцитом, доломітом, анкеритом тощо. Крім карбонатів, можуть бути присутні піроксен, амфібол, флогопіт, форстерит, апатит, магнетит, титаніт, лужний польовий шпат, рідкіснометальні мінерали (пірохлор, бадделеїт, бастнезит, циркон тощо). У разі їх присутності в значній кількості породу називають піроксеновим, флогопітовим, магнетитовим, апатитовим карбонатитом. Специфічна особливість складу карбонатитів — їх часте збагачення рідкісними і розсіяними елементами (ніобієм, залізом, титаном тощо).

Карбонатитові магми характеризуються дуже низькою в'язкістю. Карбонатитні розплави — це іонізовані рідини, які, на відміну від силікатних рідин, мають невелику або зовсім не схильні до полімеризації. Важливою фізичною властивістю карбонатитових розплавів є їх висока електропровідність, яка перевищує електропровідність силікатних розплавів до трьох порядків і перевищує електропровідність гідрованого матеріалу мантії до п'яти порядків. Отже, карбонатні розплави можна використовувати для пояснення підвищених аномалій провідності в глибокій області астеносфери. Потоки карбонатної лави, що виникли, нестійкі на земній поверхні і реагують, поглинаючи воду при контакті з атмосферою.

Карбонатити — це рідкісні, своєрідні магматичні породи. Існує три моделі їх формування:

• пряма генерація шляхом розплавів в мантії та диференціації розплаву,
• незмішуваність карбонатного і силікатного розплавів,
• своєрідне, екстремальне фракціонування кристалів.

Докази для кожного процесу існують, але ключовим є те, що це незвичайні явища. Історично вважалося, що карбонатити утворюються в результаті плавлення вапняку або мармуру в результаті вторгнення магми, але геохімічні та мінералогічні дані це ігнорують. Наприклад, ізотопний склад вуглецю карбонатитів подібний до мантії, а не до осадового вапняку.^[5]

Карбонатити поширені у складі складних кільцевих плутонічних лужно-ультраосновних комплексів. У кільцевих масивах карбонатити утворюють штоки, кільцеві і конічні дайки, жили, штокверки; у вулканічних породах — штоки типу «пробок». Карбонатити, як правило, найпізніші з порід, що складають кільцеві масиви і вулканічні утворення. Виявлені також ефузивні і пірокластичні карбонатити, які утворюють автономні лавові потоки, покривала з вулканічного попелу і конуси. Вважається, що карбонатити загалом — гетерогенні породи.

Всього на Землі відомо 527 місцезнаходжень карбонатитів, які знаходяться на всіх континентах, а також на островах океану. Більшість карбонатитів є неглибокими інтрузивними тілами магматичних порід, багатих кальцитом, у формі вулканічних шийок, дайок і конусних листів. Зазвичай вони виникають у зв'язку з більшими інтрузіями багатих на луги силікатних вивержених порід. Екструзивні карбонатити особливо рідкісні, відомо лише 49, і вони, здається, обмежені кількома континентальними рифтовими зонами, такими як долина Рейну та Східноафриканська рифтова система.^[6]

Супутні магматичні породи зазвичай включають ійоліт, тешеніт, лампрофіри, фоноліт, фойяїт, шонкініт, піроксеніт і нефеліновий сієніт.

Карбонатити, як правило, пов'язані з недонасиченими (з низьким вмістом кремнію) магматичними породами, які є або лужними (Na₂O та K₂O), двовалентним залізом (Fe₂O₃) і багатими цирконієм агпаїтовими породами, або бідними лугами, багатими на FeO-CaO-MgO та бідними на цирконій міаскітними породами.^[7]

Серед найбільших родовищ, пов'язаних з карбонатитами — родовища флогопіту і вермикуліту (Ковдор на Кольському п-ві, Гулинський масив — Полярний Сибір), заліза (Ковдор на Кольському п-ві; Пхалаборва в ПАР), фосфору (Пхалаборва в ПАР; Сукулу в Уганді та ін.), багаті родовища руд ніобію (Араша, Бразилія; Луеш, Демократична Республіка Конго; Ока, Канада та ін.), також родовища танталу (Нкомбва, Замбія), цирконію (Пхалаборва, ПАР), рідкісних земель (Мріма, Кенія), міді (Пхалаборва, ПАР), флюориту (Тагна, Росія), цементної і вапнистої сировини (Тороро і Сукулу, Уганда).

В Україні присутні, зокрема, в Західному Приазов'ї (Чернігівський масив)^[8]

Карбонатити — сировина для одержання ряду металів. Карбонатити можуть містити економічні або аномальні концентрації рідкоземельних елементів, фосфору, ніобію-танталу, урану, торію, міді, заліза, титану, ванадію, барію, фтору, цирконію та інших рідкісних або несумісних елементів. Апатит, барит і вермикуліт є одними з промислово важливих мінералів, пов'язаних з деякими карбонатитами.^[7]

Карбонатити — збагачені мікроелементами, вони мають найвищу концентрацію лантаноїдів з усіх відомих типів порід.^[9] Найбільшими родовищами REE-карбонатитів є Баян-Обо ^[10], Маунтін-Пасс ^[11] Маоніупін ^[12] і Маунт-Велд ^[13].

Жильні відкладення торію, флюориту або рідкоземельних елементів можуть бути пов’язані з карбонатитами і можуть розташовуватися всередині метасоматизованого ореолу карбонатиту.

Як приклад, комплекс Пхалаборва в Південній Африці видобув значну кількість міді (у вигляді халькопіриту, борніту та халькозиту), апатиту, вермикуліту разом із меншою кількістю магнетиту, ліннеїту (кобальт), бадделеїту (цирконій-гафній), а також побічним продуктом золота, срібла, нікелю і платини.^[7]

• карбонатність породи

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
• Геологія корисних копалин. Ч.1 Рудогенез. Ю.В. Ляхов, М.М. Павлунь, С.І. Ціхонь - Львів, 2012 - ISBN 978-966-613-962-0
• Bell, Keith, ed., 1989, Carbonatites, genesis and evolution: London, Unwin Hyman, 618 p.
• Duncan R. K., Willett G. C. (1990) – Mount Weld Carbonatite: in Hughes F. E. (Ed.), 1990 Geology of the Mineral Deposits of Australia & Papua New Guinea The AusIMM, Melbourne Mono 14, v. 1 pp. 591–597.
• Peter J. Modreski, Theodore J. Armbrustmacher, and Donald B. Hoover "Carbonatite Deposits" USGS Carbonatite Deposits. Retrieved January 31, 2005.
• Heinrich, E.W., 1966, The geology of carbonatites: Chicago, Rand McNally, 555 p.
• Roland Vinx: Gesteinsbestimmung im Gelände. 2. Auflage. Springer-Verlag. Berlin/ Heidelberg 2008, ISBN 978-3-8274-1925-5, S. 213 f.