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Carbonatita

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Lava de carbonatita en el volcán Ol Doinyo Lengai , Tanzania

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 carbonatados . [ 1 ] Las carbonatitas pueden confundirse con el mármol y pueden requerir verificación geoquímica.

Las carbonatitas suelen presentarse como pequeños tapones dentro de complejos intrusivos alcalinos zonados, o como diques , sills , 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 la actualidad.

Casi todas las manifestaciones de carbonatita son intrusiones o intrusiones subvolcánicas . Esto se debe a que los flujos de lava carbonatítica , 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 consiguiente, las erupciones de carbonatita en forma de lava podrían 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 las que se conservan en el registro fósil de rocas de carbonatita, como lo demuestra la composición de las inclusiones fundidas. [ 4 ]

Solo se conoce un volcán de carbonatita que haya entrado en erupción en tiempos históricos: 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 gregoryita . Otro ejemplo de lava de carbonatita se encuentra en la isla Brava, ubicada en las islas de Cabo Verde . Si bien no se han producido erupciones volcánicas recientes, la actividad sísmica actual indica que el volcán podría estar activo. [ 5 ]  

Génesis

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 . [ 6 ] [ 7 ] Sin embargo, fue la erupción de Ol Doinyo Lengai en Tanzania en 1960 la que condujo a investigaciones geológicas que finalmente confirmaron la visión de que la carbonatita se deriva del magma . [ 6 ]

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:

  1. generación directa por fusiones parciales de muy bajo grado en el manto y diferenciación de fusión ,
  2. inmiscibilidad líquida entre una masa fundida de carbonato y una masa fundida de silicato ,
  3. Fraccionamiento cristalino peculiar y extremo.

Existen evidencias de cada proceso, pero lo fundamental es que se trata de fenómenos inusuales. Históricamente, se creía que las carbonatitas se formaban por la fusión de caliza o mármol debido a la intrusión de magma , pero los datos geoquímicos y mineralógicos descartan esta hipótesis. Por ejemplo, la composición isotópica del carbono de las carbonatitas es similar a la del manto y no a la de la caliza sedimentaria. [ 8 ]

La edad de las carbonatitas abarca desde el Arcaico hasta la actualidad: la carbonatita más antigua, Tupertalik en Groenlandia, tiene 3007 millones de años, mientras que el volcán Ol Doinyo Lengai en Tanzania se encuentra actualmente activo. [ 9 ]

Mineralogía

La mineralogía primaria es muy variable, pero puede incluir natrolita , sodalita , apatita , magnetita , barita , fluorita , minerales del grupo de la ancilita y otros minerales raros que no se encuentran en rocas ígneas más comunes. La identificación de las carbonatitas puede ser difícil, especialmente porque su mineralogía y textura pueden no diferir mucho del mármol , salvo por la presencia de minerales ígneos. También pueden ser fuentes de mica o vermiculita .

Las carbonatitas se clasifican en variedades o facies de sovita calcítica (de textura gruesa) y alvikita (de textura más fina) . También se distinguen por su composición de elementos menores y traza . [ 10 ] [ 11 ] Los términos rauhaugita y beforsita se refieren a yacimientos ricos en dolomita y ankerita , respectivamente. Las carbonatitas alcalinas se denominan lengaíta . Los ejemplos con un 50-70% de minerales carbonatados se denominan silicocarbonatitas . [ 11 ] Además, las carbonatitas pueden estar enriquecidas en magnetita y apatita o en elementos de tierras raras , flúor y bario . [ 12 ]

La natrocarbonatita se compone principalmente de dos minerales: la nyerereíta (llamada así en honor a Julius Nyerere , primer presidente de la Tanzania independiente ) y la gregoryíta (llamada así en honor a John Walter Gregory , uno de los primeros geólogos en estudiar el Valle del Rift de África Oriental y autor del libro El Gran Valle del Rift ). Ambos minerales son carbonatos quecontienen cantidades significativas de sodio y potasio . Son anhidros y, al entrar en contacto con la humedad atmosférica, reaccionan con extrema rapidez. La lava y la ceniza negras o marrón oscuro que erupcionan comienzan a tornarse blancas en pocas horas, luego grises después de unos días y, finalmente, marrones después de unas semanas. [ 13 ]

Geoquímica

Magnesiocarbonatita, procedente del complejo de carbonatitas Verity-Paradise de la Columbia Británica . El ejemplar mide 75 mm de ancho.

Las carbonatitas son rocas ígneas inusuales compuestas predominantemente de minerales carbonatados . La mayoría de las carbonatitas tienden a incluir alguna fracción de minerales silicatos; por definición, una roca ígnea que contiene más del 50 % de minerales carbonatados se clasifica como carbonatita. Los minerales silicatos asociados a estas composiciones son el piroxeno , el olivino y minerales subsaturados en sílice, como la nefelina y otros feldespatoides .

Geoquímicamente, las carbonatitas están dominadas por elementos incompatibles (Ba, Cs, Rb) y presentan deficiencias en elementos compatibles (Hf, Zr, Ti). Esto, junto con su composición subsaturada en sílice, respalda la inferencia de que las carbonatitas se forman por bajos grados de fusión parcial .

Un tipo específico de alteración hidrotermal denominada fenitización se asocia típicamente con intrusiones de carbonatita. Esta asociación 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 compuestos por silicatos ricos en sodio, como arfvedsonita , barkevikita y glaucofana, junto con fosfatos , hematita y otros óxidos de hierro y titanio. [ 12 ]

Aparición

Okaíta, una roca ultramáfica encontrada cerca de la carbonatita del Complejo de Carbonatitas de Oka, Oka, Quebec.

En total, se conocen 527 yacimientos de carbonatitas en la Tierra, presentes en todos los continentes y también en islas oceánicas. La mayoría de las carbonatitas son intrusiones superficiales de rocas ígneas ricas en calcita, con forma de cuellos volcánicos, diques y láminas cónicas. Generalmente se presentan asociadas a intrusiones más grandes de rocas ígneas silicatadas ricas en álcalis. 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. [ 14 ]

Las rocas ígneas asociadas suelen incluir ijolita , melteigita , teschenita , lamprófiros , fonolita , foyaíta , shonkinita , piroxenita con foides subsaturada en sílice ( essexita ) y sienita nefelínica .

Las carbonatitas se asocian típicamente con rocas ígneas subsaturadas (con bajo contenido de sílice ) que son rocas agpaíticas ricas en álcalis (Na₂O y K₂O ) , hierro férrico (Fe₂O₃ ) y circonio , o bien rocas miaskíticas pobres en álcalis, ricas en FeO-CaO-MgO y pobres en circonio . [ 12 ]

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 arcaica sigue siendo objeto de controversia, ya que es el único ejemplo de carbonatita arcaica en Australia.

Morfología intrusiva

Se sabe que la carbonatita se forma asociada a complejos de rocas ígneas alcalinas con zonación concéntrica, siendo el ejemplo típico de ello Phalaborwa, en Sudáfrica .

En el Escudo Guayanés se han encontrado carbonatitas en forma de filones, lopolitos y, en raras ocasiones, diques .

Las carbonatitas de Mud Tank y Mount Weld se presentan como cuerpos intrusivos cilíndricos multietapa con varias fases distintas de intrusión carbonatítica. En otros cinturones móviles proterozoicos de Australia se encuentran diques y sills carbonatíticos más pequeños, generalmente como diques y nódulos discontinuos.

Ejemplos conocidos

Se conocen docenas de carbonatitas, entre ellas:

En 2017, se confirmó el descubrimiento de un nuevo yacimiento de carbonatita al noroeste de Prince George, Columbia Británica , en una región denominada "Cinturón de Metales Raros de las Montañas Rocosas". [ 17 ]

El volcán Ol Doinyo Lengai , en el Valle del 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 .

Importancia económica

Sección delgada de carbonatita rica en apatita bajo luz transmitida polarizada cruzada. La muestra proviene de la mina de apatita de Siilinjärvi .

Las carbonatitas pueden contener concentraciones económicas o anómalas de elementos de tierras raras (ETR), fósforo , niobio - tantalio , 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 a algunas carbonatitas. [ 12 ]

Los oligoelementos están extremadamente enriquecidos en carbonatitas, y estas tienen la mayor concentración de lantánidos de cualquier tipo de roca conocido. [ 18 ] Los mayores depósitos de carbonatitas con REE son Bayan Obo, [ 19 ] Mountain Pass, [ 20 ] Maoniuping, [ 21 ] y Mount Weld. [ 22 ]

Los depósitos filonianos de torio , fluorita o elementos de tierras raras pueden estar asociados a carbonatitas y pueden encontrarse en el interior o dentro de la aureola metasomatizada de una carbonatita.

Como ejemplo, el complejo de Palabora en Sudáfrica ha producido cantidades significativas de cobre (en forma de calcopirita , bornita y calcocita ), apatita, vermiculita junto con menor cantidad de magnetita, linnaeíta ( cobalto ), baddeleyita (circonio-hafnio) y, como subproductos, oro , plata , níquel y platino . [ 12 ]

Se ha teorizado que la piedra genérica que aparece en el videojuego Minecraft es carbonatita. [ 23 ]

Referencias

  1. ↑ Bell, Keith, ed. (1989). Carbonatitas: Génesis y evolución . Londres: Unwin Hyman .
  2. ↑ Andersson, Magnus; Malehmir, Alireza; Troll, Valentin R.; Dehghannejad, Mahdieh; Juhlin, Christopher; Ask, Maria (2013-04-17). " Complejos de anillos de carbonatita explicados por vulcanismo de tipo caldera" . Scientific Reports . 3 (1): 1677. Bibcode : 2013NatSR...3E1677A . doi : 10.1038/srep01677 . ISSN 2045-2322 . PMC 3628075. PMID 23591904 .   
  3. ^ Stoppa, Francesco; Jones, Adrián P.; Sharygin, Víctor V. (2009). "Nyerereita de rocas de carbonatita en el volcán Vulture: implicaciones para el metasomatismo del manto y la petrogénesis de carbonatos alcalinos fundidos" . Revista Centroeuropea de Geociencias . 1 (2): 131– 51. doi : 10.2478/v10085-009-0012-9 . S2CID 130277058 . 
  4. ↑ Guzmics, Tibor; Mitchell, Roger H.; Szabó, Csaba; Berkesi, Márta; Milke, Ralf; Ratter, Kitti (2012). "Inmiscibilidad líquida entre fundidos de silicatos, carbonatos y sulfuros en inclusiones fundidas alojadas en minerales coprecipitados del volcán Kerimasi (Tanzania): evolución del magma nefelinítico carbonatado". Contributions to Mineralogy and Petrology . 164 (1): 101– 22. Bibcode : 2012CoMP..164..101G . doi : 10.1007/s00410-012-0728-6 . S2CID 129035814 . 
  5. ↑ "Programa Global de Vulcanismo | Informe sobre Brava (Cabo Verde) — 3-9 de agosto de 2016" . volcano.si.edu . 4 de agosto de 2015. Consultado el 9 de octubre de 2025 .
  6. 1 2 Hode Vuorinen, Jaana (2005). El complejo alcalino y carbonatítico de Alnö, centro-este de Suecia: un estudio petrogenético (Ph.D.). Universidad de Estocolmo . pp. 1–28 . 
  7. ↑ Cresten, Peter; Troll, Valentín R. (2018). El complejo de carbonatita de Alnö, Suecia central . GeoGuía. Publicaciones internacionales Springer. ISBN 978-3-319-90223-4.
  8. ↑ Shavers, Ethan J.; Ghulam, Abduwasit; Encarnacion, John; Bridges, David L.; Luetkemeyer, P. Benjamin (2016-04-01). "Carbonatita asociada con diatrema ultramáfica en el Distrito Volcánico de Avon, Missouri, EE. UU.: Restricciones de campo, petrográficas y geoquímicas". Lithos . 248–251 : 506–516 . Bibcode : 2016Litho.248..506S . doi : 10.1016/j.lithos.2016.02.005 .
  9. ↑ Downes, H., Wall, F., Demy, A. y Szabo, C. 2012. Continuación de la controversia sobre la carbonatita. Mineralogical Magazine 76, 255–257.
  10. ↑ http://sajg.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/102/2/109 MJ Le Bas, Sovite y alvikita; dos calciocarbonatitas químicamente distintas C1 y C2, South African Journal of Geology ; junio de 1999; vol. 102; n.º 2; págs. 109-121.
  11. 1 2 Peter Kresten, Nomenclatura de carbonatitas , Revista Internacional de Ciencias de la Tierra, Volumen 72, Número 1 / Febrero de 1983.
  12. 1 2 3 4 5 6 7 8 Guilbert, John M. y Charles F. Park, Jr., 1986, La geología de los depósitos minerales , Freeman, págs. 188 y 352–361 ISBN 0-7167-1456-6
  13. ↑ Allington-Jones, L. (2014). "Preservación de lavas carbonatitas" (PDF) . The Geological Curator . 10 (1): 3– 8. doi : 10.55468/GC29 . S2CID 248340401 . 
  14. ↑ Woolley y Church 2005, Woolley y Kjarsgaard 2008a, 2008b
  15. ↑ Shavers, Ethan J. (2016). "Carbonatita asociada con diatrema ultramáfica en el Distrito Volcánico de Avon, Missouri, EE. UU.: Restricciones de campo, petrográficas y geoquímicas". Lithos . 248–251 : 506–516 . Bibcode : 2016Litho.248..506S . doi : 10.1016/j.lithos.2016.02.005 .
  16. ↑ Ore Geology Reviews, Volumen 146, julio de 2022, 104953
  17. ↑ "Geólogo alemán descubre un raro complejo de carbonatitas en la Columbia Británica" (PDF) .
  18. ↑ Woolley, AR y Kempe, DRC 1989. Nomenclatura, composiciones químicas promedio y distribución de elementos. En: Bell, K. (Eds.) Carbonatitas, génesis y evolución, Unwin Hyman, 1–14.
  19. ↑ Yang, XY, Sun, WD, Zhang, YX y Zheng YF 2009. Restricciones geoquímicas sobre la génesis del yacimiento de Fe-Nb-REE de Bayan Obo en Mongolia Interior, China. Geochimica et Cosmochimica Acta 73, 1417–1435
  20. ↑ Castor, SB 2008. La carbonatita de tierras raras de Mountain Pass y las rocas ultrapotásicas asociadas, California. Canadian Mineralogist 46, 779–806.
  21. ↑ Xie, Y., Hou, Z., Yin, S., Dominy, SC, Xu, J., Tian, ​​S. y Xu, W. 2009. Evolución continua de fluidos fundidos carbonatíticos de un sistema de mineralización de REE: Evidencia a partir de inclusiones en el depósito de REE de Maoniuping, oeste de Sichuan, China. Ore Geology Reviews 36, 90–105.
  22. ↑ Lottermoser, BG 1990. Mineralización de elementos de tierras raras en la laterita carbonatítica de Mt. Weld, Australia Occidental. Lithos 24, 151–167
  23. ↑ Nombre del gneis (12/06/2023). Respuestas de geólogos: ¿Qué es la piedra ? Consultado el 16/12/2024 a través de YouTube.

Fuentes

  • Duncan RK, Willett GC (1990) – Carbonatita de Mount Weld: en Hughes FE (Ed.), 1990 Geología de los depósitos minerales de Australia y Papúa Nueva Guinea The AusIMM, Melbourne Mono 14, v. 1 pp.  591–597.
  • "Depósitos de carbonatita" (PDF) . Depósitos de carbonatita del USGS . Consultado el 31 de enero de 2005 .
  • "Modelo descriptivo de depósitos de carbonatita" . Modelo descriptivo de depósitos de carbonatita del USGS . Consultado el 31 de enero de 2005 .
  • "La lava más impresionante del mundo está en África" . Volcano Watch, 17 de abril de 2003. Consultado el 31 de enero de 2005 .
  • "Minerales de tierras raras en carbonatitas del Complejo Basal de Fuerteventura (Islas Canarias, España)" (PDF) .
  • Yacimientos de carbonatita en Bolivia .
  • Fotos de lava de natrocarbonatita
  • Ol Doinyo Lengai, Tanzania
  • Ol Doinyo Lengai – La Montaña de Dios
  • Lista de yacimientos de rocas alcalinas en América
  • Yacimientos de fosfato de Australia, carbonatita de Mount Weld
  • Descripción de la carbonatita de Mount Weld
  • Carbonatitas de Blue River, Columbia Británica, Canadá
  • Vídeo de erupciones de flujos de lava carbonatita fundida en el volcán Ol Doinyo Lengai.
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