Carbonatiteis 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 magmasilicatado 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 Carbonatitasson unas rocas ígneas peculiares y raras, formadas por procesosinusuales yderocas generadorasinusuales.Existen tresmodelos desu formación:
•generación directaporfusión parcial de muy bajogradoen el mantoy diferenciación magmática.

•Inmiscibilidadlíquida entreun fundido rico en carbonato yuno silicatado

•Peculiar, cristalización fraccionadaextrema

Existe evidenciapara cada proceso, pero la clave es que estos sonfenómenosinusuales.Históricamente, se pensaba que las carbonatitasse formaban porfusiónde calizao mármolpor la intrusióndemagmaperogeoquímicaymineralógicamente se ha descartado esta hipótesis.