Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Магнийге бай магмалық тау жынысы
Magnesium rich igneous rock
Коматит /k/oʊ/'m/ɑː//t/i/,/aɪ//t/ – кемінде 18 салмақтық % магний оксиді (MgO) бар лавадан кристалданып, ультрамафикалық мантиядан пайда болған вулкандық тау жынысы. Ол «пикриттік тау жынысы» деп жіктеледі. Коматиттерде кремний, калий және алюминийдің мөлшері төмен, ал магнийдің мөлшері жоғары немесе өте жоғары. Коматит Оңтүстік Африкадағы Комати өзенінің бойындағы типтік орны бойынша аталған және көбінесе оливин мен пироксеннің ірі дендриттік пластиналарынан тұратын спинифекс текстурасын көрсетеді. Коматиттер сирек кездесетін тау жыныстары; олардың көп бөлігі архаикалық эон кезеңінде (4.03–2.5 миллиард жыл бұрын) қалыптасқан, жас (протерозой немесе фанерозой) мысалдары аз. Бұл жас шектеуі мантияның салқындауына байланысты деп есептеледі, ол архаикалық кезеңде ыстық болған болуы мүмкін. Ерте Жерде планеталық аккрециядан қалған қалдық жылудың, сондай-ақ радиоактивті изотоптардың, әсіресе уран-235 сияқты аз өмір сүретіндердің көптігінен жылу өндірісі айтарлықтай жоғары болды. Базальт және пикрит сияқты төмен температуралы мантия балқымалары Жер бетіндегі лава атылуы ретінде коматиттерді ығыстырды. Географиялық тұрғыдан алғанда, коматиттер көбінесе архаикалық қалқан аймақтарымен шектеледі және архаикалық жасыл тас белдеулеріндегі басқа ультрамафикалық және жоғары магнийлі мафикалық вулкандық тау жыныстарымен кездеседі. Ең жас коматиттер Колумбияның Тынық мұхиты жағалауындағы Кариб теңізінің жазықтығында орналасқан Горгона аралынан табылды, ал протерозой коматитінің сирек мысалы Канаданың Манитоба провинциясындағы Виннипегозис коматит белдеуінде кездеседі.
Komatiite /k//oʊ/'/m//ɑː//t//i/,/aɪ//t/ is a type of ultramafic mantle derived volcanic rock defined as having crystallised from a lava of at least 18 wt% magnesium oxide (MgO). It is classified as a 'picritic rock'. Komatiites have low silicon, potassium and aluminium, and high to extremely high magnesium content. Komatiite was named for its type locality along the Komati River in South Africa, and frequently displays spinifex texture composed of large dendritic plates of olivine and pyroxene. Komatiites are rare rocks; almost all komatiites were formed during the Archaean Eon (4.03–2.5 billion years ago), with few younger (Proterozoic or Phanerozoic) examples known. This restriction in age is thought to be due to cooling of the mantle, which may have been hotter during the Archaean. The early Earth had much higher heat production, due to the residual heat from planetary accretion, as well as the greater abundance of radioactive isotopes, particularly shorter lived ones like uranium 235 which produce more decay heat. Lower temperature mantle melts such as basalt and picrite have essentially replaced komatiites as an eruptive lava on the Earth's surface. Geographically, komatiites are predominantly restricted in distribution to the Archaean shield areas, and occur with other ultramafic and high magnesian mafic volcanic rocks in Archaean greenstone belts. The youngest komatiites are from the island of Gorgona on the Caribbean oceanic plateau off the Pacific coast of Colombia, and a rare example of Proterozoic komatiite is found in the Winnipegosis komatiite belt in Manitoba, Canada.
Петрология
Коматиттық құрамы бар магмалар өте жоғары балқу температурасына ие, есептелген жарылыс температурасы 1600 °C-қа дейін, және мүмкін одан да жоғары. Базальтты лавалардың қалыпты жарылыс температурасы шамамен 1100-1250 °C құрайды. Коматит түзуге қажетті жоғары балқу температурасы Архейлік Жердегі жоғары геотермальдық градиенттерге байланысты деп есептеледі. Коматит лавасы жарылған кезде өте ағылшын болған (тұтқырлығы суға жақын, бірақ тау жынысының тығыздығымен). ~1200 °C температурадағы Гавайи базальтты лавасына қарағанда, коматит лавасы бетімен жылдам ағып, өте жұқа лава ағыстарын қалдырады (қалыңдығы 10 мм-ге дейін). Архейлік тау жыныстарында сақталған негізгі коматит тізбектері, осылайша, коматит лавасы жиналған лава түтікшелері, лава көлдері және т.б. болып саналады. Коматит химиясы базальтты және басқа да кең таралған мантияда түзілген магмалардан балқу дәрежесінің айырмашылығымен ерекшеленеді. Коматиттердің жоғары дәрежелі ішінара балқу арқылы түзілгені, әдетте 50%-дан жоғары, және осылайша жоғары MgO және төмен K2O және басқа да үйлеспейтін элементтерге ие екені қабылданған. Коматиттің екі геохимиялық класы бар: алюминийі аз коматит (AUDK) (I топ коматиттері деп те аталады) және алюминийі кем коматит (ADK) (II топ коматиттері деп те аталады), олар Al2O3/TiO2 қатынасымен анықталады. Бұл екі коматит класы көбінесе екі типтің арасындағы нақты петрологиялық көздің айырмашылығын, балқыу тереңдігімен байланысты білдіреді деп есептеледі. Алюминийі кем коматиттер балқу тәжірибелерінде жоғары қысымда, гранат ерімейтін жерде жоғары дәрежелі ішінара балқу арқылы түзіледі, ал алюминийі аз коматиттер төменгі тереңдікте жоғары дәрежелі ішінара балқу арқылы түзіледі. Алайда, коматит ағындарының жиынтық аймақтарынан алынған хромиттердегі сұйық инклюзияларға қатысты жақындағы зерттеулер, бір коматит ағынының әртүрлі Al2O3/TiO2 қатынастары бар ата-аналық магмалардың араласуынан пайда болуы мүмкін екенін көрсетті, бұл коматит топтарының түзілуіне қатысты бұл түсіндіруге күмән келтіреді. Коматиттер, ықтимал, өте ыстық мантия қалыңдықтарында немесе Архейлік субдукция аймақтарында түзіледі. Бонинит магматизмі коматит магматизміне ұқсас, бірақ субдукция аймағының үстінде сұйықтықпен шартталған балқу арқылы түзіледі. 10-18% MgO бар бониниттерде коматиттерге қарағанда ірі ионды литофильді элементтер (LILE: Ba, Rb, Sr) көбірек болады.
Magmas of komatiitic compositions have a very high melting point, with calculated eruption temperatures up to, and possibly in excess of 1600 °C. Basaltic lavas normally have eruption temperatures of about 1100 to 1250 °C. The higher melting temperatures required to produce komatiite have been attributed to the presumed higher geothermal gradients in the Archaean Earth. Komatiitic lava was extremely fluid when it erupted (possessing the viscosity close to that of water but with the density of rock). Compared to the basaltic lava of the Hawaiian plume basalts at ~1200 °C, which flows the way treacle or honey does, the komatiitic lava would have flowed swiftly across the surface, leaving extremely thin lava flows (down to 10 mm thick). The major komatiitic sequences preserved in Archaean rocks are thus considered to be lava tubes, ponds of lava etc., where the komatiitic lava accumulated. Komatiite chemistry is different from that of basaltic and other common mantle produced magmas, because of differences in degrees of partial melting. Komatiites are considered to have been formed by high degrees of partial melting, usually greater than 50%, and hence have high MgO with low K2O and other incompatible elements. There are two geochemical classes of komatiite; aluminium undepleted komatiite (AUDK) (also known as Group I komatiites) and aluminium depleted komatiite (ADK) (also known as Group II komatiites), defined by their Al2O3/TiO2 ratios. These two classes of komatiite are often assumed to represent a real petrological source difference between the two types related to depth of melt generation. Al depleted komatiites have been modeled by melting experiments as being produced by high degrees of partial melting at high pressure where garnet in the source is not melted, whereas Al undepleted komatiites are produced by high degrees of partial melts at lesser depth. However, recent studies of fluid inclusions in chrome spinels from the cumulate zones of komatiite flows have shown that a single komatiite flow can be derived from the mixing of parental magmas with a range of Al2O3/TiO2 ratios, calling into question this interpretation of the formations of the different komatiite groups. Komatiites probably form in extremely hot mantle plumes or in Archaean subduction zones. Boninite magmatism is similar to komatiite magmatism but is produced by fluid fluxed melting above a subduction zone. Boninites with 10–18% MgO tend to have higher large ion lithophile elements (LILE: Ba, Rb, Sr) than komatiites.
Минералогия
Коматиттердің таза жанартаулық минералогиясы форстеритті оливиннен (Fo90 және одан жоғары), кальцийлі және көбінесе хромды пироксеннен, анортиттен (An85 және одан жоғары) және хромиттен тұрады. Коматиттердің көптеген мысалдары жинақы текстура мен морфологияны көрсетеді. Типтік жинақы минералогия – жоғары магнийлі форстеритті оливин, бірақ хромды пироксен жинақтары да болуы мүмкін (бірақ сирек). Магнийге бай жанартаулық тау жыныстары базальт балқымаларында оливин фенокристаллдарының жиналуы нәтижесінде пайда болуы мүмкін: мысалы, пикрит. Коматиттердің жоғары магнийлі еместігіне дәлелдердің бірі – оливиннің ғана жинақталуы емес: кейбіреулерінде спинифекс текстурасы байқалады, бұл лава ағысының жоғарғы бөлігіндегі жылу градиентінде оливиннің жылдам кристалдануына байланысты туындайтын текстура. "Спинифекс" текстурасы Австралия шөбі Triodia-ның жалпы атауынан алынған, ол ұқсас пішіндегі топтамалар түзеді. Тағы бір дәлел – коматиттерде пайда болған оливиндердің MgO мазмұны таза MgO форстерит құрамына жақын, ол тек жоғары магнийлі балқымадан оливиннің кристалдануы арқылы қол жеткізіледі. Кейбір коматит ағындарының сирек сақталған ағын бетінің брекчиясы және перифериялық аймақтары негізінен сумен немесе ауамен жанасқанда сөнген жанартаулық шыныдан тұрады. Олардың жылдам салқындатылуына байланысты, олар коматиттердің балқыма құрамын көрсетеді, сондықтан 32% MgO дейін сусызданған MgO мазмұнын тіркеді. Жақсы сақталған текстурасы бар ең жоғары магнийлі коматиттер Оңтүстік Африкадағы Барбертон белдеуінде кездеседі, онда ірі тау жыныстары мен оливин құрамын пайдалану арқылы 34% MgO дейін балқыманы болжауға болады. Коматит минералогиясы коматит ағысының типтік стратиграфиялық қимасы бойынша жүйелі түрде өзгереді және коматиттердің жарылу және салқындау кезіндегі магмалық процестерді көрсетеді. Типтік минералогиялық өзгеріс – оливин жинағынан тұратын ағын негізінен, жапырақты оливиннен тұратын спинифекс текстуралы аймаққа және идеалды жағдайда пироксен спинифекс аймағына және ағын блогының жоғарғы жарылу қабығында оливинге бай салқындату аймағына дейін. Коматиттерде кездесетін негізгі (магмалық) минерал түрлеріне оливин, пироксендер – аугит, голубит және бронзит, плагиоклаз, хромит, илменит және сирек кездесетін паргазит амфибола жатады. Екінші (метаморфты) минералдарға серпентин, хлорит, амфибол, натрийлі плагиоклаз, кварц, темір оксидтері және сирек кездесетін флогопит, бадделейит және пироп немесе гидрогроссуляр гранаты жатады.
The pristine volcanic mineralogy of komatiites is composed of forsteritic olivine (Fo90 and upwards), calcic and often chromian pyroxene, anorthite (An85 and upwards) and chromite. A considerable population of komatiite examples show a cumulate texture and morphology. The usual cumulate mineralogy is highly magnesium rich forsterite olivine, though chromian pyroxene cumulates are also possible (though rarer). Volcanic rocks rich in magnesium may be produced by accumulation of olivine phenocrysts in basalt melts of normal chemistry: an example is picrite. Part of the evidence that komatiites are not magnesium rich simply because of cumulate olivine is textural: some contain spinifex texture, a texture attributable to rapid crystallization of the olivine in a thermal gradient in the upper part of a lava flow. "Spinifex" texture is named after the common name for the Australian grass Triodia, which grows in clumps with similar shapes. Another line of evidence is that the MgO content of olivines formed in komatiites is toward the nearly pure MgO forsterite composition, which can only be achieved in bulk by crystallisation of olivine from a highly magnesian melt. The rarely preserved flow top breccia and pillow margin zones in some komatiite flows are essentially volcanic glass, quenched in contact with overlying water or air. Because they are rapidly cooled, they represent the liquid composition of the komatiites, and thus record an anhydrous MgO content of up to 32% MgO. Some of the highest magnesian komatiites with clear textural preservation are those of the Barberton belt in South Africa, where liquids with up to 34% MgO can be inferred using bulk rock and olivine compositions. The mineralogy of a komatiite varies systematically through the typical stratigraphic section of a komatiite flow and reflects magmatic processes which komatiites are susceptible to during their eruption and cooling. The typical mineralogical variation is from a flow base composed of olivine cumulate, to a spinifex textured zone composed of bladed olivine and ideally a pyroxene spinifex zone and olivine rich chill zone on the upper eruptive rind of the flow unit. Primary (magmatic) mineral species also encountered in komatiites include olivine, the pyroxenes augite, pigeonite and bronzite, plagioclase, chromite, ilmenite and rarely pargasitic amphibole. Secondary (metamorphic) minerals include serpentine, chlorite, amphibole, sodic plagioclase, quartz, iron oxides and rarely phlogopite, baddeleyite, and pyrope or hydrogrossular garnet.
Метаморфизм
Барлық белгілі коматиттер метаморфозға ұшыраған, сондықтан техникалық тұрғыдан "метакоматит" деп аталуы тиіс, бірақ "мета" префиксі автоматты түрде түсініледі. Көптеген коматиттер метаморфизм және метасоматизм нәтижесінде күшті өзгерістерге ұшырап, серпентинизацияланған немесе карбонатталған. Бұл минералогиялық құрамы мен текстурасында маңызды өзгерістерге алып келеді.
All known komatiites have been metamorphosed, therefore should technically be termed 'metakomatiite' though the prefix meta is inevitably assumed. Many komatiites are highly altered and serpentinized or carbonated from metamorphism and metasomatism. This results in significant changes to the mineralogy and the texture.
Гидратация мен карбонациялау
Ультрамафикалық тау жыныстарының, әсіресе коматиттердің метаморфты минералогиясы құрамымен толыққандай бақыланбайды, тек ішінара ғана. Төмен температурадағы метаморфизм кезінде, прогрессивті немесе ретроградты болсын, кездесетін бастапқы сұйықтықтардың сипаты метакоматиттің (әрі қарай «мета» префиксі қолданылады) метаморфты жиынтығын анықтайды. Минералдық жиынтықты басқаратын фактор – метаморфты сұйықтықтағы көмірқышқыл газының жартылай қысымы, ол XCO2 деп аталады. Егер XCO2 0,5-тен жоғары болса, метаморфты реакциялар талк, магнезит (магний карбонаты) және тремолит амфиболасының түзілуін ынталандырады. Бұл талкты карбонациялау реакциялары деп аталады. XCO2 0,5-тен төмен болса, судың қатысуындағы метаморфты реакциялар серпентиниттің пайда болуын қолдайды. Осылайша, метаморфты коматиттердің екі негізгі класы бар: карбонатты және гидратталған. Карбонатты коматиттер мен перидотиттер хлорит, талк, магнезит немесе доломит және тремолит минералдары басым тау жыныстарының тізбегін құрайды. Гидратталған метаморфты тау жыныстары құрамында хлорит, серпентин, антигорит және бруцит минералдары басым. Метаморфты сұйықтықтарда көмірқышқыл газының толыққандай болмауы сирек кездесетіндіктен, талк, тремолит және доломиттың іздері болуы мүмкін. Метаморфтық дәреже жоғарылағанда, тау жынысы массасының сусыздануына байланысты антофиллит, энстатит, оливин және диопсид басым болады.
The metamorphic mineralogy of ultramafic rocks, particularly komatiites, is only partially controlled by composition. The character of the connate fluids which are present during low temperature metamorphism whether prograde or retrograde control the metamorphic assemblage of a metakomatiite (hereafter the prefix meta is assumed). The factor controlling the mineral assemblage is the partial pressure of carbon dioxide within the metamorphic fluid, called the XCO2. If XCO2 is above 0.5, the metamorphic reactions favor formation of talc, magnesite (magnesium carbonate), and tremolite amphibole. These are classed as talc carbonation reactions. Below XCO2 of 0.5, metamorphic reactions in the presence of water favor production of serpentinite. There are thus two main classes of metamorphic komatiite; carbonated and hydrated. Carbonated komatiites and peridotites form a series of rocks dominated by the minerals chlorite, talc, magnesite or dolomite and tremolite. Hydrated metamorphic rock assemblages are dominated by the minerals chlorite, serpentine antigorite and brucite. Traces of talc, tremolite and dolomite may be present, as it is very rare that no carbon dioxide is present in metamorphic fluids. At higher metamorphic grades, anthophyllite, enstatite, olivine and diopside dominate as the rock mass dehydrates.
Морфологиясы мен пайда болуы
Коматиттерде көбінесе жастық лава құрылымы және су астындағы ағынға байланысты автобрекцияланған жоғарғы жиектер кездеседі, бұл лава ағындарының үстіне қатты қабықша қалыптастырады. Жақын орналасқан жанартаулық беткейлер жұқа болып келеді және сульфидті шөгінділермен, қара тақтатастармен, керттермен және толейиттік базальттармен араласады. Коматиттер салыстырмалы түрде ылғалды мантиядан пайда болған. Бұған олардың фелсиктермен байланысы, коматиттік туфтардың кездесуі, ниобий аномалиялары және S және H2O көтерілген бай минералданулары куә.
Komatiites often show pillow lava structure, autobrecciated upper margins consistent with underwater eruption forming a rigid upper skin to the lava flows. Proximal volcanic facies are thinner and interleaved with sulfidic sediments, black shales, cherts and tholeiitic basalts. Komatiites were produced from a relatively wet mantle. Evidence of this is from their association with felsics, occurrences of komatiitic tuffs, niobium anomalies and by S and H2O borne rich mineralizations.
Құрамының ерекшеліктері
Жалпы және ерекше текстура спинифекс текстурасы деп аталады және ол оливиннің (немесе оливиннен кейін пайда болған өзгеру минералдарының псевдоморфтары) немесе пироксеннің ұзын, ине тәрізді фенокристалдарынан тұрады, бұл тасқа, әсіресе ауа райына ұшыраған бетінде, жапырақты көрініс береді. Спинифекс текстурасы ағынның немесе сілдің шетіндегі жылу градиентінде жоғары магнийлі сұйықтықтың жылдам кристалдануының нәтижесі болып табылады. Шотландиядағы Рум аралындағы Харрис шығанағындағы интрузивті тау жыныстарынан (коматиттер емес) алғаш рет сипатталған Харрисит текстурасы магма камерасының төменгі жағындағы кристалдардың пайда болуымен қалыптасады. Харриситтердің 1 метрге дейін ұзындығы бар пироксен мен оливиннің ірі кристалдық жиынтықтарын құрайтыны белгілі. Харрисит текстурасы коматиттің кейбір өте қалың лава ағындарында кездеседі, мысалы, Батыс Австралияның Норсман-Вилуна жасыл тас белдеуінде, онда кумуляттардың кристалдануы жүрді.
A common and distinctive texture is known as spinifex texture and consists of long acicular phenocrysts of olivine (or pseudomorphs of alteration minerals after olivine) or pyroxene which give the rock a bladed appearance especially on a weathered surface. Spinifex texture is the result of rapid crystallization of highly magnesian liquid in the thermal gradient at the margin of the flow or sill. Harrisite texture, first described from intrusive rocks (not komatiites) at Harris Bay on the island of Rùm in Scotland, is formed by nucleation of crystals on the floor of a magma chamber. Harrisites are known to form megacrystal aggregates of pyroxene and olivine up to 1 metre in length. Harrisite texture is found in some very thick lava flows of komatiite, for example in the Norseman Wiluna Greenstone Belt of Western Australia, in which crystallization of cumulates has occurred.
Интрузивті коматиттер
Коматит магмасы өте тығыз және жер бетіне жете алмайды, себебі жер қыртысының төменгі қабаттарында жиналуы мүмкін. Yilgarn кратонындағы ірі оливиндік адукумуляттардың кейбір қазіргі (2004 жылдан кейінгі) интерпретациялары, коматит оливиндік адукумуляттарының көпшілігі табиғатында субвулканикалық немесе интрузивті болуы мүмкін екенін көрсетті. Бұл Mt Keith никель кен орнында расталды, онда төмен кернеулі контактілерде қабырға тау жыныстарының интрузивті текстуралары және фелсикалық тау жыныстарының ксенолиттері табылды. Бұрынғы интерпретациялар бойынша, бұл ірі коматит денелері "супер арналар" немесе қайта жанданған арналар болған, олар ұзақ вулканизм кезінде 500 метрден астам стратиграфиялық қалыңдыққа дейін өскен. Бұл интрузиялар – стратиграфияға коматит магмасының енуі және магма камерасының кеңеюі нәтижесінде пайдалған арналы табалдырықтар саналады. Экономикалық никельге бай оливиндік адукумулят денелері, магма бетке шығар алдында жиналатын, құбыр тәрізді өткізгіштердің бір түрін білдіруі мүмкін.
Komatiite magma is extremely dense and unlikely to reach the surface, being more likely to pool lower within the crust. Modern (post 2004) interpretations of some of the larger olivine adcumulate bodies in the Yilgarn craton have revealed that the majority of komatiite olivine adcumulate occurrences are likely to be subvolcanic to intrusive in nature. This is recognised at the Mt Keith nickel deposit where wall rock intrusive textures and xenoliths of felsic country rocks have been recognised within the low strain contacts. The previous interpretations of these large komatiite bodies was that they were "super channels" or reactivated channels, which grew to over 500 m in stratigraphic thickness during prolonged volcanism. These intrusions are considered to be channelised sills, formed by injection of komatiitic magma into the stratigraphy, and inflation of the magma chamber. Economic nickel mineralised olivine adcumulate bodies may represent a form of sill like conduit, where magma pools in a staging chamber before erupting onto the surface.
Экономикалық маңызы
Коматиттің экономикалық маңызы алғаш рет 1960 жылдардың басында Батыс Австралиядағы Камбалдадағы ірі никель сульфиді минерализациясының табылуымен кеңінен мойындалды. Бүгінде коматитте орналасқан никель-мыс сульфиді минерализациясы әлемдік никель өндірісінің шамамен 14% құрайды, көбінесе Австралия, Канада және Оңтүстік Африкадан. Коматиттер Австралия, Канада, Оңтүстік Африка және соңғы кезде Оңтүстік Американың Гвиана қалқанында никель және алтын кендерімен байланысты.
The economic importance of komatiite was first widely recognised in the early 1960s with the discovery of massive nickel sulfide mineralisation at Kambalda, Western Australia. Komatiite hosted nickel copper sulfide mineralisation today accounts for about 14% of the world's nickel production, mostly from Australia, Canada and South Africa. Komatiites are associated with nickel and gold deposits in Australia, Canada, South Africa and most recently in the Guiana shield of South America.