Một loại đá núi lửa có nguồn gốc từ mantle
Komatiite ( ) là một loại đá núi lửa có nguồn gốc siêu mantle. Komatiite có hàm lượng silic, kali và nhôm thấp và hàm lượng magiê cao đến cực kỳ cao. Komatiite được đặt tên theo loại địa phương dọc theo sông Komati ở Nam Phi. . Sự hạn chế về tuổi tác này được cho là do làm mát lớp phủ, có thể nóng hơn tới 500 ° C trong thời kỳ Archaean từ đầu đến giữa (3,8 đến 2,8 tỷ năm trước). Trái đất sơ khai có sản lượng nhiệt cao hơn nhiều, do nhiệt dư từ quá trình bồi tụ hành tinh, cũng như sự phong phú của các nguyên tố phóng xạ.
Về mặt địa lý, komatiite bị hạn chế trong việc phân phối đến các khu vực lá chắn Archaean. Komatiite xảy ra với các loại đá núi lửa m khủng siêu mric và magiê cao khác trong vành đai đá xanh Archaean. Những con komatiite trẻ nhất đến từ đảo Gorgona trên cao nguyên đại dương Caribbean ngoài khơi bờ biển Thái Bình Dương của Colombia.
Basalt về cơ bản đã thay thế Komatiites như một dung nham phun trào trên bề mặt Trái đất. Komatiites đã không được tìm thấy đáng kể trên bề mặt Trái đất trẻ hơn 3 tỷ năm tuổi.
Petrology [ chỉnh sửa ]
Magma của các chế phẩm komatiitic có điểm nóng chảy rất cao, với nhiệt độ phun trào được tính toán vượt quá 1600 ° C. Các lavas bazan thường có nhiệt độ phun trào khoảng 1100 đến 1250 ° C. Nhiệt độ nóng chảy cao hơn cần thiết để sản xuất komatiite đã được quy cho độ dốc địa nhiệt cao hơn được cho là ở Trái đất Archaean.
Dung nham Komatiitic cực kỳ lỏng khi phun trào (sở hữu độ nhớt gần bằng nước nhưng với mật độ của đá). So với dung nham bazan của bazan Hawaii ở ~ 1200 ° C, chảy theo cách của treacle hoặc mật ong, dung nham komatiitic sẽ chảy nhanh trên bề mặt, để lại dòng dung nham cực mỏng (dày tới 10 mm). Các trình tự komatiitic chính được bảo tồn trong đá Archaean do đó được coi là các ống dung nham, ao dung nham, v.v., nơi dung nham komatiitic tích tụ.
Hóa học Komatiite khác với hóa học bazan và các loại magiê thông thường khác, do sự khác biệt về mức độ nóng chảy một phần. Komatiite được coi là được hình thành bởi mức độ nóng chảy cao, thường lớn hơn 50%, và do đó có lượng MgO cao với K thấp 2 O và các yếu tố không tương thích khác.
Có hai lớp địa hóa của komatiite; komatiite nhôm chưa được khai thác (AUDK) (còn được gọi là komatiite nhóm I) và komatiite nhôm đã cạn kiệt (ADK) (còn được gọi là komatiite nhóm II), được xác định bởi Al 2 O 3 Tỷ lệ TiO 2 . Hai loại komatiite này thường được giả định là đại diện cho sự khác biệt nguồn gốc thực vật giữa hai loại liên quan đến độ sâu của thế hệ tan chảy. Các komatiite Al đã cạn kiệt đã được mô hình hóa bằng các thí nghiệm nóng chảy khi được tạo ra bởi mức độ nóng chảy một phần ở áp suất cao, nơi garnet trong nguồn không bị tan chảy, trong khi komatiite Al không bị phá hủy được tạo ra bởi độ nóng chảy cao một phần ở độ sâu thấp hơn. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây về các vùi chất lỏng trong spinel chrome từ các vùng tích lũy của dòng komatiite đã chỉ ra rằng một dòng komatiite duy nhất có thể được bắt nguồn từ sự pha trộn các magma của cha mẹ với một phạm vi Al 2 O 3 / TiO 2 tỷ lệ, đặt câu hỏi về cách giải thích này về sự hình thành của các nhóm komatiite khác nhau. [1] Komatiite có thể hình thành trong các lớp phủ cực kỳ nóng.
Ma pháp học vô hạn tương tự như ma pháp komatiite nhưng được tạo ra bởi sự tan chảy chất lỏng trên một khu vực hút chìm. Boninites với 10 Vang18% MgO có xu hướng có các nguyên tố lithophile ion lớn hơn (LILE: Ba, Rb, Sr) so với komatiite.
Khoáng vật học [ chỉnh sửa ]
olivin (fo90 trở lên), pyroxene calcic và thường crom, anorthite (An85 trở lên) và crômit.
Một số lượng đáng kể các ví dụ về komatiite cho thấy kết cấu và hình thái tích lũy. Các khoáng vật tích lũy thông thường là olivin giàu magiê rất giàu magiê, mặc dù các chất tích lũy pyroxene crom cũng có thể (mặc dù hiếm hơn).
Đá núi lửa giàu magiê có thể được tạo ra do sự tích tụ olivin phenocstalls trong các khối bazan tan chảy của hóa học thông thường: một ví dụ là picrite. Một phần bằng chứng cho thấy komatiite không giàu magiê đơn giản là do olivine tích lũy có kết cấu: một số có chứa kết cấu spinifex, một kết cấu do sự kết tinh nhanh chóng của olivin trong một dải nhiệt ở phần trên của dòng dung nham. Kết cấu "Spinifex" được đặt theo tên chung của cỏ Úc Triodia [2] mọc thành cụm với hình dạng tương tự. .
Các khu vực rìa gối và dòng chảy trên gối thường hiếm khi được bảo quản trong một số dòng komatiite chủ yếu là thủy tinh núi lửa, được làm nguội khi tiếp xúc với nước hoặc không khí. Bởi vì chúng được làm lạnh nhanh, chúng đại diện cho thành phần lỏng của komatiite, và do đó ghi lại hàm lượng MgO khan lên tới 32% MgO. Một số komatiite magiê cao nhất có bảo quản kết cấu rõ ràng là của vành đai Barberton ở Nam Phi, nơi chất lỏng có tới 34% MgO có thể được suy ra bằng cách sử dụng các chế phẩm đá và olivin số lượng lớn.
Các khoáng vật học của komatiite thay đổi một cách có hệ thống thông qua phần địa tầng điển hình của dòng chảy komatiite và phản ánh các quá trình magma mà komatiite dễ bị ảnh hưởng trong quá trình phun trào và làm mát của chúng. Sự biến đổi khoáng vật điển hình là từ một cơ sở dòng chảy bao gồm olivin tích lũy, đến một vùng kết cấu spinifex bao gồm olivine được làm mờ và lý tưởng là một vùng spinifex pyroxene và vùng lạnh giàu olivine ở phần trên của khối phun trào phía trên.
Các loại khoáng vật nguyên sinh (magmatic) cũng gặp trong komatiite bao gồm olivine, pyroxenes augite, pigeonite và bronzite, plagioclase, chromite, ilmenite và hiếm khi là amphibole. Khoáng vật thứ cấp (biến chất) bao gồm serpentine, chlorite, amphibole, sodic plagioclase, thạch anh, oxit sắt và hiếm khi phlogopite, baddeleyite, và pyrope hoặc hydrogrossular garnet.
Biến thái [ chỉnh sửa ]
Tất cả các komatiite đã biết đã bị biến chất, do đó về mặt kỹ thuật nên được gọi là 'metakomatiite' mặc dù meta tiền tố chắc chắn được giả định. Nhiều komatiite bị biến đổi nhiều và serpentin hóa hoặc có ga từ biến chất và metasomatism. Điều này dẫn đến những thay đổi đáng kể cho khoáng vật học và kết cấu.
Hydrat hóa so với cacbonat [ chỉnh sửa ]
Công nghệ khai thác biến chất của đá siêu mủ, đặc biệt là komatiite, chỉ được kiểm soát một phần bởi thành phần. Đặc tính của chất lỏng liên kết có mặt trong quá trình biến chất ở nhiệt độ thấp cho dù tiến hay lùi điều khiển tập hợp biến chất của metakomatiite ( sau đây là meta tiền tố được giả định ).
Yếu tố kiểm soát tập hợp khoáng sản là áp suất riêng phần của carbon dioxide trong chất lỏng biến chất, được gọi là XCO 2 . Nếu XCO 2 trên 0,5, các phản ứng biến chất ủng hộ sự hình thành của Talc, magnesit (magiê carbonate) và amphibole tremolite. Chúng được phân loại là phản ứng cacbonat. Dưới XCO 2 0,5, phản ứng biến chất khi có mặt sản xuất nước có lợi cho serpentinite.
Do đó, có hai loại komatiit biến chất chính; có ga và ngậm nước. Các komatiit có ga và peridotit tạo thành một loạt các đá bị chi phối bởi các khoáng chất chlorite, Talc, magnesite hoặc dolomite và tremolite. Tập hợp đá biến chất ngậm nước bị chi phối bởi các khoáng chất chlorite, serpentine-antigorite, brucite. Dấu vết của Talc, tremolite và dolomite có thể có mặt, vì rất hiếm khi không có carbon dioxide trong chất lỏng biến chất. Ở các cấp độ biến chất cao hơn, anthophyllite, enstatite, olivine và diopside chiếm ưu thế khi khối đá mất nước.
Các biến thể khoáng vật học trong các tướng dòng komatiite [ chỉnh sửa ]
Komatiite có xu hướng phân đoạn từ các thành phần magiê cao trong các cơ sở dòng chảy mà olivine tích lũy, để hạ thấp thành phần magiê lưu lượng. Do đó, khoáng vật biến chất hiện tại của komatiite sẽ phản ánh hóa học, từ đó thể hiện sự suy luận về các mặt núi lửa và vị trí địa tầng của nó.
Công nghệ khai thác biến chất điển hình là tremolite-chlorite, hoặc khoáng vật Talc-chlorite ở khu vực spinifex trên. Các tướng cơ sở dòng chảy giàu olivin giàu magiê hơn có xu hướng không bị khai thác bởi tremolite và khoáng vật clorit và bị chi phối bởi serpentine-brucite +/- anthophyllite nếu hydrat hóa, hoặc Talc-magnesit nếu có ga. Các tướng dòng chảy trên có xu hướng bị chi phối bởi Talc, chlorite, tremolite và các amphibole magiê khác (anthophyllite, cummingtonite, gedrite, v.v.).
Ví dụ, các tướng dòng điển hình (xem bên dưới) có thể có các khoáng vật học sau;
| Tướng quân: | Hydrat hóa | Có ga |
|---|---|---|
| A1 | Clorit-tremolite | Talc-chlorite-tremolite |
| A2 | Serpentine-tremolite-chlorite | Talc-tremolite-chlorite |
| A3 | Serpentine-chlorite | Talc-magnesite-tremolite-chlorite |
| B1 | Serpentine-chlorite-anthophyllite | Talc-magnesite |
| B2 | Serpentine-brucite khổng lồ | Talc-magnesit khổng lồ |
| B3 | Serpentine-brucite-chlorite | Talc-magnesite-tremolite-chlorite |
Địa hóa học [ chỉnh sửa ]
Komatiite có thể được phân loại theo các tiêu chí địa hóa sau đây;
- SiO 2 ; thường là 40 Kết45%
- MgO lớn hơn 18%
- Thấp K 2 O (<0,5%)
- CaO và Na thấp 2 O (<2% kết hợp)
- Làm giàu thấp Ba, Cs, Rb (yếu tố không tương thích); LILE <1.000 ppm
- Ni cao (> 400 ppm), Cr (> 800 ppm), Co (> 150 ppm)
Phân loại địa hóa ở trên phải là hóa học magma không bị biến đổi và không phải là kết quả của sự tích lũy tinh thể ( như trong peridotit). Thông qua chuỗi dòng komatiite điển hình, hóa học của đá sẽ thay đổi theo phân đoạn bên trong xảy ra trong quá trình phun trào. Điều này có xu hướng hạ thấp MgO, Cr, Ni và tăng Al, K 2 O, Na, CaO và SiO 2 về phía đầu của dòng chảy.
Đá giàu MgO, K 2 O, Ba, Cs và Rb có thể là đá đèn, kimberlites hoặc các loại đá siêu cứng, đá siêu nhỏ hoặc siêu khối khác.
Hình thái và sự xuất hiện [ chỉnh sửa ]
Komatiites thường hiển thị cấu trúc dung nham gối, lề trên tự động phù hợp với phun trào dưới nước tạo thành lớp da cứng nhắc trên dòng dung nham dưới nước. Tướng núi lửa gần nhất mỏng hơn và xen kẽ với trầm tích sunfua, đá phiến đen, chát và bazan tholeiitic. Komatiites được sản xuất từ một lớp phủ tương đối ẩm ướt. Bằng chứng về điều này là từ sự liên kết của họ với felsics, sự xuất hiện của tuffs komatiitic, dị thường Niobium và bởi S- và H 2 Khoáng hóa giàu O-sinh.
Đặc điểm về kết cấu [ chỉnh sửa ]
Một kết cấu phổ biến và đặc biệt được gọi là kết cấu spinifex và bao gồm các phenocine hình thoi dài của olivine (hoặc pseudom sau olivin) hoặc pyroxene làm cho đá có hình dạng mờ đặc biệt là trên bề mặt bị phong hóa. Kết cấu Spinifex là kết quả của sự kết tinh nhanh chóng của chất lỏng magiê cao trong gradient nhiệt ở rìa của dòng chảy hoặc ngưỡng cửa ..
Kết cấu Harrisite được mô tả lần đầu tiên từ địa phương của Vịnh Harris, Rùm, Scotland, được hình thành bởi sự tạo mầm của các tinh thể trên sàn của khoang dòng dung nham. Harrisites được biết là tạo thành tập hợp megacstall của pyroxene và olivine có chiều dài lên tới 1 mét.
Núi lửa [ chỉnh sửa ]
Núi lửa Komatiite có cấu trúc chung của một ngọn núi lửa hình khiên, điển hình của hầu hết các tòa nhà bazan lớn, như sự kiện magma hình thành nên komatiite phun trào các vật liệu magiê ít hơn.
Tuy nhiên, dòng chảy ban đầu của các magma magiê nhất được giải thích để tạo thành một dòng chảy phân luồng, được hình dung như một lỗ thông hơi giải phóng dung nham komatiitic rất lỏng trên bề mặt. Điều này sau đó chảy ra từ khe thông hơi, tập trung vào các mức độ địa hình và hình thành các môi trường kênh được tạo thành từ chất kết dính olivine cao của MgO được đặt bên cạnh bởi các tạp dề dòng chảy của các tấm olifine và pyroxene dòng chảy thấp hơn.
Dòng dung nham komatiite điển hình có sáu yếu tố liên quan đến địa tầng;
- A1 – đỉnh dòng chảy được làm lạnh bằng gối và variolitic, thường được phân loại và chuyển tiếp với trầm tích
- A2 – Vùng thủy tinh olivine-Clinicopyroxene được làm lạnh nhanh, đại diện cho một rìa lạnh trên đỉnh của đơn vị dòng chảy
- – Trình tự Olivin spinifex bao gồm spinifex của điếc và giống như cuốn sách, đại diện cho sự tích tụ tinh thể phát triển đi xuống trên đỉnh dòng chảy
- B1 – Olivin mesocumulation để chỉnh hình, đại diện cho một harrisite phát triển trong dòng chảy lỏng
- B2 – Olivin bao gồm> 93% tinh thể olivin tương đương lồng vào nhau
- B3 – Biên độ lạnh thấp hơn bao gồm olivine được kết hợp với mesocumulation, với kích thước hạt mịn hơn.
Các đơn vị dòng chảy riêng lẻ có thể không được bảo toàn hoàn toàn, vì các đơn vị dòng chảy tiếp theo có thể bị xói mòn spinifex vùng chảy. Trong các tướng dòng chảy xa, Vùng B được phát triển kém đến mức vắng mặt, vì không có đủ chất lỏng chảy qua để phát triển thành phần.
Dòng chảy và dòng chảy sau đó được bao phủ bởi các bazan magiê cao và bazan tholeiitic khi sự kiện núi lửa phát triển thành các thành phần ít magiê hơn. Ma pháp tiếp theo, là silica nóng chảy cao hơn, có xu hướng hình thành một kiến trúc núi lửa hình khiên điển hình hơn.
Komatiites xâm nhập [ chỉnh sửa ]
Magma Komatiite cực kỳ dày đặc và không thể chạm tới bề mặt, có khả năng bơi thấp hơn trong lớp vỏ. Các diễn giải hiện đại (sau năm 2004) về một số cơ quan phân tích olivin lớn hơn trong miệng núi lửa Yilgarn đã tiết lộ rằng phần lớn các sự xuất hiện của komatiite olivine có khả năng bị xâm nhập vào tự nhiên.
Điều này được ghi nhận tại mỏ niken Mt Keith nơi kết cấu xâm lấn đá và đá xenolith của đá đất nước felsic đã được công nhận trong các tiếp xúc biến dạng thấp. Các cách giải thích trước đây của các vật thể komatiite lớn này là chúng là "siêu kênh" hoặc các kênh được kích hoạt lại, chúng đã tăng lên hơn 500 m về độ dày địa tầng trong thời gian núi lửa kéo dài.
Những sự xâm nhập này được coi là ngưỡng cửa được phân kênh được hình thành bằng cách tiêm magma komatiitic vào địa tầng và lạm phát của khoang magma. Các cơ quan phân tích olivine khoáng hóa niken có thể đại diện cho một dạng ống dẫn giống như bệ cửa, nơi các hồ magma trong một buồng tổ chức trước khi phun trào lên bề mặt.
Tầm quan trọng về kinh tế [ chỉnh sửa ]
Tầm quan trọng kinh tế của komatiite lần đầu tiên được công nhận rộng rãi vào đầu những năm 1960 với việc phát hiện khoáng hóa niken sunfua khổng lồ tại Kambalda, Tây Úc. Khoáng sản niken-đồng sunfua do Komatiite lưu trữ ngày nay chiếm khoảng 14% sản lượng niken của thế giới, chủ yếu từ Úc, Canada và Nam Phi.
Komatiites được liên kết với tiền gửi niken và vàng ở Úc, Canada, Nam Phi và gần đây nhất là trong lá chắn Guiana của Nam Mỹ.
Xem thêm [ chỉnh sửa ]
Tài liệu tham khảo [ chỉnh sửa ]
Thư mục chỉnh sửa 19659109] Hess, PC (1989), Nguồn gốc của đá Igneous Chủ tịch và Nghiên cứu sinh của Đại học Harvard (tr. 276 Tiết285), ISBN 0-674-64481-6.
Liên kết ngoài [ chỉnh sửa ]