Abstract

The present work summarizes a detailed investigation of perovskite from a representative collection of kimberlites, including samples from over forty localities worldwide. The most common modes of occurrence of perovskite in archetypal kimberlites are discrete crystals set in a serpentine–calcite mesostasis, and reaction-induced rims on earlier-crystallized oxide minerals (typically ferroan geikielite or magnesian ilmenite). Perovskite precipitates later than macrocrystal spinel (aluminous magnesian chromite), and nearly simultaneously with “reaction” Fe-rich spinel (sensu stricto), and groundmass spinels belonging to the magnesian ulvöspinel – magnetite series. In most cases, perovskite crystallization ceases prior to the resorption of groundmass spinels and formation of the atoll rim. During the final evolutionary stages, perovskite commonly becomes unstable and reacts with a CO2- rich fluid. Alteration of perovskite in kimberlites involves resorption, cation leaching and replacement by late-stage minerals, typically TiO2, ilmenite, titanite and calcite. Replacement reactions are believed to take place at temperatures below 350°C, P < 2 kbar, and over a wide range of a(Mg2+) values. Perovskite from kimberlites approaches the ideal formula CaTiO3, and normally contains less than 7 mol.% of other end-members, primarily lueshite (NaNbO3), loparite (Na0.5Ce0.5TiO3), and CeFeO3. Evolutionary trends exhibited by perovskite from most localities are relatively insignificant and typically involve a decrease in REE and Th contents toward the rim (normal pattern of zonation). A reversed pattern is much less common, and probably results from re-equilibration of perovskite with a kimberlitic magma modified by assimilation or contamination processes. Oscillatory zonation on a fine scale is comparatively uncommon, and involves subtle variations in LREE, Th, Nb and Fe. Relatively high levels of LREE, Th and Nb observed in perovskite from some occurrences (Lac de Gras and Kirkland Lake in Canada, Obnazhennaya in Yakutia) probably result from inherent enrichment of the host kimberlites in “incompatible” elements. In some cases (Benfontein in South Africa), differentiation processes may have contributed to the accumulation of “incompatible” elements in perovskite.

Abstract

Nous présentons ici les résultats d’une étude approfondie de la pérovskite telle qu’elle se présente dans une collection représentative de kimberlites, les échantillons ayant été prélevés à 40 endroits. Dans les kimberlites types, la pérovskite se présente en cristaux distincts dans une pâte composée de serpentine et de calcite, ou bien en liseré réactionnel sur des oxydes précoces (en général, geikielite ferreuse ou ilménite magnésienne). La pérovskite cristallise après le spinelle qui se présente sous forme de macrocrystal (chromite alumineuse magnésienne), et à peu près en même temps que le spinelle sensu stricto riche en fer d’origine réactionnelle et le spinelle de la pâte, faisant partie de la série ulvöspinelle magnésien – magnétite. Dans la plupart des cas, la cristallisation de la pérovskite a cessé avant que ne commence la résorption du spinelle de la pâte et la formation d’une bordure en atoll. Au cours des stades ultimes d’évolution, il est courant pour la pérovskite de montrer des signes d’instabilité et d’une réaction avec une phase fluide riche en CO2. Dans les kimberlites, l’altération de la pérovskite se déroule par résorption, lessivage des cations, et remplacement par des minéraux tardifs, par exemple TiO2, ilménite, titanite et calcite. Les réactions de remplacement auraient lieu à une température inférieure à 350°C, P < 2 kbar, et sur un large intervalle de valeurs de a(Mg2+). La pérovskite des kimberlites se rapproche de la formule idéale CaTiO3, et contient normalement moins de 7% (proportion molaire) des autres pôles, surtout lueshite (NaNbO3), loparite (Na0.5Ce0.5TiO3), et CeFeO3. La variabilité en composition de la pérovskite à la plupart des sites échantillonnés est relativement restreinte et implique typiquement une diminution de la teneur en terres rares et en thorium vers la bordure (zonation dite normale). Les exemples de zonation inverse sont beaucoup moins répandus, et résulteraient d’un ré-équilibrage de la pérovskite avec un magma kimberlitique modifié par assimilation ou contamination. Une zonation oscillatoire sur une fine échelle est relativement rare, et implique des variations subtiles en concentrations des terres rares légères, Th, Nb et Fe. Les teneurs relativement élevées de la pérovskite en terres rares, Th et Nb à certains endroits (Lac de Gras et Kirkland Lake au Canada, Obnazhennaya en Yakoutie) résulteraient du degré intrinsèque d’enrichissement de l’hôte kimberlitique en éléments “incompatibles”. Dans certains cas, par exemple Benfontein en Afrique du Sud, les processus de différenciation pourraient aussi avoir contribué à l’accumulation des éléments “incompatibles” dans la pérovskite.

(Traduit par la Rédaction)

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