Abstract

Carbonate – amphibole – clinopyroxene rocks and carbonatites from the Afrikanda complex, in the Kola Peninsula, Russia, contain a number of oxysalt minerals, including major calcite (15–95 vol.%), subordinate hydroxylapatite, ancylite-(Ce), calcio-ancylite-(Ce), and minor burbankite, khanneshite, nyerereite, shortite, bradleyite, strontianite, britholite-(Ce) and barite. Three mineral parageneses differing in the mode of occurrence of calcite are distinguished: (1) calcite – magnesiohastingsite – diopside rock, (2) segregations of perovskite and titanite, and (3) calcite carbonatite. Cathodoluminescence studies document a complex evolutionary history of primary Sr-enriched calcite (0.6–1.4 wt.% SrO) involving late-stage resorption and replacement by a low-Sr variety (<0.5 wt.% SrO). The presence of nyerereite, shortite, bradleyite, burbankite and khanneshite as solid inclusions in the early-crystallized minerals (primarily oxides and hydroxylapatite) indicates initially high activities of Na in the system. The transition from nyerereite (inclusions in magnetite) to shortite (in perovskite) signifies evolution of the carbonatite system toward Ca-enriched compositions. Crystallization of ancylite-(Ce) and calcio-ancylite-(Ce) is related to low-temperature hydrothermal processes, whereas burbankite and khanneshite probably represent primary magmatic phases. Low-temperature (200–250°C) hydrothermal alteration accompanied by isotope-exchange processes produced variations in the oxygen isotopic composition of the Afrikanda rocks (δ18O in the range 9.3 to 12.1‰ SMOW). Subtle variations in the isotopic composition of carbon (δ13C in the range −2.5 to −1.7‰ PDB) suggest interaction with a meteoric-hydrothermal fluid with a low CO2:H2O ratio. The observed high δ13C values of the calcite are consistent with heterogeneity of the mantle beneath the Kola Craton; the heterogeneity probably was due to a subduction-related source of contamination.

Abstract

Les roches à carbonate – amphibole – clinopyroxène et les carbonatites du complexe igné d’Afrikanda, péninsule de Kola, en Russie, contiennent plusieurs oxysels parmi les minéraux représentés. En plus de la calcite, phase majeure (15–95% par volume), on trouve des quantités moindres d’hydroxylapatite, d’ancylite-(Ce) et de calcio-ancylite-(Ce), ainsi que des quantités mineures de burbankite, khanneshite, nyéréréite, shortite, bradleyite, strontianite, britholite-(Ce) et barite. Nous distinguons trois paragenèses de minéraux selon le rôle de la calcite: (1) roche à calcite – magnésiohastingsite – diopside, (2) ségrégations de pérovskite et de titanite, et (3) carbonatite à calcite. Nos études par cathodoluminescence documentent une évolution complexe de la calcite primaire enrichie en Sr (0.6–1.4% SrO, base pondérale), qui subit une résorption tardive et un remplacement par une variante appauvrie en Sr (<0.5% SrO). La présence de nyéréréite, shortite, bradleyite, burbankite et khanneshite incluses dans les minéraux précoces (surtout dans les oxydes et l’hydroxylapatite) indique une activité élevée de sodium au départ dans le système. La transition de nyéréréite (en inclusion dans la magnétite) à shortite (dans la pérovskite) signale l’évolution de la carbonatite vers des compositions davantage enrichies en Ca. La cristallisation de l’ancylite-(Ce) et de la calcio-ancylite-(Ce) est liée aux processus hydrothermaux à faible température, tandis que la burbankite et la khanneshite représenteraient des phases magmatiques primaires. Une altération hydrothermale à faible température (200–250°C) accompagnée d’un échange isotopique est responsable des variations dans la composition isotopique de l’oxygène des roches d’Afrikanda (δ18O dans l’intervalle de 9.3 à 12.1‰ SMOW). Des variations subtiles de la composition isotopique du carbone (δ13C dans l’intervalle de −2.5 à −1.7‰ PDB) seraient dues à une interaction avec une phase fluide météorique-hydrothermale ayant un faible rapport CO2:H2O. Les valeurs élevées de δ13C de la calcite concordent avec l’hypothèse d’une hétérogénéité du manteau en dessous du craton de Kola. Cette hétérogénéité serait probablement due à une source de contamination liée à la subduction.

(Traduit par la Rédaction)

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