Abstract

Carbonatite dykes are described for the first time from the active natrocarbonatite volcano Oldoinyo Lengai, Tanzania. The dykes are fine grained, with a microporphyritic texture of polycrystalline, granular calcite microphenocrysts. The porous texture is indicative of solution and leaching processes. Groundmass phases are fluorite with 2.1–3.9 wt.% Sr, Mn-rich magnetite (up to 10.2 wt.% MnO), REE- and Si-rich fluorapatite (up to 20.6 wt.% REE2O3 and 9.9 wt.% SiO2) and a Mn–Ba hydroxide. Chemically, the dykes are Ca-carbonatitic, with high concentrations of F, Sr, Fe and Mn. Total alkalis are below 2 wt.%. Compared with fresh natrocarbonatite, the REE, Y, Zr, Th, Nb and Pb are enriched, whereas Rb, Cs, Ba, Cl and S are markedly depleted. Stable isotope ratios are δ13C −1.95 ‰ PDB and δ18O +24.12 ‰ SMOW, well outside the compositional field of primary Lengai natrocarbonatites, indicating extensive atmospheric exchange and re-equilibration, in particular of oxygen. These dykes are interpreted as alteration products of the typical Lengai natrocarbonatite. From the evidence at Oldoinyo Lengai, we believe that calcite carbonatites may have different origins. In contrast to the widespread primary magmatic crystallization of calciocarbonatitic melts, alteration and replacement exchange of original natrocarbonatites of Oldoinyo Lengai produce secondary calcite carbonatites. Using the criteria presented here, a distinction between calcitized natrocarbonatites and primarily calciocarbonatitic extrusive rocks is possible, on the basis of textural evidence mimicking the porphyritic texture of natrocarbonatite, and on the polycrystalline nature of calcite pseudomorphs after nyerereite. Noteworthy in the secondary calcite are the high Sr contents (2.2–3.5 wt.% SrO), and variable Ba contents (0.3–2.2 wt.% BaO). A prominent primary feature in the calciocarbonatite of the dykes is the sheaf-like intergrowth texture of fluorite, which is typical of fresh natrocarbonatites from Oldoinyo Lengai. Stable isotope ratios are independent criteria indicating extensive alteration and secondary exchange.

Abstract

Nous décrivons pour la première fois des filons de carbonatite découverts sur le volcan natrocarbonatitique actif de Oldoinyo Lengai, en Tanzanie. Ces filons possèdent une granulométrie fine, avec une texture microporphyritique et des microphénocristaux polycristallins et granulaires. La texture poreuse semble indiquer un processus de solution et de lessivage. La matrice contient fluorite avec entre 2.1 et 3.9% Sr (poids), magnétite riche en Mn (jusqu’à 10.2% MnO), fluorapatite riche en terres rares et Si (jusqu’à 20.6% d’oxydes de terres rares, 9.9% SiO2) et un hydroxyde de Mn–Ba. Chimiquement, les filons ont une composition calciocarbonatitique, et montrent une forte teneur en F, Sr, Fe et Mn. Le total des alcalins est inférieur à 2%. En comparaison d’une natrocarbonatite saine, les teneurs en terres rares, Y, Zr, Th, Nb et Pb sont enrichies, tandis que celles de Rb, Cs, Ba Cl et S sont très faibles. Les rapports des isotopes stables, δ13C égal à −1.95 ‰ PDB et δ18O égal à +24.12 ‰ SMOW, sont nettement en dehors des valeurs typiques de la natrocarbonatite saine de Lengai, ce qui indique un échange important avec l’atmosphère et un ré-équilibrage, impliquant surtout l’oxygène. Ces filons seraient le produit d’une altération d’une natrocarbonatite typique. D’après l’évidence recueillie à Oldoinyo Lengai, nous croyons que les calciocarbonatites pourraient avoir plus d’une origine. En comparaison de la cristallisation primaire de carbonatites à partir d’un magma, l’altération et le remplacement de natrocarbonatite à Oldoinyo Lengai peuvent mener à une carbonatite calcitique secondaire. Il s’avère possible de distinguer entre une natrocarbonatite remplacée par la calcite et une calciocarbonatite extrusive primaire en utilisant les critères présentés ici, par exemple, l’évidence texturale simulant la texture porphyritique de la natrocarbonatite, et le caractère polycristallin de la calcite remplaçant la nyéréréite. Aussi, la calcite secondaire possède des teneurs élevées en Sr (2.2–3.5% SrO), et des teneurs variables en Ba (0.3–2.2% BaO). Une caractéristique de la calciocarbonatite de ces filons est la présence d’une texture en intercroissance de la fluorite, ce qui est typique de natrocarbonatite saine à Oldoinyo Lengai. Les rapports des isotopes stables fournissent des critères indépendants indiquant une altération avancée et un échange secondaire.

(Traduit par la Rédaction)

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