Abstract

Xenotime-(Y) is a common accessory mineral in many igneous and high-grade metamorphic rocks, but it is very rare in carbonatite. Uniquely, at Lofdal, Namibia, xenotime-(Y) occurs in many carbonatite dykes. It mantles and replaces zircon in calcite carbonatite and also occurs as aggregates in ankerite carbonatite, aggregates associated with hematite, and crystals associated with monazite-(Ce) and synchysite-(Ce) in highly oxidized iron-rich calcite carbonatites. The paragenetic sequence places the xenotime-(Y) at the end of magmatic activity and certainly into the hydrothermal stage. A U–Pb date of 765 ± 16 Ma (2σ ) for xenotime-(Y) overgrowths on zircon obtained by LA–ICP–MS, the first dating of fine overgrowths of xenotime on zircon by this technique, confirms that the formation of xenotime-(Y) is directly related to the crystallization of the carbonatite and provides a date consistent with published dates for Lofdal and Oas syenites. The xenotime-(Y) is heavy-REE-enriched (chondrite-normalized graphs peak at Lu) but can be distinguished from xenotime-(Y) in granitic rocks by the lack of Eu anomaly, higher Gd (reaching >6 wt%) and lower Yb (below 4 wt%). A monazite-(Ce) – xenotime-(Y) geothermometer developed for metamorphic rocks gives possible but relatively high temperatures of >450°C for the formation of xenotime-(Y). Overall, the whole-rock compositions are light-REE-enriched, in common with most carbonatites, but the degree of light REE enrichment is less than almost all published datasets (La/Ybn at Lofdal ranges from 1 to 70), and at 0.5–0.8 wt%, the total REE content at Lofdal is also higher than in many carbonatites. These features are most important in controlling the production of xenotime-(Y) at Lofdal. Exploration for Y in carbonatites should therefore concentrate on rocks that have REE concentrations above 2000 ppm and La/Yb values lower than 70, similar to Lofdal, as well as weathered carbonatite regoliths and carbonatites subjected to extreme hydrothermal conditions, where Y can be concentrated.

Abstract

Le xénotime-(Y) est un minéral accessoire répandu dans plusieurs sortes de roches ignées et métamorphiques, mais il est rarissime dans les carbonatites. A Lofdal, en Namibie, on le trouve dans plusieurs filons de carbonatite. Il recouvre et remplace le zircon dans la carbonatite calcitique, et il se présente aussi en agrégats dans les carbonatites à ankérite, en agrégats associés à l’hématite, et en cristaux associés à la monazite-(Ce) et synchysite-(Ce) dans les carbonatites calcitiques riches en fer et fortement oxydées. Dans la séquence paragénétique, le xénotime-(Y) apparait à la fin du cycle magmatique et sûrement au cours du stade hydrothermal. Avec la technique LA–ICP–MS, nous avons obtenu une date U–Pb de 765 ± 16 Ma (2σ ) pour le xénotime-(Y) en surcroissance sur le zircon; c’est en fait la première date réussie sur le xénotime-(Y) par cette technique. Elle confirme que la formation du xénotime-(Y) est directement liée à la cristallisation de la carbonatite; la date concorde avec les dates déjà publiées pour les syénites de Lofdal et Oas. Le xénotime-(Y) est enrichi en terres rares lourdes (avec un enrichissement maximum par rapport à une chondrite pour le Lu), mais se distingue du xénotime-(Y) des roches granitiques par l’absence d’une anomalie en Eu, une teneur plus élevée en Gd (dépassant 6%, poids), et une concentration plus faible en Yb (moins de 4%). Une géothermomètre fondé sur le couple monazite-(Ce) – xénotime-(Y), développé pour les roches métamorphiques, donne une température relativement élevée pour la formation du xénotime-(Y), dépassant 450°C. En général, les compositions des roches totales sont enrichies en terres rares légères, comme c’est le cas dans la plupart des carbonatites, mais le degré d’enrichissement est moins important que dans presque toutes les compositions publiées; à Lofdal, La/Ybn varie de 1 à 70, et la teneur totale en terres rares, 0.5–0.8% (poids), dépasse aussi la plupart des carbonatites. Ces caractéristiques seraient importantes pour expliquer la production du xénotime-(Y) à Lofdal. L’exploration pour l’yttrium dans les carbonatites devrait donc porter sur les roches ayant des concentrations en terres rares dépassant 2000 ppm et des valeurs La/Yb inférieures à 70, comme à Lofdal, de même que les sols développés sur les carbonatites météorisées et les carbonatites assujeties à des conditions hydrothermales extrêmes, milieux propices à la concentration de l’yttrium.

(Traduit par la Rédaction)

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