Abstract

Magnetite, perovskite and apatite zoning was investigated in sequential derivatives of melilite-bearing (i.e., Ca-rich) and melilite-free (i.e., Ca-poor) series in the alkaline–ultramafic complexes Guli, Kugda, Odikhincha and Kara-Meni (Maimecha–Kotuy province, northwestern Siberian Platform), and in the Turiy Cape complex (Kola Peninsula), all in Russia. Carbonatites in such complexes are found in both melilite-bearing and melilite-free suites. The observed different major- and trace-element contents and the zoning patterns in coexisting minerals depend on their affiliation to the Ca-rich or Ca-poor series. Trace-element fractionation during differentiation of the parental magmas of these series in accordance with the Rayleigh model with different partition-coefficients, as well as recent results on melt inclusions in olivine of melilite-bearing rocks from the Guli and Kaiserstuhl carbonatite complexes, provide strong support for the existence of two mantle-derived magmas. The separate primitive magma, essentially richer in Ca and poorer in Si, that is parental for melilite-bearing series, was derived at ≤40 kbar and was originally enriched in CO2, Sr, REE, and Nb. This magma fractionated, during crystallization of melilite-bearing differentiates, at shallower depths, lower CO2 activity and higher oxygen fugacity, as compared with the conditions of differentiation of the Ca-poor magma. In turn, the fractionation of the Ca-poor magma, parental to melilite-free rocks, could begin at great depths (≥20 kbar), during its ascent toward the surface. The primitive melilitite melts are compared with the compositions of IB kimberlites as possible parental magmas for melilite-bearing rocks in alkaline ultrabasic – carbonatite complexes.

Abstract

Ce travail porte sur la zonation de la magnétite, la pérovskite et l’apatite des séries différenciées de roches porteuses (c’est-à-dire, riches en Ca) ou non de mélilite dans les complexes intrusifs alcalins et ultramafiques de Guli, Kugda, Odikhincha et Kara–Meni (province de Maimecha–Kotuy, dans le nord-ouest de la platteforme sibérienne), et dans le complexes de Turiy Cape (péninsule de Kola), tous en Russie. On trouve des carbonatites dans les suites à mélilite aussi bien que dans les suites sans mélilite. Les profils de zonation et les teneurs en éléments majeurs et en traces dépendent de leur filiation, soit dans les séries différenciées riches en Ca ou pauvres en Ca. D’après le fractionnement des éléments traces au cours de la différenciation des magmas parentaux, régie par le modèle de Rayleigh et les coefficients de partage, de même que les résultats récents portant sur les reliquats magmatiques piégés dans l’olivine des roches à mélilite des complexes carbonatitiques de Guli et de Kaiserstuhl, il semble y avoir eu deux magmas dérivés du manteau. Le magma primitif plus riche en Ca et appauvri en Si, qui a produit les séries à mélilite, aurait été dérivé à ≤40 kbar; il était enrichi en CO2, Sr, REE, et Nb à la source. Ce magma a fractionné par cristallisation de mélilite à plus faibles profondeurs, dans un mileu d’activité réduite de CO2 et à fugacité d’oxygène plus élevée, par rapport aux conditions de cristallisation du magma à faible teneur en Ca. Par contre, le fractionnement du magma à faible teneur en Ca, qui a produit les suites de roches sans mélilite, aurait commencé sa montée à partir de ≥20 kbar, et aurait évolué lors de son trajet vers la surface. Les magmas mélilitiques primitifs sont comparés aux compositions de kimberlites IB, qui pourraient représenter le magma parental des roches à mélilite des complexes alcalins ultrabasiques à carbonatite.

(Traduit par la Rédaction)

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