The petrogenesis of carbonatites: Mineral variations and effects on the REE mineralization

Abstract

Karbonatite zeichnen sich durch ihr hohes wirtschaftliches Potenzial als wichtige Quelle für Rohstoffe, wie P, Fe, F, Cu und HFSE (z.B. Zr, Hf, Nb, U), aber vor allem LREE, aus. Etwa 10% aller bekannten Karbonatite (50 von 550) werden derzeit abgebaut, wobei etwa 40% aller REE-Explorationsprojekte auf diese und die mit ihnen assoziierten Gesteinsvorkommen abzielen. Trotz ihrer wirtschaftlichen Bedeutung ist das Verständnis von karbonatitischen Systemen und ihre Beziehungen zu assoziierten Gesteinstypen noch unvollständig. Hierbei kann eine Reihe von verschiedenen Prozessen eine starke Variabilität in der Mineralogie und Mineralchemie von Karbonatiten verursachen, und eine starke Auswirkung auf ihre Wirtschaftlichkeit haben. Das Interesse, diese komplexen Systeme zu verstehen, ist deshalb enorm gestiegen. Unsere Studien konzentrieren sich auf zwei Karbonatitkomplexe, den Palabora Komplex (PCC, Südafrika) und den Kaiserstuhl Komplex (KVC, Deutschland). Die Komplexe weisen eine stark variable Mineralogie und Mineral-chemie auf. Der PCC Karbonatit zeigt eine unbedeutende orthomagmatische REE-Mineralisation, eine spätmagmatische REE Anreicherung und eine effektive post-magmatische Umverteilung der REE-Mineralisation. Die KVC Karbonatite sind in ihrer REE-Anreicherung deutlich abweichend. Einige der Karbonatitkörper weisen eine starke hydrothermale Anreicherung auf. Ein Karbonatitkörper jedoch, der Badberg, erfuhr einen frühzeitigen Entzug von REE aus dem System während der ortho-magmatischen Phase. Dieser Karbonatitkörper zeigt in Folge dessen keine REE Anreicherung während der spätmagmatischen bis hydrothermalen Phase. Der Entzug von REE erfolgte aufgrund eines kontaminationsbedingten, bevorzugten Einbaus in Apatit. Da die Art, die Häufigkeit und die Vergesellschaftung der REE-Minerale entscheidend sind, ob ein Karbonatit wirtschaftlich ist oder nicht, ist das Verständnis von Auswirkungen auf die REE-Mineralisation von entscheidender Bedeutung. Wir veranschaulichen am Beispiel vom PCC (und dem Fen Komplex, Norwegen) die einzelnen Entwicklungsstufen von Karbonatiten und zeigen den Einfluss einer Silikat-Kontamination auf ihr wirtschaftliches Potenzial am Beispiel vom KVC. Darüber hinaus stellen wir ein Modell zur Platznahme und Beziehung von Karbonatiten und asso-ziierten Gesteinen vor. Dieses Model erklärt das Verhältnis zwischen Karbonatiten und zugehörigen Gesteinsarten sowie den Ursprung von Phoskoriten. Eine Erweiterung dieses Models erklärt die genese verschiedene karbonatitischer Fluide.