Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

Fluid-rock reactions in the carbonatites of the Grønnedal-Íka alkaline complex, South Greenland

Show full item record

Title: Fluid-rock reactions in the carbonatites of the Grønnedal-Íka alkaline complex, South Greenland
Author(s): Ranta, Eemu
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Geosciences and Geography
Discipline: Geology
Language: English
Acceptance year: 2017
Abstract:
Out of all igneous rocks, carbonatites are perhaps the ones most sensitive to changing chemical environments and P-T conditions. As a result, their primary chemical and textural characteristics are more often than not altered by secondary processes. Discerning between the two is essential in order to make correct petrogenetic inferences from textural and chemical data. In this study, the 1.3 Ga siderite carbonatite of the Grønnedal-IÌ ka alkaline complex of South Greenland is used as a natural laboratory to identify mineral chemical and textural fingerprints of hydrothermal alteration in iron-rich carbonatites, with a second aim of describing the paragenesis of a high-grade magnetite mineralization in the locality. Trace element chemistry of magnetite, calcite, siderite and ankerite-dolomite is analyzed in situ by electron-probe microanalysis (EPMA) and laser ablation inductively coupled mass spectrometry (LA- ICP-MS). Magnetite is shown to be a product of oxidation of siderite and is exclusively of hydrothermal origin, characterized by low Ti (1-12000 ppm) and V (1-200 ppm) concentrations. High Nb/Ta (up to 1000) and Zr/Hf (up to 300) ratios in magnetite suggest formation mediated by fluorine-rich fluids. Hydrothermally reworked siderite is enriched in Mn and light rare earth elements (LREEs) and has a depleted Y/Ho ratio. In contrast, hydrothermally reworked calcite is enriched in Y/Ho and depleted in LREEs. A secondary mineral assemblage of apatite, strontianite, barite, REE-fluorocarbonates and ankerite-dolomite is associated with the alteration, which increases toward the contact to a 55 m wide basaltic dike that cuts the carbonatite. Unusual mineral compositions are found close to the dike contact, including magnetite with up to 1 wt.% Nb and calcite with 1 wt.% REEs, both the highest reported values in the literature. Together, the data point to the dike intrusion as a heat source of a hydrothermal convection cell, driving hot F and CO2 rich fluids that mobilized P, Sr, Ba, Mn, LREE, Nb and Ta and reacted with and altered the composition of the carbonatites up to a distance of 40 m from the intrusion contact. The results underscore the necessity of a careful textural and mineral chemical assessment in studying the petrogenesis and subsolvus evolution of ferrocarbonatites.
Utav alla magmatisma bergarter är karbonatiter bland de mest känsliga för förändrade P-T-X- förhållanden. Därför är sekundära omvandlingar i deras mineraltexturer och kemi mycket vanliga. För att göra korrekta petrogenetiska slutsatser om karbonatiter är det viktigt att kunna skilja mellan dess primära och sekundära texturella och kemiska signaturer. I denna studie används den 1.3 Ga sideritkarbonatiten i Grønneda-IÌ ka i södra Grönland som ett naturligt laboratorium med syftet att undersöka mineralkemiska och texturella förändringar i järnrika karbonatiter som ägt rum genom hydrotermal omvandling. Ett delmål är att utreda orsaken till en koncentrerad magnetitmineralisering i området. Spårelemenkoncentrationer i magnetit, kalcit, siderit samt ankerit-dolomit analyserades in situ med elektronmikrosond (EPMA) och laserablation-induktivt kopplad plasma-masspektrometri (LA-ICP- MS). Resultaten visar att magnetit har bildats genom oxidation av siderit och har låga halter av Ti (1-12000 ppm) och V (1-200), vilket ihop med höga värden av Nb/Ta (upp till 1000) och Zr/Hf (upp till 300) antyder att magnetiten bildats från en fluorrik fluid. Siderit som är modifierad genom hydrotermala processer har förhöjda halter av Mn och lätta sällsynta jordartsmetaller (LREE) men lägre halter av Y/Ho jämfört med primär siderit. Däremot har hydrotermalt modifierad kalcit förhöjd Y/Ho och lägre LREE- koncentrationer än primär kalcit. Apatit, strontianit, barit, REE-fluorkarbonater och ankerit-dolomit är vanligt förekommande sekundära mineraler och associerade med hydrotermal omvandling, som ökar i intensitet mot kontakten med en 55 m bred basaltgång som genomskär karbonatiten. Nära kontakten mot basaltgången återfinns ovanliga mineralkompositioner, bl.a. magnetit med 1 viktprocent Nb och kalcit med 1 viktprocent REE, båda de högsta rapporterade halterna för respektive mineral i litteraturen. Tillsammans visar den samlade datan att basaltintrusionen agerade som en värmekälla som drev konvektion av hydrotermala fluider berikade i F, CO2, P, Sr, Ba, Mn, LREE, Nb och Ta som kunde reagera med samt omvandla karbonatiterna upp till 40 m från kontakten. Resultaten understryker att en noggrann texturell och mineralkemisk studie är nödvändig för att undersöka ferrokarbonatiters petrogenes och subsolvusprocesser.


Files in this item

Files Size Format View
RantaMSc_thesis.pdf 18.05Mb PDF

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record