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es eventuell durch eine leichte Metasomatose des bereits angerei-
cherten Mantels dazu kommen, dass sich die Dolomitkarbona-
titschmelze zu einer Kalzitkarbonatitschmelze entwickelt.
Die anderen beiden Möglichkeiten beginnen mit dem Auf-
schmelzen des Mantels zu einer CO
2
-reichen Silikatschmelze.
Der Schmelzgrad ist ein wenig höher als im ersten Fall, aber noch
immer gering und das gebildete Magma ist alkalireich und sili-
ziumuntersättigt, zum Beispiel ein Nephelinit oder Melilithit.
Das Magma steigt auf, kühlt ab und beginnt zu kristallisieren,
wobei CO
2
und Alkalien während der Fraktionierung in der
Schmelze immer weiter angereichert werden.
Das kann so weit gehen, dass es zu einer Entmischung
einer Karbonatitschmelze kommt (Kjarsgaard & Hamilton 1989,
Kjarsgaard & Peterson 1991, Halama et al. 2005, Brooker & Kjars-
gaard 2011). Passieren kann dies, wenn das Magma CO
2
-über-
sättigt ist (was bei hohem Druck unwahrscheinlich ist, aber in
einer Magmakammer in der Kruste passieren kann) und min-
destens 5 % Alkalien enthält.
.
Abb. 3.49
zeigt das Feld mit zwei
nicht mischbaren Schmelzen unter einem Druck in der mittleren
Kruste. Es zeigt, dass der entmischte Karbonatit kein reiner
Kalzitkarbonatit sein kann, sondern einen hohen Gehalt an
Alkalien und Silizium aufweist. Das Karbonatitmagma könnte
sich jedoch anschließend durch fraktionierte Kristallisation von
Silikatmineralen und durch die Abgabe von Wasser (mit hohem
Alkaligehalt) zu einer kalzitdominierten Zusammensetzung
weiterentwickeln. Die Abbildung zeigt auch, dass bei bestimmten
Zusammensetzungen ein Natrokarbonatit entmischt werden
kann. Bei der Entmischung einer Karbonatitschmelze kommt es
auch zu einer starken Fraktionierung der Spurenelemente. Im
Karbonatit werden Sr, Ba und die leichtesten SEE stark ange-
reichert, während Zr, Hf, Nb, Ta, Th, U und die meisten SEE in
der Silikatschmelze bleiben (Veksler 1998). Bei einem hohen
Fluorgehalt geht Nb (und möglicherweise auch andere inkompa-
tible Elemente) hingegen bevorzugt in den Karbonatit (Jones et
al. 1995).
Na
2
O
entmischter
Natrokarbonatit
+ CO
2
2 Schmelzen
entmischter
Kalzitkarbonatit
SiO
2
+ Al
2
O
3
CaO
Abb. 3.49
Das Feld mit zwei unmischbaren Schmelzen (Silikat-
magma und Karbonatit) bei CO
2
-Übersättigung im experimentellen
System SiO
2
-Na
2
O-A
2
O
3
-CaO-CO
2
bei 0,5 GPa und 1250 °C. Die
Linien verbinden die jeweils im Gleichgewicht stehenden ent-
mischten Schmelzen. Die Lage und Größe des Feldes ist abhängig
von Druck und Temperatur, weiterhin wirken sich auch der Fluor-
gehalt und so weiter aus. Nach Brooker & Kjarsgaard 2011.
wird Fenitisierung genannt, dabei können Gesteine entstehen,
die fast ausschließlich aus Alkalifeldspat oder Nephelin bestehen.
Karbonate kühlen in Anwesenheit ihrer eigenen Fluide, wobei es
zu einer Rekristallisation und Reequilibrierung kommen kann
(Marks et al. 2009).
Die Vielzahl an Möglichkeiten zeigt, dass es eine ganze Welt
unterschiedlicher Karbonatite gibt, was sich auch in sehr unter-
schiedlichen Zusammensetzungen widerspiegelt. Viele Karbo-
natite kommen zusammen mit anderen Magmatiten vor. Am
häufigsten gehören diese zum »Nephelinit-Clan« (Vulkanite:
Nephelinit, Phonolith; Plutonite: Melteigit, Ijolith, Urtit, Nephe-
linsyenit), in einigen Fällen stattdessen zum »Melilithit-Clan«
(Vulkanit: Melilithit, Plutonite: Okait, Turjait, Afrikandit,
Perowskit-Pyroxenit und andere). Es kann sich auch um andere
alkaline Magmatite handeln (Mitchell 2006). Es gibt aber nicht
zwangsläufig einen genetischen Zusammenhang. So können ver-
schiedene Magmen aus unterschiedlicher Tiefe stammen oder
aus verschiedenen Bereichen eines angereicherten und daher
heterogenen Mantels (Bell & Tilton 2001). Vielleicht fand die
Schmelzbildung auch zu unterschiedlicher Zeit statt, was den
Mantel nacheinander an bestimmten Komponenten abreichert.
Die verschiedenen Magmen haben dann lediglich denselben
Weg für den Aufstieg benutzt. Es gibt aber auch Karbonatite (vor
allem Dolomitkarbonatite), die nicht mit Silikatmagmen ver-
gesellschaftet sind.
Karbonatite (
.
Abb. 3.50
) weisen hohe, wenn auch sehr
variable Gehalte an SEE, Nb und anderen inkompatiblen Ele-
menten auf. Das wichtigste Nioberz ist Pyrochlor (Ca
2
Nb
2
O
7
,
.
Kommt es nicht zu einer Entmischung, kann die Fraktionie-
rung unter Umständen dazu führen, dass aufgrund des hohen
CO
2
-Gehalts in der späten Restschmelze plötzlich ein Karbonat-
mineral wie Kalzit, Dolomit, Ankerit oder Siderit kristallisiert.
In diesem Fall entsteht ein Karbonatit als spätes Ergebnis der
Fraktionierung eines Silikatmagmas. Bei diesem Prozess ist die
Wahrscheinlichkeit am höchsten, dass inkompatible Elemente
wie Nb, Zr, SEE zu ökonomisch relevanten Konzentrationen an-
gereichert sind.
Welcher der drei Prozesse im Einzelfall abgelaufen ist, lässt
sich nicht immer mit Sicherheit sagen - möglicherweise kom-
men sogar in einem einzigen Alkaligesteinskomplex auf unter-
schiedliche Weise gebildete Karbonatite vor. Zu guter Letzt kann
sich eine Karbonatitschmelze durch fraktionierte Kristallisation
weiter entwickeln. Das kann zum Beispiel von Dolomitkarbona-
tit zu Kalzitkarbonatit führen.
Wichtig ist auch der sehr hohe Wassergehalt der Karbonatit-
magmen (Keppler 2003). Beim Aufstieg (Druckabnahme) und
während der Kristallisation wird dieses Wasser freigesetzt. Dabei
gehen lösliche Komponenten, wie Alkalien, Chlor und Fluor, teil-
weise verloren. Das aggressive Wasser durchströmt das Neben-
gestein und reagiert mit diesem. Diese Art von Metasomatose
Abb. 3.51
), ein Mineral, das auch etwas Thorium und SEE ent-
halten kann. Es tritt häufig auf, wenn auch nicht immer in öko-
