코마티에이트

Komatiite
남아프리카 바버턴 마운틴랜드 코마티 계곡의 유형 지역에 있는 코마티이트 용암은 감람석의 수지상 판으로 형성된 독특한 "스피니펙스 질감"을 보여줍니다(사진 오른쪽 가장자리에 망치로 표시된 눈금).

코마티이트(/ko ʊˈm ɑːti ˌa ɪt/)는 산화마그네슘(MgO) 18중량% 이상의 용암으로 결정화된 으로 정의되는 극초단층 맨틀 유래 화산암의 한 종류입니다. 그것은 '심화암'으로 분류됩니다. 코마티라이트는 실리콘, 칼륨알루미늄이 낮고 마그네슘 함량이 높고 매우 높습니다. Komatiite는 남아프리카의 Komati 강을 따라 있는 유형의 지역성 때문에 이름 지어졌으며 [2]감람석파이록센의 큰 수지상 판으로 구성된 스피니펙스 질감을 자주 보여줍니다.[3]

코마티아이트는 희귀한 암석으로, 거의 모든 코마티아이트는 40억 3,000만년 전(40억년 전~25억년 )에 형성되었으며, 더 젊은 (원생대 또는 범생대) 예는 거의 알려져 있지 않습니다. 이러한 나이 제한은 맨틀이 식었기 때문인 것으로 생각되는데, 맨틀은 고세균 시대에 100–250 °C (212–482 °F) 더 뜨거웠을 것입니다.[4][5] 초기 지구는 행성의 부착으로 인한 잔류열, 특히 우라늄 235와 같이 수명이 짧은 방사성 동위원소가 더 많이 존재하기 때문에 훨씬 더 높은 열 생산을 가지고 있었습니다. 현무암피크라이트와 같은 낮은 온도의 맨틀 용융은 근본적으로 지구 표면의 분출 용암으로서 코마티이트를 대체했습니다.

지리적으로, 코마티아이트는 주로 고세균 방패 지역에 분포하는 것이 제한되어 있으며, 고세균 그린스톤 벨트의 다른 초고마그네슘 고마그네슘 화산암과 함께 발생합니다. 가장 어린 코마티아이트는 콜롬비아 태평양 연안의 카리브해 해양 고원에 있는 고르고나 섬 출신이며, 원생대 코마티아이트의 드문 예는 캐나다 매니토바위니페고시스 코마티아이트 벨트에서 발견됩니다.

암석학

캐나다 온타리오주 잉글하트 인근 아비티비 그린스톤 벨트에서 채취한 코마티이트 샘플. 표본의 너비는 9cm입니다. 이 샘플에는 스피니펙스 질감이 약하거나 없지만 블레이드된 올리빈 결정이 보입니다.

코마티아이트 성분의 마그마는 매우 높은 융점을 가지고 있으며, 계산된 분출 온도는 1600 °C를 초과할 가능성이 있습니다.[6][7][8][9] 현무암의 분출 온도는 보통 1100~1250 °C 정도입니다. 코마티이트를 생산하는 데 필요한 더 높은 용융 온도는 고세균 지구에서 추정되는 더 높은 지열 구배에 기인합니다.

코마티아이트 용암은 분출할 때 매우 유동적이었습니다 (점도는 물에 가깝지만 암석의 밀도를 가지고 있습니다). 나무나 꿀처럼 흐르는 ~1200 °C의 하와이 깃털 현무암의 기저 용암과 비교하면, 코마티아틱 용암은 지표면을 빠르게 가로질러 흘러 매우 얇은 용암 흐름(두께 10mm까지)을 남겼을 것입니다. 따라서 고세균 암석에 보존된 주요 코마티아이트 서열은 코마티아이트 용암이 축적된 용암 튜브, 용암 연못 등으로 간주됩니다.

코마티이트 화학은 부분적으로 녹는 정도의 차이 때문에 기저핵과 다른 일반적인 맨틀 생성 마그마의 화학과는 다릅니다. Komatiite는 일반적으로 50% 이상의 높은 수준의 부분 용융에 의해 형성된 것으로 간주되며, 따라서 낮은 KO2 및 기타 호환되지 않는 요소와 함께 높은 MgO를 가지고 있습니다.

Komatiite에는 AlO23/TiO2 비율로 정의되는 두 가지 지구화학적 등급이 있습니다: 알루미늄 고갈되지 않은 Komatiite(AUDK)와 알루미늄 고갈된 Komatiite(ADK). 이 두 부류의 코마티이트는 종종 용융 생성 깊이와 관련된 두 유형 간의 실제 암석학적 출처 차이를 나타내는 것으로 추정됩니다. Al이 고갈된 코마티움은 소스의 가넷이 용융되지 않는 고압에서 높은 수준의 부분 용융에 의해 생성되는 반면 Al이 고갈되지 않은 코마티움은 낮은 깊이에서 높은 수준의 부분 용융에 의해 생성되는 것으로 용융 실험에 의해 모델링되었습니다. 그러나 코마티이트 흐름의 누적 영역에서 크롬 스피넬의 유체 포함에 대한 최근 연구는 단일 코마티이트 흐름이 다양한 AlO23/TiO2 비율과 모 마그마의 혼합에서 파생될 수 있음을 보여주었고, 이는 다른 코마티이트 그룹의 형성에 대한 이러한 해석에 의문을 제기합니다.[10] 코마티이트는 아마도 매우 뜨거운 맨틀 기둥이나[11] 고세균 섭입대에서 형성될 것입니다.[12]

보니나이트 마그마티즘은 코마티라이트 마그마티즘과 유사하지만, 섭입대 위에서 유체 흐름에 의해 융해되어 생성됩니다. 10~18%의 MgO를 갖는 보닌사이트는 코마티사이트보다 더 높은 대형 이온 리토필 원소(LILE: Ba, Rb, Sr)를 갖는 경향이 있습니다.

광물학

호주 서부 Wannaway, 기저 흐름에서 얻은 Komatiite 지구화학 MgO% 대 Cr ppm 그래프

코마티이트의 자연 그대로의 화산 광물학은 포스테라이트 감람석(Fo90 이상), 석회질 및 종종 크로뮴산 파이록센, 오정석(An85 이상) 및 크로뮴산으로 구성됩니다.

상당한 집단의 코마티이테 예는 누적된 질감과 형태를 보여줍니다. 일반적인 적체 광물학은 마그네슘이 풍부하여 스테라이트 감람석을 함유하고 있지만, 크로뮴산 파이록센 적체도 가능합니다(비록 더 희귀하지만).

마그네슘이 풍부한 화산암은 정상적인 화학물질인 현무암 용융물에 감람석 페노결정이 축적되어 생성될 수 있습니다: 예를 들어 피크라이트가 있습니다. 단순히 감람석이 축적되어 있기 때문에 감람석이 마그네슘이 풍부하지 않다는 증거의 일부는 질감입니다. 일부는 용암 흐름 상부의 열 구배에서 감람석의 빠른 결정화에 기인하는 질감인 스피니펙스 질감을 포함합니다. "Spinifex" 질감은 비슷한 모양으로 뭉쳐서 자라는 [13]호주 풀인 Triodia의 일반적인 이름에서 따온 것입니다.

또 다른 증거는 코마티이트에서 형성된 올리빈의 MgO 함량이 고마그네슘 용융물에서 올리빈의 결정화에 의해서만 대량으로 달성될 수 있는 거의 순수한 MgO 구성을 향한 것이라는 것입니다.

일부 코마티이트 흐름에서 드물게 보존되는 최상류 브레시아 및 베개 마진 영역은 본질적으로 화산 유리이며, 위에 있는 물 또는 공기와 접촉하여 담금질됩니다. 빠르게 냉각되기 때문에 코마티이트의 액체 구성을 나타내므로 최대 32%의 무수 MgO 함량을 기록합니다. 구조가 명확하게 보존된 가장 높은 마그네슘 코마티이트 중 일부는 남아프리카 바버턴 벨트의 것으로 벌크 암석 및 감람석 조성물을 사용하여 최대 34%의 MgO를 갖는 액체를 추론할 수 있습니다.

코마티이트의 광물학은 코마티이트 흐름의 전형적인 지층을 통해 체계적으로 변화하며, 코마티이트가 분출 및 냉각되는 동안 취약한 마그마적 과정을 반영합니다. 전형적인 광물학적 변화는 감람석으로 구성된 유동 기반으로부터, 블레이드 감람석으로 구성된 감람석으로 구성된 감람석 텍스쳐링 존 및 이상적으로는 유동 유닛의 상부 분출 껍질에 있는 피록센 감람석 및 감람석이 풍부한 냉각 존에 이르기까지입니다.

코마티이트에서도 볼 수 있는 주요(마그마틱) 광물종으로는 감람석, 황철석, 피죤라이트브론자이트, 사장석, 크로마이트, 일메나이트 및 드물게 파르가사이트 양서류가 있습니다. 2차(변성) 광물에는 구불구불한, 아염소산염, 양서류, 소듐 사장석, 석영, 철산화물 등이 있으며 드물게는 사장석, 바드델라이트, 파이롭 또는 하이드로그로스 가넷(hydrogrosular garnet) 등이 있습니다.

변태론

알려진 모든 코마티이트는 변형되었으므로 접두사 메타가 필연적으로 가정되지만 기술적으로 '메타코마티이트'라고 불러야 합니다. 많은 코마티이트는 변성 및 변성 및 메타소마티즘으로 인해 고도로 변형되고 구불구불하거나 탄산화됩니다. 이로 인해 광물학과 질감에 상당한 변화가 발생합니다.

수화 대 탄산

극암질 암석, 특히 고마티라이트의 변성 광물학은 조성에 의해 부분적으로 통제될 뿐입니다. 메타코마이트의 변성 집합체(이하, 접두사 meta-)를 프로그레이드 또는 역행 제어하든 저온 변성 동안 존재하는 연결 유체의 특성.

광물 집합체를 제어하는 요소는 XCO라고2 불리는 변성 유체 내의 이산화탄소 분압입니다. XCO가2 0.5 이상일 경우 변성 반응은 활석, 마그네슘(탄산마그네슘) 및 트레몰라이트 양서류의 형성을 선호합니다. 이것들은 탈크-탄산 반응으로 분류됩니다. 0.5의 XCO2 이하에서 물이 존재하는 상태에서 변성 반응은 서펜타나이트의 생성에 유리합니다.

따라서 변성 코마티라이트에는 탄산과 수화물의 두 가지 주요 부류가 있습니다. 탄산 코마티이트와 페리도타이트는 아염소산염, 활석, 마그네사이트 또는 돌로마이트와 트레몰라이트 광물이 지배하는 일련의 암석을 형성합니다. 수화된 변성암 집합체는 아염소산염, 구불구불한 항염소산염브루사이트 광물에 의해 지배됩니다. 변성 유체에 이산화탄소가 존재하지 않는 경우는 매우 드물기 때문에 활석, 트레몰라이트 및 백운석의 미량이 존재할 수 있습니다. 변성 등급이 높은 경우, 암석 덩어리가 탈수되면서 안토필라이트, 엔스타타이트, 감람석 및 디옵사이드가 우세합니다.

코마티라이트 유동면의 광물학적 변화

Komatiite는 감람석 축적물이 지배적인 유동 염기에서 고마그네슘 조성물로부터 분획되어 유동 위쪽으로 마그네슘 조성물을 낮추는 경향이 있습니다. 따라서, 현재의 코마티이트의 변성 광물학은 화학을 반영할 것이고, 이는 차례로 그 화산학적 표면과 지층학적 위치에 대한 추론을 나타냅니다.

전형적인 변성 광물학은 상부 스피니펙스 구역의 트레몰라이트-염산염 광물학 또는 활석-염산염 광물학입니다. 마그네시아가 풍부한 올리빈이 풍부한 흐름 기반 면은 트레몰라이트 및 아염소산염 광물학에서 자유로운 경향이 있으며 수화된 경우 서펜틴-브루사이트 +/-안토필라이트 또는 탄산화된 경우 활석-마그네사이트가 지배적입니다. 상부 흐름면은 활석, 아염소산염, 트레몰라이트 및 기타 마그네시아 양서류(안토필라이트, 커밍턴라이트, 게드라이트 등)가 지배하는 경향이 있습니다.

예를 들어, 일반적인 유동 시설(아래 참조)은 다음과 같은 광물학을 가질 수 있습니다.

면: 수화된 카르보네이트
A1 아염소산염-트레몰라이트 탈크-염소산염-트레몰라이트
A2 서펜타인-트레몰라이트-염산염 탈크-트레몰라이트-염소산염
A3 서펜타인-염소산염 탈크-마그네사이트-트레몰라이트-염산염
B1 서펜틴-염산염-안토필라이트 탈크마그네사이트
B2 거대한 구불구불한 점 거대 활석-마그네사이트
B3 서펜타인-브루사이트-염산염 탈크-마그네사이트-트레몰라이트-염산염

지구화학

Komatiite는 다음과 같은 IUGS 지구화학적 기준에 따라 분류할 수 있습니다.[14]

  • SiO2 52 wt% 미만
  • MgO 18 wt% 이상
  • KO2 + NaO2 1 wt% 미만
  • TiO2 1 wt% 미만

상기를 충족시키지만 TiO가2 1 wt% 이상일 때는 meimechite로 분류됩니다.

유사한 고-Mg 화산암은 52-63 wt%의2 SiO, 8 wt% 이상의 MgO 및 0.5 wt% 미만의 TiO를2 갖는 보니나이트(boninite)입니다.

위의 지구화학적 분류는 본질적으로 변경되지 않은 마그마 화학이어야 하며 결정 축적의 결과가 아닙니다(근막암). 전형적인 코마티라이트 흐름 순서를 통해 암석의 화학적 성질은 분출 시 발생하는 내부 분류에 따라 변화할 것입니다. 이는 MgO, Cr, Ni를 낮추고 Al, KO2, Na, CaO 및 SiO를2 흐름의 상부로 증가시키는 경향이 있습니다.

MgO, KO2, Ba, Cs 및 Rb가 풍부한 암석은 등각화암, 킴벌리암 또는 기타 희귀한 극초단층, 포타식 또는 극초단층 암석일 수 있습니다.

형태 및 발생

코마티테스는 종종 베개 용암 구조를 보여주는데, 이는 용암 흐름에 대해 단단한 상부 피부를 형성하는 수중 분출과 일치합니다. 근위 화산면은 더 얇고 황화 퇴적물, 검은 셰일, 셰어 및 철석질 현무암과 함께 사이에 있습니다. 코마티이트는 상대적으로 젖은 맨틀에서 생산되었습니다. 이에 대한 증거는 장석과의 연관성, 고무질 재료의 발생, 니오븀 이상 및 S 및 HO 매개 풍부한2 광물화에 의한 것입니다.

텍스쳐 특성

파이록센 침상 결정의 스피니펙스 질감을 보여주는 코마티라이트의 얇은 단면에 대한 현미경 사진

일반적이고 독특한 질감은 스피니펙스 질감으로 알려져 있으며 감람석(또는 감람석 이후의 변화 광물의 유사 형태)의 긴 침상형 페노크리스탈 또는 파이록센으로 구성되어 있어 암석이 특히 풍화된 표면에 칼날 모양을 갖게 합니다. 스피니펙스 텍스처는 흐름 또는 가장자리의 열 구배에서 고도의 마그네시아 액체가 빠르게 결정화된 결과입니다.

스코틀랜드의 R ù름 섬에 있는 해리스 만(Harris Bay)의 관입암(comatiite가 아닌)에서 처음 기술된 해리스사이트 질감마그마 챔버 바닥의 결정핵에 의해 형성됩니다. 해리스사이트는 길이가 최대 1미터에 이르는 폭신석과 감람석의 거대한 결정 집합체를 형성하는 것으로 알려져 있습니다.[17] 해리스사이트 조직은 일부 매우 두꺼운 코마티이트 용암 흐름에서 발견됩니다. 예를 들어 호주 서부의 노르드인-윌루나 그린스톤 벨트에서는 적체의 결정화가 발생했습니다.[18]

A2 페이스 수지상 깃털 모양의 감람석 결정, 드릴 홀 WDD18, Widgiemooltha, 웨스턴 오스트레일리아
A3 페이스 블레이드 올리빈 스피니펙스, 드릴 홀 WDD18, Widgiemooltha Komatiite, 웨스턴 오스트레일리아

화산학

코마티아이트 화산 형태는 코마티아이트를 형성하는 마그마틱 이벤트가 덜 마그네시아적인 물질을 분출하기 때문에 대부분의 큰 현무암 퇴적물의 전형인 방패 화산의 일반적인 형태와 구조를 가지고 있는 것으로 해석됩니다.

그러나 가장 거대한 마그마의 초기 플럭스는 채널화된 유동면을 형성하는 것으로 해석되며, 이는 고도로 유동성이 있는 고무질 용암을 표면으로 방출하는 균열 분출구로 생각됩니다. 그리고 나서 이것은 통풍구 균열에서 바깥쪽으로 흘러나와 지형적으로 낮은 곳으로 집중되고, 낮은 MgO 감람석과 파이록센 박막 스피니펙스 시트의 '시트형 흐름면' 옆에 있는 높은 MgO 감람석으로 구성된 채널 환경을 형성합니다.

전형적인 코마티이트 용암류는 6개의 지층학적으로 관련된 요소를 가지고 있습니다.

  • A1 – 침적물과 함께 종종 등급을 매기고 과도기적인 다양한 냉각 유동 상부
  • A2 – 빠르게 냉각되고 깃털 모양의 침엽형 감람석-클리노피록센-유리로 이루어진 영역으로, 유동 장치 상단의 냉각된 여백을 나타냅니다.
  • A3 – Olivin spinifex sequence of sheaf and book-like Olivin spinifex로 구성된 Olivin spinifex sequence, 흐름 상단에 하향 성장하는 결정 축적을 나타냅니다.
  • B1 – 올리빈 메조큘레이트(Orthoculate to Orthoculate), 유동성 액체 용융물에서 성장한 해리스사이트(Harrisite)를 나타냄
  • B2 – 93% 이상의 서로 맞물리는 상당한 올리빈 결정으로 구성된 올리빈 아듀뮬레이트
  • B3 – 감람석으로 구성된 낮은 냉각 마진을 메조큘레이트(mesoculate)로 구성하고 결정립 크기가 미세합니다.

개별 흐름 단위는 완전히 보존되지 않을 수 있습니다. 후속 흐름 단위가 A 존 스피니펙스 흐름을 열적으로 침식할 수 있기 때문입니다. 원위부의 얇은 흐름 시설에서는 B 구역이 제대로 발달하지 못하고 있는데, 이는 아큐뮬레이트를 성장시키기에 충분한 관통 유동 액체가 존재하지 않기 때문입니다.

그리고 나서 화산 사건이 덜 마그네시아적인 구성으로 진화함에 따라 채널과 시트로 된 흐름은 고 마그네시아 현무암과 철석 현무암에 의해 덮여집니다. 이후의 마그마틱은 높은 실리카가 녹으면서 더 전형적인 방패 화산 구조를 형성하는 경향이 있습니다.

침입성 코마티아이트

코마티에이트 마그마는 매우 밀도가 높고 표면에 도달할 가능성이 낮으며, 지각 내에서 더 낮게 뭉칠 가능성이 더 높습니다. Yilgarn craton의 일부 더 큰 감람석 축적체에 대한 현대(2004년 이후)의 해석에 따르면 대부분의 감람석 감람석 감람석 축적체 발생은 자연에서 침입성으로 아화산일 가능성이 높습니다.

이것은 Mt Keith 니켈 퇴적물에서 인정되는데, 여기서 벽-암벽 관입 질감과 장석성 컨트리 암석의 크세놀리석이 낮은 변형률 접촉 내에서 인정되었습니다.[19] 이 거대한 코마티아이트 천체들에 대한 이전의 해석은 그것들이 오랜 화산 활동 동안 지층 두께가 500m 이상으로 성장한 "슈퍼 채널" 또는 다시 활성화된 채널이라는 것이었습니다.

이러한 관입은 층서에 코마티틱 마그마를 주입하고 마그마 챔버의 팽창에 의해 형성된 채널화된 실로 간주됩니다. 경제적인 니켈 광물화된 감람석 미립자 몸체는 표면으로 분출되기 전에 준비실에 마그마가 웅크리고 있는 실과 같은 도관의 형태를 나타낼 수 있습니다.

경제적 중요성

코마티이트의 경제적 중요성은 1960년대 초 웨스턴 오스트레일리아의 캄발다(Kambalda)에서 대규모 황화니켈 광물화가 발견되면서 처음으로 널리 인식되었습니다. Komatiite가 주최하는 니켈 황화물 광물화는 오늘날 전 세계 니켈 생산의 약 14%를 차지하며, 대부분은 호주, 캐나다, 남아프리카 공화국에서 생산됩니다.

코마티이트는 호주, 캐나다, 남아프리카 그리고 가장 최근에는 남아메리카기아나 방패에서 니켈과 금 매장량과 관련이 있습니다.

참고 항목

참고문헌

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