Dottorato di Ricerca in Scienze della Terra (XVI ciclo)

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Smith et al. (2000) hanno studiato il frazionamento delle terre rare durante i processi idrotermali nei minerali a REE del deposito mineralizzato di Bayan Obo (Mongolia centrale, Cina). Questi autori comparano i risultati delle inclusioni fluide con il rapporto La/NdN (valori normalizzati alle condriti) dei minerali a terre rare (i.e. monazite e fluorocarbonati della serie bastnasite-synchysite). Valori superiori a 4 di questo rapporto sono stati riferiti a più elevati valori di XCO2 e temperatura del fluido idrotermale. I minerali con bassi valori di La/NdN (ca. 0.6-2) cristallizzano per lo più da soluzioni acquose di bassa temperatura (250-150 °C). Figura 4.49 - Diagramma di variazione ternario (Ce 3+ +Ce 4+ ) - La 3+ - F - per le monaziti nei clasti sienitici del vulcano di Kilombe (Kenya Rift Valley). A tali condizioni idrotermali le costanti di associazione dei complessi a REE aumentano con il numero atomico, determinando una maggior solubilità di M- e HREE nei fluidi. Questo fenomeno è la causa della predominanza delle LREE (lantanidi) nelle monaziti e nei fluorocarbonati della serie bastnasite-synchysite. Le monaziti delle rocce agpaitiche di Ilimaussaq, Los e Pilanesberg sono caratterizzati da rapporti La/NdN molto superiori a 4 che stanno ad indicare la presenza di una fase fluida ad elevata temperatura durante la cristallizzazione di questi minerali (Tabelle 79, 81 e 82). Valori estremamente elevati di La/NdN (10.3-223.4) si riscontrano nei campioni delle isole di Los. Nelle sieniti di Tugtutoq e di Kilombe le monaziti sono caratterizzate da valori di frazionamento delle terre rare sia superiori che inferiori a 4 (Tabelle 80 e 83). I cristalli del campione K4 del vulcano di Kilombe che inizialmente presentavano un basso frazionamento delle terre rare, in seguito al fenomeno di alterazione acquisiscono composizioni tipiche della monazite ad elevato rapporto La/NdN e La/CeN, anche se evidenziano scarsa o nulla anomalia di Ce negativa. Tale caratteristica è in accordo con l’andamento delle terre rare nel diagramma “spider” di roccia totale della sienite K4 (capitolo 5). Anche la composizione chimica di roccia totale del 165
campione K20 rispecchia gli andamenti delle terre rare evidenziati dalle sue monaziti. Infatti entrambi i digrammi “spider” mostrano le anomalie di Ce negative più elevate. I cristalli con anomalia di Ce negativa (Fig. 4.47) e La/CeN (Tab. 83) più accentuati sono le monaziti-(La). Il frazionamento delle terre rare espresso dal rapporto La/NdN (sensu Smith et al., 2000) di queste fasi risulta notevolmente basso (2.76-2.91). Figura 4.50 - Immagini in elettroni retrodiffusi (BSE) dei costituenti principali (i.e. P, Ca, La, Ce e Nd) di un cristallo di monazite nel clasto sienitico K20 del vulcano di Kilombe (Kenya Rift Valley). I riquadri rossi evidenziano una zona in cui si ha arricchimento di La e Nd ed impoverimento di Ce e Ca. Il rettangolo giallo riporta l'esempio di un area in cui si ha arricchimento di Ce e Ca. La mappa chimica di un cristallo del campione K20 di Fig. 4.50 evidenzia proporzionalità inversa tra il contenuto di LREE (i.e. La, Ce e Nd) e di Ca. In alcune aree maggiormente alterate, ad un impoverimento di Ce corrisponde un aumento del contenuto di La e Nd. Al contrario le zone ricche di Ce non presentano particolari intensità luminose per La e Nd. E’ presumibile che il clasto sienitico K20 sia stato sottoposto all’azione di un fluido acquoso di bassa temperatura ricco in terre rare leggere e medie, ma povero di Ce. Il cerio è infatti 166
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