Natrokarbonatit

Natrokarbonatit, auch als Lengaiit bekannt, ist ein extrem seltenes magmatisches Gestein, das zu den Karbonatiten gerechnet wird.

Etymologie

Der Ol Doinyo Lengai während des Ausbruchs von 1966

Der Gesteinsname Natrokarbonatit setzt sich zusammen aus der Vorsilbe Natro- und Karbonatit. Mit Natro-, abgeleitet von Natron, wird die Natriumvormacht des Gesteins spezifiziert. Karbonatit geht seinerseits auf Carbonat zurück, das aus der lateinischen Wurzel carbo mit der Bedeutung Kohle stammt. Der Name Lengaiit bezieht sich auf Ngai, den Gott der Massai.

Entdeckung und Erstbeschreibung

Natrokarbonatit wurde im Jahr 1960 von Dawson entdeckt und 1962 erstbeschrieben. Der Gesteinsname wurde 1963 von Du Bois und Kollegen geprägt.

Vorkommen

Hornito mit Lavastrom aus Natrokarbonatit im Krater des Ol Doinyo Lengai

Natrokarbonatit ist bisher nur als vulkanisches Gestein bekannt – als Lava von der Typlokalität des Vulkans Ol Doinyo Lengai in Tansania und von einer Tephralage am Vulkan Kerimasi, ebenfalls in Tansania.

Gesteinsstufe mit Sodalith-Burbankit-Bleiglanz vom Cerro Sapo in Bolivien

Gänge vom Typ Sodalith-Ankerit-Baryt im Cerro-Sapo-Komplex in der Alkaligesteinsprovinz von Ayopaya in Bolivien werden mittlerweile von Schulz und Kollegen (2004) als intrusive Äquivalente der Natrokarbonatitlaven des Ol Doinyo Lengai angesehen.

Physikalische Ausbildung

Natrokarbonatitlaven treten mit sehr geringer Viskosität bei Temperaturen zwischen 540 und 593 °C aus – im Vergleich zu Basalten, deren Austrittstemperatur bei über 1100 °C liegen, sind dies extrem niedrige Temperaturen. Demzufolge glühen die emittierten, an Schlammströme erinnernden Laven tagsüber auch nicht und zeigen selbst nachts nur ein mattes rötliches Glimmen.

Mineralogie

Wie alle Karbonatite besteht auch Natrokarbonatit zu mehr als 50 Gewichtsprozent aus Karbonaten. Beim Natrokarbonatit sind dies die Karbonate der Elemente Natrium, Kalium und Kalzium, insbesondere die Minerale Nyerereit (Na, K)₂Ca[CO₃]₂ und Gregoryit (Na₂, K₂, Ca)[CO₃].

Chemische Zusammensetzung

Die folgenden Analysen sollen die chemische Zusammensetzung des Natrokarbonatits in einer Studie von Le Bas (1981) und anhand zweier unterschiedlicher Ausbrüche am Ol Doinyo Lengai verdeutlichen:

Oxid Gew. %	Le Bas (1981)	Ausbruch 1988	Ausbruch 1993
SiO2	00,58	00,19	03,07
TiO2	00,10	00,01	00,10
Al2O3	00,10	00,10	00,85
FeO	00,29	00,32	01,19
MnO	00,14	00,42	00,32
MgO	01,17	00,28	00,38
CaO	15,54	13,81	14,80
Na2O	29,56	32,18	27,90
K2O	07,14	08,11	05,81
P2O5	00,95	00,86	01,05
CO2	31,72	34,70	30,40
SO3	02,48	03,17	02,55
F	02,26	02,20	01,64
Cl	02,90	02,50	02,54
BaO	01,04	01,39	00,85
SrO	02,09	01,69	01,15

Bis zu zwei Drittel des Gesteins werden allein von Na₂O und CO₂ eingenommen, von Bedeutung sind ferner die Anteile von CaO und K₂O. Im Vergleich zu 1988 war der Ausbruch von 1993 silikatreicher.

Petrographie

Dünnschliff eines Natrokarbonatits mit gerundeten Gregoryit-Porphyroklasten

Die Struktur der Natrokarbonatitlava am Ol Doinyo Lengai ist porphyrisch. Die Einsprenglinge aus gedrungen-prismatischem Gregoryit und tafeligem Nyerereit sind klein (kleiner als 1 Millimeter) und schwimmen in einer feinkristallinen Grundmasse aus denselben Mineralen zuzüglich Fluorit (CaF₂), Nahcolit (NaHCO₃) und Pyrrhotin. Die Grundmasse war anfangs glasartig erstarrt.

Entstehung

Die Petrogenese natrokarbonatitischer Magmen ist noch heftig umstritten, da zwei unterschiedliche Modelle aufeinander treffen:

• Unmischbarkeit silikatischer und karbonatischer Schmelzen. In diesem Modell wird angenommen, dass natrokarbonatische Magmen sich aus betont peralkalischen Nephelinitmagmen (Combeit-Nepheliniten), wie sie am Ol Doinyo Lengai ebenfalls vorkommen, entmischt haben. Dass Natrocarbonatite überhaupt mit silikatischen Schmelzen bei den in der Erdkruste herrschenden Drucken und magmatischen Temperaturen koexistieren können, wurde 1989 von Hamilton und Kollegen gezeigt.
• Abpressen eines mobilen, alkalischen, CO₂-reichen Flüssigkeitskondensats.

Eine mögliche Kristallfraktionierung aus Sövit (Calcitkarbonatit) wird als nicht realisierbar erachtet.

Einzelnachweise

1. J. B. Dawson: Sodium carbonate lavas from Oldoinyo Lengai, Tanganyika. In: Nature. Band 195, 1962, S. 1075–1076. 
2. C. G. B. Du Bois u. a.: Fresh natro carbonatite from Oldoinyo L’engai. In: Nature. Band 197. London 1963, S. 445–446. 
3. R. L. Hay: Natrocarbonatite tephra of Kerimasi volcano, Tanzania. In: Geology. 1983. 
4. Schulz, F. u. a.: Carbonatite diversity in the Central Andes: the Ayopaya alkaline province, Bolivia. In: Contributions to Mineralogy and Petrology. Band 148, 2004, S. 391–408. 
5. M. J. Le Bas: Carbonatite Magmas. In: Mineralogical Magazine. Band 44, 1981, S. 133–140. 
6. J. B. Dawson u. a.: Carbonatite volcanism. Oldoinyo Lengai and petrogenesis of natrocarbonatites. Petrology and geochemistry of Oldoinyo Lengai Lava extruded in November 1988: Magma source, ascent and crystallization. Hrsg.: K. Bell, J. Keller. Springer, Berlin, Heidelberg, New York 1995, S. 47–69. 
7. C. M. Petitbon u. a.: Phase relationships of a silicate-bearing natrocarbonatite from Oldoinyo Lengai at 20 and 100 MPa. In: Journal of Petrology. Band 39, 1998, S. 2137–2151. 
8. W. Wimmenauer: Petrographie der magmatischen und metamorphen Gesteine. Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1985, ISBN 3-432-94671-6. 
9. T. D. Peterson: Petrology and Genesis of natrocarbonatite. In: Contributions to Mineralogy and Petrology. Band 105, 1990, S. 143–155. 
10. D. L. Hamilton u. a.: The behaviour of trace elements in the evolution of carbonatites. Hrsg.: Bell, K., Carbonatites: Genesis and Evolution. Unwin Hyman, London 1989, S. 405–427. 
11. T. F. D. Nielsen, I. V. Vekser: Is natrocarbonatite a cognate fluid? In: Contributions to Mineralogy and Petrology. Band 142, 2002, S. 425–435.