Complesso alcalino di Oka

Provincia magmatica di Monteregian

La provincia magmatica di Monteregian è costituita da una serie di intrusioni plutoniche alcaline, distribuite lungo un trend circa est-ovest, associato al graben di St. Lawrence e al paleo-rift di Ottawa-Bonnechere (Fig.1-2). Le intrusioni si sono messe in posto in tre diverse formazioni geologiche: il basamento precambriano di greenville ad ovest di Montreal, i sedimenti delle St. Lawrence Lowlands, e le sequenze metamorfiche degli Appalachi, ad est di Montreal.

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Fig.1: Localizzazione delle intrusioni della provincia magmatica di Monteregian e delle principali faglie. Immagine modificata da Roulleau, E., & Stevenson, R. (2013).

Fig.2: Visione dallo spazio di alcune delle intrusioni della provincia magmatica di Monteregian (da sinistra a destra Monts St. Hilaire, Rougemont, and Yamaska). Immagine ottenuta dall’equipaggio della ISS (stazione spaziale internazionale). Johnson Space Center. Immagine tratta da Wikipedia

Da Ovest verso est, le intrusioni presentano una grande variazione composizionale, da rocce fortemente alcaline e sottosature in silice, fino a rocce moderatamente sature in silice. All'estremità occidentale della provincia magmatica di Monteregian, il complesso di Oka è caratterizzato da rocce carbonatitiche. (Gold 1963; Gold and Eby 1986). Le intrusioni magmatiche della zona centrale della provincia magmatica di Monteregian (Mt. Royal, St. Bruno, St. Hilaire, St. Grégoire, Yamaska e Rougemont) sono costituite prevalentemente da rocce da debolmente sottosature (sieniti a nefelina, essexiti), fino a rocce debolmente soprassature (gabbri e pirosseniti), con quantità modeste di rocce sialiche. Nella zona orientale della provincia magmatica di Monteregian (Mt. Shefford and Brome) le intrusioni sono invece caratterizzate da rocce soprassature in silice (sianiti) e quantità minori di rocce mafiche. L’attività ignea della provincia magmatica di Monteregian va da 240 a 90 Ma, con due eventi principali, correlati all’apertura dell’oceano Atlantico, tra 200-165 Ma e 140-110 Ma.

Il complesso di Oka

Il complesso di Oka è il complesso carbonatitico più giovane del nord America (Shafiquall et al. 1970 hanno documentato età, ottenute con il metodo K-Ar, di circa 107-119 Ma), e fa parte della provincia magmatica di Monteregian. Il complesso di Oka si è intruso in un basamento di rocce metamorfiche e anortositi, 40 km ad ovest di Montreal, in Québec, ed è formato da due centri intrusivi distinti, che danno al complesso una forma ad otto (Fig.3-4).

Entrambi i centri intrusivi comprendono un anello estero di rocce alcaline, con al centro rocce carbonatitiche. Il complesso è attraversato da numerosi dicchi alnöitici, e dicchi di carbonatiti a dolomite (Treiman and Essene, 1984). Il complesso di Oka è lungo circa 7 km e largo circa 2.5 km ed è allungato in direzione nordovest-sudest. Gold (1963, 1967, 1972) ha ipotizzato che l’intero complesso sia formato da quattro intrusioni, messesi in posto in due distinti centri intrusivi. L’importanza del complesso di Oka non è unicamente geologica, ma soprattutto economica; le rocce carbonatitiche infatti sono ricche di minerali contenti niobio. Le principali fonti di niobio ad Oka sono localizzate presso la St. Lawrence Columbium mine, presso il deposito della Bond Zone e infine presso il deposito denominato NIOCAN (fig.4).

Fig. 3. Carta geologica semplificata delle intrusioni della provincia magmatica di Monteregian. 1-Oka; 2-Royal; 3-Bruno; 4-St. Hilaire; 5-Rougemont; 6-Johnson; 7-Yamaska; 8-Shefford; 9-Brome. Immagine modificata da Chen, W., & Simonetti, A. (2014).

Fig. 4. Carta geologica del compplesso di Oka. SLC: deposito della St. Lawrence Columbium, deposito di NIOCAN (nome della compagnia mineraria), deposito della Bond Zone. Immagine modificata da Chen, W., & Simonetti, A. (2014).

Petrografia del complesso di Oka

Le rocce che costituiscono il complesso di Oka possono essere suddivise in cinque principali gruppi:

1) Carbonatiti: sono costituite per la maggior parte da carbonatiti a calcite a grana medio-grossa (söviti) con quantità variabili, a seconda della zona e dell’unità, di: augite sodica, biotite, apatite, nefelina, monticellite, melilite, pirocloro, perovskite, richterite, pirite, pirrotina e niocalite. Possono essere identificate diverse unità carbonatitiche in base alle specifiche caratteristiche petrografiche. Localmente le carbonatiti divengono estremamente ricche in biotite, definite informalmente glimmeriti. Nella zona NW del complesso sono presenti carbonatiti dolomitiche dette rauhaugiti.

2) Okaiti: le okaiti sono rocce ricche in melilite con quantità accessorie di nefeline, haüyna, perovskite, apatite, biotite, magnetite e calcite. Nel complesso di Oka tali rocce variano da okaiti s.s a varietà molto particolari come okaiti a nefelina, okaiti a haüyna, okaiti nefelinitiche a titanoaugite e pirosseniti e okaiti a melilite (jacupirangiti).

3) Melteigiti e urtiti: le melteigiti e le urtiti sono le rocce a foidi più diffuse nel complesso. La maggior parte sono ijoliti a grana fine contenenti nefelina (fino al 50%) con quantità variabili di pirosseni e anfiboli alcalini, biotite e melilite. La serie melteigiti-urtiti di Oka varia da urtiti s.s (>70% di foidi) a melteigiti ultramafiche (pirosseniti). Alcune varietà contengono accessori inusuali per tali rocce come melanite e wollastonite.

4) Alnöiti e brecce alnöitiche: le alnöiti sono rocce ultramafiche costituite da fenocristalli di biotite-flogopite, olivina e augite immersi in una matrice composta da melilite (spesso alterata in calcite), augite, perovskite, granato e calcite. Le alnöiti e più comunemente le brecce alnöitiche di Oka formano dicchi e plugs (intrusioni con forma di "tappo di bottiglia") dispersi in tutto il complesso e negli gneiss incassanti. Le alnöiti di Oka sono caratterizzate dall’assenza di perovskite e melilite e differiscono dalle alnöiti classiche.

5) Rocce di alterazione: si rinvengono concentrate in zone, o in bande discontinue lungo tutto il complesso. Sono rocce formate da processi indrotermali che hanno determinato la formazione abbondante di biotite (biotitizzazione).

La variazione composizionale e isotopica delle intrusioni della provincia magmatica di Monteregian (a partire dal complesso di Oka fino all’intrusione di Shefford) potrebbe riflettere il mixing di magmi basaltici (OIB), derivanti da un mantello eterogeneo (con composizione variabile da HIMU a EMI), con cospicui contributi di contaminazione crostale, e successivi processi di cristallizzazione frazionata.

Sövite: Cristalli giallo miele di niocalite. Oka, Quebec, Canada. Immagine tratta da RRUFF

Sövite: Cristalli di calcite (bianco), cristalli di pirocloro (scuro) e cristalli di niocalite (giallo). Oka, Quebec, Canada. Immagine tratta da James St. John

Sövite: Cristalli di calcite (bianco), cristalli di pirocloro (scuro) e cristalli di niocalite (giallo). Oka, Quebec, Canada. Immagine tratta da James St. John

Breccia alnöitica: Cristalli di flogopite (scuro) in una matrice ricca in melilite. Oka, Quebec, Canada. Immagine tratta da James St. John

Okaite: Cristalli di flogopite (scuro), nefelina (grigio chiaro), melilite (bianco panna). Oka, Quebec, Canada. Immagine tratta da James St. John

Bibliografia

Le informazioni contenute in questa pagina sono tratte da:
• Chen, Wei, and Antonio Simonetti. "Evidence for the multi-stage petrogenetic history of the Oka carbonatite complex (Québec, Canada) as recorded by perovskite and apatite." Minerals 4.2 (2014): 437-476.
• Gold, David Percy, and Marcel Vallée. Field Guide to the Oka Area: Description and Itinerary. Vol. 101. Department of Natural Resources, 1969.
• Roulleau, Emilie, and Ross Stevenson. "Geochemical and isotopic (Nd–Sr–Hf–Pb) evidence for a lithospheric mantle source in the formation of the alkaline Monteregian Province (Quebec)." Canadian Journal of Earth Sciences 50.6 (2013): 650-666.
• Shafiqullah, M.; Tupper, W.; Cole, T. K-Ar age of the carbonatite complex, Oka, Quebec. Can. Mineral. 1970, 10, 541–552.
• The Oka Carbonatite Complex, Quebec: deep structure from joint 3D gravity and magnetic data inversion. Sander Geophysics.
• Treiman, Allan H., and Eric J. Essene. "The Oka carbonatite complex, Quebec: geology and evidence for silicate-carbonate liquid immiscibility." American Mineralogist 70.11-12 (1985): 1101-1113.
• Zurevinski, Shannon E., and Roger H. Mitchell. "Extreme compositional variation of pyrochlore-group minerals at the Oka carbonatite complex, Quebec: evidence of magma mixing?." The Canadian Mineralogist 42.4 (2004): 1159-1168.