Igneous Rock Associations 26. Lamproites, Exotic Potassic Alkaline Rocks: A Review of their Nomenclature, Characterization and Origins

Abstract

Lamproite is a rare ultrapotassic alkaline rock of petrological importance as it is considered to be derived from metasomatized lithospheric mantle, and of economic significance, being the host of major diamond deposits. A review of the nomenclature of lamproite results in the recommendation that members of the lamproite petrological clan be named using mineralogical-genetic classifications to distinguish them from other genetically unrelated potassic alkaline rocks, kimberlite, and diverse lamprophyres. The names “Group 2 kimberlite” and “orangeite” must be abandoned as these rock types are varieties of bona fide lamproite restricted to the Kaapvaal Craton. Lamproites exhibit extreme diversity in their mineralogy which ranges from olivine phlogopite lamproite, through phlogopite leucite lamproite and potassic titanian richterite-diopside lamproite, to leucite sanidine lamproite. Diamondiferous olivine lamproites are hybrid rocks extensively contaminated by mantle-derived xenocrystic olivine. Currently, lamproites are divided into cratonic (e.g. Leucite Hills, USA; Baifen, China) and orogenic (Mediterranean) varieties (e.g. Murcia-Almeria, Spain; Afyon, Turkey; Xungba, Tibet). Each cratonic and orogenic lamproite province differs significantly in tectonic setting and Sr–Nd–Pb–Hf isotopic compositions. Isotopic compositions indicate derivation from enriched mantle sources, having long-term low Sm/Nd and high Rb/Sr ratios, relative to bulk earth and depleted asthenospheric mantle. All lamproites are considered, on the basis of their geochemistry, to be derived from ancient mineralogically complex K–Ti–Ba–REE-rich veins, or metasomes, in the lithospheric mantle with, or without, subsequent contributions from recent asthenospheric or subducted components at the time of genesis. Lamproite primary magmas are considered to be relatively silica-rich (~50–60 wt.% SiO2), MgO-poor (3–12 wt.%), and ultrapotassic (~8–12 wt.% K2O) as exemplified by hyalo-phlogopite lamproites from the Leucite Hills (Wyoming) or Smoky Butte (Montana). Brief descriptions are given of the most important phreatomagmatic diamondiferous lamproite vents. The tectonic processes which lead to partial melting of metasomes, and/or initiation of magmatism, are described for examples of cratonic and orogenic lamproites. As each lamproite province differs with respect to its mineralogy, geochemical evolution, and tectonic setting there is no simple or common petrogenetic model for their genesis. Each province must be considered as the unique expression of the times and vagaries of ancient mantle metasomatism, coupled with diverse and complex partial melting processes, together with mixing of younger asthenospheric and lithospheric material, and, in the case of many orogenic lamproites, with Paleogene to Recent subducted material.

Keywords:

• lamproite,
• potassic rock,
• diamonds,
• mantle,
• nomenclature

Résumé

La lamproïte est une roche alcaline ultrapotassique rare d'importance pétrologique car elle est considérée comme dérivée du manteau lithosphérique métasomatisé, et d'importance économique, étant l'hôte de gisements de diamants majeurs. Un examen de la nomenclature des lamproïtes conduit à la recommandation que les membres du clan pétrologique des lamproïtes soient nommés en utilisant des classifications minéralogiques génétiques pour les distinguer des autres roches alcalines potassiques génétiquement non liées, de la kimberlite et de divers lamprophyres. Les noms « kimberlite du groupe 2 » et « orangéite » doivent être abandonnés car ces types de roches sont des variétés de véritables lamproïtes restreintes au craton de Kaapvaal. Les lamproïtes présentent une extrême diversité dans leur minéralogie qui va de la lamproïte à phlogopite et olivine, à la lamproïte à leucite et phlogopite et de la lamproïte à richtérite-diopside potassique titanifère, à la lamproïte à sanidine et leucite. Les lamproïtes à olivine diamantifères sont des roches hybrides largement contaminées par l'olivine xénocristique dérivée du manteau. Actuellement, les lamproïtes sont divisées en variétés cratoniques (par exemple Leucite Hills, États-Unis; Baifen, Chine) et orogéniques (méditerranéennes) (par exemple Murcie-Almeria, Espagne; Afyon, Turquie; Xungba, Tibet). Chaque province de lamproïte cratonique et orogénique diffère significativement par le contexte tectonique et les compositions isotopiques en Sr, Nd, Pb et Hf. Les compositions isotopiques indiquent que leur source est un manteau enrichi, ayant à long terme des rapports Sm/Nd bas et Rb/Sr élevés, par rapport à la Terre globale et au manteau asthénosphérique appauvri. Toutes les lamproïtes sont considérées, sur la base de leur géochimie, comme étant dérivées d'anciennes veines minéralogiquement complexes riches en K, Ti, Ba et ETR, ou métasomes, dans le manteau lithosphérique avec ou sans contributions ultérieures de composants asthénosphériques ou subductés récents au moment de la genèse. Les magmas primaires de lamproïte sont considérés comme relativement riches en silice (~ 50–60% en poids de SiO2), pauvres en MgO (3–12% en poids) et ultrapotassiques (~ 8–12% en poids de K2O) comme le montrent les lamproïtes hyalo à phlogopite de Leucite Hills (Wyoming) ou de Smoky Butte (Montana). De brèves descriptions sont données des cheminées de lamproïtes diamantifères phréatomagmatiques les plus importantes. Les processus tectoniques qui conduisent à la fusion partielle des métasomes et / ou à l'initiation du magmatisme sont décrits comme des exemples de lamproïtes cratoniques et orogéniques. Comme chaque province de lamproïte diffère en ce qui concerne sa minéralogie, son évolution géochimique et son cadre tectonique, il n'y a pas de modèle pétrogénétique simple ou commun pour leur genèse. Chaque province doit être considérée comme l'expression unique de l'époque et des caprices du métasomatisme du manteau ancien, associée à des processus de fusion partielle divers et complexes, ainsi qu'à un mélange de matériaux asthénosphériques et lithosphériques plus jeunes et, dans le cas de nombreuses lamproïtes orogéniques, à du matériel paléogène à récent subducté.