Magnetic Susceptibility and Magnetic Mineralogy of Alkaline Rocks from the Lake Natron-Engaruka Monogenetic Volcanic Field (Tanzania) | Magnetisk susceptibilitet och magnetisk mineralogiav alkaliska bergarter från Lake Natron-EngarukaMonogenetic Volcanic Field (Tanzania)

The Lake Natron-Engaruka Monogenetic Volcanic Field (LNE-MVF) in northern Tanzania is a region of great scientific value due to its unique geology. This area is located adjacent to Oldoinyo Lengai, the world’s only active (natro-)carbonatite volcano. Volcanic landforms associated with the LNE-MVF are scattered across the rift and comprise more than 150 craters dating back to the Pleistocene, with magmas primarily consisting of melilitites and nephelinites. Despite extensive studies, the volcanic subsurface systems and magma source regions remain not fully understood, leading to ongoing research into the system’s mineralogical and geophysical aspects. This work builds on previous studies and aims to analyze the magnetic susceptibility and mineralogy of melilitites and nephelinites from the LNE-MVF. The thesis also focuses on investigating whether bulk susceptibility could potentially serve as a rapid indi-cator to determine the composition of local rocks in the volcanic field. In this study, magnetic susceptibility measurements, identification of ferromagnetic minerals through Curie-temperature analysis, and optical microscopy were used to analyse 49 samples from the LNE-MVF area. Regarding the chemical composition, the dominant elements did not show a clear lin-ear relationship with susceptibility. For the melilitites, susceptibility appeared to be more associated with the solid solution phases of present ferromagnetic minerals, such as magnetite. In samples with higher magnetic susceptibility, it was challenging to discern the mineral composition using microscopy, as they consisted of opaque lapilli in a calcite matrix. Nephelinites displayed a small to moderate cor-relation between magnetic susceptibility and chemical composition. In the analysed samples, higher susceptibility coincided with more mafic minerals such as clinopyroxene and, particularly, olivine. Some of the phenocryst phases in the nephelinite samples showed signs of discoloration, likely due to fluid alteration. Based on the relationship between susceptibility and chemical content, both the nephelinites and melilitites demonstrated a positive correlation between magnetic susceptibility and chemical prop-erties such as the content of iron oxides, actinides, and other elements like phosphorus and manganese. Additionally, mineralogical properties, such as the degree of fractional crystallization and the presence of mafic minerals, showed a potential relationship with magnetic susceptibility. In summary, these char-acteristics are considered to indicate an observable correlation between chemical and mineralogical composition and magnetic susceptibility in the LNE-MVF samples. However, these observed relation-ships did not follow simple or linear patterns that could be fully explained by magnetic susceptibility.

Lake Natron-Engaruka Monogenetic Volcanic Field (LNE-MVF) i norra Tanzania är en region med stort vetenskapligt värde på grund av sin unika geologi. Detta område ligger intill vulkanen Oldoinyo Lengai, världens enda aktiva (natro-)karbonatitvulkan. Vulkaniska landformer som tillhör LNE-MVF är spridda över riftens yta och består av mer än 150 kratrar som dateras till pleistocen, med magmor som främst består av melilititer och nefeliniter. Trots omfattande studier är de vulkaniska underjordiska systemen och magmans källområden ännu inte fullt förstådda, vilket har lett till ny forskning om syste-mets mineralogiska och geofysiska aspekter. Detta arbete bygger vidare på tidigare studier och syftar till att analysera den magnetiska susceptibiliteten och mineralogin hos melilititer och nefeliniter från LNE-MVF. Denna uppsats har även ett fokus på att undersöka om bulk-susceptibilitet potentiellt kan användas som en snabbindikator för att fastställa sammansättningen av lokala bergarter i vulkanfältet LNE-MVF.I detta arbete har magnetiska susceptibilitetsmätningar, identifiering av ferromagnetiska mine-raler via Curie-temperaturanalys och optisk mikroskopi, använts för att analysera 49 prover från LNE-MVF-området. Gällande den kemiska sammansättningen visade de dominerande elementen ingen tyd-lig linjär relation till susceptibiliteten. För melilititerna visade sig susceptibiliteten vara mer kopplad till de fasta lösningsfaserna hos närvarande ferromagnetiska mineraler, såsom magnetit. I prover med högre magnetisk susceptibilitet var det svårt att urskilja mineralsammansättningen genom mikroskopi, då de bestod av opaka lapilli i en kalcitmatris. Nefeliniter visade ett litet till måttligt samband mellan magne-tisk susceptibilitet och kemisk sammansättning. I de analyserade proverna sammanföll högre suscepti-bilitet med mer mafiska mineral såsom klinopyroxen och särskilt olivin. I nefelinitproverna visade några av fenokristallfaserna tecken på missfärgning, troligtvis på grund av fluidomvandling. Utifrån förhållandet mellan susceptibiliten och det kemiska innehållet visade både nefeliniterna och melilititerna en positiv relation mellan den magnetiska susceptibiliteten och kemiska egenskaper såsom halten av järnoxider, aktinider samt andra element som fosfor och mangan. Dessutom visade mineralogiska egenskaper, såsom graden av fraktionerad kristallisation och närvaron av mafiska mine-ral, en möjlig relation med magnetisk susceptibilitet. Sammanfattat anses dessa egenskaper tyda på en observerbar korrelation mellan kemisk och mineralogisk sammansättning med magnetisk susceptibilitet hos LNE-MVF prover, men dessa observerade relationer, följer inte enkla eller linjära mönster som fullt ut förklaras av den magnetiska susceptibiliteten.