Скарн
Скарны или тактиты — крупнозернистые метаморфические породы , образующиеся путем замещения карбонатсодержащих пород в ходе регионального или контактного метаморфизма и метасоматоза. Скарны могут образовываться в результате метаморфической перекристаллизации примесных карбонатных протолитов, биметасоматической реакции различной литологии и инфильтрационного метасоматоза магматико-гидротермальными флюидами. [1] Скарны, как правило, богаты кальция , магния , железа , марганца и алюминия силикатными минералами , которые также называются известково-силикатными минералами . [2] [3] [4] [5] Эти минералы образуются в результате изменений, происходящих при гидротермальных флюидов с протолитом магматического взаимодействии или осадочного происхождения. Во многих случаях скарны связаны с внедрением гранитного плутона, обнаруженного внутри и вокруг разломов или зон сдвига , которые обычно внедряются в карбонатный слой, состоящий либо из доломита , либо из известняка . Скарны могут образовываться в результате регионального или контактного метаморфизма и, следовательно, образовываться в условиях относительно высоких температур. [2] [3] [4] [5] Гидротермальные флюиды, связанные с метасоматическим процессом, могут происходить из самых разных источников; магматические , метаморфические, метеоритные , морские или даже их смесь. [4] Образующийся скарн может состоять из множества различных минералов, которые сильно зависят как от исходного состава гидротермального флюида, так и от исходного состава протолита. [4]
Если скарн имеет приличное количество минерализованной руды, которую можно добывать с целью получения прибыли, его можно классифицировать как скарновое месторождение. [2] [3] [4]
Этимология
[ редактировать ]Скарн – это старый шведский горнодобывающий термин, первоначально использовавшийся для описания типа силикатной пустой породы или пустой породы, связанной с железорудными сульфидными отложениями, очевидно заменяющими палеопротерозойского возраста известняки в шведском Персберг . горнодобывающем районе [6]
Петрология
[ редактировать ]Скарны состоят из силикатных минералов кальция, железа, магния, марганца и алюминия. Скарновые месторождения экономически ценны как источники таких металлов, как олово , вольфрам , марганец , медь , золото , цинк , свинец , никель , молибден и железо . [5]
Скарн образуется в результате разнообразных метасоматических процессов при метаморфизме между двумя соседними литологическими единицами. Скарны могут образовываться практически в любом типе горных пород, таких как сланцы , граниты или базальты , но большинство скарнов встречается в карбонатных породах, содержащих известняк или доломит. Скарны часто встречаются вблизи плутонов, вдоль разломов и крупных зон сдвига, в неглубоких геотермальных системах и на дне морского дна. [4] Специфическая минералогия скарнов во многом связана с минералогией протолита. [7]
В минералогии скарнов преобладают гранат и пироксен с широким разнообразием известково-силикатных и сопутствующих минералов, включая идокраз , волластонит , актинолит , магнетит или гематит , эпидот и скаполит . Поскольку скарны образуются из богатых кремнеземом водных жидкостей, наполненных несовместимыми элементами , в скарнах обнаруживаются различные необычные типы минералов, такие как: турмалин , топаз , берилл , корунд , флюорит , апатит , барит , стронцианит , танталит , англезит и другие. [8]
Классификация
[ редактировать ]Скарны можно подразделить в зависимости от определенных критериев. Один из способов классифицировать скарнов — по их протолиту . Если протолит имеет осадочное происхождение, его можно назвать экзоскарн, а если протолит магматического происхождения, его можно назвать эндоскарн. [3] [4]
Дальнейшую классификацию можно провести на основе протолита, наблюдая за доминирующим составом скарна и полученным в результате комплексом изменений. Если скарн содержит такие минералы, как оливин , серпентин , флогопит , магнезиальный клинопироксен , ортопироксен , шпинель , паргасит и минералы группы гумита , то он характерен для доломитового протолита и может быть отнесен к магнезиальным скарнам. Другой класс, называемый кальциевыми скарнами, представляет собой продукты замещения известнякового протолита с доминирующими минеральными комплексами, содержащими гранат , клинопироксен и волластонит . [3]
Породы, которые содержат гранат или пироксен в качестве основных фаз, а также являются мелкозернистыми, лишены железа и имеют скарноподобный вид, обычно называют «скарноидами». Таким образом, скарноид представляет собой промежуточную стадию мелкозернистого роговика и крупнозернистого скарна. [3] [4]
Скарновые месторождения
[ редактировать ]Месторождения металлических руд, в которых скарн представляет собой жильную породу, называются скарновыми месторождениями и могут образовываться в результате любой комбинации закрытого метаморфизма или метасоматоза открытой системы, хотя считается, что большинство скарновых месторождений связаны с магмато-гидротермальными системами. [1] Скарновые месторождения классифицируются по их доминирующему экономическому элементу, например, скарновое месторождение меди (Cu) или скарновое месторождение молибдена (Mo). [2] [3] [5]
Скарновые месторождения Fe (Cu, Ag, Au)
[ редактировать ]Тектонической средой для кальциевых железистых скарнов обычно являются океанические островные дуги . Вмещающие породы имеют тенденцию варьироваться от габбро до сиенита, связанного с внедряющимися слоями известняка. Тектонической обстановкой магниево-железистых скарнов обычно является континентальная окраина . Вмещающие породы, как правило, представляют собой гранодиорит или гранит, связанные с внедряющимися доломитами и доломитовыми осадочными породами. Магнетит является основной рудой скарновых месторождений этого типа, содержание которого составляет от 40 до 60 %. Халькопирит , борнит и пирит составляют второстепенные руды. [9] [10]
Скарновые месторождения Cu (Au, Ag, Mo, W)
[ редактировать ]Тектонической обстановкой месторождений меди, как правило, являются плутоны Андского типа, прорывающие более древние карбонатные слои континентальной окраины. Вмещающие породы обычно представляют собой кварцевые диориты и гранодиориты . Пирит, халькопирит и магнетит обычно встречаются в более высоких количествах. [9] [10]
Формирование
[ редактировать ]Обычно образуются два типа скарнов: экзоскарн и эндоскарн. [11]
Экзокарны более распространены и образуются снаружи интрузивного тела, которое вступает в контакт с реактивной породой. Они образуются, когда жидкости, оставшиеся после кристаллизации внедрения, выбрасываются из массы на затухающих стадиях внедрения в процессе, называемом кипением. Когда эти флюиды вступают в контакт с химически активными породами, обычно карбонатами, такими как известняк или доломит, флюиды вступают в реакцию с ними, вызывая изменения (инфильтрационный метасоматоз ). [4]
Эндокарны образуются внутри интрузивного тела, где трещины, охлаждающие трещины и штокверки образовались , что приводит к образованию проницаемой области. Эта проницаемая область может быть изменена флюидами, первоначально полученными из самой интрузии, после взаимодействия с окружающими породами ( протолитами ). Таким образом, как состав, так и текстура протолитов играют существенную роль в формировании образующихся скарнов. Эндокарны считаются редкими. [4]
Реакционные скарны образуются в результате изохимического метаморфизма, происходящего на тонкопереслоенных осадочных толщах, посредством мелкомасштабных [а] метасоматический обмен между соседними единицами. [4] [12]
Скарноиды – известково-силикатные породы, мелкозернистые и бедные железом. Скарноиды обычно встречаются между роговиками и крупнозернистыми скарнами. [13] [14] [15] Скарноиды обычно отражают состав протолита. [4]
В большинстве крупных скарновых месторождений наблюдается переход от раннего метаморфизма, формирующего роговики , реакционные скарны и скарноиды, к позднему метаморфизму, формирующему относительно более крупнозернистые рудоносные скарны. Внедрение магмы запускает контактный метаморфизм в окружающем регионе, в результате чего образуются роговики. Рекристаллизация и фазовые изменения роговиков отражают состав протолита. После образования роговиков происходит метасоматоз с участием гидротермальных флюидов из магматического, метаморфического, морского, метеоритного или даже их смеси источников. Этот процесс называется изохимическим метаморфизмом и может привести к образованию широкого спектра известково-силикатных минералов, которые образуются в нечистых литологических единицах и вдоль границ флюидов, где происходит мелкомасштабный метасоматоз ( аргиллит и известняк , а также образование полосчатого железа ). [2] [3]
Скарновые месторождения, считающиеся экономически важными из-за содержания ценных металлов, являются результатом крупномасштабного метасоматоза, при котором состав флюида определяет скарн и его минералогию руд. Они относительно более крупнозернистые и не отражают сильно состав протолита или окружающих пород. [3] [4]
Необычные типы скарнов образуются в контакте с сульфидными или углеродистыми породами, такими как черные сланцы, графитовые сланцы, полосчатые железные образования и, иногда, соли или эвапориты . Здесь флюиды реагируют меньше за счет химического обмена ионов, но из-за окислительно-восстановительного потенциала вмещающих пород. [4]
Рудные месторождения
[ редактировать ]Основными экономическими металлами, добываемыми из скарновых месторождений, являются медь , вольфрам , железо , олово , молибден , цинк - свинец и золото . [2] [3] [4] [5] Другие второстепенные экономические элементы включают уран , серебро , бор , фтор и редкоземельные элементы . [4]
Вот некоторые примеры крупных экономических месторождений скарнов, как нынешних, так и исторических:
- Железные скарны: Рудник Дашкесан, Азербайджан.
- Медные скарны: шахта Бингем-Каньон , штат Юта, США.
- Вольфрамовые скарны: рудник Сандонг , Южная Корея
- Золотоносные скарны: шахта Хедли Маскот , Британская Колумбия, Канада.
- Цинк-свинцовые скарны: Санта-Эулалия, Чиуауа , Мексика.
- Никелевые скарны: рудник Эйвбери, Зихан, Тасмания (Австралия).
- Молибденовые скарны: рудник Янчиачанцзы, Китай.
См. также
[ редактировать ]- Рудогенез - Как в земной коре формируются различные типы месторождений полезных ископаемых.
Примечания
[ редактировать ]- ^ (порядка нескольких сантиметров)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Эйнауди, Монтана; Мейнерт, Л.Д.; Ньюберри, Р.Дж. (1981), «Скарновые отложения» , том, посвященный семьдесят пятой годовщине , Общество экономических геологов, doi : 10.5382/av75.11 , ISBN 978-1-9349-6953-3 , получено 14 июля 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Эйнауди, Марко Т.; Берт, Дональд М. (1982). «Введение; терминология, классификация и состав скарновых месторождений». Экономическая геология . 77 (4): 745–754. Бибкод : 1982EcGeo..77..745E . дои : 10.2113/gsecongeo.77.4.745 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Рэй Дж. Э. и Вебстер ICL (1991): Обзор скарновых отложений; по рудным месторождениям, тектонике и металлогении Канадских Кордильер; Макмиллан, У.Дж., составитель, Министерство энергетики, горнодобывающей промышленности и нефтяных ресурсов Британской Колумбии, документ 1991-4, страницы 213-252.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п Мейнерт, Л.Д., 1992. Скарны и скарновые отложения; Геонауки Канады, Vol. 19, нет. 4, стр. 145-162.
- ^ Jump up to: а б с д и Хаммарстрем, Дж.М., Котляр, Б.Б., Теодор, Т.Г., Эллиотт, Дж.Е., Джон, Д.А., Дебрич, Дж.Л., Нэш, Дж.Т., Карлсон, Р.Р., Ли, ГК, Ливо, К.Е., Кляйн, Д.П., 1995. Cu, Au, и Zn-Pb скарновые месторождения, глава 12; Геологическая служба США: предварительный сборник описательных геоэкологических моделей месторождений полезных ископаемых: https://pubs.usgs.gov/of/1995/ofr-95-0831/CHAP12.pdf .
- ^ Берт, Дональд М. (1977). «Минералогия и петрология скарновых месторождений» (PDF) . Societa Italiana Mineralogia Petrolgia Rendiconti . 33 (2): 859–873.
- ^ Джолис, EM; Тролль, VR; Харрис, К.; Фреда, К.; Гаэта, М.; Орси, Г.; Сибе, К. (15 ноября 2015 г.). «Скарнский ксенолит фиксирует выделение углекислого газа в земной коре во время извержений Помпеи и Поллены, вулканическая система Везувий, центральная Италия» . Химическая геология . 415 : 17–36. Бибкод : 2015ЧГео.415...17J . doi : 10.1016/j.chemgeo.2015.09.003 . ISSN 0009-2541 .
- ^ «Гидротермальные и скарновые месторождения» . www.geol-amu.org . Проверено 29 марта 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Надоль, Патрик; Маук, Джеффри Л.; Левей, Ричард А.; Кениг, Алан Э. (01 апреля 2015 г.). «Геохимия магнетита из медно-порфировых и скарновых месторождений на юго-западе США». Месторождение минералов . 50 (4): 493–515. Бибкод : 2015MinDe..50..493N . дои : 10.1007/s00126-014-0539-y . ISSN 0026-4598 . S2CID 128816207 .
- ^ Jump up to: а б Соловьев Сергей Георгиевич; Кряжев, Сергей (2017). «Геология, минерализация и характеристики флюидных включений скарнового месторождения Чорух-Дайрон W-Mo-Cu в Среднем Тянь-Шане, Северный Таджикистан». Обзоры рудной геологии . 80 : 79–102. Бибкод : 2017ОГРв...80...79С . doi : 10.1016/j.oregeorev.2016.06.021 .
- ^ Уитли, Шон; Халама, Ральф; Гертиссер, Ральф; Прис, Кэти; Диган, Фрэнсис М.; Тролль, Валентин Р. (18 октября 2020 г.). «Магматические и метасоматические эффекты взаимодействия магмы и карбоната, зафиксированные в известково-силикатных ксенолитах вулкана Мерапи (Индонезия)» . Журнал петрологии . 61 (4). doi : 10.1093/petrology/egaa048 . ISSN 0022-3530 .
- ^ Зарайский, ГП; Жариков В.А.; Стояновская, Ф.М.; Балашов В.Н. (1987). «Экспериментальное исследование образования биметасоматических скарнов» . Международное геологическое обозрение . 29 (6) (опубликовано 29 июня 2010 г.): 761–858. Бибкод : 1987ИГРв...29..629З . дои : 10.1080/00206818709466179 .
- ^ Korzhinskii, D.S. (1948). "Petrology of the Tur'insk skarn deposits of copper". 68 (10). Ser. Rundnykh Mestorozhdenii. Academy nauk SSSR: Institute of Geology Nauk Trudy: 147.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Жариков В.А. (1970). «Скарны (Часть I)» . Международное геологическое обозрение . 12 (5) (опубликовано 7 сентября 2009 г.): 541–559. Бибкод : 1970ИГРв...12..541З . дои : 10.1080/00206817009475262 .
- ^ Жариков В.А. (1970). «Скарны (Часть II)» . Международное геологическое обозрение . 12 (6) (опубликовано 7 сентября 2009 г.): 619–647, 760–775. Бибкод : 1970ИГРв...12..619Z . дои : 10.1080/00206817009475270 .
