Скарн - Википедия - Skarn

Микроскопический вид скарна при скрещенных поляризаторах
Ручной образец скарна, содержащий серпентинит от края Альты Сток, Каньон Little Cottonwood, Юта

Скарны или же тактиты твердые, крупнозернистые метаморфические породы, образующиеся в результате процесса, называемого метасоматоз. Скарны обычно богаты минералами силиката кальция-магния-железа-марганца-алюминия, которые также называют минералами силиката кальция.[1][2][3][4] Эти минералы образуются в результате изменений, происходящих при взаимодействии гидротермальных флюидов с протолитом магматического или осадочного происхождения. Во многих случаях скарны связаны с вторжением гранитного плутона, обнаруженного внутри и вокруг разломов или зоны сдвига которые вторгаются в карбонатный слой, состоящий из доломит или же известняк. Скарны могут образовываться в результате регионального или контактного метаморфизма и, следовательно, образовываться в условиях относительно высоких температур.[1][2][3][4] Гидротермальные флюиды, связанные с метасоматическими процессами, могут происходить из магматических, метаморфических, метеорных, морских или даже их сочетания.[3] Полученный скарн может состоять из множества различных минералов, которые сильно зависят от исходного состава как гидротермального флюида, так и исходного состава протолита.[3]

Если скарн имеет приличное количество рудной минерализации, которую можно добыть с прибылью, его можно классифицировать как месторождение скарна.[1][2][3]

Этимология

Скарн старый шведский термин горнодобывающей промышленности, первоначально использовавшийся для описания типа силиката. порода, или пустая порода, связанная с железорудными сульфидными месторождениями, очевидно замещающими Палеопротерозойский возраст известняки в Швеции Persberg горный район.[5]

Петрология

Скарны состоят из минералов силиката кальция, железа, магния, марганца и алюминия. Скарновые месторождения являются экономически ценными источниками металлов, таких как олово, вольфрам, марганец, медь, золото, цинк, свинец, никель, молибден и железо.[4]

Скарн образуется в результате множества метасоматических процессов во время метаморфизма между двумя соседними литологическими образованиями. Скарн может образовываться практически в любом литологическом типе, таком как сланец, гранит и базальт, но большинство скарнов встречается в литологии, содержащей известняк или доломит. Обычно скарны находят около плутонов, вдоль разломов и крупных зон сдвига, в мелководных геотермальных системах и на дне морского дна.[3] Минералогия скарна тесно связана с протолитом.[6]

Скарновые минералы - это в основном гранаты и пироксен с большим разнообразием силикатов кальция и связанных с ними минералов. Типичные минералы скарна включают пироксен, гранат, идокраз, волластонит, актинолит, магнетит или гематит, эпидот и скаполит. Поскольку скарны образуются из кремнистых водных флюидов, богатых несовместимыми элементами, в скарновой среде обнаруживаются различные необычные минеральные типы, такие как турмалин, топаз, берилл, корунд, флюорит, апатит, барит, стронтианит, танталит, англезит и другие.[7]

Классификация

Скарны можно подразделить в зависимости от конкретных критериев:

Один из способов классифицировать скарн - это его протолит. Если протолит имеет осадочное происхождение, его можно назвать экзоскарном, а если протолит извержен, его можно назвать эндоскарном.[2][3]

Дальнейшая классификация может быть сделана на основе протолита, наблюдая доминирующий состав скарнов и результирующую совокупность изменений. Если скарн содержит минералы, такие как оливин, змеевик, флогопит, магний клинопироксен, ортопироксен, шпинель, паргасит, и минералы из гумит группы, характерны для доломитовый протолит и может быть отнесен к магнезиальным скарнам. Другой класс, называемый кальциевыми скарнами, является продуктом замещения протолита известняка с преобладающими минеральными ассоциациями, содержащими гранат, клинопироксен и волластонит.[2]

Породы, содержащие гранат или пироксен в качестве основных фаз, мелкозернистые, лишенные железа и имеющие скарновый вид, обычно называются скарноидами. Скарноид, следовательно, является промежуточной стадией мелкозернистой Hornfels и крупнозернистый скарн.[2][3]

Скарновые отложения имеют типичный скарновый порода минералы, но также в изобилии содержат рудные минералы, которые имеют важное экономическое значение. Таким образом, скарновые месторождения классифицируются по их доминирующему экономическому элементу, таким как скарновые месторождения меди (Cu) или скарновые месторождения молибдена (Mo), и это лишь некоторые из них.[1][2][4]

Fe (Cu, Ag, Au) скарновые месторождения

Тектонической обстановкой для известковых железистых скарнов обычно являются океанические островные дуги. Вмещающие породы, как правило, представляют собой габбро-сиениты, связанные с внедренными известняками. Тектоническая обстановка для магниево-железистых скарнов обычно находится на окраине континента. Вмещающие породы, как правило, представляют собой гранодиориты или граниты, связанные с интрузивными доломитами и доломитовыми осадочными породами. Магнетит - основная руда в этих типах скарновых месторождений, содержание которого в нем составляет от 40 до 60%. Халькопирит, борнит и пирит - второстепенные руды.[8][9]

Cu (Au, Ag, Mo, W) скарновые месторождения

Тектоническая обстановка для месторождений меди, как правило, связана с плутонами андского типа, прорывающими более старые карбонатные слои континентальной окраины. Вмещающие породы представлены кварцевым диоритом и гранодиоритом. Пирит, халькопирит и магнетит обычно встречаются в более высоких количествах.[8][9]

Формирование

Как правило, образуются скарны двух типов: экзоскарны и эндоскарны.[10]

Экзоскарны более распространены и образуются снаружи интрузивного тела, которое вступает в контакт с карбонатной единицей. Они образуются, когда флюиды, оставшиеся после кристаллизации интрузии, выбрасываются из массы на убывающих стадиях внедрения. 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).[3]

Эндоскарны образуются внутри интрузивного тела, где образовались трещины, охлаждающие швы и штокверки, что приводит к образованию проницаемой области. Проницаемая область может включать материал из карбонатного слоя. Магматические гидротермальные флюиды, которые были перенесены или созданы интрузией, взаимодействуют с карбонатным материалом и образуют эндоскарн. Эндоскарны считаются редкостью. И состав, и текстура протолита сильно влияют на формирование образовавшегося скарна.[3]

Реакционный скарн образуется в результате изохимического метаморфизма, происходящего на тонкослойных осадочных литологических единицах, который включает в себя метасоматический перенос компонентов между соседними единицами в небольших масштабах (возможно, сантиметров).[3][11]

Скарноид - известково-силикатная порода, мелкозернистая и бедная железом. Он находится между роговиком и крупнозернистым скарном.[12][13] Скарноид имеет тенденцию отражать состав протолита.[3]

Большинство крупных скарновых месторождений претерпевают переход от раннего метаморфизма, который формирует роговики, реакционные скарны и скарноиды, к позднему метаморфизму, который формирует относительно крупнозернистые рудоносные скарны. Интрузия магмы запускает контактный метаморфизм в регионе, где присутствуют осадочные породы, и в результате формирует роговики. Рекристаллизация и фазовый переход роговиков отражает состав протолита. После образования роговиков происходит процесс, называемый метасоматозом, который включает гидротермальные флюиды, связанные с магматическими, метаморфическими, морскими, метеорными или даже их смесью. Этот процесс называется изохимическим метаморфизмом и может привести к образованию широкого спектра известково-силикатных минералов, которые образуются в загрязненных литологических единицах и вдоль границ флюидов, где происходит мелкомасштабный метасоматоз (аргиллит и известняк, и полосчатая формация железа ).[1][2]

Скарновые месторождения, которые считаются экономически важными для содержания ценных металлов, являются результатом крупномасштабного метасоматоза, при котором состав флюида контролирует скарн и его минералогию руды. Они относительно крупнозернистые и не отражают состав протолита и вмещающих пород.[2][3]

Необычные типы скарнов образуются при контакте с сульфидными или углеродистыми породами, такими как черные сланцы, графитовые сланцы, полосчатые железные образования и, иногда, соли или эвапориты. Здесь флюиды меньше реагируют через химический обмен ионами, но из-за окислительно-восстановительного потенциала вмещающих пород.[3]

Рудные месторождения

Основными доминирующими экономическими металлами, составляющими месторождения скарна, являются: медь, вольфрам, утюг, банка, молибден, цинк -вести, и золото.[1][2][3][4] Другие второстепенные полезные ископаемые включают: уран, серебро, бор, фтор, и редкоземельные элементы.[3]

Некоторые примеры основных экономических месторождений скарнов: * (Примечание; некоторые из них в настоящее время разрабатываются или были добыты в прошлом):

  • Железные скарны: Шахта Дашкесан, Азербайджан
  • Никелевые скарны: рудник Эйвбери, Зихан, Тасмания (Австралия)
  • Молибденовые скарны: шахта Янчиачангцзы, Китай

Смотрите также

  • Рудогенез - Как различные типы залежей полезных ископаемых образуются в земной коре.

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Einaudi, Marco T .; Берт, Дональд М. (1982). «Введение; терминология, классификация и состав скарновых отложений». Экономическая геология. 77 (4): 745–754. Дои:10.2113 / gsecongeo.77.4.745.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j Рэй, Г.Э., Вебстер, И.С.Л. (1991): Обзор месторождений скарнов; в рудных месторождениях, тектонике и металлогении в Канадских Кордильерах; Макмиллан, W.J., составитель, B.C. Министерство энергетики, горнодобывающей промышленности и нефтяных ресурсов, документ 1991-4, страницы 213-252.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п Мейнерт, Л.Д., 1992. Скарны и месторождения скарнов; Geoscience Canada, Vol. 19, № 4, с. 145-162.
  4. ^ а б c d е Хаммарстром, JM, Котляр, BB, Теодор, TG, Эллиотт, JE, Джон, Д.А., Добрих, JL, Нэш, JT, Карлсон, Р.Р., Ли, Г.К., Ливо, KE, Кляйн, Д.П., 1995. Cu, Au, и Zn-Pb скарновые отложения, группа 12; Геологическая служба США: предварительная компиляция описательных геоэкологических моделей залежей полезных ископаемых: https://pubs.usgs.gov/of/1995/ofr-95-0831/CHAP12.pdf.
  5. ^ Берт Д. М. (19770. Минералогия и петрология скарновых отложений: итальянское общество минералов и петрология, 33 (2), 859-873).
  6. ^ Jolis, E.M .; Тролль, В. Р .; Harris, C .; Freda, C .; Gaeta, M .; Орси, G .; Сибе, К. (15 ноября 2015 г.). «Скарнский ксенолит фиксирует выделение CO2 земной корой во время извержений Помпеи и Поллены, вулканическая система Везувий, центральная Италия». Химическая геология. 415: 17–36. Дои:10.1016 / j.chemgeo.2015.09.003. ISSN  0009-2541.
  7. ^ «Гидротермальные и скарновые месторождения». www.geol-amu.org. Получено 2018-03-29.
  8. ^ а б Надолл, Патрик; Маук, Джеффри Л .; Leveille, Ричард А .; Кениг, Алан Э. (01.04.2015). «Геохимия магнетита из медно-порфировых и скарновых месторождений на юго-западе США». Минеральное месторождение. 50 (4): 493–515. Bibcode:2015MinDe..50..493N. Дои:10.1007 / s00126-014-0539-у. ISSN  0026-4598.
  9. ^ а б Соловьев, Сергей Г .; Кряжев, Сергей (2017). «Геология, минерализация и характеристики флюидных включений скарнового месторождения W – Mo – Cu Чорух-Дайрон в Среднем Тянь-Шане, Северный Таджикистан». Обзоры рудной геологии. 80: 79–102. Дои:10.1016 / j.oregeorev.2016.06.021.
  10. ^ Уитли, Шон; Халама, Ральф; Гертиссер, Ральф; Прис, Кэти; Диган, Фрэнсис М .; Тролль, Валентин Р. (18.10.2020). «Магматические и метасоматические эффекты взаимодействия магмы и карбоната, зафиксированные в кальций-силикатных ксенолитах вулкана Мерапи (Индонезия)». Журнал петрологии. 61 (4). Дои:10.1093 / петрология / egaa048. ISSN  0022-3530.
  11. ^ Зарайский Г.П., Жариков В.А., Стояновская Ф.М., Балашов В.Н. Экспериментальное изучение образования биметасоматических скарнов: International Geology Review, т. 29, с. 761-858
  12. ^ Коржинский Д.С. Петрология Турьинских скарновых месторождений меди: АН СССР, ИГН Труды, 1948, вв. 68, сер. Рундных Месторождений, № 10, 147с.
  13. ^ Жариков В.А., 1970: Скарнс. - Int. Геол. Rev.12,541-559,619-647,760-775.

внешняя ссылка