WARUNKI FIZYKO-CHEMICZNE POWSTAWANIA Z£Ó¯
Z³o¿a skarnowe powstaj± pod wp³ywem po³±czonego dzia³ania ciep³a intruzji i gor±cych zmineralizowanych roztworów wodno-gazowych. Tworz± siê w ska³ach przylegaj±cych do intruzji, jak równie¿ wewn±trz intruzji, zastêpuj±c peryferyczne strefy ska³ magmowych. Zale¿no¶ci miêdzy produktami metamorfizmu termicznego a metasomatycznego w aureolach intruzji:
Skarny zwi±zane s± g³ównie z intruzjami hipabysalnymi, brak ich natomiast w pobli¿u abysalnych ska³ magmowych. Skarny mog± siê tworzyæ w szerokim zakresie temperatur, gdzie górna granice przyjmuje siê 1200- 900oC, a doln± 250- 50oC.
Hipoteza wg Kor¿yñskiego
Proces bimetasomatozy polega na tym, ¿e po obu stronach rozgrzanego
kontaktu ska³ krzemianowych (granitoidów) i wêglanowych (wapieni ) w gor±cych
roztworach wodnych nasycaj±cych te ska³y powstaje uk³ad chemiczny o stanie wyra¼nie
niezrównowa¿onym. Z jednej strony obecne s± w roztworze pierwiastki w³a¶ciwe dla
¶rodowiska wêglanowego z drugiej za¶ dla ska³ krzemianowych. W zwi±zku z tym powinno
zachodziæ wyrównanie sk³adu roztworu, z przeciwnym dyfuzyjnym odp³ywem pierwiastków w
kierunku obszaru o ni¿szej koncentracji. Na skutek takiego przenikania zachodz± reakcje
wymiany zarówno miêdzy zwi±zkami roztworu, jak i miêdzy roztworami a minera³ami
ska³otwórczymi. Tworz± siê przy tym zwi±zki z udzia³em elementów ska³
krzemianowych jak i wêglanowych. Przy zró¿nicowanej ruchliwo¶ci przenikaj±cych
dyfuzyjnie pierwiastków spadek ich koncentracji w roztworze w kierunku frontu dyfuzji
zachodzi z ró¿n± szybko¶ci± dla ró¿nych pierwiastków, co jest powodem strefowego
rozmieszczenia paragenez mineralnych w skarnie.
Wed³ug stopnia ruchliwo¶ci, pierwiastki bior±ce udzia³ w tych procesach, dziel± siê:
Wzajemne stosunki miêdzy pierwiastkami o ró¿nej ruchliwo¶ci
zmieniaj± siê w zale¿no¶ci od temperatury procesu. W stadium pocz±tkowym, w wysokiej
temperaturze powstaj± wyra¼nie zró¿nicowane koncentracje wapnia ska³ wêglanowych, a
z drugiej strony krzemu i glinu ska³ magmowych. W tym stadium, parageneza minera³ów
jest okre¶lana tylko przez te trzy sk³adniki bierne, nie doprowadzane i nie odprowadzane
z uk³adu. Ostateczny obraz strefowej budowy skarnów i stref przyskarnowych, jest efektem
stopniowego rozrastania siê stref metasomatycznych w kierunku strumienia dyfuzyjnego przy
napieraniu stref peryferycznych na frontowe. Miêdzy strefami tworz± siê wyra¼ne
granice (strefa frontu dyfuzyjnego jest pozbawiona minera³u zastêpuj±cego, strefa
peryferyczna- minera³u zastêpowanego). Przy przechodzeniu od stref frontowych, do
peryferycznych zmniejsza siê ilo¶æ minera³ów, a¿ do powstania ostatniej strefy
monomineralnej. Sk³ad mineralny poszczególnych stref jest efektem na³o¿enia siê
szeregu zespo³ów mineralnych, które odpowiadaj± stopniowemu spadkowi temperatury, a
którym towarzyszy rozk³ad i przekszta³cenie wcze¶niej wytr±conych minera³ów.
Zespo³y minera³ów trwa³ych jednocze¶nie w okre¶lonych temperaturach odpowiadaj±
odpowiednim stopniom równowagi. Wraz ze spadkiem temperatury zmienia siê wzglêdna
ruchliwo¶æ niektórych pierwiastków, a warunki geochemiczne stadium pocz±tkowego
ewoluuj± w kierunku nastêpnych stadiów procesu skarnotwórczego. ¯elazo w szeregu
sk³adników ruchliwych we wczesnym stadium wysokotemperaturowym zaliczane jest do
najmniej ruchliwych i charakteryzuje siê wyra¼n± reakcyjn± zmian± koncentracji.
Dlatego niekiedy zamiast ¿elazono¶nego salitu powstaje wollastonit nie zawieraj±cy
¿elaza, a ilo¶æ koncentruj±cego siê w skarnach ¿elaza stopniowo zwiêksza siê w
kierunku zewnêtrznej granicy strefy kontaktowej. Tak wiêc sk³ad granatu w kierunku
egzoskarnów zmienia siê stopniowo, od grossularu nie zawieraj±cego ¿elaza do
andradytu, w którego sk³ad wchodzi 31,5% Fe2O3. Spadek temperatury
powoduje dalsze zmniejszenie ruchliwo¶ci ¿elaza, i prowadzi do masowego nagromadzenia
magnetytu. W pó¼niejszych stadiach niskotemperaturowych ¿elazo staje siê zupe³nie
bierne, natomiast w¶ród pierwiastków ruchliwych pojawia siê siarka i mied¼.
Pierwiastki te z wcze¶niej powsta³ymi zwi±zkami ¿elaza tworz± skupienia pirytu i
chalkopirytu w strefach, które poprzedzaj± najwiêksz± koncentracjê ¿elaza wzd³u¿
egzogenicznej granicy skarnów. Koncepcja ta zosta³a zachwiana poprzez badania bilansu
substancji w tych procesach. Ustalono ¿e objêto¶æ SiO2 potrzebna do
powstawania skarnów wapiennych osi±gaj±ca 70% krzemionki zawartej w jednostce
objêto¶ci granitoidu , nie mo¿e byæ dostarczana jedynie kosztem desylifikacji ska³y
magmowej. Nie zgadza siê te¿ bilans CaO. Nie jest mo¿liwe powstanie w trakcie
bimetasomatozy endoskarnów ze ska³ wy³±cznie wêglanowych, lub krzemianowych.
Z³o¿a skarnowe tworz± siê w pobli¿u granicy ska³ krzemianowych i wêglanowych w
wyniku kr±¿enia gor±cych roztworów, które doprowadzaj± zwi±zki chemiczne, wynoszone
z g³êbszych ognisk magmowych lub ze ska³ na drogach migracji tych roztworów. W
kontaktowo-infiltracyjnym procesie bior± udzia³ pierwiastki dostarczane przez roztwory i
pierwiastki zawarte w kontaktuj±cych ska³ach krzemianowych i wêglanowych,
przenikaj±cych do roztworu dyfuzyjnie. W odró¿nieniu od bimetasomatozy w roztworze
nieruchomym, w strumieniu roztworu infiltracyjnego pierwiastki dyfuzyjne znoszone s±
przez pr±dy i osadzane na drodze migracji roztworu. W ten sposób powstaj± bardziej
z³o¿one paragenetycznie skarny kombinowane.
W ogólnym procesie formowania siê z³ó¿ skarnowych wyró¿nia siê stadia:
Hipoteza stadialna wg Pilipienki
G³ówna masa potrzebna do tworzenia skarnów doprowadzana jest z zewn±trz przez roztwory skarnotwórcze przy aktywnym udziale mineralizatorów pochodzenia zewnêtrznego. Sk³ad doprowadzanych substancji ulega stopniowej zmianie, warunkuj±c budowê strefow±.
W tych stadiach tworz± siê suche skarny, nie zawieraj±ce wody
GEOLOGICZNE WARUNKI POWSTAWANIA Z£Ó¯
etap |
stadium |
formacja ska³ magmowych |
wystêpowanie |
typ z³o¿a |
Geosynklinalny |
wczesne |
wulkanicza ultrazasadowa i zasadowa plagiogranitowo-syenitowa |
ni wystêpuj± rzadkie wystêpuj± |
¿elaza, miedzi, kobaltu |
¶rodkowe |
granodiorytowa granitowa |
wystêpuj± rzadkie |
wolframu |
|
pó¼ne |
ma³e intruzje |
sa znane |
rud kompleksowych |
|
platformowy |
perydotytowa gabrowa (trapy) granitoidowa |
nie wystêpuj± s± znane ? |
¿elaza ? |
OPIS Z£Ó¯
Z³o¿a skarnowych rud platyny
Bushveld
Z³o¿a skarnowych rud miedzi
Clifton Morenci
Z³ó¿ skarnowych rud cyny
Pikäranta
Pikäranta
Z³o¿a skarnowych rud cynkowo-o³owiowych
Franklin Furnece
Z³o¿a skarnowych rud arsenowo-z³otono¶nych
Z³oty Stok
Z³oty Stok
Z³o¿a skarnowych rud ¿elaza
Magnitnaja
Kletno