Z£O¯A SKARNOWE


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:

  1. Ska³y zmetamorfizowane termicznie powstaj± g³ównie przy rekrystalizacji ska³ otaczaj±cych bez znacznego doprowadzenia nowych substancji
  1. Ska³y zmetamorfizowane termicznie powstaj± we wczesnych stadiach intrudowania i zastygania magmy tworz±c aureolê ci±g³±
  1. Ska³y zmetamorfizowane termicznie powstaj± przy zastyganiu intruzji na dowolnej g³êboko¶ci i przy dowolnym ci¶nieniu.

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:

  1. Bardzo ruchliwe, woda i CO2. Ruchliwo¶æ wody nie zale¿y od sk³adu zawieraj±cych j± ska³ i ro¶nie wraz ze wzrostem temperatury. Ruchliwo¶æ CO2, ro¶nie z g³êboko¶ci±.
  2. Do¶æ ruchliwych w ka¿dych warunkach zaliczane s± S, Cl, K, Na.
  3. Ruchliwych jedynie w warunkach wzmo¿onej metasomatozy zaliczane s± O, Si, Ca, Mg, Fe. Ich wzglêdna ruchliwo¶æ zale¿y od temperatury, ci¶nienia i sk³adu ska³, np. ze spadkiem temperatury ro¶nie ruchliwo¶æ Si i Ca, natomiast maleje ruchliwo¶æ Fe.
  4. Bierne, o najmniejszej ruchliwo¶ci: P, Ti, Al.

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:

  1. Jasne hornfelsy wapniowo-krzemianowe, s³abo ¿elaziste
  2. Ciemne skarny ¿elaziste
  3. Stadium hydrokrzemianów
  4. Stadium kwarcowo-wêglanowo-siarczkowe

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±.

  1. Faza metasomatozy krzemianowej charakteryzuje siê doprowadzeniem krzemu, przebiega w warunkach wysokiej temperatury i powoduje powstanie ska³y diopsydowej
  2. Faza metasomatozy glinokrzemianowej polega na doprowadzeniu krzemu i glinu, które stwarzaj± warunki do powstania granatów o sk³adzie stopniowo zmieniaj±cym siê od s³abo ¿elazistych do ¿elazistych
  3. Faza metasomatozy halogenicznej zwi±zana jest z doprowadzeniem chloru, który prowadzi do powstania skapiolitu
  4. Faza metasomatozy ¿elazistej charakteryzuje siê wydzielaniem tlenków ¿alazawych i ¿elazowych, powoduj±cych nagromadzenie siê magnetytu i hematytu, oraz hedenbergitu, ilvaitu, granatów ¿elazistych
  5. W tych stadiach tworz± siê suche skarny, nie zawieraj±ce wody

  6. Faza metasomatozy fluidalno-wodnej przebiega przy udziale wody, dwutlenku wêgla, chloru prowadz±c do powstania uwodnionych skarnów, gdzie dominuje daszkesanit, epidot, szelit, kalcyt
  7. Faza metasomatozy siarczkowej, polega na doprowadzeniu wody, siarkowodoru i metali

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

  1. Clifton Morenci
  2. Bisbee

Clifton Morenci

Z³ó¿ skarnowych rud cyny

Pikäranta

Pikäranta

  1. Grupa wapniowo-krzemianowa: diopsyd, granat, wezuwiam, hondrodyt
  2. Grupa metasomatozy hydratacyjnej: ³yszczyki, amfibole, chloryt, serpentyn, fluoryt, kalcyt, epidot
  3. Asocjacji siarczków: piryt, pirotyn, chalkopiryt, molibdenit, arsenopiryt, sfaleryt, galena, bizmutyn, srebro, hematyt, szelit, fluoryt, kalcyt, kwarc

Z³o¿a skarnowych rud cynkowo-o³owiowych

  1. Franklin Furnece
  2. Broken Hill

Franklin Furnece

Z³o¿a skarnowych rud arsenowo-z³otono¶nych

Z³oty Stok

Z³oty Stok

  1. Ska³y o charakterze przej¶ciowym miêdzy ³upkami krystalicznymi a ska³ami diopsydowo-tremolitowymi
  2. Ska³y diopsydowo- tremolitowe z flogopitem i chondrodytem (skarn magnezowy)
  3. Serpentynity

Z³o¿a skarnowych rud ¿elaza

  1. Magnitnaja
  2. Wysokaja
  3. B³agodat
  4. Banat
  5. Kletno

Magnitnaja

Kletno


Powrót na stronê z indeksem z³ó¿.