ZŁOŻA SKARNOWE

• Skarny, skały o składzie wapniowo- krzemianowym, powstałe w wyniku procesów metasomatycznych, w przykontaktowej strefie intruzji, głównie w skałach węglanowych i w mniejszym stopniu krzemianowych. Złoża skarnowe nazywane są: kontaktowymi, kontaktowo- metasomatycznymi, kontaktowo- pneumatolitycznymi, pirometasomatycznymi.

• Skarnoidy, skały podobne do skarnów, powstałe ze skał o składzie odbiegającym od czysto węglanowego (margle, tufy wapniste), bez większego doprowadzenia pierwiastków niezbędnych do powstania minerałów skarnowych.

• Skały przyskarnowe, skały zbudowane głównie ze skaleni, kwarcu, skapolitu, epidotu, przylegające do skarnów od strony skał magmowych.

• Skały skarnopodobne, skały o składzie mineralnym podobnym do skarnów, ale o nieokreślonym pochodzeniu.

• Skarny wapniowe, powstały na skutek przeobrażania wapieni. Jest to najpospolitsza odmiana skarnów. Do głównych minerałów skarnowych, należą tu: granat (grossular- andradyt), i piroksen (diopsyd- hedenbergit). Często znaczną rolę odgrywają wezuwian, wollastonit, skapolit, amfibol, epidot, magnetyt, węglany i kwarc.

• Skarny magnezowe, powstały w procesie przeobrażania dolomitów lub zdolomityzowanych wapieni. Są rzadsze niż skarny wapniowe. Minerały typomorficzne to diopsyd, forsteryt, spinel, flogopit, humit, serpentyn, pargasyt, ludwigit, magnetyt, dolomit, kalcyt.

• Skarny krzemianowe, powstały ze skał o składzie krzemianowym. Dość częste, mogą powstać z granodiorytów, adamellitów, syenitów, porfirytów, porfirów. Najbardziej charakterystyczny dla nich jest skapolit, poza tym, składem mineralnym przypominają skarny wapienne.

• Skarny autoakrecyjne, skały powstałe z ultrabazytów, ultrabazytów alkalicznych i gabroidów przeobrażonych w procesie metasomatozy wapniowej.

WARUNKI FIZYKO-CHEMICZNE POWSTAWANIA ZŁÓŻ

Złoża skarnowe powstają pod wpływem połączonego działania ciepła intruzji i gorących zmineralizowanych roztworów wodno-gazowych. Tworzą się w skałach przylegających do intruzji, jak również wewnątrz intruzji, zastępując peryferyczne strefy skał magmowych. Zależności między produktami metamorfizmu termicznego a metasomatycznego w aureolach intruzji:

1. Skały zmetamorfizowane termicznie powstają głównie przy rekrystalizacji skał otaczających bez znacznego doprowadzenia nowych substancji

• Skarny powstają w wyniku oddziaływania na skały otaczające doprowadzanych związków chemicznych.

1. Skały zmetamorfizowane termicznie powstają we wczesnych stadiach intrudowania i zastygania magmy tworząc aureolę ciągłą

• Skarny na ogół powstają póżniej w postaci ciał lokalnych.

1. Skały zmetamorfizowane termicznie powstają przy zastyganiu intruzji na dowolnej głębokości i przy dowolnym ciśnieniu.

• Skarny natomiast mogą tworzyć się na stosunkowo małej głębokości, gdzie ciśnienie wewnętrzne, wytwarzane przez lotne związki ze stygnącej intruzji, jest w stanie przezwyciężyć zewnętrzne ciśnienie nadległych skał.

Skarny związane są głównie z intruzjami hipabysalnymi, brak ich natomiast w pobliżu abysalnych skał magmowych. Skarny mogą się tworzyć w szerokim zakresie temperatur, gdzie górna granice przyjmuje się 1200- 900^oC, a dolną 250- 50^oC.

Hipoteza wg Korżyńskiego

Proces bimetasomatozy polega na tym, że po obu stronach rozgrzanego kontaktu skał krzemianowych (granitoidów) i węglanowych (wapieni ) w gorących roztworach wodnych nasycających te skały powstaje układ chemiczny o stanie wyraźnie niezrównoważonym. Z jednej strony obecne są w roztworze pierwiastki właściwe dla środowiska węglanowego z drugiej zaś dla skał krzemianowych. W związku z tym powinno zachodzić wyrównanie składu roztworu, z przeciwnym dyfuzyjnym odpływem pierwiastków w kierunku obszaru o niższej koncentracji. Na skutek takiego przenikania zachodzą reakcje wymiany zarówno między związkami roztworu, jak i między roztworami a minerałami skałotwórczymi. Tworzą się przy tym związki z udziałem elementów skał krzemianowych jak i węglanowych. Przy zróżnicowanej ruchliwości przenikających dyfuzyjnie pierwiastków spadek ich koncentracji w roztworze w kierunku frontu dyfuzji zachodzi z różną szybkością dla różnych pierwiastków, co jest powodem strefowego rozmieszczenia paragenez mineralnych w skarnie.
Według stopnia ruchliwości, pierwiastki biorące udział w tych procesach, dzielą się:

1. Bardzo ruchliwe, woda i CO₂. Ruchliwość wody nie zależy od składu zawierających ją skał i rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Ruchliwość CO₂, rośnie z głębokością.

2. Dość ruchliwych w każdych warunkach zaliczane są S, Cl, K, Na.

3. Ruchliwych jedynie w warunkach wzmożonej metasomatozy zaliczane są O, Si, Ca, Mg, Fe. Ich względna ruchliwość zależy od temperatury, ciśnienia i składu skał, np. ze spadkiem temperatury rośnie ruchliwość Si i Ca, natomiast maleje ruchliwość Fe.

4. Bierne, o najmniejszej ruchliwości: P, Ti, Al.

Wzajemne stosunki między pierwiastkami o różnej ruchliwości zmieniają się w zależności od temperatury procesu. W stadium początkowym, w wysokiej temperaturze powstają wyraźnie zróżnicowane koncentracje wapnia skał węglanowych, a z drugiej strony krzemu i glinu skał magmowych. W tym stadium, parageneza minerałów jest określana tylko przez te trzy składniki bierne, nie doprowadzane i nie odprowadzane z układu. Ostateczny obraz strefowej budowy skarnów i stref przyskarnowych, jest efektem stopniowego rozrastania się stref metasomatycznych w kierunku strumienia dyfuzyjnego przy napieraniu stref peryferycznych na frontowe. Między strefami tworzą się wyraźne granice (strefa frontu dyfuzyjnego jest pozbawiona minerału zastępującego, strefa peryferyczna- minerału zastępowanego). Przy przechodzeniu od stref frontowych, do peryferycznych zmniejsza się ilość minerałów, aż do powstania ostatniej strefy monomineralnej. Skład mineralny poszczególnych stref jest efektem nałożenia się szeregu zespołów mineralnych, które odpowiadają stopniowemu spadkowi temperatury, a którym towarzyszy rozkład i przekształcenie wcześniej wytrąconych minerałów. Zespoły minerałów trwałych jednocześnie w określonych temperaturach odpowiadają odpowiednim stopniom równowagi. Wraz ze spadkiem temperatury zmienia się względna ruchliwość niektórych pierwiastków, a warunki geochemiczne stadium początkowego ewoluują w kierunku następnych stadiów procesu skarnotwórczego. Żelazo w szeregu składników ruchliwych we wczesnym stadium wysokotemperaturowym zaliczane jest do najmniej ruchliwych i charakteryzuje się wyraźną reakcyjną zmianą koncentracji. Dlatego niekiedy zamiast żelazonośnego salitu powstaje wollastonit nie zawierający żelaza, a ilość koncentrującego się w skarnach żelaza stopniowo zwiększa się w kierunku zewnętrznej granicy strefy kontaktowej. Tak więc skład granatu w kierunku egzoskarnów zmienia się stopniowo, od grossularu nie zawierającego żelaza do andradytu, w którego skład wchodzi 31,5% Fe₂O₃. Spadek temperatury powoduje dalsze zmniejszenie ruchliwości żelaza, i prowadzi do masowego nagromadzenia magnetytu. W późniejszych stadiach niskotemperaturowych żelazo staje się zupełnie bierne, natomiast wśród pierwiastków ruchliwych pojawia się siarka i miedź. Pierwiastki te z wcześniej powstałymi związkami żelaza tworzą skupienia pirytu i chalkopirytu w strefach, które poprzedzają największą koncentrację żelaza wzdłuż egzogenicznej granicy skarnów. Koncepcja ta została zachwiana poprzez badania bilansu substancji w tych procesach. Ustalono że objętość SiO₂ potrzebna do powstawania skarnów wapiennych osiągająca 70% krzemionki zawartej w jednostce objętości granitoidu , nie może być dostarczana jedynie kosztem desylifikacji skały magmowej. Nie zgadza się też bilans CaO. Nie jest możliwe powstanie w trakcie bimetasomatozy endoskarnów ze skał wyłącznie węglanowych, lub krzemianowych.
Złoża skarnowe tworzą się w pobliżu granicy skał krzemianowych i węglanowych w wyniku krążenia gorących roztworów, które doprowadzają związki chemiczne, wynoszone z głębszych ognisk magmowych lub ze skał na drogach migracji tych roztworów. W kontaktowo-infiltracyjnym procesie biorą udział pierwiastki dostarczane przez roztwory i pierwiastki zawarte w kontaktujących skałach krzemianowych i węglanowych, przenikających do roztworu dyfuzyjnie. W odróżnieniu od bimetasomatozy w roztworze nieruchomym, w strumieniu roztworu infiltracyjnego pierwiastki dyfuzyjne znoszone są przez prądy i osadzane na drodze migracji roztworu. W ten sposób powstają bardziej złożone paragenetycznie skarny kombinowane.
W ogólnym procesie formowania się złóż skarnowych wyróżnia się stadia:

1. Jasne hornfelsy wapniowo-krzemianowe, słabo żelaziste

2. Ciemne skarny żelaziste

3. Stadium hydrokrzemianów

4. Stadium kwarcowo-węglanowo-siarczkowe

Hipoteza stadialna wg Pilipienki

Główna masa potrzebna do tworzenia skarnów doprowadzana jest z zewnątrz przez roztwory skarnotwórcze przy aktywnym udziale mineralizatorów pochodzenia zewnętrznego. Skład doprowadzanych substancji ulega stopniowej zmianie, warunkując budowę strefową.

1. Faza metasomatozy krzemianowej charakteryzuje się doprowadzeniem krzemu, przebiega w warunkach wysokiej temperatury i powoduje powstanie skały diopsydowej

2. Faza metasomatozy glinokrzemianowej polega na doprowadzeniu krzemu i glinu, które stwarzają warunki do powstania granatów o składzie stopniowo zmieniającym się od słabo żelazistych do żelazistych

3. Faza metasomatozy halogenicznej związana jest z doprowadzeniem chloru, który prowadzi do powstania skapiolitu

4. Faza metasomatozy żelazistej charakteryzuje się wydzielaniem tlenków żalazawych i żelazowych, powodujących nagromadzenie się magnetytu i hematytu, oraz hedenbergitu, ilvaitu, granatów żelazistych

W tych stadiach tworzą się suche skarny, nie zawierające wody

5. Faza metasomatozy fluidalno-wodnej przebiega przy udziale wody, dwutlenku węgla, chloru prowadząc do powstania uwodnionych skarnów, gdzie dominuje daszkesanit, epidot, szelit, kalcyt

6. Faza metasomatozy siarczkowej, polega na doprowadzeniu wody, siarkowodoru i metali

• Metasomatoza arsenowo-siarkowa

• Matasomatoza żelazisto-miedziowa

• Metasomatoza cynkowo-ołowiowa

GEOLOGICZNE WARUNKI POWSTAWANIA ZŁÓŻ

etap	stadium	formacja skał magmowych	występowanie	typ złoża
Geosynklinalny	wczesne	wulkanicza ultrazasadowa i zasadowa plagiogranitowo-syenitowa	ni występują rzadkie występują	żelaza, miedzi, kobaltu
		środkowe	granodiorytowa granitowa	występują rzadkie	wolframu
		późne	małe intruzje	sa znane	rud kompleksowych
platformowy		perydotytowa gabrowa (trapy) granitoidowa	nie występują są znane ?	żelaza ?

OPIS ZŁÓŻ

Złoża skarnowych rud platyny

• Występują na kontakcie norytów z dolomitami

Bushveld

Złoża skarnowych rud miedzi

1. Clifton Morenci

2. Bisbee

Clifton Morenci

• Na kambryjskie, dewońskie i karbońskie skały osadowe wdarły się monzonity kwarcowe.

• W strefach kontaktu powstały skarny zawierające granaty, diopsyd, plagioklaz zasadowy epidot.

• Występują skupienia chalkopirytu w asocjacji z magnetytem, magnetytem zhematyzowanym i blendą cynkową.

• Peryferyczna część intruzji jest okwarcowiona, zserycytozowana i zawiera impregnacje pirytu, chalkopirytu i sfalerytu.

Złóż skarnowych rud cyny

Pikäranta

Pikäranta

• Złoże związane z proterozoicznymi granitami rapakiwi, wnikającymi w skały archaiku i proterozoiku (granitognejsy, łupki mikowe, łupki hornblendowe, amfiblity)

• Żyły tworzą pseudopokłady,soczewki, sztokwerki

• Trzy generacje minerałów:

1. Grupa wapniowo-krzemianowa: diopsyd, granat, wezuwiam, hondrodyt

2. Grupa metasomatozy hydratacyjnej: łyszczyki, amfibole, chloryt, serpentyn, fluoryt, kalcyt, epidot

3. Asocjacji siarczków: piryt, pirotyn, chalkopiryt, molibdenit, arsenopiryt, sfaleryt, galena, bizmutyn, srebro, hematyt, szelit, fluoryt, kalcyt, kwarc

• Okruszcowanie cynowe związane ze skarnami występującymi w obrębie dużych rozłamów

Złoża skarnowych rud cynkowo-ołowiowych

1. Franklin Furnece

2. Broken Hill

Franklin Furnece

• Złoże występuje w wapieniach zmarmuryzowanych silnie zmetamorfizowanej i zaburzonej serii prekambru.

• Żyły tworzą pseudopokłady

• Minerały typomorficzne to: franklinit, willemit, cynkit, sfaleryt

Złoża skarnowych rud arsenowo-złotonośnych

• Rudy zawierają Au, złotonośne siarczki Fe, Cu, Bi

Złoty Stok

Złoty Stok

• Obszar Złotego Stoku należy do północnej części Gór Złotych. Pod względem geologicznym obszar Gór Złotych stanowi północno- wschodnią część jednostki orlicko- śnieżnickiej (kopuła orlicko- śnieżnicka). W skład której wchodzą mniejsze jednostki niższego rzędu.

• Granicą południową i południowo-wschodnią strefy tektonicznej Złoty Stok- Skrzynka jest nasunięcie Orłowca, które ciągnie się od okolic Trzebieszowic na południu, poprzez Radochów, aż do Orłowca. Strefę nasunięcia Orłowca od strony północnej ogranicza uskok sudecki brzeżny. Natomiast granicę północno-zachodnią stanowi granitoidowy masyw kłodzko? złotostocki.

• Złoże zanurza się w kierunku SW

• W obrębie skał stref kontaktu marmurów można wyróżnić odmiany różniące się strukturą i składem mineralnym:

1. Skały o charakterze przejściowym między łupkami krystalicznymi a skałami diopsydowo-tremolitowymi

2. Skały diopsydowo- tremolitowe z flogopitem i chondrodytem (skarn magnezowy)

3. Serpentynity

Złoża skarnowych rud żelaza

• Związane z kontaktem granitoidów z utworami węglanowymi.

• Głównymi składnikami mineralnymi jest hematyt, magnetyt, piryt, sfaleryt.

1. Magnitnaja

2. Wysokaja

3. Błagodat

4. Banat

5. Kletno

Magnitnaja

• Złoże egzokontaktowe, usytuowane w strefie kontaktu intruzji granitowej, która wdarła się w dolnokarboński kompleks skał osadowych i wylewnych (wapienie, porfiryty, tufy).

• Złoże zbudowane z pseudopokładów

• Najwcześniej intrudowały porfiryty, dioryty, mikrogranity, dioryty kwarcowe

• Wszystkie skały magmowe pocięte dajkami

• Dajki diabazowe

• Skarny granatowo-piroksenowe

Kletno

• Złoże związane z kontaktem gnejsów śnieżnickich z marmurami stanowiącymi soczewkę w łupkach łyszczykowych serii strońskiej.

• Skupienia kruszców w Kletnie występują w sąsiedztwie skarnów magnetytowych, amfibolitów i gnejsów łyszczykowych.

• Koncentracje magnetytu spotyka się w strefie kontaktowej wapienia i gnejsu Śnieżnika w stropie. Przechodzą one w część kwarcowo-fluorytową, a następnie w partię wapienną.

• Czasem brak strefy kwarcowo-fluorytowej i skała magnetytowa występuje bezpośrednio na wapieniach krystalicznych

• Magnetyt występuje w kontakcie łupków krystalicznych i wapieni, w kontakcie gnejsów i łupków krystalicznych i w przygnejsowej strefie kwarcytowej.

• Strefa magnetytowa bywa lokalnie tektonicznie poprzesuwana

• Minerałami typomorficznymi są: magnetyt, martyt, sfaleryt, chalkopiryt, cosalit, piryt, arsenopiryt, pirotyn, kasyteryt, kowelin, hematyt

---