Лекция 9 (2 часа). Скарновые месторождения

ископаемое эпигенетический гидротермальный месторождение.

Общая характеристика, форма и состав скарновых тел, связь с магматическими формациями. Физико-химические условия образования. Генетические гипотезы (инфильтрационно-диффузионная гипотеза Д. С. Коржинского, стадийная гипотеза П. Пилипенко)). Полезные ископаемые скарнов (скарновые месторождения железа, вольфрама и молибдена, меди, цинка и свинца, бора).

Вопрос 1. Общая характеристика, связь с магматическими формациями, форма и состав скарновых тел. Скарн — это метасоматическая порода известково-силикатного состава, которая образуется в приконтактовой зоне карбонатных и силикатных пород. Скарны, которые содержат промышленные скопления полезных ископаемых, называются скарновыми или контактово-метасоматическими месторождениями. Различают эндоскарны, располагающиеся в пределах измененной части интрузивов, и экзоскарны, размещенные во вмещающих породах. Преобладают экзоскарны, локализующиеся непосредственно в зоне контакта интрузивов. Некоторые скарновые залежи по плоскостям напластования вмещающих пород удаляются от интрузивов на десятки и сотни метров, и даже первые километры.

Наиболее интенсивно скарнообразование идет на контактах с интрузиями среднего состава — гранодиоритами, кварцевыми диоритами, монцонитами. Благоприятными факторами являются пологие контакты интрузий, тектоническая нарушенность их эндои экзоконтактовых зон, карбонатный состав вмещающих пород (известняки, доломиты и мергели).

Форма рудных тел. Для скарнов, как метасоматических тел, характерны залежи с раздувами, пережимами, извилистыми границами. По морфологии выделяют скарновые залежи следующих типов: пластовые и пластообразные, линзовидные, штоки, жилы, гнезда, сложные ветвящиеся тела. Гнездообразные тела — в поперечнике до нескольких метров, трубообразные могут быть вытянуты на 1 -1,5 км, пластообразные при мощности 150 -200 м имеют протяженность до 2 -2,5 км.

Состав. В зависимости от состава пород, вмещающих интрузии, скарны делятся на известковые и магнезиальные (иногда выделяют также силикатные скарны). Месторождения полезных ископаемых, связанные с этими основными видами скарнов, отличаются друг от друга вещественным составом, характерными комплексами полезных ископаемых, а также особенностями морфологии и условий залегания.

Известковые скарны формируются при замещении известняков. Они наиболее распространены в природе. К главным минералам их относятся гранат (гроссуляр-андрадитового ряда) и пироксен (диопсид-геденбергитового ряда). Существенное значение могут иметь везувиан, волластонит, амфиболы, эпидот, магнетит, кварц, карбонаты. В скарновых залежах часто наблюдается зональное строение, выражающееся в закономерной смене высокотемпературных минеральных ассоциаций более низкотемпературными по мере удаления от материнской интрузии. Для скарнов характерны друзовые, крустификационные, полосчатые, массивные и вкрапленные текстуры. Известковые скарны вмещают промышленные месторождения всех металлов, кроме хрома, сурьмы, ртути, а также многих неметаллических полезных ископаемых.

Магнезиальные скарны формируются при замещении доломитов и доломитизированных известняков. Типоморфными минералами являются диопсид, форстерит (магниевый оливин), шпинель, флогопит, серпентинит, магнетит, людвигит (железо-магниевый борат), доломит, кальцит. Рудные тела — линзы, пластообразные и сложные залежи. Характерно их зональное строение. Наибольшее промышленное значение имеют людвигит-машнетитовые (железо-борные), флогопитовые и хризотил-асбестовые месторождения.

Вопрос 2. Физико-химические условия образования. Температурный диапазон формирования скарнов: известковых от 1000 до 400С, магнезиальных магматической стадии от 1000 до 650С, магнезиальных послемагматической стадии от 650 до 450С. Процесс образования скарновых месторождений многостадийный. Так, на полиметаллическом скарновом месторождении Верхнее (Приморский край) минералообразование протекало в четыре стадии:1) предрудную скарновую — волластонит-гранатовую (свыше 600С), 2) скарново-сульфидную (600−400С), 3) сфалерито-галенитовую (350−120С), 4) халцедон-кальцитовую (100−20С), минералы которых отлагались в виде друз в открытых полостях.

Вопрос 3. Генетические гипотезы. Скарны образуются в результате комплексного воздействия тепла интрузий и горячих минерализованных газово-жидких водных растворов. За счет прогрева и термального метаморфизма вмещающие породы перекристаллизовываются без изменения состава. Известняки превращаются в мраморы, глинистые сланцы — в роговики. Процесс изохимический. Но всякий гранитный интрузив сопровождается газово-жидкими постмагматическими растворами. Летучие компоненты выделяются из расплава со стороны застывающего интрузива, либо из его глубинных частей, В зонах, куда по порам, мелким трещинам проникают такие растворы, происходят аллохимические метасоматические процессы — т. е. с привносом и выносом подвижных элементов. Существует две главные гипотезы формирования скарновых месторождений:

• 1) инфильтрационно-диффузионная,
• 2) стадийная

Инфильтрационно-диффузионная гипотеза была разработана Д. С. Коржинским, который вначале выдвинул идею биметасоматического образования скарнов. Скарны образуются по обе стороны разогретого контакта гранитоидной и карбонатной пород, контакт пропитан горячим раствором, за счет воздействия которого происходит выравнивание состава пород. Алюминий, кремнезем — во вмещающие породы, кальций, магний — в сторону интрузива. Т. е. происходит встречный диффузионный отток химических элементов из областей высокой концентрации, в области низких концентраций. Между соединениями раствора происходят химически реакции — за счет них образуются минералы скарнов с Ca, Mg, Fe, реже Mn — гранаты (чаще андрадит-гроссуляр) и пироксены (геденбергиты, диопсиды). Температуры биметасоматоза — 800−400С. Единственный рудный минерал скарнов, который может образоваться в таких условиях — магнетит.

Однако такая теория (биметасоматическая) не объясняла привнос в зону скарнов SiO₂. Его не хватало при подсчете баланса вещества. Впоследствии Д. С. Коржинский развил свою теорию и дополнил её инфильтрационной. При инфильтрационном процессе постмагматические растворы могут привносить с собой компоненты, особенно рудные — Cu, Pb, Zn, W, Mo. Они могут циркулировать по трещинам в экзоконтактах интрузий там откладывать минералы скарнов. Температуры таких растворов могут снижаться от 400 до 200С и даже ниже.

Гипотеза стадийная (П.Пилипенко). Главная масса минералов скарнов образуется за счет привноса специфическими скарнообразующими растворами и метасоматоза на контакте интрузий и вмещающих карбонатных пород. Выделяется 6 главных стадий метасоматоза, при снижении температуры.

Вопрос 4. Полезные ископаемые скарнов. К известковым скарнам приурочены магнетитовые и кобальт-магнетитовые месторождения (Высокогорское, Гороблагодатское на Урале; Соколовское и Сарбайское в Казахстане), вольфрам-молибденовые месторождения (Тырныауз на Северном Кавказе), медные — халькопиритовые месторождения (Турьинские рудники на Урале), свинцово-цинковые — галенит-сфалеритовые месторождения (Верхнее, Дальнегорское в Приморье).

К магнезиальным скарнам приурочены железо-борные месторождения (Таёжное, Железный Кряж в Восточной Сибири), флогопитовые месторождения (Алдан), хризотил-асбестовые месторождения (Аспагаш, Бистаг в Красноярском крае).

Литература

: [1], с. 103−119; [2] с. 105−130; [3], с. 109−118.

Проектные задания студентам по самостоятельной работе по теме 9.

Изучить условия образования скарновых месторождений

Вопросы для самоконтроля знаний:

• 1. Что такое метасоматоз — дать определение;
• 2. Что такое биметасоматоз в понятии Д. С. Коржинского?
• 3. Как происходит контактово-инфильтрационный метасоматоз?
• 4. Как образуются известковые скарны, и какие минералы для них характерны?
• 5. Как образуются магнезиальные скарны, и какие минералы для них характерны?
• 6. Какие геологические структуры благоприятны для локализации скарновых месторождений?
• 7. Какие температуры образования характерны для скарновых месторождений?
• 8. Привести пример полезных ископаемых скарнового генезиса.