Тема 8 (2 часа) Скарновые месторождения

Общая характеристика. Эндо и экзоскарны. Скарновые тела полезных ископаемых. Разновидности скарнов (известковые, магнезиальные, силикатные). Зональное строение скарновых залежей. Физико-химические условия образования скарнов. 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).

Скарнами обычно называют породы известково-силикатного состава, образовавшиеся метасоматическим путем чаще всего, но не всегда, в приконтактовой области интрузивов среди карбонатных, реже силикатных пород. Выделяют экзоскарны, располагающиеся за пределами интрузий, и эндоскарны, находящиеся внутри последних. Отмечается большое разнообразие скарновых тел. Преобладают экзоскарны, локализующиеся непосредственно в зоне контакта интрузивов.

Форма залежей скарновых месторождений обычно сложная и разнообразная. Это пласты, линзы, штоки, трубы, жилы, гнезда и сложные комбинированные залежи. Наиболее крупными являются пластовые и пластообразные скарновые тела, протягивающиеся иногда на 2000-2500 м. при мощности до 200 м.

По составу исходных пород скарны разделяются на три типа: известковый, магнезиальный и силикатный.

Известковые скарны наиболее распространены в природе и образуются по известнякам. Их состав: гранаты ряда гроссуляр-андрадит и пироксены ряда диопсид-геденбергит. Иногда широко развиты везувиан, волластонит, скаполит, амфиболы и эпидот.

Магнезиальные скарны более редки. Они возникают при замещении доломитов и состоят из диопсида, форстерита, шпинели, флогопита, серпентинита, людвигита и реже других минералов.

Силикатные скарны относятся к редким образованиям. Они формируются по гранитоидам, порфирам и их туфам, траппам. Для их минерального состава наиболее характерен скаполит.

Для скарнов характерны друзовые, крустификационные, полосчатые, массивные и вкрапленные текстуры.

Скарновым залежам свойственно зональное строение. В общем случае в следующем виде происходит смена минерального состава. Неизмененные граниты по направлению к контакту с вмещающими породами сменяются осветленными, мисковитизированными гранитами. Они в свою очередь, переходят в околоскарновые породы или эндогенные скарны преимущественно гранатового состава. Вслед за этим зона экзоскарнов, которая переходит гранатовые и пироксеновые скарны. С ними соприкасаются мраморизованные известняки, сменяющиеся неизмененными известняками.

Эти образования известны с раннего докембрия и характерны для платформ, мобильных поясов и областей тектоно-матической активизации, где они ассоциируют с плагиогранитами, плагиосиенитами и траппами, производными базальтовой магмы; с гранодиоритами батолитов и гранитоидами малых интрузий, производными гранитной магмы. Скарны могут быть связаны с любыми фазами интрузивного процесса, иногда со всеми.

Геологические структуры скарновых образований определяются:

-поверхностью контакта изверженных пород по отношению к слоистости вмещающих толщ. Согласный контакт менее благоприятен. Секущий - благоприятный, морфология тел при этом обычно сложное;

-слоистость вмещающих пород обеспечивает выборочное развитие метасоматоза по определенным пластам пород и вдоль их контактов;

-секущие тектонические разрывы, во-первых, локализуют скарны, формируя жильные тела, во-вторых, служат каналами, обеспечивающими проникновение скарнообразующих растворов, в-третьих, определяют условия размещения наложенного орудинения поздних стадий скарнообразования.

Физико-химические условия образования. Скарны образуются в результате комбинированного воздействия тепла интрузий и горячих минерализованных газово-жидких водных растворов. Они прогревают окружающие породы, приводя к их перекристаллизации без привноса новых веществ.

При становлении любого интрузивного тела вмещающие породы испытывают термальный изохимический метаморфизм. По сланцам образуются контактовые роговики, по песчаникам ─ кварциты, по известнякам ─ мраморы. Зоны таких преобразований получают развитие вокруг интрузий при любых глубинах и давлении. С другой стороны под влиянием флюидов, выделявшихся в процессе отвердевания интрузии в её эндо- и экзоконтактах происходили аллохимические и метасоматические процессы, образовывавшие скарны. Глубины скарнообразования оптимальны на интервале 0,2 ─ 0,5 км.

Температурный диапазон формирования скарнов: известковых от 1000 до 400°С, магнезиальных магматической стадии от 1000 до 650°С, магнезиальных послемагматической стадии от 650 до 450°С. Процесс образования скарновых месторождений многостадийный. Так, на полиметаллическом скарновом месторождении Верхнее (Приморский край) минералообразование протекало в четыре стадии:1) предрудную скарновую – волластонит-гранатовую (свыше 600°С), 2) скарново-сульфидную (600-400°С), 3) сфалерито-галенитовую (350-120°С), 4) халцедон-кальцитовую (100-20°С), минералы которых отлагались в виде друз в открытых полостях. Таким образом начальная температура скарнообразования не превышает 900°С, а конечная 100-50 °С.

Происхождение скарнов и скарновых месторождений наиболее детально рассматривается в двух гипотезах — инфильтрационно-диффузионной, разработанной Д. С. Коржинским, и стадийной, предложенной П. П. Пилипенко.

Инфильтрационно-диффузионная 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 – 800-400°С.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 до200°С и даже ниже.

1. Гипотеза стадийная П. П. Пилипенко, разработавший стадийную гипотезу, считал, что главная масса вещества скарнов и руд привносится извне специфическими растворами. По мере снижения температуры состав привносимых веществ менялся, обусловливая минеральную зональность. Предполагается, что доминировали метасоматические процессы, протекавшие в шесть стадий.

Полезные ископаемые

Главная общепринятая систематика по составу полезных ископаемых: 1) железо, 2) вольфрам, 3) медь, 4) свинец-цинк, 5) молибден, 6) олово, 7) бор и другие.

Месторождения железа.

Гора Магнитная (рис. 24). Это месторождение находится на восточном склоне южной части Уральского хребта. Оно приурочено к приконтактовой зоне сложной гранитоидной интрузии, прорвавшей осадочно-эффузивную толщу пород нижнего карбона, состоящую из известняков, порфиритов и их туфов.

Рис. 24 Схематический геологический разрез горы Магнитной

1.-диорит; 2.-гранодиорит; 3-гранит; 4.-атачит; 5.-нижнекаменноугольный известняк; 6.-скарн; 7.-магнетитовая руда; 8.-диабазовые дайки.

Медные месторождения.

Медное оруденение в скарнах распространено довольно широко, но редко достигает значительных размеров. В нашей стране к этому типу месторождений относятся Турьинские рудники на Урале (Фроловское) (рис. 25), Чатыркум в Казахстане, Юлия в Восточном Саяне.

Рис. 25 Поперечный разрез скарновой залежи Флоровского рудника (по И. Баклаеву)

1.-известняки среднего девона; 2.-кварцевые диориты; 3.-эффузивные порфириты и их туфы; 4.-меденосные скарны; 5.-дайки диоритового порфирита; 6.-разлом

Вольфрамовые месторождения

Эти месторождения образуют провинции шеелитовых руд в скарнах. К ним относятся Среднеазиатская (Чарух-Дайрон), Хакасская и Южно-Уральская.

Шеелитоносные скарны обычно приурочены к контактам гранитоидных пород повышенной основности (гранитоидов, монцонитов), прорывающим известняки.

Молибденовые месторождения скарнового типа встречаются редко и обычно локализуются в контактовых зонах умеренно-кислых гранитов, реже лейкократовых гранитов. Наиболее крупное месторождение Тырны-Ауз (Кавказ) (рис. 26).

Рис. 26 Схематический поперечный разрез скарнового месторождения Тырнауз (по А. Пеку)

1.-мраморизованные известняки; 2.-биотитовые роговики; 3.-лейкократовые гранитоиды; 4.-липариты; 5.-скарны

Свинцово-цинковые месторождения.

Месторождения этого типа встречаются довольно часто в нашей стране и за рубежом. К ним относится группа Тетюхе (мест. Верхнее) (рис. 27) на Дальнем Востоке, Алтын-Топкан и Кансай в Средней Азии; Ютта, Нью-Мексико, Калифорния в США и другие. Изверженные породы, с которыми связаны скарновые свинцово-цинковые месторождения, отличаются своим резко выраженным гипабиссальным обликом и порфировой структурой. Среди них распространены гранит-, гранодиорит-порфиры, кварцевые порфиры. Вмещающие породы, как правило, сложены известняками.

Рис. 27 Схематический поперечный разрез скарнового месторождения Верхнее (по И. Томсону и Н. Мозговой)

1.-кварцевые порфиры; 2.-андезиты; 3.-известняки; 4.-сланцы и песчаники; 5.-кремнистые сланцы;6.-скарны; 7-проекции скарнов; 8.-окисленная цинковая руда; 9.-разлом; 10.-предпологаемые разломы

Проектное задание: Изучить особенности формирования скарновых месторождений

Вопросы для самоконтроля знаний:

1. Что такое скарны?

2. Что такое эндо- и экзоскарны?

3. Какую форму рудных тел имеют скарновые месторождения?

4. Как разделяются скарны по составу исходных пород?

5. Какую роль играют тектонические разрывы при формировании скарновых месторождений?

6. Какую роль играет слоистость вмещающих пород при формировании скарновых месторождений?

7. Какую роль играет поверхность контакта изверженных и вмещающих пород при формировании скарновых месторождений?

8. При каких температурах и давлениях образуются скарны?

9. Какая разница между биметасоматическими и инфильтрационными скарнами, по Д.С. Коржинскому?

10. Стадийная гипотеза образования скарнов.

11. Скарновые железорудные месторождения. Примеры месторождений.

12. Скарновые железо-кобальтовые месторождения. Примеры месторождений.

13. Скарновые вольфрам-молибденовые месторождения. Примеры месторождений.

14. Скарновые свинцово-цинковые месторождения. Примеры месторождений.

15. Нерудные месторождения скарнов. Примеры месторождений.

Литература [1, с. 105-122] [2, с.103-116] [3, с.164-207]