Модели образования скарнов
Существуют следующие главные модели образования скарнов
(рис. 2.13):
1. Инфильтрационно-диффузионная модель Д.С. Коржинского.
По обе стороны от зоны контакта силикатных и карбонатных пород возникает неравновесная химическая система. В этой системе по одну сторону преобладают элементы карбонатной среды, по другую – силикатной. В таких условиях происходит выравнивание составов путем встречного диффузионного оттока элементов из области высокой их концентрации в зону пониженной концентрации(биметасоматоз, по Д.С. Коржинскому). СаО перемещается из карбонатных пород в алюмосиликатные, SiО2 и Al2О3 – из силикатных в карбонатные. По мере развития скарнообразования происходит постепенное разрастание зон метасоматоза в направлении диффузионного потока (наступление тыловых зон на фронтальные). На фоне диффузионного проникновения осуществляются обменные реакции между соединениями в растворе, а также между раствором и породообразующими минералами скарнов или гранитоидов. Зональностьминералообразования, установленную в скарнах, Д.С. Коржинский объяснил разной степенью подвижности диффундирующих элементов и изменениями условий среды. Наиболее подвижные группы: Н2О, СО2 ; S, Cl, K, Na; наименее подвижные: Р, Тi, Al .
Однако подсчеты показали, что SiО2 и СО2, имеющиеся в гранитах и известняках, не обеспечивают объемов этих компонентов, содержащихся в скарнах. Необходим привнос этих веществ извне. С учетом этого положения Д.С. Коржинский выдвинул инфильтрационно-диффузионнуюконцепцию: скарны формируются как при диффузии на границе интрузии, так и в процессе привноса элементов циркулирующими горячими растворами. Эти растворы привносят элементы из глубинного магматического очага и из пород по пути их следования. Таким образом, процесс происходит в открытой системе путем инфильтрации и диффузии. Как известно, инфильтрация – перенос вещества растворами, которые просачиваются через всю массу породы по порам и трещинам, диффузия - перемещение частиц (атомов, ионов, молекул) в направлении убывания их концентраций. Эти процессы происходят в газах быстро, в жидкостях медленно, в твердых телах еще медленнее. Скорость возрастает при повышении температуры.
Наиболее ценные месторождения создаются в трещинных зонах с существенным привносом вещества из магматического очага (контактово-инфильтрационные скарны).
2. Стадийная модель П. Пилипенко – предполагается, что главная масса вещества привносится из магматического очага. Среда играет роль поставщика веществ-минерализаторов.
Состав привносимых веществ постепенно меняется, t понижается. Это приводит к стадийности процесса и зональному расположению минеральных ассоциаций. П. Пилипенко выделил 6 фаз (стадий) метасоматоза: 1) кремниевый (привнос Si) – образование диопсидовой породы; 2) алюмосиликатный метасоматоз – привнос Si и Al (гранаты); 3) галоидный – привнос Cl (скаполит); 4) железистый метасоматоз (геденбергит, гранат, магнетит, гематит); 5) флюидно-водный метасоматоз – привнос Н2О, СО2, Cl (роговая обманка, эпидот, шеелит, кальцит); 6) сульфидный метасоматоз – наиболее низкие t, привнос Н2О, S, металлов.
3. В. Смирнов, рассматривая обе эти модели, показал, что на ранних стадиях формирования скарновых месторождений главную роль играет биметасоматоз, а по мере развития процесса прогрессивно нарастает привнос вещества из глубинных источников. Последний имеет главное значение для образования рудных скоплений.
Рудные формации скарновых месторождений: 1) железорудная – магнетит, гематит, сульфиды (Магнитная, Тельбесское (Западная Сибирь), Дашкесан (Кавказ), Банат (Венгрия); 2) меднорудная – пирит, халькопирит, пирротин, сфалерит, магнетит, гематит (Турьинское (см. рис. 2.10), Гумешевское на Урале, Глафиринское в Минусинском районе, Бисби в Аризоне, США);
3) вольфрамовая – шеелит, сульфиды (Лянгарское в Средней Азии, Пайн-Крик в Калифорнии, Тырныауз (рис. 2.14) на Кавказе); 4) золоторудная – Au, сульфиды (в Западной Сибири); 5) свинцово-цинковая – галенит-сфалеритовая (Алтын-Топкан и другие в Средней Азии); 6) бериллия и ниобия – гельвин, фенакит (Кайзерштуль, Шиллинген в Германии); 7) касситеритовая (Питкяранта в Карелии); 8) магнезиальных бороносных скарнов (Россия, Болгария, Чехия); 9) неметаллических полезных ископаемых – апатит, хризотил-асбест.
Альбитит-грейзены.
Альбитит-грейзеновыми называются месторождения, формировавшиеся в процессе постмагматического щелочного метасоматоза в купольных выступах гипабиссальных масссивов кислого и щелочного состава под воздействием горячих растворов на раскристаллизованные ранее породы (рис. 2.8).
Происходит альбитизация (натровый метасоматоз) краевых частей гранитных куполов, а избыток калия связывается в грейзенах.
Промышленное значение определяется тем, что альбититы являются сырьем на Be (в альбититах нормального ряда); Li, Rb,Та, Nb, U; Zr, редкие земли, Th (в альбититах субщелочного ряда). Грейзены содержат Sn, W, Mo, Ве (фенакит, бертрандит), берилл, хризоберилл, изумруды. Чаще эти месторождения комплексные: Sn-W; W-Mo; Mo-Be; Li-Ве; W-Mo-Be. Месторождения богатые, но небольшие по запасам. Главные провинции альбитит-грейзеновых месторождений: Забайкалье, Дальний Восток, Восточная Сибирь, Индонезия, Китай, Бирма, Австралия, Африка, Казахстан.
Геологические особенности.Месторождения приурочены к ареалам кислых и щелочных интрузий; часто образуют пояса, которые располагаются вдоль осевых частей складчатых областей или на платформах, активизированных в более позднее время. Концентрируются в зонах глубинных разломов, в рифтовых зонах. Благоприятными являются зоны столкновения континентальных литосферных плит, магматические дуги активных окраин континентальных плит.
Возраст месторождений докембрийский (Африка, Украина), палеозойский (Австралия, Англия, Урал, Дальний Восток), мезозойский (Забайкалье, Китай, Монголия).
Рудоносными являются нормальные биотитовые и двуслюдяные граниты, щелочные граниты аляскитового облика, сиениты, нефелиновые сиениты. Месторождения формируются на незначительных глубинах, составляющих 1,5-4 км.
Обычно это малые интрузивы трещинного типа или куполовидные выступы крупных интрузивных тел. Их выходы на поверхность ограничены по площади. Оруденелыми являются апофизы или апикальные части интрузивов.
Минеральный состав.Минеральный состав рассматриваемых месторождений определяется составом постмагматических растворов и интрузивных пород, которые подвергаются метасоматозу. В общем случае характерна вертикальная зональность (рис. 2.9) в расположении альбитит-грейзеновой минерализации (снизу): граниты биотитовые, двуслюдяные, альбитизированные граниты, альбититы (альбит, кварц, мусковит, микроклин), грейзены (мусковит, кварц).
Грейзен (термин введен в Германии А. Вернером) – порода, состоящая из слюд (мусковит, биотит, циннвальдит), кварца, встречаются турмалин, топаз, флюорит, рудные минералы. Парагенезис: кварц, слюда.
Грейзены являются продуктами пневматолитово-гидротермальной деятельности. Развиваются в апикальных выступах гранитных массивов, в алюмосиликатных породах их кровли, реже в карбонатных породах. Альбититы возникают раньше грейзенов из более высокотемпературных щелочных растворов в тыловой части метасоматической колонны. Грейзены – позже при более низких температурах из кислых растворов во фронтальной части колонны метасоматоза. Они представляют собой переходный к гидротермальным тип месторождений.