ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6
ΓΕΝΕΣΗ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΩΝ ΤΥΠΟΥ Skarn
Tα Skarn είναι πετρώματα που αποτελούνται από πυριτικά ορυκτά Ca-Fe-MgMn και σχηματίζονται από την αντικατάσταση ανθρακικών πετρωμάτων κατά
την
διάρκεια
γενικής
μεταμόρφωσης
ή
μεταμόρφωσης
επαφής
και
μετασωμάτωσης, και συνδέονται με την τοποθέτηση μαγματικών διεισδύσεων
διαφόρων συστάσεων. Τα Skarn μπορεί να θεωρηθούν είτε σαν ένας τύπος
πετρώματος ή σαν ένας συγκεκριμένος τύπος εξαλλοίωσης.
Πετρογένεση και Τεκτονικό Περιβάλλον
Η μαγματική προέλευση των περισσοτέρων συστατικών (μέταλλα, Θείο κλπ)
σε συστήματα Skarn μαρτυράται από:
1. Την υπάρχουσα αμοιβαία αλληλεξάρτηση μεταξύ του περιεχομένου
μετάλλου του Skarn και της σύστασης του συνδεομένου πλουτωνίτη (Εικ.
18). Τα Skarn με Sn και Mo συνδέονται χαρακτηριστικά με έντονα
διαφοροποιημένους πλουτωνίτες που περιέχουν υψηλές ποσότητες SiO 2.
Στο άλλο άκρο του φάσματος κοιτάσματα Fe Skarn συνήθως συνδέονται
με σχετικά αρχέγονους (μη διαφοροποιημένους) πλουτωνίτες πλούσιους
σε Fe και πτωχούς σε SiO2. Κοιτάσματα Sn Skarn συνδέονται σχεδόν
αποκλειστικά με
Ιλμενίτη,
που
αναγωγικούς πλουτωνίτες S-type της σειράς του
μπορούν
να
χαρακτηριστούν
σαν
ανορογενετικοί.
Πλουτωνίτες που συνδέονται με Κοιτάσματα Au Skarn είναι αναγωγικοί,
με Ιλμενίτη, φεμικοί και χαμηλού SiO2 , ενώ αντίθετα πλουτωνίτες των Cu
Skarn είναι έντονα οξειδωμένοι, I-type, με Μαγνητίτη.
2. Της ζωνώδους κατανομής της σύστασης και αφθονίας γρανάτη και
πυρόξενου, και, συγκεντρώσεων και αναλογιών μετάλλων, με αυξανόμενη
απόσταση από τον συνδεόμενο πλουτωνίτη (Βλέπε παρακάτω).
3. Της επικράτησης μαγματικών ρευστών διαλυμάτων υψηλής θερμοκρασίας
και αλατότητας σε σχεδόν όλα τα πρόδρομα και ανάδρομα Skarn (Βλέπε
παρακάτω).
Τα κοιτάσματα Skarn είναι στενά συνδεδεμένα με το τεκτονικό περιβάλλον και
την πετρογένεση. Η Εικόνα 19 δείχνει ιδεατά τεκτονικά μοντέλα σχηματισμού
κοιτασμάτων Skarn.
2

Ο μεγαλύτερος αριθμός κοιτασμάτων Skarn (W, Zn-Pb, Cu) συνδέονται με
Μαγματικά Τόξα που σχετίζονται με Υποβύθιση κάτω από Ηπειρωτικό
Φλοιό (Εικ. 19B). Σε αυτό το περιβάλλον οι πλουτωνίτες ποικίλουν σε
σύσταση από διορίτες έως γρανίτες, και οι διαφορές μεταξύ των
διαφόρων τύπων κοιτασμάτων Skarn φαίνεται ότι είναι αποτέλεσμα του
τοπικού γεωλογικού περιβάλλοντος απόθεσης (βάθος σχηματισμού,
τεκτονικά κανάλια κυκλοφορίας των Υ/Δ) παρά βασικές διαφορές
πετρογένεσης των πλουτωνίων πετρωμάτων. Εξαίρεση στο παραπάνω
αποτελούν τα κοιτάσματα Au Skarn σε αυτό το περιβάλλον, διότι
σχετίζονται με αναγωγικούς πλουτωνίτες που έχουν
ιδιαίτερη και
περιορισμένη πετρογενετική ιστορία.

Tα κοιτάσματα Fe-Cu είναι η μόνη κατηγορία κοιτασμάτων Skarn που
συνδέονται με τεκτονικό περιβάλλον Ωκεάνιου Νησιώτικου Τόξου (Εικ.
18Α), και επί πλέον ορισμένα οικονομικά Au-φόρα Skarn εμφανίζονται σε
τεκτονικό περιβάλλον back-arc basin που συνδέεται με Ωκεάνια
Νησιωτικά Τόξα (Εικ. 19Α). Τα χαρακτηριστικά-κλειδιά που διαχωρίζουν
αυτές τις τελευταίες κατηγορίες Skarn από εκείνες που συνδέονται με πιο
εξελιγμένα μάγματα και φλοιό είναι η σύνδεσή των με γαββρικούς και
διοριτικούς
πλουτωνίτες,
άφθονη
ανάπτυξη
endoskarn
(Βλέπε
παρακάτω), και απουσία Sn και Pb. Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά
συνολικά αντικατοπτρίζουν την αρχέγονη ωκεάνια φύση του φλοιού, των
ξενιστών και των πλουτωνιτών.

Κοιτάσματα Skarn με Mo ή W-Mo (+Zn, Bi, Cu, F) συνδέονται με
μαγματισμό που σχετίζεται με μικρές-ρηχές γωνίες υποβύθισης (που
σημαίνει μεγαλύτερη συμμετοχή φλοιού, και τοπικές διαρρήξεις (rifting).
Σε τέτοιο τεκτονικό περιβάλλον το Μαγματικό τόξο μπορεί να “διευρυνθείεπεκταθεί” ή να “μεταναστεύσει” προς το ηπειρωτικό εσωτερικό (Εικ.
19C).

Ορισμένα κοιτάσμaτα Skarn ΔΕΝ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ ΜΑΓΜΑΤΙΣΜΟ
ΖΩΝΩΝ ΥΠΟΒΥΘΙΣΗΣ. Αυτά συνδέονται με
περιβάλλον μετά-
Υποβύθισης ή Ηπειρωτικών Διαρρήξεων (rifting) σταθερού κρατονικού
φλοιού (Εικ. 19D). Οι συνδεόμενοι πλουτωνίτες είναι συνήθως γρανιτικής
3
Εικόνα 18. Μέση σύσταση πλουτωνιτών που συνδέονται με διάφορους
τύπους Skarn.
Εικόνα 19. Ιδεατά τεκτονικά μοντέλα σχηματισμού Skarn. (Α) περιβάλλοντα
ωκεάνιας υποβύθισης και back-arc basin, (Β) περιβάλλον ηπειρωτικής
υποβύθισης με προσαύξηση (accretion) ωκεάνιων πετρωμάτων, C)
μεταβατικό περιβάλλον υποβύθισης, (D) περιβάλλον μετά-υποβύθισης ή
ηπειρωτικής διάρρηξης.
4
Σύστασης, και η στοιχειακή σειρά αυτών των κοιτασμάτων συμπεριλαμβάνει
W, Be, B, Li, Bi, Zn, Pb, U, F, REE.
Ταξινόμηση Κοιτασμάτων Skarn
Fe Skarn
Πρόκειται για τα μεγαλύτερα κοιτάσματα Skarn. Από τα κοιτάσματα αυτά
εξορύσσεται κυρίως Μαγνητίτης (+ Cu, Co, Ni, Au). Πολλά τέτοια κοιτάσματα
είναι πολύ μεγάλα (>500 εκατομμύρια τόννοι, με >300 εκατ. Τόν. Fe), και
συνίστανται κυρίως από μαγνητίτη και πυριτικά ορυκτά.
Au Skarn
Τα κοιτάσματα Au Skarn με τις μεγαλύτερες περιεκτικότητες σε Au (5-15 g/t
Au) έχουν αναγωγικό χαρακτήρα, υφίστανται εκμετάλλευση μόνον για τον
περιεχόμενο χρυσό, και στερούνται εντελώς βασικών μετάλλων. Άλλα
κοιτάσματα Au Skarn είναι πιο οξειδωτικού χαρακτήρα, έχουν μικρότερες
περιεκτικότητες σε Au (1-5 g/t Au), και περιέχουν υποοικονομικές ποσότητες
Cu, Pb, Zn. Τα περισσότερα κοιτάσματα Au Skarn με τις μεγαλύτερες
περιεκτικότητες συνδέονται με αναγωγικού χαρακτήρα πλουτωνίτες (με
ιλμενίτη, Fe3+/Fe2+<0.75) διοριτικής-γρανοδιοριτικής σύστασης and dike/sill
complexes. Tέτοια Skarn κυριαρχούνται από πυρόξενους πλούσιους σε Fe,
περιέχουν άφθονο γρανδιτικό γρανάτη, και είναι χαρακτηριστικά λεπτόκοκκα.
Ο χρυσός βρίσκεται υπό την μορφή ήλεκτρου, και συνδέεται αναπόσπαστα με
ορυκτά του Bi, και Te.
W Skarn
Τέτοια κοιτάσματα Skarn είναι πολύ διαδεδομένα σε όλες τις ηπείρους, και
συνδέονται με άσβεστο-αλκαλικούς πλουτωνίτες σε κύριες ορογενετικές
ζώνες. Σαν ομάδα αυτά τα κοιτάσματα συνδέονται με αδρόκοκκους,
ισόκοκκους βαθόλιθους που περιβάλλονται από μεγάλες μεταμορφικές άλω
υψηλών θερμοκρασιών. Τα χαρακτηριστικά αυτά υποδεικνύουν περιβάλλον
σχηματισμού μεγάλου βάθους. Τα κοιτάσματα W Skarn υποδιαιρούνται σε
Αναγωγικό
και
Οξειδωτικό
τύπο,
βάσει
της
σύστασης
του
ξενιστή
(ανθρακούχος ή αιματιτικός, αντίστοιχα), ορυκτολογική σύσταση (δισθενής ή
τρισθενής Fe, αντίστοιχα), και σχετικό βάθος (μεταμορφικές θερμοκρασίες ή
συμμετοχή οξυγονούχου μετεωρικού νερού, αντίστοιχα). Τα Αναγωγικά W
5
Skarn περιέχουν σαν μετάλλευμα Σεελίτη πλούσιο σε Μο, ενώ στα Οξειδωτικά
ο Σεελίτης είναι φτωχός σε Μο.
Cu Skarn
Tα πιο πολυάριθμα κοιτάσματα Skarn στον κόσμο είναι τέτοιου τύπου. Είναι
ιδιαίτερα κοινά σε ορογενετικές ζώνες που συνδέονται με ζώνες καταβύθισης,
σε ωκεάνιο και ηπειρωτικό περιβάλλον (Εικ. 19). Τα περισσότερα κοιτάσματα
W
Skarn
συνδέονται
με
I-type
άσβεστο-αλκαλικούς
πορφυριτικούς
πλουτωνίτες της Σειράς Μαγνητίτη, πολλοί από τους οποίους έχουν
συγγενετικά ηφαιστειακά πετρώματα, πλέγματα φλεβών τύπου stockwork,
είναι
θρυμματισμένοι
και
λατυποποιημένοι,
και
είναι
υδροθερμικά
εξαλλοιωμένοι. Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά υποδεικνύουν σχετικά μικρό
βάθος σχηματισμού. Τα κοιτάσματα αυτά χαρακτηρίζονται επίσης από
ορυκτολογική ζώνωση με συμπαγή γρανατίτη κοντά στον πλουτωνίτη,
αυξανόμενο πυρόξενο με αυξανόμενη απόσταση από την επαφή του
πλουτωνίτη, και τελικά βεζουβιανίτη ή/και βολλαστονίτη κοντά στην επαφή του
μαρμάρου. Σιδηροπυρίτης και χαλκοπυρίτης έχουν την μεγαλύτερη ανάπτυξη
κοντά στον πλουτωνίτη, με τον χαλκοπυρίτη να αυξάνει με την απόσταση από
τον πλουτωνίτη, και τον βορνίτη να αναπτύσσεται στις ζώνες του
βολλαστονίτη κοντά στο μάρμαρο. Τα μεγαλύτερα κοιτάσματα Cu Skarn
συνδέονται με κοιτάσματα Πορφυρικού Cu (Eιk. 16). Tα κοιτάσματα αυτά
μπορεί να περιέχουν συνολικά 1 δις. Τον. Πορφυρικού μεταλλεύματος
Cu και μεταλλεύματος Cu Skarn, με περισσότερα από 5 εκατ. Τον.
Ανακτήσιμου Cu να προέρχεται από to Skarn.
Zn(-Pb-Ag) Skarn
Βρίσκονται σε ηπειρωτικά περιβάλλοντα και συνδέονται είτε με ζώνες
υποβύθισης
ή
ζώνες
ηπειρωτικής
διάρρηξης.
Συνδεόμενα
πυριγενή
πετρώματα ποικίλουν από διορίτες έως γρανίτες.
Mo Skarn
Τα περισσότερα συνδέονται με λευκοκρατικούς γρανίτες, και περιέχουν μία
ποικιλία μετάλλων όπως W, Cu, Zn, Pb, Bi, Sn, U.
Sn Skarn
6
Συνδέονται σχεδόν αποκλειστικά με γρανίτες, που δημιουργούνται από μερική
τήξη ηπειρωτικού φλοιού συνήθως λόγω φαινομένων ηπειρωτικής διάρρηξης.
Το κοινό στοιχείο μεταξύ των κοιτασμάτων Sn Skarn είναι η χαρακτηριστική
σειρά των ιχνοστοιχείων που συνοδεύει το μετάλλευμα και τα συνδεόμενα
πυριγενή πετρώματα: Sn, F, B, Be, Li, W, Mo, Rb. Αυτή η σειρά ξεχωρίζει τα
Sn Skarn από όλα τα άλλα είδη Skarn.
Γενετικά Στάδια Εξέλιξης και Διαδικασίες
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα κοιτάσματα Skarn ταξινομούνται με βάση
το γεωλογικό-τεκτονικό περιβάλλον, και τα ορυκτολογικά, και γεωχημικά τους
χαρακτηριστικά. Παρ’ όλη όμως αυτή την ποικιλία χαρακτηριστικών, υπάρχει
ένας θεμελιώδης δεσμός ανάμεσα σε όλα τα κοιτάσματα αυτού του τύπου
όσον αφορά στην συστηματική των ανάπτυξη παράλληλα με την τοποθέτηση,
την κρυστάλλωση και την διαδικασία ψύξης των σχετιζομένων με αυτά τα
κοιτάσματα πλουτώνιων διεισδύσεων. Πίσω από την ποικιλία στην γεωλογική
τοποθέτηση, το μέγεθος, τους ιστούς, και την ορυκτολογική σύσταση,
ΥΠΆΡΧΕΙ ΕΝΑ ΚΟΙΝΟ ΓΕΝΕΤΙΚΟ ΠΡΟΤΥΠΟ ΤΟ ΟΠΟΙΟ ΑΠΟΤΕΛΕΙΤΑΙ
ΑΠΟ ΤΑ ΕΞΗΣ ΣΤΑΔΙΑ (Eικ. 20):
Πρόδρομη Ισοχημική Μεταμόρφωση Επαφής η οποία συνοδεύει την αρχική
τοποθέτηση του μάγματος,
Πρόδρομη Μετασωμάτωση η οποία συνοδεύει την κρυστάλλωση του
μάγματος και την ανάπτυξη ενός μεταλλοφόρου υδροθερμικού διαλύματος,
και,
Ανάδρομη Εξαλλοίωση και Σχηματισμός Σουλφιδίων που συνοδεύουν την
τελική ψύξη του συστήματος.
Τα στάδια αυτά διαδέχονται το ένα το άλλο και έτσι σχηματίζεται η πολύπλοκη
ορυκτολογική σύσταση, η παραγένεση και η ζώνωση που χαρακτηρίζουν τα
περισσότερα μεγάλα συστήματα Skarn.
Οι διαφορές ανάμεσα σε πολλά κοιτάσματα Skarn μπορεί να εκφραστεί σαν
διαφορές στην έκταση και στο περιβάλλον των παραπάνω διαδικασιών.
Πρέπει να τονιστεί ότι στα περισσότερα κοιτάσματα Skarn αυτά τα στάδια
επικαλύπτουν το ένα το άλλο κατά έναν πολύπλοκο τρόπο έτσι ώστε μία
μεμονωμένη εμφάνιση, ένα δείγμα η ακόμη ένας κόκκος ορυκτού μπορεί να
7
Εικόνα 20. Στάδια εξέλιξης Skarn που συνδέονται με πλουτωνίτες.
8
Αποτελείται-ούνται
από
ορυκτά
η
ορυκτά
συσσωματώματα
που
σχηματίστηκαν σε πολύ διαφορετικούς χρόνους και κάτω από πολύ
διαφορετικές γεωχημικές συνθήκες.
Ο σχηματισμός του Ισοχημικού σταδίου είναι ισοδύναμος με την ζωνώδη Κούχο-Προπυλιτική εξαλλοίωση που σχηματίζεται σαν αποτέλεσμα μεταφοράς
θερμότητας λόγω αγωγιμότητας στα Συστήματα Πορφυρικού Cu (Βλέπε
παρακάτω στο αντίστοιχο Κεφάλαιο). Το στάδιο σχηματισμού Μετασωματικού
Skarn είναι συγκρίσιμο με τον σχηματισμό πλέγματος χαλαζιακών φλεβών
τύπου stockwork και τον σχηματισμό ζώνης Προχωρημένης Αργιλικής
Εξαλλοίωσης (Advanced Argillic Alteration) υψηλών θερμοκρασιών (που
συνδέεται με Επιθερμικά Κοιτάσματα Υψηλής Θείωσης-High Sulphidation(Βλέπε αντίστοιχο κεφάλαιο) που είναι αποτέλεσμα της δράσης μαγματικών
διαλυμάτων που απελευθερώνονται από μία κρυσταλλούμενη πορφυρική
διείσδυση. Ο σχηματισμός Aνάδρομου Skarn είναι ανάλογος με την, ή μπορεί
να περιγραφεί σαν, “κατάρρευση” του συστήματος κατά την οποία οι
θερμοκρασία μειώνεται και το υδροθερμικό σύστημα κυριαρχείται από
Μετεωρικά Νερά, ιδιαίτερα αν το Skarn αναπτύσσεται σε αβαθές περιβάλλον.
1. Μεταμόρφωση Eπαφής
Ισοχημικά Skarn σχηματίζονται σε περιβάλλοντα τα οποία χαρακτηρίζονται
από μαγματικές διεισδύσεις οι οποίες τοποθετούνται (διεισδύουν σε)
ασβεστιτικά πετρώματα, όπου ΔΕΝ συμβαίνει προσθήκη εξωτερικών από το
σύστημα χημικών στοιχείων και ενώσεων. Καθώς το μάγμα διεισδύει στα
ανώτατα τμήματα του φλοιού σχηματίζεται μία ΖΩΝΩΔΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΛΩΣ
λόγω Μεταμόρφωσης Επαφής, ή ΜΕΤΑΜΟΡΦΙΚΗ ΑΛΩΣ ΕΠΑΦΗΣ, Ή
ΑΛΩΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΕΞΑΛΛΟΙΩΣΗΣ, η οποία αποτελείται από Ca-Al πυριτικά
ορυκτά σε ασβεστούχους αργιλικούς σχιστόλιθους, Ca-Mg πυριτικά ορυκτά σε
δολομίτες, και CaSiO3 σε πυριτικούς ασβεστόλιθους. Τα πετρώματα που
σχηματίζονται με αυτόν τον τρόπο είναι πτωχά σε Fe ασβεστοπυριτικα
μάρμαρα και κερατίτες. Αυτές οι μεταμορφικές άλω επαφής μπορεί να
εκτείνονται για χιλιόμετρα μακριά από τα μαγματικά σώματα σε σχετικά βαθιά
περιβάλλοντα.
Σε
σχετικά
αβαθή
υποηφαιστειακά
περιβάλλοντα
η
μεταμόρφωση αυτή είναι λιγότερο εκτεταμένη. Αυτή η Ισοχημική ανάπτυξη
Skarn ελέγχεται-προσδιορίζεται από την ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ και την ΣΥΣΤΑΣΗ
9
ΚΑΙ ΤΗΝ ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΞΕΝΙΣΤΗ, μέσα σε ένα περιβάλλον όπου κύριο ρόλο
παίζει Η ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ.
Το αρχικό μεταμορφικό αυτό στάδιο στερείται μεταλλεύματος αλλά
θεωρείται ότι αποτελεί ένα απαραίτητο στάδιο στον σχηματισμό του
μεταγενέστερου μεταλλεύματος διότι, οι εύθρυπτοι ασβεστιτικοί κερατίτες
ρηγματώνονται εύκολα κατά την διάρκεια τεκτονικών ρυθμίσεων που
λειτουργούν λόγω της συνεχιζόμενης τοποθέτησης του μάγματος, ή επειδή η
απώλεια πτητικών συστατικών (π.χ. CO2) σε σταθερό όγκο (από τα
πετρώματα-ξενιστές) δημιουργεί αυξημένη περατότητα.
Η
σύσταση
αυτών
των
μεταμορφικών
ασβεστοπυριτικών
ορυκτών
αντικατοπτρίζει την σύσταση των ιζηματογενών πρωτολίθων-ξενιστών. Η
ορυκτολογική ζώνωση του σταδίου αυτού σχηματίζεται σαν αποτέλεσμα
ΕΛΛΑΤΟΥΜΕΝΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ και ΑΥΞΑΝΟΜΕΝΗΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ
CO2 (προοδευτικά μακρύτερα από την διείσδυση), και γενικά μπορεί να
περιγραφεί σαν:
Σε δολομίτη:
Γρανάτης
πυρόξενος
τρεμολίτης
τάλκης/φλογοπίτης
Σε ασβεστόλιθο:
Γρανάτης
βεζουβιανίτης+βολλαστονίτης
μάρμαρο
Τα ορυκτά που σχηματίζονται από την μεταμόρφωση επαφής είναι πολύ
δύσκολο να ξεχωρίσουν από τα μεταγενέστερα μετασωματικά ορυκτά. Ο
δύσκολος διαχωρισμός γίνεται με τα εξής κριτήρια :
1. Τα μεταμορφικά πετρώματα γενικά περιέχουν έναν μεγάλο αριθμό φάσεων
(ορυκτών) σε σχέση με το αριθμό των συστατικών στοιχείων (π.χ. Ca-Al-Si-CO-H) ενώ τα μετασωματικά πετρώματα περιέχουν πολύ λίγες φάσεις για το
αριθμό των συστατικών, και,
2. Για ένα συγκεκριμένο πέτρωμα, η συνολική χημική σύσταση όλων των
ζωνών που σχηματίζονται από την μεταμόρφωση είναι η ίδια εκτός από την
περιεκτικότητα σε H2O και CO2. Αντιθέτως ασυνέχειες στην συνολική χημική
σύσταση εκεί όπου δεν υπήρχαν πριν είναι το σήμα κατατεθέν της
μετασωμάτωσης.
Μεταμορφικές αντιδράσεις. Οι μεταμορφικές αντιδράσεις έχουν σαν
αποτέλεσμα ΜΟΝΟΝ αλλαγές στην ποσότητα των πτητικών συστατικών του
πετρώματος, όπως O2, CO2, H2O, και εξαρτώνται από τις συνθήκες P-T και
10
τις ενεργότητες (θερμοδυναμικές μερικές πιέσεις) αυτών των πτητικών
συστατικών. Ένα παράδειγμα είναι:
Ca2Mg5Si8O22(OH)2
τρεμολίτης
+ 3 CaCO3
+
2 SiO2 = CaMgSi2O6 + CO2 + H2O
ασβεστίτης
χαλαζίας
διοψίδιος
δ/μα
δ/μα
2. Μετασωματική Ανάπτυξη Skarn
Ο σχηματισμός του ισοχημικού Skarn ακολουθείται από την ανάπτυξη ενός
Μετασωματικού
χαρακτηρίζεται
ή
από
Υδροθερμικού
την
σταδίου
ανταλλαγή
Η2Ο,
εξαλλοίωσης,
SiO2,
Al,
και
το
Fe
οπoίο
που
απελευθερώνονται από την κρυσταλλούμενη διείσδυση, με CO 2, Ca και Mg
που προέρχονται από τα ασβεστιτικά ιζήματα. Η μετασωμάτωση αρχίζει
καθώς λόγω της κρυστάλλωσης του μάγματος απελευθερώνονται μαγματικά
υδροθερμικά
διαλύματα
(Βλέπε
παραπάνω),
και
προκαλείται
υδρο-
ρηγμάτωση του πλουτωνίτη, και σε μερικές περιπτώσεις υδρο-ρηγμάτωση
πρώιμα σχηματισμένων κερατιτών. Τα Υ/Δ αυτά ανέρχονται κατά μήκος της
εξωτερικής επαφής του πλουτωνίτη και διεισδύουν μέσα στα πετρώματαξενιστές κατά μήκος της επαφής με τον πλουτωνίτη, όπως και σε ρωγμές,
προ-Skarn φλέβες και κοίτες, ιζηματογενέίς επαφές και άλλες υδατοπερατές
ζώνες-κανάλια.
Η ανάπτυξη Βαθμίδων (gradients)
στην “ενεργότητα” (“αντιδραστικότητα”)
των Υ/Δ δίπλα στα κανάλια κυκλοφορίας έχουν σαν αποτέλεσμα τον
σχηματισμό
ΖΩΝΩΔΟΥΣ
ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ
ΑΝΥΔΡΩΝ
ΟΡΥΚΤΩΝ
ΣΥΣΣΩΜΑΤΩΜΑΤΩΝ Skarn.
- Εndoskarn σχηματίζεται στο πλουτώνιο σώμα με την προσθήκη ασβεστίου
(Ca) ΑΠΟ ΤΑ ΑΝΘΡΑΚΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ.
-Εxoskarn σχηματίζεται στα ανθρακικά πετρώματα με την προσθήκη
σιδήρου(Fe), πυριτίου(Si), αργιλίου(Al) και άλλων συστατικών, από τον
πλουτωνίτη.
Τα ορυκτά που σχηματίζονται κατά την διάρκεια των μετασωματικών
διαδικασιών
ΚΑΛΥΠΤΟΥΝ
ΚΑΙ
ΑΝΤΙΚΑΘΙΣΤΟΥΝ
προηγούμενες
μεταμορφικές ορυκτές φάσεις, ΚΑΙ ΕΙΝΑΙ ΑΔΡΟΚΟΚΚΑ.
- Υ/Δ
+ Δολομίτης = Mg-Skarn (κλινοπυρόξενος, φορστερίτης, και
ασβεστίτης).
11
- Υ/Δ + Ασβεστόλιθος (Μάρμαρο) = Ca-Skarn (γρανάτης+πυρόξενος, και στις
εξωτερικές
απώτερες
ζώνες
βολλαστονίτης,
idocrase
[Ca10Mg2Al4(SiO4)5(Si2O7)2(OH)4], και/η πυροξενοειδή.
Η ορυκτολογική ζώνωση είναι παρόμοια με εκείνη του ισοχημικού σταδίου.
Συν τω χρόνω, γρανάτες και πυρόξενοι γίνονται πιο πλούσιοι σε Fe, και
πτωχότεροι σε Mg, και ορυκτά χαμηλότερων θερμοκρασιών αναπτύσσονται
επάνω και αντικαθιστούν ορυκτά που σχηματίσθηκαν ενωρίτερα σε
υψηλότερες θερμοκρασίες. (π.χ. πυρόξενοι αντικαθιστούν γρανάτες).
Αυτό το Μετασωματικό στάδιο ανάπτυξης ΑΝΥΔΡΟΥ ΖΩΝΩΔΟΥΣ Skarn
ΣΥΝΗΘΩΣ ΔΕΝ ΣΥΝΟΔΕΥΕΤΑΙ ΑΠΟ ΑΠΟΘΕΣΗ ΟΡΥΚΤΩΝ ΣΟΥΛΦΙΔΙΩΝ
(ΜΕΤΑΛΛΟΦΟΡΙΑΣ).
Η απόθεση ΜΑΓΝΗΤΙΤΗ ΚΑΙ ΣΟΥΛΦΙΔΙΩΝ γενικά αρχίζει με τα τελευταία
στάδια
της
ανάπτυξης
μεγιστοποιείται
κατά
το
αυτού
του
πρόδρομου
μεταγενέστερο
στάδιο
Skarn
της
ΑΛΛΑ
Ανάδρομης
καταστροφής του Skarn.
Η υδροθερμική εξαλλοίωση των πλουτώνιων πετρωμάτων συμπεριλαμβάνει
ΜΕΤΑΣΩΜΑΤΩΣΗ ΑΛΚΑΛΙΩΝ,
όπως σχηματισμό
βιοτίτη-ορθοκλαστου
(όπως π.χ. στα κοιτάσματα Πορφυρικού Cu), και περαιτέρω ανάπτυξη του
endoskarn (π.χ. χαλαζίας-πλαγιόκλαστο-πυρόξενος-επίδοτο σε W-Skarn).
Μετασωματικές διαδικασίες. Οι μετασωματικές αντιδράσεις, σε αντίθεση με
τις μεταμορφικές αντιδράσεις, δημιουργούν αλλαγές στις ποσότητες των ΜΗΠΤΗΤΙΚΩΝ συστατικών (π.χ. Ca, Fe, Si) του πετρώματος. Ο τύπος του
μετασωματικού
κοιτασμάτων
Skarn
Skarn
ο
οποίος
σχετίζεται
προκαλείται
από
με
τον
σχηματισμό
μαγματικά-υδροθερμικά
συστήματα.
Ένα παράδειγμα μετασωματικής αντίδρασης είναι:
Ca2Mg5Si8O22(OH)2 + 2 Ca2+ = CaMgSi2O6 + Mg2+ + 2H+
τρεμολίτης
δ/μα
διοψίδιος
δ/μα
δ/μα
H αντίδραση αυτή είναι παρόμοια με το προηγούμενο παράδειγμα της
μεταμορφικής περίπτωσης, στην οποία ο διοψίδιος παράγεται από τρεμολίτη.
ΟΜΩΣ , διαφέρει στα εξής:
1. εξαρτάται από τις ενεργότητες του ασβεστίου, μαγνησίου και υδρογόνου
(ιόντα) στο Υ/Δ, εκτός από P-T και XCO2.
2. Στην αντίδραση παίρνουν μέρος ΜΟΝΟΝ δύο στερεά.
12
Αν και το CO2 δεν εμφανίζεται σαν συστατικό στην αντίδραση αυτή, η
εξάρτηση της αντίδρασης από το CO2 βασίζεται στην προϋπόθεση
ισορροπίας ότι οι συνθήκες P-T και η περιεκτικότητα XCO2 του Υ/Δ πρέπει να
βρίσκονται στο εύρος σταθερότητας αμφότερων των ορυκτών φάσεων.
2. Aνάδρομη Eξαλλοίωση και Απόθεση Σουλφιδίων
Tο προαναφερθέν Skarn συνήθως αναφέρεται σαν Πρόδρομο . Το Ανάδρομο
Skarn σχηματίζεται σε περιβάλλον όπου οι θερμοκρασίες μειώνονται, και η
σύσταση των Υ/Δ κυριαρχείται από Μετεωρικά Νερά, ιδιαίτερα όταν το
Skarn αναπτύσσεται σε μικρά βάθη στον φλοιό. Η Ανάδρομη Εξαλλοίωση
χαρακτηρίζεται από:
Αντικατάσταση (ΥΔΑΤΙΚΗ ΕΞΑΛΛΟΙΩΣΗ) των προηγούμενων πρόδρομων
άνυδρων Μετασωματικών ορυκτών SKARN, από ένυδρα ορυκτά όπως
επίδοτο, αμφίβολοι, χλωρίτης, και αργιλικά ορυκτά.
ΥΔΡΟΛΥΤΙΚΗ ΕΞΑΛΛΟΙΩΣΗ των πυριγενών πετρωμάτων-διεισδύσεων.
Το στάδιο αυτό ουσιαστικά είναι μία ΕΞΑΛΛΟΙΩΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΔΡΟΜΟΥ
ΜΕΤΑΣΩΜΑΤΙΚΟΥ Skarn ΑΠΟ ΕΝΑ ΣΤΑΔΙΟ ΠΟΥ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΖΕΤΑΙ
ΑΠΟ ΕΝΥΔΡΑ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΙ ΣΟΥΛΦΙΔΙΑ.
ΑΥΤΟ ΕΙΝΑΙ ΤΟ ΣΤΑΔΙΟ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΛΛΕΥΜΑΤΟΣ
Η απόθεση των σουλφιδίων και η εξαλλοίωση του πρόδρομου μετασωματικού
Skarn είναι τεκτονικά ελεγχόμενη και κόβει προηγούμενες δομές του Skarn.
Tα σουλφίδια (μετάλλευμα) βρίσκονται υπό διάσπαρτη μορφή, ή σε φλέβες οι
οποίες κόβουν το πρόδρομο Skarn, ή μπορεί να βρίσκονται υπό μορφή
αντικατάστασης μαρμάρου. Σε μερικές περιπτώσεις η απόθεση σουλφιδίων
εκτείνεται πέρα από τα όρια του Skarn και μέσα στο μάρμαρο ή τον κερατίτη.
Τα προϊόντα της εξαλλοίωσης αντικατοπτρίζουν την σύσταση των αρχικών
πρόδρομων πυριτικών ορυκτών Skarn τα οποία ΕΞΑΛΛΟΙΩΝΟΝΤΑΙ μεσω:
Εκπλυσης-απομάκρυνσης του ασβεστίου (Ca).
Προσφοράς-εισροής πτητικών συστατικών
ΠΡΟΔΡΟΜΟ ΟΡΥΚΤΟ SKARN
ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΕΞΑΛΛΟΙΩΣΗ
13
-γροσσουλάριος(grossularite)
επίδοτο(epidote)
χλωρίτης(chlorite)
ασβεστίτης(calcite)
-ανδραδίτης-γρανάτης(andradite)
χαλαζίας(quartz)
οξείδια σιδήρου(iron oxides)
ασβεστίτης(calcite)
-αλμανδίνης-γρανάτης(almandine garnet)
βιοτίτης(biotite)
αμφίβολος(hornblende)
πλαγιόκλαστο(plagioclase)
-διοψίδιος(diopside)
tremolite-actinolite
τάλκης(talc)
- Μn-εδενβεργίτης( Μn-hedenbergite)
ilvaite
ροδονίτηςrhodonite
ροδοχρωσίτης(rhodochrosite)
- εδενβεργίτης hedenbergite
Fe-ακτινόλιθος(ferro-actinolite)
-φορστερίτης(forsterite)
σερπεντίνης(serpentine)
ΕΤΣΙ
ΤΟ
ΑΣΒΕΣΤΙΟ
ΤΟ
ΟΠΟΙΟ
ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΝΕΤΑΙ
ΣΤΟ
ΥΔΡΟΘΕΡΜΙΚΟ ΔΙΑΛΥΜΑ ΜΠΟΡEΙ ΝΑ ΟΔΗΓΗΣΕΙ ΣΤΗΝ ΑΠΟΘΕΣΗ
ΣΕΕΛΙΤΗ (Μετάλλευμα W)
Τα ορυκτά σουλφίδια αποτίθενται σαν αποτέλεσμα των παρακάτω
μηχανισμών:
1. φθίνουσα θερμοκρασία
2. τοπικές
οξειδω-αναγωγικές
αντιδράσεις
(αλλαγή
της
οξειδω-
αναγωγικής κατάστασης των υ/δ) όπως αποδεικνύεται από την
εκλεκτική Απόθεση σε συγκεκριμένες ζώνες της προηγούμενης
δομής του skarn
3. εξουδετέρωση του υ/δ στην επαφή με το μάρμαρο. Ο μηχανισμός
αυτός έχει μεγάλη σημασία για την ανάπτυξη εξαιρετικά πλούσιων
μεταλλοφόρων
ανθρακικά
σωμάτων
πετρώματα
σουλφιδίων
είναι
στα
ιδιαίτερα
κοιτάσματα
Skarn.
Τα
στο
να
αποτελεσματικά
συγκεντρώνουν μετάλλευμα όταν ένα όξινο μεταλλοφόρο Υ/Δ αντιδρά με
αυτά. Το αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης είναι ο σχηματισμός Ca-Mgπυριτικών
ορυκτών
εξαλλοίωσης
τα
οποία
συνοδεύουν
υψηλές
συγκεντρώσεις μεταλλεύματος. Η αποτελεσματικότητα αυτή προκύπτει
από δύο ιδιότητες των ανθρακικών πετρωμάτων: 1. Να εξουδετερώνουν
τα οξέα, και, 2. Επειδή έχουν υψηλή διαλυτότητα σε όξινα Υ/Δ. Οι ιδιότητες
14
αυτές έχουν σαν αποτέλεσμα την δημιουργία πορώδους στο οποίο
κυκλοφορούν πρόσθετα Υ/Δ.
Οι βασικές αντιδράσεις που περιγράφουν τα παραπάνω είναι:
1. Προσθήκη υδροθερμικού SiO2 στο Ca και το Mg του ανθρακικού ορυκτού
δημιουργώντας Ca-Mg- πυριτικά ορυκτά.
2. Κατανάλωση H+ του διαλύματος από τα ανθρακικά ορυκτά η οποία
προκαλεί την απόθεση σουλφιδίων.
1. 3CaMg(CO3)2 + 4SiO2 + 6H+ + 4H2O == Mg3Si4O10(OH)2 + 3Ca+2 + 6H2CO3
δολομίτης
δ/μα δ/μα
δ/μα
τάλκης
δ/μα
δ/μα
Η αντίδραση αυτή καταναλώνει H+ και SiO2 και παράγει ανθρακικό οξύ.
Και για τις δυο προαναφερθείσες αντιδράσεις η αύξηση του pH ΛΟΓΩ
ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ H+ ΠΡΟΚΑΛΕΙ ΑΠΟΘΕΣΗ ΣΟΥΛΦΙΔΙΩΝ σύμφωνα με την
παρακάτω αντίδραση:
MCl2 + H2S == MS + 2H+ +2Cl- M: Pb and Zn
Μέσα στο SKARN τα μεταλλικά ορυκτά συνδέονται στενά με τα ορυκτά της
ανάδρομης εξαλλοίωσης.
Ο σχηματισμός περιφερειακών (απομακρυσμένων από το μαγματικό
σώμα) κοιτασμάτων που φιλοξενούνται από ανθρακικά πετρώματα είτε
με την μορφή αντικαταστάσεων ή φλεβών ανήκει χρονικά σε αυτό το
στάδιο (π.χ. κοίτασμα Pb-Zn(Au-Ag) της Ολυμπιάδας, Χαλκιδική) (Εικ.
16).
3. Ύστερο Στάδιο
Σε ορισμένες περιπτώσεις που η κυκλοφορία υδροθερμικών διαλυμάτων
συνεχιστεί και σε χαμηλότερες θερμοκρασίες (<300 ο) τότε μπορεί να επέλθει
εκτεταμένη καταστροφή του Skarn. Σε ορισμένα κοιτάσματα αυτή η ύστερη
περίοδος περιορίζεται σε μεταλλοφορία ανοιχτών κοιλοτήτων με χαλαζίαανθρακικά ορυκτά-σουλφιδια. Σε αλλά κοιτάσματα μεγάλα τμήματα του Skarn
μετατρέπονται σε μείγματα από χαλαζία, χαλκηδόνιο, αργιλικά ορυκτά,
ανθρακικά ορυκτά, σουλφίδια και οξείδια του σιδήρου. Στις περιπτώσεις αυτές
η ύπαρξη του Skarn αναγνωρίζεται από υπολειμματικά ορυκτά και ορυκτές
ψευδομορφώσεις.
15
Θερμοκρασίες Σχηματισμού των Διαφόρων Σταδίων
Ισοχημικό Μεταμορφικό στάδιο
650 – 400ο
Πρόδρομο Μετασωματικό στάδιο
650 – 400ο
Ανάδρομο στάδιο
450 – 300ο
Ύστερο στάδιο
300 – 1000
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
 Robb, L. (2005) Introduction to ore forming processes. Blackwell Science
Ltd, BLACKWELL PUBLISHING, 373 p.
 Meinert, L.D. (1988) Skarns and Skarn deposits. In: Ore deposit models,
Roberts, R.G., Sheahan, P.A. (eds.) Geoscience Canada, Reprint Series 6,
pp. 110-134.
 Einaudi, M.T., Meinert, L.D., Newberry, R.J. (1981) Skarn deposits.
Economic Geology, Seventy-Fifth Anniversary Volume: 317-391.
 Sillitoe RH (2010) ECON GEOL 105:3-41
 Larry Meinert , Skarn deposits – Characteristics and Exploration Criteria,
Mineral Resources Program, USGS, December 3-5, 2013, GEUS Tungsten
Assessment
Workshop
{http://www.geus.dk/geus-
general/announcements/Meinert_Skarn_deposits_Characteristics_and_Ex
ploration_Criteria.pdf}.
 RIDLEY, John. Ore Deposit Geology. Cambridge University Press, 2013.