Скарновые месторождения Скарновыми называются месторождения рудные залежи в

Скарновые месторождения Скарновыми называются месторождения, рудные залежи в которых локализованы в различных скарновых, апоскарновых и околоскарновых породах, причем скарны и руды составляют отдельные стадии единого метасоматического процесса и связаны общностью структурного положения

Скарновые месторождения имеют важное промышленное значение • В них сосредоточены крупные запасы богатых руд железа, вольфрама, свинца и цинка, бора, меди, флогопита, лазурита, керамического сырья. • Скарновые месторождения распространены в складчатых областях фанерозоя, на древних щитах и в областях тектономагматической активизации платформенного чехла

Что такое скарны? • Скарны – метасоматические породы, сложенные известковыми, магнезиальными, железистыми и марганцовистыми силикатами и алюмосиликатами, возникающими в результате высокотемпературного метасоматического преобразования карбонатных и алюмосиликатных пород в зоне воздействия на них высокотемпературных флюидов и растворов. • По составу следует различать магнезиальные, известковые и редко встречающиеся марганцевые скарны. • Термин «скарн» в литературу был введен А. Тёрнебомом в 1880 г. Шведские горняки так называли пустые породы.

Магнезиальные скарны – породы, сложенные магнезиальными минералами, возникшими в результате реакционного взаимодействия доломитов с магмой или алюмосиликатными породами при посредстве магматогенных растворов •

Известковые скарны – метасоматические породы, сложенные известково-железистыми минералами и возникшие в результате реакционного взаимодействия известняков и других известковистых пород с интрузивными и другими алюмосиликатными породами при посредстве послемагматических растворов

Типы скарнов по механизму образования • 1. Диффузионные скарны возникают в результате встречной диффузии инертных компонентов в контакте химически неравновесных карбонатных и алюмосиликатных пород. Этот тип обычно называют биметасоматическими скарнами. • 2. Инфильтрационные скарны возникают в результате одностороннего переноса инертных компонентов растворами.

Типы скарнов в зависимости от состава замещаемых пород • Экзоскарны – скарны по карбонатным породам • Эндоскарны – скарны по алюмосиликатным породам • Скарноиды – экзоскарны, образованные по карбонатным породам, содержащим примесь алюмосиликатного материала • Околоскарновые породы – эндоскарновые породы существенно полевошпатового состава

Характерным признаком скарнов является наличие зональных метасоматических колонок • • 1. Метасоматическая колонка магнезиальных скарнов магматической стадии: Дол – Ол(Фо) +Шп+Дол(Пер) – Ол+Шп –± Пи+Пл – магма 2. Метасоматическая колонка магнезиальных скарнов послемагматической стадии: Дол – Фо+Ка – Пи+Шп – Пи+Ск – Пи+Пл(Орт) – гнейс (интрузивная порода) • 3. Метасоматическая колонка известковых скарнов: Известняк – Волластонитовый скарн – Пироксен-гранатовый скарн – Околоскарновая пироксен-полевошпатовая или пироксен-скаполитовая порода – Гранитоид • Набор отдельных зон и минеральный состав могут быть разными в зависимости от типа магматической породы и режима щелочей

Генетические типы оруденения в скарнах • 1. Тип сопутствующего оруденения, которое непосредственно следует за процессами скарнообразования и происходит в ту же раннюю постмагматическую стадию гидротермального процесса вследствие изменения состава растворов. • 2. Тип наложенного оруденения, которое вызвано наложением на скарны более поздних гидротермальных растворов и происходит вследствие взаимодействия растворов кислотной стадии с основной средой скарнов.

• Оруденение наложенного типа характерно тем, что отложение рудных минералов вызывается не какими-либо специфическими рудными растворами, а представляет собой одно из проявлений широко проявленных процессов кислотной стадии. • Наложение этих процессов на скарны как среду, особо благоприятную для рудоотложения, приводит к образованию скарновых месторождений. • Наложение на скарны кварц-полевошпатового метасоматоза приводит к образованию шеелит - молибденитовых, шеелит сульфидных, редкометалльных и других руд; наложение березитизации и кварц-серицитового метасоматизма – к образованию шеелит-сульфидных, халькопиритовых, золотых и других руд. • Следует подчеркнуть, что и в случае наложенного оруденения процессы скарнообразования и рудообразования относятся к разным стадиям одного и того же гидротермального цикла, представляя закономерный результат эволюции послемагматических растворов.

Температурные условия формирования магнезиально-скарновых ассоциаций

Температурные условия формирования известковых скарнов

Информацию о последовательности и механизме отложения руд в скарнах можно получить, исследуя строение границ рудных минералов со скарновыми минералами методами оптической и просвечивающей электронной микроскопии

Во внутриконтинентальных областях рассеянного спрединга скарны и руды являются продуктом взаимодействия базитовых расплавов и пород пермотриасового траппового комплекса с карбонатно-эвапоритовыми отложениями чехла и заключенными в их пористом пространстве погребенными рассолами и флюидами. Главный промышленный интерес представляют месторождения ангароилимского типа, в которых кроме железных руд есть сопутствующая минерализация бора, апатита, цветных и благородных металлов, исландского шпата, огнеупорного и коллекционного камнесамоцветного сырья. Здесь известно более двухсот минералов, составляющих ансамбли известковых и магнезиальных скарнов, скарноидов, апоскарновых и близскарновых пород, оксидных и других типов руд.

Модели стадийного формирования рудоконтролирующих структур железорудных месторождений ангаро-илимского типа

10 8 9 • 6 7 5 4 1 2 3 В протяженной более 3 км по вертикали области рудоотложения выделено 4 группы и 10 разновидностей рудных залежей, образованных в процессе многоэтапного взаимодействия рудообразующих флюидов с вмещающей средой и локализованные на разных уровнях вулканотектонической постройки. В контактах промежуточной магматической камеры на уровне замещенных карбонатно-соленосных отложений развиты конформные и послойные залежи магнезиальноскарновых магнетитовых руд. Среди терригенно-карбонатных отложений палеозоя распространены штокверковые и послойные залежи в магнезиальных и известковых скарнах и скарноидах. В брекчированных участках диатрем и прилегающего пространства преобладают крутопадающие рудные залежи в известковых скарнах. Особый тип представляют жильные и оолитовые руды, образованные в жерле и кратерных озерах над разрушающимися в процессе просадки метасоматическими залежами.

Взаимодействие траппов с вмещающей средой включает широкий круг физических и химических явлений, неодинаково проявленных на разных глубинах и отраженных в вещественном составе и облике реакционно-метасоматических новообразований. К их числу относится фрагментация пород и расплава, начиная с глобулирования и/или ликвации магмы, обособления продуктов кристаллизационной дифференциации в магматический этап и заканчивая дроблением, брекчированием в связи с формированием трещин усадки или наложенных разрывных дислокаций. Фрагментация и трещинообразование имеют определяющее значение для формирования проницаемых зон и развития обменных реакций, размещения рудных масс. Фрагментация магмы началась в момент, когда выделились только оливин (f=19) и плагиоклаз (№ 80 -65), сумма которых не превышала 15%. По расчетным данным температура составляла 1218 -1170 градусов Цельсия.

Фрагментация и скарнирование контактовых зон долеритов с доломитами Глобули скарнированного долерита в кальцифире Катаклазированный и скарнированный долерит из апикальной части лакколита Микроструктура глобулей долерита Метасоматическая зональность скарнированной глобули долерита

Метасоматическая зональность контакта долерита с каменной солью Метасоматическая колонка магнезиальных скарнов. 1 -диспергированный долерит, 2 пироксен-полевошпатовая зона, 3 фассаит-шпинелевая зона, 4 форстерит-магнетитовая зона. 1 -черная соль, 2 -реликты долерита, 3 -эндоскарн, 4 экзоскарн, 5 - вкрапленность магнетита, 6 -серпентин, 7 вторичный галит. Минеральная ассоциация преобразованных магнезиальных скарнов. 1 -паргасит, 2 -флогопит, 3 галит, 4 -хлорит.

Характерные формы минералов на выщелоченной поверхности скарна и галитита

Структура шпинель-фассаитовой и форстерит-магнетитовой зон метасоматической колонки. Микроструктура магнетита в отраженном свете и в просвечивающем электронном микроскопе.

Рудный парагенезис в магнезиальных скарнах магматической стадии 1 – шпинель, 2 – магнезиальный ильменит, 3 – магнетит.

Микроструктура рудных минералов Магнетит- главный рудный минерал – весьма изменчив по микроструктуре и составу примесей в разных парагенезисах. Слева –характерный узор титаномагнетита из долеритов, справа –микроструктура магнетита высокотемпературных апатит-магнетитовых руд.

Руды сформированы при сложном сочетании процессов замещения и выполнения пространства, переотложения и перекристаллизации. Телескопирование минеральных ассоциаций в связи с неоднократным импульсным вторжением магмы и рудообразующих флюидов обусловило неповторимый облик руд. Широко представлены брекчиевые, брекчиевидные, полосчатые, кокардовые, крустификационные, друзовые, сферолитовые и оолитовые текстуры, а структуры изменяются от грубозернистых до колломорфных. Последовательное обрастание обломков долерита магнетитом (черное) и гематитом (серое) Брекчированный контакт долерита и магнезиального скарна магматической стадии Инъекция долерита в брекчированной руде Каймы и пятна метадолерита в брекчиевидной руде

Текстуры руд верхних горизонтов рудной колонны Контакт мартитизированной оолитовой руды с тонкополосчатой жильной рудой Оолитовая руда Брекчия полосчатой руды с каймами регенерации Брекчия тонкополосчатой жильной руды с единичными оолитами Рудная брекчия сложного состава: обломки долеритов, жильной руды, оолитов в хлорит-магнетитовом цементе

Параметры рудообразующих процессов • Мощность осадочного платформенного чехла, перекрывающего соленосные отложения нижнекембрийской ангарской свиты составляет 1 -3 км, следовательно общее давление могло быть на уровне 1 кбар. • Первый этап – это взаимодействие газов, равновесных с магмой, с доломитами, известняками, каменной солью и захороненными в их пористом пространстве флюидами. Наиболее полно последовательность смены равновесных минеральных ассоциаций прослеживается моделированием с помощью ПК Селектор по многорезервуарной схеме. • Максимум обменных реакций осуществлялось на контакте долерита с солевым расплавом-раствором при температуре, близкой температуре плавления галита (~800ºC).

Распределение минеральных фаз по резервуарам для С/Н 1 и содержания Cl 1 моль

Результаты моделирования подтверждают, что главными факторами минеральных равновесий являются состав долеритов и газов высокотемпературного флюида • На рисунке видно обособление виртуальных минеральных ассоциаций, отвечающих парагенезисам безводных магнезиальных скарнов, гидратированных магнезиальных скарнов и сложных оксидов, составляющих «рудную» группу. • Температурные ступени в целом соответствуют известным оценкам по экспериментальным и термобарогеохимическим данным. • Хорошо видна последовательная смена минералов титана – ильменита, гейкилита, титанита и рутила, соотношение компонентов в группе шпинели, входящих в состав твердых растворов. • Уточнено место монтичеллита (Т = 950 -830ºС) и температура образования флогопита (710 ºС).

Формирование скарнов и руд на месторождениях ангаро-илимского типа протекало в субвулканической фации, на глубинах до 3, 5 км. По данным изучения включений в форстеритах, флюиды ранней стадии были представлены солевыми расплавамирассолами до 70% Ca. Cl 2 -экв. Т=820 -740 С.

• По данным изучения включений в галите и форстерите считается, что на ранней послемагматической стадии флюид представлял собой высоко концентрированный рассол или солевой расплав общей соленостью >60%. • Оценки температур минеральных асоциаций: Форстерит+фассаит+ шпинель+магнетит1 – 820 -740 ºC; Флогопит+титанит+паргасит+апатит+магнетит2 – 600 -500ºC; Клинохлор+серпентин+тремолит+пирротин+халькопирит 450ºC и ниже. • Температура гомогенизации флюидных включений в кальците – 420 - 70ºC, в ангидрите – 300 - 260ºC и 140 -60ºC в гидротермальном галите. • Верхняя оценка температур кристаллизации магнетита 1 составляет 750 -800ºC, исходя из сольвуса твердых растворов шпинелей.

О золотоносности скарновых месторождений • • • Месторождения скарново-магнетитовых руд часто содержат сопутствующую золоторудную минерализацию, которая по качеству предпочтительнее, чем дисперсные руды Карлин-типа. В плутоногенных скарново-рудных системах складчатых областей повышенная золотоносность присуща магнезиальноскарновой формации, на месторождениях которой повышенные концентрации золота связаны с процессами окварцевания и сульфидизации высокотемпературных скарнов. На примере Коршуновского и Рудногорского месторождений установлено, что фоновое содержание золота в траппах такое же, как в базитовых магмах иной геодинамической обстановки. Золото в повышенном количестве содержится в позднемагматических сульфидных сегрегатах в долеритах, в магнетитах и шпинелях магнезиальных скарнов магматической стадии, в магнетитах жил и реакционных контактов с послерудными дайками, в сульфидномагнетитовых рудах удаленных частей послойных оперяющих залежей. Относительно пониженная золотоносность вертикальных залежей связана с тем, что они являлись транзитными путями хлоридных флюидных потоков, переносящих золото в дистальные зоны оперяющих послойных залежей.

Парагенезисы сопутствующей борной и малораспространенной минерализации • Среди первичных соленосных пачек распространены борацит, пандермит, сахаит, сульфоборит, метаборит, пинноит. • В контактовом ореоле долеритов в солях и в прожилках среди вышележащих доломитов появляются ссайбелиит (ашарит), екатеринит, шабынит, стронциохильгардит, флюоборит. • В скарноидах, образованных по известково-терригенным отложениям, встречаются датолит и данбурит, а в кальцифирах, скарнированных доломитах и галопелитовых прослоях каменных солей в качестве характерного метасоматического минерала появляется людвигит. • Комплекс редких минералов включает также группу сложных кристаллогидратов, в том числе коршуновскит, айоваит, хлормагалюминит, несквегонит, сепиолит, гидроталькит, мейкснерит, таумасит, пироаурит, шегренит, дашковаит, гиббингит, кемпиит. Их присутствие доказывает мобилизацию захороненных рассолов и их участие в обменных реакциях в большом температурном диапазоне.

Заключение • Представленные в лекции материалы являются фрагментами современных знаний об особенностях состава, последовательности развития и специфики скарновых месторождений. В каждой группе рудных формаций они имеют свои характерные черты размещения и формы рудных залежей, взаимоотношений с другими типами метасоматических пород, обусловленные тектоническими, структурно-литологическими и магматическими факторами. Важно подчеркнуть, что в большинстве своем они комплексные по составу руд и тщательное изучение минерального состава не только главных компонентов, но и всей минерализации может только повысить ценность этой интересной группы месторождений.

Спасибо за внимание!