Группа скарновых месторождений

К скарновым месторождениям относят рудные скопления, локализованные преимущественно или исключительно в скарнах или околоскарновых горных породах. 

Скарны (шведский термин скарн – «отброс», пустая порода) – контактовометасоматические горные породы, развитые в контактах карбонатных, реже силикатных пород с интрузивными массивами (главным образом гранитов, гранодиоритов, диоритов). Скарны сложены кальций-магний-железистыми силикатами и алюмосиликатами (пироксены, гранаты андрадит-гроссулярового ряда, амфиболы, эпидот, скаполит и др.).

Метасоматизм – одно из важнейших понятий в геологии – «всякое замещение горной породы с изменением химического состава, при котором растворение старых минералов и образование новых происходит практически одновременно, так, то в течение всего процесса замещаемая порода сохрняет твердое состояние» Д.С.Коржинский). По роли в формировании земной коры метасоматизм стоит в одном ряду с такими глобальными процессами как магматизм, метаморфизм, седиментогенез, гипергенез. Процессы метасоматических изменений носят название преобладающего новообразованного минерала: биотитизация, окварцевание, пиритизация, серицитизация, хлоритизация, карбонатизация, альбитизация и т.д. В случаях образования новой метасоматической минеральной ассоциации метасоматическому процессу присваивается название новообразованной породы: пропилитизация, беризитизация, лиственитизация, фенитизация и т.п. Метасоматическое рудообразование – один из ведущих процессов формирования месторождений полезных ископаемых в земной коре.

Важнейшие рудные минералы скарнов: датолит – Ca[B₂Si₂O₈](OH)₂, данбурит - CaB₂Si₂O₈, самеризит – (U,TR,Ca,Pb)_1-x(Nb,Ti,Ta)₂(O,OH,F)₇H₂O, людвигит – Mg₂FeBO₅, магнетит – Fe₃O₄, халькопирит – CuFeS₂, пирит – FeS₂, пирротин - FeS, шеелит - CaWO₄, молибденит - MoS, галенит - PbS, сфалерит - ZnS, кобальтин – Co[AsS] и другие сульфиды, флогопит – KMg₃(OH,F)₂[AlSi₃O₁₀] и другие. 

Единая генетическая классификация скарновых месторождений отсутствует. Существуют различные подходы к разделению группы скарновых месторождений на классы. Зачастую скарновые месторождения различаются по составу полезных ископаемых. Такой подход удобен для описания рудных формаций скарновых месторождений, но, не являясь генетическим, не раскрывает ни геологических, ни физико-химических условий скарнового рудообразования. 

Наиболее важное промышленное значение имеют следующие рудные формации: железорудная (магнетитовый, людвигит-магнетитовый типы), кобальтовая (кобальтинмагнетитовый, сафлорит-арсенопиритовый типы), медная (магнетит-халькопиритовый, халькопиритовый типы), полиметаллическая (галенит-сфалеритовый, магнетитсфалеритовый типы), молибден-вольфрамовая (молибденит-шеелитовый, шеелитсульфидный типы), редкометальная – боратовая (редкометально-полиметаллический, боросиликатный и др. типы), флогопитовая, урановая.

Наиболее рациональной в настоящее время признана классификация скарнов по составу замещаемых пород. По В.И.Смирнову [20, 21] в группе скарновых полезных ископаемых следует выделять классы: известковых, магнезиальных и силикатных скарнов. 

Известковые скарны образованы при замещении известняков. Главными скарнообразующими минералами известковых скарнов являются: гранаты гроссуляр-андрадитового ряда, пироксены диопсид-геденбергитового ряда; скаполит, магнетит, волластонит, амфиболы актинолит-тремолитового ряда, эпидот, карбонаты и кварц, везувиан также могут получать существенное развитие. Известковые скарны – наиболее распространенный класс скарнов. Наиболее значительные известково-скарновые месторождения железа, кобальта, меди, платины, вольфрама, молибдена, свинца и цинка, золота, олова, бериллия, скандия, ниобия, редких земель, урана и тория.

Магнезиальные скарны образуются при замещении доломитов или доломитизированных известняков. Типоморфными минералами магнезиальных скарнов являются: флогопит, диопсид, форстерит (магнезиальный оливин), магнетит, людвигит, гумит, серпентин, доломит, кальцит.Борные и флогопитовые скарновые месторождения почти исключительно приурочены к магнезиальному классу, достаточно широко развиты месторождения железных, железо-цинковых руд.  

Силикатные скарны сформированы по породам силикатного минерального состава. На Урале и в Западной Сибири, а также в ряде районов Закавказья, Средней Азии, Америки известны скарны, образованные по малоглубинным изверженным породам состава различных порфиритов, порфиров, сиенит-аплитов и их туфов. На Сибирской платформе известны скарны по траппам – продуктам базальтового магматизма. Более редки случаи формирования скарнов по аркозовым песчаникам и алевролитам. Наиболее характерным минералом силикатных скарнов является скаполит. В остальном их состав мало отличается от состава известковых скарнов.

Преобладающими структурами скарнов являются гранобластовая, порфиробластовая, пойкилобластовая. Размеры зерен минералов, слагающих скарны чаще всего от долей мм до 1-2 см, но отдельные кристаллы, особенно пироксена и граната достигают размеров 10-15 и даже 30-50 см. Среди текстур скарнов преобладают массивная, пятнистая, полосчатая, друзовая. Многие скарновые залежи имеют зональное строение, наиболее отчетливое по направлению от контакта с интрузивным телом. На некоторых местолрождениях наблюдается зональность скарнов не только по мощности, но также и по падению и простиранию залежей.

Формы рудных тел скарновых месторождений весьма разнообразны. Важно заметить, что скарновые месторождения не образуют непрерывного кольца вокруг интрузивов. Геологическя структура скарновых месторождений определяется: 1)поверхностью контакта изверженных и вмещающих пород, 2)характером слоистости вмещающих пород, 3) тектонической трещиноватостью, пересекающей в зоне контакта как изверженные так и вмещающие породы. Первичный магматический контакт изверженных и вмещающих пород обычно неблагоприятен для скарнового рудогенеза, так как «приваренная» поверхность контакта препятствует интенсивному метасоматозу. Наиболее благоприятны зоны деформаций, возникающие вследствие отслоения пород вдоль контакта при сокращении обьема интрузива по мере его остывания, либо при разрядке тектонических напряжений. Слоистость вмещающих толщ обеспечивает выборочное развитие метасоматоза по наиболее благоприятным пластам пород или вдоль их контакта. Тектонически осложненные контакты между пород силикатного и карбонатного состава особенно благоприятны для формирования пластообразных залежей скарнов, распространяющихся далеко от контакта с интрузивом. Различные элементы тектонической структуры, тектонические разрывы, контролирующие локализацию скарновых месторождений, определяют особенности морфологии рудных тел. Вдоль секущих поверхностей интрузивов возникают пластообразные, линзовидные, трубчатые и гнездовые залежи. По трещинам иногда образуются скарновые жилы. Комбинация этих тектонических элементов, обычная для скарновых месторождений, обуславливает создание рудных тел сложных очертаний, детали которых дополняются метасоматическим характером их происхождения.

Промышленное значение скарновых месторождений в целом весьма значительное. В них известны месторождения почти всех металлов, за исключением хрома, сурьмы и ртути. Наиболее значительны месторождения известко-скарнового класса: железа, меди, кобальта, вольфрама, молибдена, свинца и цинка, золота, олова, бериллия, ниобия, редких земель, тория и урана. Для магнезиальных скарнов наиболее значимы и типичны месторождения бора, железных, железо-цинковых руд и флогопита.

Примеры месторождений. Скарновые железорудные месторождения известны как в известковых, так и в магнезиальных скарнах. Самой крупной провинцией является Урал с месторождениями Магнитогорского рудного района: г. Магнитная (рис. 5.10), Высокая, Благодать и др., Соколовско-Сарбайского рудного поля, довольно широко развиты железорудные скарны в Западной Сибири (месторождения Таштагол, Темиртау и др.), Восточной Сибири (месторождения Коршуновское, Таежное, Рудногорское и др.).

Медное оруденение в скарнах распространено довольно широко (Турьинские рудники на Урале, месторожденрие Юлия и др. в Кузнецком Алатау, ряд месторождений в США, Канаде, Японии, Австралии и других стран).

Скарновые месторождения меди расположены в приконтактовой зоне гранодиоритов, плагиогранитов и плагиосиенитов, обычно среди известняков. Нередко они тесно связаны с магнетитовыми рудами, образуя комплексные магнетито-медные скарновые месторождения. Главный рудный минерал меди – халькопирит в ассоциации с пирротином, пиритом, борнитом, сфалеритом и молибденитом.

Вольфрамовые и молибденовые месторождения. Вольфрамовые месторождения образуют самостоятельные провинции шеелитовых руд в скарнах. Наиболее крупной из них является Среднеазиатская провинция (месторождение Лянгар, Чарух-Дайрон и др.), известны на Дальнем Восотоке, на Южном Урале, в Якутии, а также на территории США (месторождения Милс Сити в Неваде и др.), Китая, Австралии, Индонезии, Южной Америки, Турции и других стран.

Шеелитоносные скарны обычно приурочены к контактам гранитоидов повышенной основности (гранодиориты, монцониты, адамеллиты), обусловленной ассимиляцией прорываемых ими карбонатных пород. Для шеелитовых месторождений характерен приоксен-гранатовый состав скарнов при отсутствии или резко ограниченном количестве магнетита и гематита. Иногда шеелитоносные скарны охвачены более поздней сульфидной минерализацией.

Скарновые месторождения молибдена встречаются редко. Среди них наиболее значительны месторождения Азегур в Марокко, Янцзы-Чжанзы в Китае и др., а также комплексные шеелит-молибденитовые месторождения типа Тырныауз (рис. 5.12) на Северном Кавказе.

Скарновые свинцово-цинковые месторождения довольно часто встречаются как в нашей стране так и за рубежом. Они известны на Дальнем Востоке в хребте СихотэАлинь (Верхнее), на территории США, Мексики, Аргентины, Югославии, Турции, Китая и Японии. Интрузии, с которыми связаны эти месторождения, отличаются резко выраженным гипабиссальным обликом и порфировой структурой. Наиболее распространены гранодиорит-порфиры, гранит-порфиры, кварцевые порфиры. Вмещающие породы, как правило, сложены известняками. Главные рудные минералы – галенит и сфалерит. Им сопутствуют кварц, карбонаты и другие сульфиды, среди которых наиболее распространены пирротин, аренопирит, пирит, халькопирит, а также блеклые руды, аргентит, висмутин и др. Вместо гранат-пироксенового раннескарнового прагенезиса широкое развитие получают амфиболы, эпидот, хлорит, серицит. 

В качестве примера следует изучить геологию месторождения Верхнее [3] на Дальнем Востоке. Его особенностью является то, что оруденение приурочено не к магматическому, а к тектоническому контакту между триасовыми известняками и надвинутыми на них до формирования скарноворудной залежи кварцевых порфиров верхнемелового возраста. Рудная залежь на верхних горизонтах состоит из трех ветвящихся труб, книзу сливающихся в одно мощное трубообразное тело с двумя отходящими от него крупными апофизами. В рудном теле присутствуют крупные пустоты – «продушины» обрамленные сноповидными агрегатами диопсида – геденбергита и инкрустированные корками и кристаллическими щетками рудообразующих минералов – галенита, сфалерита, пиротина, халькопирита, пирита, марказита и др.

Борные месторождения приурочены, главным образом, к магнезиальным скарнам. К этому классу принадлежат скарновые месторождения России (Сибирь и Дальний Восток), Болгарии, Румынии, Франции, США, Перу, Малайзии.

Вмещающие породы этих месторождений во всех случаях представлены существенно магнезиальными карбонатами, обычно это доломиты, реже магнезиты, иногда известковистые доломиты,перемежающиеся с пачками пород иного состава осадочного или вулканогенно-осадочного происхождения. Изверженные породы, в контакте с которыми формируются бороносные скраны, довольно разнообразны. Среди них преобладают гранодириты и граниты, встречаются кварцевые порфиры, диориты, реже  сиениты и монцониты, а в единичных случаях отмечены габбро, габбро-пироксениты и пироксениты. В краевых частях интрузивов нередко образуются породы повышенной щелочности.  

Линзовидные, пластообразный и иной, белее сложнрой формы залежи бороносных скарнов имеют зональное строение. Первоначальная метасоматическая зональность осложняется при наложении на нее продуктов последующей минерализации, с которой связывается борное оруденение, в ряде случаев ассоциированное с сульфидами, иногда без них. При этом бораты, как правило, сосредотачиваются в зонах шпинельпироксенового и кальцифирового состава.