Skarn

Som skarn er en gruppe ekstremt heterogene bergarter metamorf eller metasomatisk opprinnelse referert til, som ved sin mineralogiske sammensetning med de fleste kalsiumrike silikater skilles ut. De oppstår ofte fra inntrenging av magmas i karbonatrike berglag som kalkstein eller dolomitt , men i prinsippet kan de også oppstå i de fleste bergarter uten vulkanske prosesser. Skarns er ofte forekommende bergarter, men utvidelsen er vanligvis liten og varierer fra centimeter til flere kilometer målekropper. Skarns blir ofte mineralisert og kan danne betydelige malmforekomster for en lang rekke metaller . Bruken av begrepet skarn i sin nåværende betydning går tilbake til Alfred Elis Törnebohm , som først introduserte det for vitenskapelig litteratur i 1875 for å beskrive granatpyroksenbergarter fra Persbergforekomsten i Sverige .

Bergbeskrivelse og mineralinventar

Skarns er definert av sin mineralogiske sammensetning, som for det meste domineres av kalsiumrike silikater. Disse er hovedsakelig granat (for det meste grossular eller andraditt ), pyroksen (f.eks. Diopside , hedenbergitt ), amfibol (f.eks. Actinolit , hornblende ) eller mineraler i epidotegruppen (f.eks. Epidote , clinozoisite ). Avhengig av den opprinnelige steinen og forholdene den ble dannet i, kan silikater rik på magnesium , jern eller mangan også spille en rolle. Under visse omstendigheter kan skjær inneholde høye nivåer av oksid og sulfidmineraler , noe som gjør dem til viktige avleiringer for mange forskjellige metaller.

Basert på de nøyaktige mineralogiske egenskapene, kan skjær variere i farge fra for det meste brun eller grønn til rød, gul, grå eller hvit. Bergens kornstørrelse er også variabel og varierer ofte fra fin til grovkornet.

Skarns er ofte veldig harde bergarter, og med en høy andel granat er de veldig motstandsdyktige mot forvitring. Pyroksenrike løgner kan derimot brytes ned raskere.

Klassifisering av skjær

Skarns kan klassifiseres etter forskjellige kriterier. Dette avhenger av det aktuelle spørsmålet og kan omfatte petrologiske, genetiske eller økonomiske egenskaper.

Fremvekst

Med hensyn til deres dannelse , skarns kan deles inn i kalsium silikat bergarter , reaksjons skarns , skarnoids og de mest utbredte klassiske metasomatic skarns .

De forskjellige typene skar vises ofte sammen i sammenheng med inntrenging. Dannelsen av kalkholdige silikatbergarter, reaksjonsskarns og skarnoids går forut for dannelsen av metasomatiske skarns, da disse oppstår fra den rene termiske effekten av en stigende inntrenging før det er en masseoverføring mellom innbruddet og sekundære bergarter gjennom hydrotermiske løsninger. Disse tidlige skarnformasjonene løper derfor parallelt med dannelsen av andre metamorfe bergarter som Hornfels eller marmor . Under visse omstendigheter kan de hindre den påfølgende dannelsen av metasomatiske skjær, da de forsegler veier for hydrotermiske løsninger med sin finkornede og geokjemisk relativt resistente mineralogi.

Kalk silikat bergarter

oppstår gjennom metamorfose fra urene karbonatbergarter som marmel , er finkornet og stratiform, det vil si at de i sin stratifisering tilsvarer de opprinnelige sedimentene. Da den ble opprettet, var det ingen ekstern tilførsel av stoffer.

Reaksjonskinn

oppstår uten ekstern materialtilførsel ved kontakten mellom karbonat- og silikatlag i fint lagdelte bergartenheter. Imidlertid er det en utveksling av stoffer over noen få centimeter i kontaktområdet mellom de enkelte lagene. Som kalsiumsilikatbergarter er de veldig finkornede og følger stratifiseringen av de opprinnelige sedimentene. På grunn av måten de kommer fra, er de imidlertid veldig små og ofte bare noen få centimeter tykke.

Scarnoids

kan sees på som et mellomtrinn av kalkholdige silikatbergarter og metasomatiske skjær. Også de gjenspeiler i hovedsak geokjemi til moderbergartene, er finkornede og jernfattige. Imidlertid var det også tilstrømning av væsker (inkludert grunnvann) og dermed en transport av stoffer gjennom fine sprekker i fjellet. Skarnoids kan derfor overlappe laggrensene.

Metasomatiske skjær

oppstå fra samspillet mellom aggressive hydrotermiske løsninger og karbonatrike bergarter. I motsetning til typene som er nevnt ovenfor, er metasomatiske skjær vanligvis grovkornede og har et høyt stoffinntak utenfra. De oppstår for det meste når granittisk magma trer inn i karbonatrike sedimentenheter. På grunn av det fallende trykket som virker på den smeltede bergarten under oppstigningen, har vann og andre oppløste komponenter som klorid eller fluorioner skilt fra magmaet, og på grunn av de høye temperaturene har de en veldig aggressiv effekt på nærliggende bergarter og også på størkende magma. Dette fører til en livlig utveksling av stoffer mellom den hydrotermiske løsningen, de sekundære bergartene og den nydannede magmatiske bergarten.

Metasomatiske skjær kan deles videre i henhold til deres beliggenhet i forhold til deres foreldrestein.

Endoskarn er navnet på skarnet som ble opprettet ved å transformere plutonen som forårsaket det - vanligvis en granittisk stein.

Exoskarn beskriver skarnet som ble opprettet ved å transformere den tilstøtende bergarten (vanligvis en kalkstein) utenfor plutonen. Exoscarne er vanligvis mye mer voluminøs enn endoscarne. Når det gjelder veldig store og intenst transformerte skarn-systemer, er grensen mellom endo- og exoscarns ofte vanskelig å bestemme. Exoscarne kan videre deles inn i proksimal (nær pluton) og distal ( lenger borte fra pluton) skjær.

Sammensetningen av foreldrenes bergarter

Den geokjemiske sammensetningen av moderbergartene har stor innflytelse på mineralogien til de resulterende skjernene.

Kalsium gulrøtter

Kalsiumbøtter er de mest utbredte typer bjørn og kom fra kalsiumrike foreldrebergarter, vanligvis kalkstein. Mineralogien deres bestemmes av granat, pyroksen, wollastonitt og andre kalsiumrike silikater.

Magnesium gulrøtter

Magnesiumutskjæringer kom fra bergarter rike på dolomitt. Deres mineralogiske sammensetning er ofte mer kompleks enn kalsiumkarmin, siden magnesium er en annen hovedkjemisk komponent i de skarndannende mineralene, foruten kalsium, og domineres av olivin, pyroksen, humitt og andre magnesiumrike mineraler.

Mangan gulrot

Mangankorner er relativt sjeldne og forekommer vanligvis med kalsiumnøtter. Deres mineralkomponenter er manganrike silikater som spessartin, johannsenitt eller rhodonitt.

Mineralogisk sammensetning

Skarns mineralogiske sammensetning kan også brukes til klassifisering. Så du kan gi navn etter skjær etter hovedkomponentene ("granatkarne", "pyroxen carne" osv.). Imidlertid kan mineralogien i en kropp av skarn variere betydelig. Vanligvis har metasomatiske skjær en typisk sonering av mineralogien og er rikere på granater nær plutonen og forårsaker dem enn i større avstand fra plutonet, hvor pyroksen ofte dominerer. Denne soneringen kan være veldig viktig for leting av avleiringer, siden forskjellige metaller kan berikes i de forskjellige sonene på et skarn. Reguleringen kan også indikere retningen til plutonen hvis den ikke er fordomsfri . Den kjemiske sammensetningen av de enkelte skarnmineraler endres også med avstanden fra plutonet. Siden dette har en direkte innflytelse på fargen på de typiske skarnmineralene, blir granater lettere med økende avstand fra plutonet, mens pyroksener blir mørkere.

Mineralogi gir også informasjon om redoks-karakteren til et skarn. Oksidert løgn med et høyt forhold på Fe ³⁺ til Fe ²⁺ har for eksempel en høy andel jernrike granatmineraler som andraditt , mens den jernfattige grossularen er mer karakteristisk for redusert skarn. Magnetitt forekommer også sjelden eller ikke i det hele tatt i redusert skjegg, mens det er typisk for oksidert skjær. Dette skillet er av stor betydning for leting av råvarer, siden for eksempel sterkt reduserte løgner kan inneholde tinn , men ingen kobberavleiringer .

Dannelsen av et skarn foregår i flere faser under skiftende forhold. Mineralforeninger som dannes under økende temperaturforhold i den tidlige fasen av Skarnentwicklung, er som prograde referert til, de som dannes under synkende temperaturforhold, som retrograd . Prograderte mineralformasjoner er vanligvis vannfrie (granat, pyroksen), mens retrograde mineraler ofte inneholder vann (amfibol, epidote). Imidlertid kan flere generasjoner av samme mineral også dannes under progressive og retrograde forhold, f.eks. B. flere generasjoner granat ved siden av hverandre. Retrograde mineraler ødelegger ofte prograde mineraler - granat kan for eksempel bli fordrevet av epidot.

Økonomisk betydning

Fra et råmaterialeperspektiv kan skar klassifiseres i henhold til elementene de inneholder, og med en tilsvarende stor berikelse av økonomisk levedyktige malm, danner skarnavleiringer. Noen typer mineraliseringer er karakteristiske for visse geologiske formasjonsforhold. Skarnmineralisering forekommer nesten utelukkende i metasomatiske skjær, da en ekstern tilførsel av stoffer er nødvendig for økonomisk berikelse av metallene.

Skarnforekomster har blitt brukt til gruvedrift i minst 4000 år og er nå blant de viktigste råvarekildene for noen metaller, spesielt kobber og wolfram. Det er mer enn 1400 forskjellige skarnforekomster beskrevet i den vitenskapelige litteraturen i dag.

Kobber Karne

Kobber skjerf er de vanligste typene av skarn avleiringer. De forekommer hovedsakelig i forbindelse med porfyr kobberforekomster i området med aktive kontinentale marginer og dannes på grunne dybder. Forutsatt at den passende karbonatforelderen, danner de en glorie rundt selve kobberporfyret.

Mengden kobber i skarnet kan i noen tilfeller overstige mengden kobberporfyr. I noen tilfeller kan kobbergulrøtter inneholde mer enn en milliard tonn malm. Siden malminnholdet i skarnet vanligvis er betydelig høyere enn kobberporfyrets, er mindre avleiringer av malmmalm rundt et kobberporfyr også veldig viktig for lønnsomheten til et slikt gruveprosjekt og blir ofte ekstrahert først.

Kobberbil inneholder ofte økonomiske tilsetninger av gull, sølv eller sink. Viktige eksempler på porfyrsystemer av kobber er Ertsberg-Grasberg-distriktet i Indonesia, Bingham i USA og Antamina i Peru.

Iron Carne

Jernkarne er de største forekomster av skarn og kan inneholde milliarder tonn malm. Hovedmalmmineralet er magnetitt med ofte bare små mengder kalsiumsilikat. De dannes ofte ved inntrenging av jernrike magmas i karbonatbergarter i øyets lysbueområde. I noen tilfeller er endoscarn større enn exoscarn, og det er også overganger til kobber skjerf. I noen moderne publikasjoner er noen jernutskjæringer tildelt IOCG- avsetningene, selv om kalsiumsilikatmineraler faktisk ikke er typiske for sistnevnte.

Jernkarne er av stor betydning for stålindustrien i Russland, som har store forekomster i Ural . Det er også betydelige forekomster på andre kontinenter, inkludert små forekomster i de saksiske og bøhmiske malmfjellene .

Sink gulrøtter

Sink skjerf dannes ofte lenger borte fra innbruddet. Når det gjelder noen avleiringer, er innbruddet som førte til dannelse av skjær ukjent. Sink gulrøtter kan inneholde flere millioner tonn malm og har ofte høye malmkvaliteter med 10 til 20% sink og bly. I tillegg er sølv ofte inneholdt i betydelige mengder. Sink gulrøtter har en mineralogi som er rik på jern og mangan. I større malmdistrikter synker mengden typiske skarnmineraler i sinkmalmene med økende avstand fra pluton til massive, skinnfrie sulfidmineraliseringer.

Molybdengarn

Molybden korn kan danne små, høy grad av malmkropper eller meget store malmkropper med lave malm karakterer. Ofte er andre metaller beriket i disse skinnene, og i noen tilfeller er det bare felles ekstraksjon av molybden og andre metaller som gjør ekstraksjonen økonomisk. Det er også overganger til wolfram eller kobber karnen. Disse skjærene oppstår ofte i siltrike karbonatbergarter eller -marger, sjeldnere i dolomitt.

Wolfram Carne

Wolframkarbiner oppstår ofte på større dybder, noe som betyr at de vanligvis bare er noen få meter tykke ved direkte kontakt med innbruddet. Likevel er det noen store avleiringer, som ofte er preget av veldig høyt volframinnhold. I dag er disse blant de viktigste wolframprodusentene. Hovedmalmmineralet er scheelitt ; i noen avleiringer er det også et bredt utvalg av andre råvarer som kan ekstraheres.

Det er betydelige wolframkarboner i Kina, Korea, helt øst for Russland, nordvest for Canada, nordøst for Brasil og Tasmania. Det er også mindre wolframkarn i Sachsen, for eksempel i Malmfjellene og nær Delitzsch .

Det er også noe wolframkarn dannet av regionale metamorfe prosesser uten referanse til magmatisk inntrenging. Disse har imidlertid knapt noen økonomisk betydning.

Tinn gulrøtter

Tinn gulrøtter er nesten utelukkende bundet til veldig silisiumrike magmaer, som ble skapt ved delvis smelting av jordens skorpe. Tinnskjær dukker ofte opp med aldring , noe som ikke er tilfelle med andre typer skaroner.

I motsetning til andre metaller kan typiske skarnmineraler granat, titanitt eller vesuvian noen ganger innlemme store mengder tinn i strukturen. Denne tinnet kan ikke fås økonomisk og går derfor tapt for en gruvedrift. For dannelsen av en økonomisk levedyktig innskudd, er det derfor viktig at de opprinnelige tinnholdige mineraler Skarn ødelegges igjen ved ytterligere hydrotermiske prosesser og at tinninneholdt deri ble nylig avsatt som kassiteritt eller stannite (stannin).

Som med sinkskarn er det en sonering fra kalksilikat rikt til kalksilikat eller helt frie malmlegemer i store systemer, noe som har ført til diskusjoner om sistnevnte fortsatt skal omtales som skarnavleiringer. I store tinnskarn-distrikter er de "skarnfrie" malmlegemer økonomisk mer attraktive på grunn av det tidligere beskrevne problemet med inkorporering av tinn i kalsiumsilikatmineraler.

Eksempler på tinnskjæringer finnes i Tasmania eller i de saksiske malmfjellene.

Gull gulrøtter

I lang tid ble gull oppnådd nesten utelukkende som et biprodukt fra utvinning av ikke-jernholdige metaller fra skar, mest fra kobberbiler. Det var ikke før på 1970-tallet at gull i økende grad ble hentet fra skjær, også på grunn av stigende gullpriser.

Gull gulrøtter danner en bred gruppe og kan dannes under ganske forskjellige forhold. Skarvene med de høyeste gullkarakterene (5 til 15 g / t) har imidlertid ofte redusert karakter og er for det meste fri for andre utvinnbare metaller.

Andre skarnforekomster

Noen skjær kan inneholde betydelige mengder uran eller sjeldne jordarter, for eksempel Mary Kathleen- forekomsten i Australia. Deres økonomiske betydning er imidlertid liten.

Skarns uten mineralisering kan være ettertraktede bygningsråvarer så vel som dekorative steiner.

litteratur

• MT Einaudi, DM Burt: En spesialutgave viet til Skarn-innskudd - Introduksjon Terminologi, klassifisering og sammensetning av Skarn-innskudd. I: Økonomisk geologi. V77 / 4, Society of Economic Geologists, 1982.
• Teunis AP Kwak: W-Sn Skarn Innskudd og relaterte metamorfe skarns og granitoider. (= Utviklingen i økonomisk geologi. 24). Elsevier, 1987
• Lawrence Meinert, Gregory Dipple, Stefan Nicolecu: World Skarn Deposits. Økonomisk geologi 100-årsjubileum. Society of Economic Geologists, 2005
• Lawrence Meinert: Skarns og Skarn-innskudd. I: Journal of the Geological Association of Canada. V19 / 4, 1992. (journals.lib.unb.ca)
• GE Ray, ICL Webster: En oversikt over innskudd fra Skarn. Geological Survey of British Columbia, 1991. (empr.gov.bc.ca)
• Dietmar Reinsch: Natursteinstudier. En introduksjon for sivilingeniører, arkitekter, bevaringsfolk og steinhuggere. Enke, Stuttgart 1991, ISBN 3-432-99461-3 .
• Roland Vinx: Rockbestemmelse i feltet. 2. utgave. Springer-Verlag, Heidelberg 2008, ISBN 978-3-8274-1925-5 .

weblenker