اسکارن (Skarn) یک سنگ دگرگونی از جنس کالک سیلیکات با بافت گرانوبلاستیک است که در نتیجۀ مجاورت ماگما با توده‌های کربناته و فرایند متاسوماتیسم شکل می‌گیرد. گارنت و پیروکسن، کانی‌های ویژه و شاخص اسکارن‌ها محسوب می‌شوند. پروتولیت این سنگ دگرگونی، سنگهای کربناته ناخالص هستند که توسط سیالات داغ و فعال شیمیایی تغییر یافته است. این سنگ زمانی شکل می‌گیرد که توده‌های آهکی یا دولومیتی، در کنار یک ماگمای آذرین نفوذی قرار بگیرند. از انواع اسکارن می‌توان به درون اسکارن، برون اسکارن و Skarn کلسیمی و منیزیمی اشاره کرد. عوامل اصلی و مهم در به وجود آوردن این سنگ، حرارت و سیالات هستند. این سیالات می‌تواند آب موجود در ماگما، آب جوی، آب دریا و آب فسیل باشد. برخی skarnها علاوه بر اینکه منبع مهم فلزات هستند، منابع سنگ های قیمتی نظیر گارنت و یاقوت سرخ و کبود نیز می‌باشند.
اسکارن چیست؟
Skarn یک واژۀ سوئدی به معنی باطله است که معدنچیان سوئدی برای باطله‌های کانسارهای مگنتیت به کار برده بودند. اسکارن یک سنگ دگرگونی کالک سیلیکاته است. این سنگ دارای سیلیکات های آهن، منیزیم و منگنز است. سنگ اولیه آن ها، سنگ های کربناتۀ ناخالص از نوع سنگ های آهکی و دولومیتی است. این سنگ های اولیه، تحت تأثیر سیالات (گازهای موجود در ماگما و محلول های آبی) دچار متاسوماتیم می‌شوند. بر اثر این متاسوماتیسم، سیلیکات های کلسیم، منیزیم، آلومینیوم و آهن شکل می‌گیرد. مؤثرترین سیالی که در فرایند متاسوماتیسم و در نتیجه شکل گیری اسکارن نقش دارند، سیالات گرمابی یا همان محلول‌های هیدروترمال هستند؛ یعنی گاز و آب موجود در ماگما. بیشترین ماگماهایی که با اسکارن‌ها همراه هستند، ماگماهای گرانیتی و دیوریتی هستند.
اسکارن یک سنگ دگرگونی است که در نتیجۀ جانشینی Si، Al، Fe و Mg در سنگهای آهکی خالص و دولومیت حاصل شده است. این سنگ از سیلیکات های Mg، Ca و Fe تشکیل شده است. Skarnها غالباً در نزدیکی توده های نفوذی تشکیل می‌شوند و دارای انواع مختلفی هستند.
پروتولیت (سنگ اولیه/ سنگ مادر) اسکارن ها، عمدتاً توده های کربناتی هستند. به عبارت دیگر، یک توده کربناتی اولیه در اثر متاسوماتیسم، به لحاظ شیمیایی و کانی شناسی تغییر می‌کند و اسکارن ایجاد می‌شود. متاسوماتیسم تغییر سنگ ها توسط مایعات گرم و فعال شیمیایی است که در سنگ‌ها جریان می‌یابد یا منتشر می‌شوند و باعث تبلور مجدد و تغییر ترکیب اولیه میگردد. اسکارن معمولاً در اطراف لبه‌های یک تودۀ ماگمایی تشکیل می‌شود که به توده سنگی مجاور نفوذ می‌کند.
انواع اسکارن
1- انواع skarn بر اساس محل تشکیل
- درون اسکارن
- برون اسکارن
2- انواع skarn بر اساس سنگ مادر
- اسکارن منیزیمی
- اسکارن کلسیمی
3 انواع اسکارن بر اساس نوع کانی ها
- skarn های کلسیم دار
- skarn های کلسیم و آهن دار
- skarn های کلسیم و منیزیم دار
- skarn های کلسیم و منگنز دار
درون اسکارن و برون اسکارن چیست؟
اسکارن ها سنگهای پیچیده و جالبی هستند. زیرا می توانند در هر دو طرف مرز بین تودۀ ماگما و توده سنگی اطراف آن تشکیل شوند. به عبارت دیگر، Skarn می‌تواند هم در درون تودۀ ماگمایی در حال سرد شدن ایجاد شود، هم می‌تواند داخل (درون) تودۀ آهکی که در مجاورت ماگما واقع شده است ایجاد شود. هر دو حالت، باعث شکل گیری سنگ skarn می‌شود. اسکارنی که در حالت اول شکل می‌گیرد، درون اسکارن (endoskarns) و اسکارنی که در حالت دوم شکل می‌گیرد، برون اسکارن (exoskarn) نام دارد.
در نتیجۀ ورود کلسیم از سنگهای دیوارهای آهکی به تودۀ نفوذی و هورنفلس‌هایی که به طور بین لایه‌ای نسبت به توده قرار گرفته اند ” درون اسکارن” تشکیل میگردد. در endoskarns، اسکارن در حاشیۀ تودۀ نفوذی ایجاد می‌شود. بطور کلی، endoskarnsها گسترش کمتری دارند.
در اثر ورود آهن، سیلیس، آلومینیوم و سایر عناصر، به توده‌های کربناته “exoskarn” شکل می‌گیرد. exoskarn زمانی تشکیل می‌شود که شیمی اولیه یک توده سنگ به عنوان مایعات گرم شیمی ناسازگار در میان سنگ جریان یا منتشر میگردد، تغییر کند. در exoskarn، سیال به تودۀ کربناته تزریق می‌شود و در آن اثر می‌کند. این نوع اسکان، گسترش بیشتری دارد و تشکیل کانه ها، بیشتر در این بخش صورت می‌گیرد.
شدت دگرسانی و انواع کانی‌های تشکیل شده می‌تواند با فاصله از جسم ماگما تغییر کند. این تغییرات معدنی در سراسر توده سنگ در پاسخ به گرادیان دما و شیمی در طول جغرافیا و زمان ایجاد می‌شود.
skarn کلسیمی و منیزیمی
اگر پروتولیت (سنگ اولیه/ سنگ مادر) از نوع دولومیت (کربنات منیزیم) باشد، واکنش سیالات آن، باعث ایجاد اسکارن منیزیمی می‌شود. اسکارن منیزیمی به واسطۀ حضور کلینوپیروکسن، فورستریت و کلسیت تشخیص داده می‌شود.
واکنش سیالات با سنگ مادر کلسیمی (کربنات کلسیم)، باعث ایجاد اسکارن کلسیمی می‌شود. اسکارن کلسیمی توسط گارنت و پیروکسن در بخش داخلی و ولاستونیت، ایدوکراز و یا شبه پیروکسن‌ها در بخش خارجی مشخص می‌شود.
اسکارن چگونه شکل می گیرد؟
بیشتر اسکارن ها زمانی تشکیل می‌شوند که سنگ های کربناته مانند سنگ آهک، دولوستون یا مرمر توسط یک جسم ماگمایی نفوذ کرده و توسط دگرگونی مجاورتی و متاسوماتیسم تغییر می‌کنند. عامل اصلی در تغییر سنگ اولیه و ایجاد skarn، گرمای دگرگونی است. پس از حرارت ناشی از ماگما، مایعات داغ، اسیدی و غنی از سیلیکات، از دیگر عوامل مهم به وجود آورندۀ اسکارن هستند. این مایعات داغ اسیدی و غنی از سیلیکات، در حین سرد شدن ماگما، از ماگما آزاد می‌شوند. برخی از ماگماها بر اساس وزن تا چند درصد آب محلول دارند، اما به دلیل اختلاف وزن مخصوص آب و ماگما، درصد حجمی آب محلول حداقل دو برابر درصد وزنی است.
هنگامی که آب از ماگما خارج می‌شود، حکم یک حلال را دارد که توانایی حمل گرما و املاح شیمیایی فعال را به داخل سنگ میزبان دارد. آبی که از ماگما خارج می‌شود، با جریان یا انتشار در منافذ، شکستگی‌ها و حتی کانی‌های تشکیل‌دهنده سنگ، در سنگ حرکت می‌کند. این سیال داغ اسیدی و سرشار از فلز، همچنانکه که به عناصر خود را در سنگ کربناته جایگزین می‌کند؛ یک تبلور مجدد در سنگ کربناته ایجاد می شود و به این ترتیب، کانی‌های موجود در سنگ کربناته را تغییر می‌دهد.
سیالات اسیدی، با یون های فلزی محلول، به ویژه کلسیم و سیلیس، فوق گرم و فوق اشباع می‌شوند. با حرکت آب اسیدی از میان سنگهای کربناته، دمای آن کاهش می‌یابد و اسیدیته اش نیز خنثی می‌شود. همانطور که این اتفاق می‌افتد، مقادیر زیادی از کانی‌های کالک سیلیکات شروع به رسوب در سنگ میزبان کربناته کرده و ترکیب آن را تغییر می‌دهند.
بسیاری از انواع مختلف سنگ را می‌توان با متاسوماتیسم به اسکارن تبدیل کرد. سنگ اصلی که تغییر یافته است به عنوان “پروتولیت” شناخته می‌شود.
به تغییر در ترکیب سنگ در نتیجه ورود ترکیبات شیمیایی جدید و یا حذف ترکیبات شیمیایی قبلی، متاسوماتیسم گفته می‌شود.
محیط های تشکیل اسکارن
در مثالی که در بالا توضیح داده شد، skarn در یک واحد سنگ کربناته در مجاورت یک ماگمای نفوذی تشکیل شد. اسکارن‌ها اغلب در مجاورت سنگ های کربناته با ماگماهای آذرین شکل می‌گیرند و محصول متاسوماتیسم هستند. اما در دگرگونی ناحیه ای سنگ های آهن دار غنی از کربنات پروتروزوئیک نیز به وجود آمده‌اند (Einaudi et al, 1981). همچنین در طول گسل ها و مناطق برشی بستر دریا گزارش شده است. هر موقعیت زمین شناسی که در آن، ماگما بتواند در مجاورت توده های کربناتی قرار گیرد، مستعد تشکیل skarn است. برخی از این موقعیت‌ها عبارتند از:
- تشکیل skarn در امتداد گسل ها و مناطق برشی.
- تشکیل اسکارن در عمق مناطق دگرگونی تدفینی.
- skarn در بالای مناطق فرورانش؛
skarn می‌تواند با ورود آب‌های مختلف تشکیل شود. این موارد عبارتند از:
- آب ماگما.
- آب های زیرزمینی کم عمق.
- آب دریا.
- آب‌های فسیل.
مواد معدنی موجود در skarn
اسکارن ها اغلب حاوی مجموعه متنوعی از کانی های دگرگونی هستند. مجموعه کانی‌هایی که در skarn ایجاد می‌شوند، به عوامل زیر بستگی دارد و توسط این عوامل تعیین می‌شود:
- توسط سنگ شناسی سنگی که مورد هجوم سیالات قرار می‌گیرد.
- شیمی مایع مهاجم.
- دمای ماگما و دمای محیط سنگ.
کانی های دگرگونی که محیط اسکارن را مشخص می کنند شامل طیف وسیعی از کالک سیلیکات‌ها، از انواع گارنت‌ها، انواع پیروکسن و آمفیبول‌ها هستند. گاهی اوقات، کانی‌های فلزی ارزشمند در اسکارن وجود دارد. برخی از بهترین ذخایر مس، طلا، سرب، مولیبدن، قلع، تنگستن و روی جهان در skarnها به وجود آمده‌اند.
آیا اسکارن ها اقتصادی هستند؟
همۀ کانسارها کانه زایی را تجریه نمی‌کنند؛ در نتیجه همۀ آن‌ها نمی‌توانند به کانسار تبدیل شوند. اما اگر شرایط زمین شناسی مناسبی بر قرار باشد، امکان تبدیل اسکارن به کانسار اسکارن، وجود دارد.
سنگهای قیمتی در ذخایر skarn
انواع سنگ های قیمتی در اسکارن یافت شده است. گارنت، یاقوت سرخ و یاقوت کبود جواهراتی هستند که بیشتر در اسکارن‌ها یافت می‌شوند. در اینجا چند نمونه آورده شده است:
- گارنت دمانتوئید و توپازولیت از اسکارن های Antetezambato در نزدیکی آمبانجا، شمال ماداگاسکار استخراج شده‌اند.
- یاقوت کبود از اسکارن در منطقه آندرانوندامبو ماداگاسکار استخراج می‌شود.
- یاقوت در اسکارن های شمال موزامبیک یافت شده است.
- اسکاپولیت زرد از ذخایر اسکارن در نزدیکی شهر ایهوسی در جنوب ماداگاسکار استخراج شده است.
کاربردها
- استفاده در ساختمان سازی به عنوان سنگ کف.
- به دلیل حضور مقادیر مناسب Mg، به عنوان یک شار متالوژیکی کاربرد دارد.
- استفاده در تولید موادّ نسوز.
- در تولید فولاد و آهنِ خام به عنوان عامل تف جوشی در صنعت فولاد برای پردازش سنگ آهن از skarn استفاده می‌شود.
- استفاده از کانی های قیمتی موجود در اسکارن‌ها در ساخت جواهر؛ کانی‌هایی نظیر یاقوت سرخ و یاقوت کبود و گارنت که استفاده گسترده ای به عنوان سنگ ماه تولد نیز دارند.
نظر خود را درج کنید