ذخایر تیپ اسکارن یکی از جذاب‌ترین و پیچیده‌ترین انواع کانسارهای معدنی هستند که در نتیجه تعامل شیمیایی و فیزیکی بین ماگماهای داغ و سنگهای کربناته یا دیگر سنگهای میزبان شکل می‌گیرند.
این ذخایر به دلیل تنوع کانی‌شناسی و غنای مواد معدنی مانند مس، آهن، طلا، مولیبدن و تنگستن از اهمیت اقتصادی بالایی برخوردارند. فرآیند تشکیل اسکارن‌ها معمولاً در محیط‌های تکتونیکی فعال، به‌ویژه در حاشیه‌های صفحات قاره‌ای یا در نزدیکی توده‌های نفوذی آذرین رخ می‌دهد.
این کانسارها نه تنها به دلیل ارزش اقتصادی، بلکه به دلیل ارائه سرنخ‌هایی از تاریخچه زمین‌شناختی و فرآیندهای ماگمایی و هیدروترمال زمین، مورد توجه پژوهشگران قرار دارند.
در این بحث، ما به بررسی ویژگی‌های کانی‌شناسی، فرآیندهای تشکیل، انواع مختلف این ذخایر و اهمیت آنها در صنایع مدرن خواهیم پرداخت. اگر به دنبال درک عمیق‌تر از این شگفتی‌های زمین‌شناختی و نقش آنها در شکل‌دهی آینده منابع معدنی هستید، همراه ما باشید تا سفری به دنیای زیرزمینی اسکارن‌ها داشته باشیم!
آنچه در این مقاله خواهید خواند
اسکارن چیست؟
واژه اسکارن به مجموعه ای از سیلیکات های دانه درشت دگرگون شده اطلاق می گردد که اصولا در سنگ های کربناته تشکیل می شوند.
کانسارهای اسکارنی به گروهی از کانسارها اطلاق می گردد که تحت تاثیر فرآیند های متاسوماتیکی-هیدروترمالی حاصل از سرد شدن توده های آذرین فلسیک تا متوسط تشکیل می گردند.
فرآیند متاسوماتیسم در اسکارن‌ها
متاسوماتیسم فرآیندی شیمیایی و پویا است که طی آن سیالات گرم و سرشار از عناصر، که در جریان سرد شدن توده نفوذی آزاد می‌گردند، به سنگهای میزبان نفوذ کرده و با جایگزینی یا دگرگونی ترکیب شیمیایی آنها، کانی‌هایی نو پدید می‌آورند.
برای نمونه، این سیالات قادرند عناصری چون آهن، مس یا تنگستن را به سنگ میزبان منتقل سازند و کانی‌هایی نظیر مگنتیت (حاوی آهن)، کالکوپیریت (حاوی مس) یا شئلیت (حاوی تنگستن) را تشکیل دهند که ارزش اقتصادی این کانسارها را به نحو چشمگیری افزایش می‌دهند.
انواع اسکارن بر اساس شرایط و چگونگی تشکیل
- اسکارن های واکنشی
- اسکارنوئید
اسکارن های واکنشی: اين اسكارن ها در نتيجه نفوذ متاسوماتيكي فلزات از طريق سيالات گرمابي تقريباً بي تحرك موجود در بين دانه هاي سنگ و در مقياس محدود (ميليمتر تا چند متر) تشكيل ميگردند.
تركيب اين اسكارن ها توسط تركيب سنگ شناسي (واكنش پذيري شيميايي) سنگ هاي ميزبان كنترل ميشود.
به عنوان مثال ميتوان به اسكارن هاي موجود در درون شيل ها و كربنات هايي كه با يكديگر به صورت بين لايه اي قرار گرفته اند اشاره نمود.
اسکارنوئید: اسکارنوئید ها به کالک سیلیکات هورنفلس نیز معروف هستند. اسکارنوئیدها در شرایط دگرگونی ناحیه ای و یا همبری، با اضافه شدن محلول های ماگمایی یا گرمابی، تحت تاثیر حرارت توده های نفوذی به وجود می آیند.
کالک هورنفلس ها در مقایسه با اسکارن های واکنشی دانه ریزتر بوده و تغییرات کانی شناسی آن ها نیز کم است.
خصوصیات عمومی کانسارهای اسکارن
کانسارهای اسکارن دارای ویژگی های مختلفی از نظر درجه حرارت، عمق تشکیل، نوع کانی های موجود و… هستند. این ویژگی ها بسته به تیپ کانسار متلف هستند. این ویژگی ها در جدول زیر بیان شده اند.
| یک تا چند کیلومتر | عمق تشکیل |
| از 350 تا 800 درجه سانتی گراد | درجه حرارت تشکیل |
| بسیار نامنظم، زبانه هایی از ماده معدنی ممکن است در امتداد هر عارضه ی ساختمانی صفحه ای از قبیل سطح لایه بندی، سطح درزه ها، گسل ها و غیره تشکیل گردد. | ماهیت منطقه معدنی |
| مگنتیت، اسپکیولاریت، گرافیت، طلا، کالکوپیریت، پیروتیت، شیلیت، ولفرامیت، گالن، اسفالریت، پیریت، مولیبدنیت، کاسیتریت | کانی های فلزی |
| گراسولار، هدنبرژیت، ایدوکراز، اپیدوت، اکتینولیت، ولاستونیت و دیوپسید، فورستریت، انورتیت، کوارتز و کربنات ها | کانی های باطله |
| اسکارن، تاکتیت، و یا مرمر | دگرسانی سنگ های دیواره |
| توالی پاراژنزی معمولا به صورت زیر می باشد: شیلیت، مگنتیت، کاسیتریت، سولفید های عناصر پایه اینها معمولا دارای یک ساخت منطقه ای می باشند که در آن سولفیدها خارجی ترین بخش را تشکیل می دهند. Pb و Zn نسبت به Cu تا مسافت بیشتری در سنگهای دیواره ای پراکنده است. | ساخت منطقه ای |
| در نزدیکی یا به طور بخشی در درون توده های نفوذی عمیق، غالبا در درون سنگ های کربناته و بعضا در درون هورنفلس، شیست یا گنایس | محل حدوث |
| معمولا درشت دانه و ممکن است به واسطه سنگ های آهکی لایه ای، ساختی لایه مانند داشته باشند. | بافت و ساخت |
| کانسار آهن سنگان | مثال |
تقسیم بندی کانسارهای اسکارنی بر مبنای تکتونیک صفحه ای
کاکسارهای تیپ اسکارن بر مبنای تکتونیک صفحه ای به چند گروه تقسیم بندی می شوند. این کانسارها با توجه به موقعیت صفحات تکتونیکی، به 4 دسته تقسیم بندی می شوند:
- زون فرورانش حاشیه قاره ها
- زون تصادم دو قاره
- زون فرورانش جزایر قوسی
- ریفت های درون قاره
زون فرورانش حاشیه قاره ها
اسکارن های تنگستن، آهن، مس پورفیری، سرب، روی، طلا و نقره مهمترین کانسارهایی هستند که در زون فرورانش حاشیه قاره ها کشف شده اند. تیپ تنگستنی در عمق بیش از 5 کیلومتری در مجاورت توده های گرانودیوریتی تا کوارتز مونزونیتی تشکیل می شوند. اسکارن های آهن از نوع منیزیم دار می باشند.
اما باید اضافه کرد که اسکارن های مس پورفیری عمدتا از نوع کلسیک هستند. توده های مونزونیتی و گرانودیوریتی در عمق کم و شرایط خاصی در سنگ های کربناته موجب تشکیل اسکارن مس پوفیری می شوند. اسکارن های سرب و روی هم غالبا با فاصله از توده های نفوذی تشکیل می شوند.
| عیار | ذخیره (میلیون تن) | اسکارن |
| %Fe= 30-65 | 0.1-400 | Fe |
| %WO3= 0.32-1.8 | 0.05-30 | W |
| %Mo=0.1-2 | 0.1-2 | Mo |
| %Cu= 0.56-7 Ag(g/t)= 3-90 Au(g/t) <1- >6 | 0.02-30 | Cu |
| %Zn= 2.7-16 % Pb= 1-10% Ag(g/t)= 40-290 | 0.1-25 | Pb-Zn-Ag |
زون تصادم دو قاره
گرانیت های نوع S که منشا پوسته قاره ای دارند، در سنگ های کربناته موجب تشکیل قلع، بریلیوم، تنگستن، فلوریت و سرب-روی می شوند.
زون فرورانش جزایر قوسی
اسکارن های آهن: مهمترین ذخایر اسکارن جزایر قوسی محسوب می شوند. این اسکارن ها از نوع کلسیک هستند و در مجاورت توده های گابروئی و دیوریتی تشکیل می شوند. اسکارن های طلا، مس در مجاورت توده های دیوریتی تشکیل می شوند.
| عیار | ذخیره(میلیون تن) | اسکارن |
| Au(g/t)= 2-15 | 13-0.4 | Au |
| %Fe= 43 %Cu= 0.1 | 20< | Fe نوع کلسیک حاوی Co-Ni |
ریفت های درون قاره
در این مناطق، انواع اسکارن های نوع مولیبدن، قلع تشکیل می شوند.
به طور کلی از نظر ساختمانی، کانسارهای اسکارن ممکن است در یکی از :
- اسکارن ممکن است در اطراف توده نفوذی واقع باشد
- توده نفوذی ممکن است در اطراف اسکارن واقع باشد
- توده نفوذی قابل مشاهده نیست
تقسیم بندی اسکارن بر اساس ترکیب شیمیایی و موقعیت
این ذخایر بر اساس ترکیب شیمیایی به دو گروه کلسیک و منیزیم دار تقسیم بندی می شوند.
بیشتر ذخایر اسکارنی از نوع کلسیک هستند. کانی های مهم کلسیک عبارتند از: آندرادیت، هدنبرگیت، ولاستونیت و کلسیت.
اسکارن های منیزیم دار در سنگ های دولومیتی تشکیل شده اند. کانی های مهم این اسکارن ها: فورستریت، اسپینل، تالک، فلوگوپیت، سرپانتین، آهن و به ندرت مس
این ذخایر بر حسب موقعیت آن ها نسبت به توده نفوذی به اسکارن خارجی (exoskarn) و اسکارن داخلی (endoskarn) تقسیم شده اند. اندواسکارن فقط در مقدار محدودی از اسکارن ها تشکیل می شود. کانی های مهم اندواسکارن نوع احیاکننده عبارتند از: پیروکسن و پلاژیوکلاز. در حالیکه در زون اندواسکارن نوع اکسیدان کوارتز، اپیدوت و گارنت یافت می شود.
اگزواسکارن به نوعی از زون اسکارنی اطلاق می شود که در سنگ های کربناته تشکیل می شود. ترکیب شیمیایی و گسترش اگزواسکارن تابع حجم محلول های ماگمائی-گرمابی، ترکیب شیمیایی محلول و ترکیب کانی شناختی سنگ کربناته است.
تقسیم بندی اسکارن بر اساس نوع مواد معدنی
مهم ترین انواع کانسارهای اسکارن عبارتند از:
- آهن
- تنگستن
- مس
- مولیبدن
- قلع
- سرب-روی
- طلا
کانسارهای تیپ تنگستن اسکارنی
در همبری توده های نفوذی بزرگ (باتولیت) به خصوص در بخش فوقانی آن ها و در هاله های حرارتی مرتبط با نفوذ استوک ها به درون سنگ های کربناته تشکیل می شوند.
- خاستگاه تکتونیکی : کمربند های کوهزایی (فازهای همزمان با کوهزایی و بعد از کوهزایی)
- سنگ درونگیر: تونالیت، گرانودیوریت، کوارتزمونزونیت و سنگ آهک
- کانی شناسی : کالک سیلیکات های بدون آب نخستین سیلیکات هایی که در دمای بالا در زون اسکارنی تشکیل می شوند، بدون آب هستندزون بندی اسکارن از توده نفوذی به طرف خارج شامل اسکارن زون داخل، زون اصلی و زون خارجی هستند.
راهنمای اکتشافی
دگرسانی از داخل به خارج شامل دیوپسید-هدنبرژیت، گروسولار-آندرادیت، اسپسارتین-آلماندن. منطقه بیرونی تر فقیر از ولاستونیت است. در منطقه داخلی کوارتز توده ای ممکن است وجود داشته باشد.
تقسیم بندی کانسارهای تنگستن اسکارن
گروه اول اسكارن هاي احيائي نظير اسكارن هاي كانادا كه در سنگ هاي ميزبان كربناته زغال دار و در اعماق زياد تشكيل مي شوند و شامل كاني هاي آهن دوظرفيتي نظير هدنبرژيت، آلماندين، بيوتيت، هورنبلند، شئليت فقير از موليبدن وپيريت مي باشند.
اسكارن هاي اكسيدی تنگستن كه در سنگ هاي غيركربناتي يا هماتيتي در اعماق كمتر تشكيل شده و شامل مقادير زيادي از مجموعه كاني هاي حاوي آهن سه ظرفيتي نظير گارنت نوع آندراديتي و اپيدوت مي باشند.
کانسارهای تیپ قلع اسکارنی
در کمربند زون تصادم دو قاره و یا در مراحل اولیه شکل گیری ریفت های درون قاره ای تشکیل شده اند.
سنگ منشا آن ها گرانیت های نوع S است. گرانیت هایی که در ارتباط با کانسارسازی قلع می باشند از لحاظ سیلیکا و پتاسیم غنی تر از گرانیت های معمولی هستند.. اکثر گرانیت هایی که با کانسارسازی قلع همراه می باشند، خصوصیات مربوط به گرانیت های سری ایلمنیت را از خودشان نشان می دهند.
- بافت و شکل: به اشکال استراتی باند، تنوره ای، استوک ورک و بی شکل دیده می شوند. بافت توده ای و گاهی حالت لایه ای نیز دیده می شود.
- کانی شناسی ذخیره: کاستریت، شئلیت، آرسنوپیریت، پیروتیت، کالکوپیریت، مگنتیت، اسفالریت، پیریت، ایلمنیت
- کانی شناسی اسکارن: گارنت نوع گراندیت (آندرادیت 15 تا 75 درصد غنی از F و Sn )، پیروکسن نوع هدنبرگیت ( هدنبرگیت 40 تا 90 درصد ) بیوتیت غنی از F و Fe، اسفن، روتیل+ آلویت غنی از Sn+ ولاستونیت+آدولاریا.
کانسارهای تیپ آهن اسکارنی
اغلب كانسارهاي اسكارن آهن از نظر شكل، نامنظم بوده و از نظر مقدار ذخيره، چندان بزرگ نيستند (با ذخيره 5تا 20ميليون تن كانسنگ) كه از اين بين ميتوان به كانسارهاي اسكارن آمريكاي شمالي اشاره نمود.
اما برخي از از اين ذخاير نظيراسكارن هاي آهن موجود در روسيه و فيليپين، بزرگ بوده و ذخيرهاي بالغ بر 500 ميليون تن كانسنگ و 300 ميليون تن Fe را دارا بوده و اغلب لايگون مي باشند.
این تیپ از ذخایر آهن، بيشتر در دو محيط تكتونيكي يافت ميشوند كه اين دو محيط عبارت اند از:
- اسكارن كلسيمي نوع جزاير قوسي
- اسكارن منيزيمي نوع حاشيه فعال قاره
اسکارن کلسیمی نوع جزایر قوسی: اين كانسارها را مي توان از ساير انواع كانسارهاي اسكارن از طريق همراهي با گابروها و ديوريت ها در توالي هاي آتشفشاني- رسوبي تشخيص داد. در اين مجموعه از كانسارهاي اسكارن، تودههاي معدني مگنتيت بهطور مشخص همراه با زون هاي گارنت و يا در سنگ آهكهاي خارج از زون اسكارن ديده ميشوند.
اسكارن منيزيمي نوع حاشيه فعال قاره: كانسارهاي اسكارن منيزيمي مگنتيت، بر خلاف كانسارهاي اسكارن كلسيمي مگنتيت كه در سنگ هاي آهكي و در جزاير قوسي ديده مي شوند، در حاشيه هاي نوع آند (حاشيه فعال قاره) و در داخل سنگ هاي دولوميتي تشكيل می شوند.
اين كانسارها همراه با توده هاي گرانوديوريتي يا كوارتزمونزونيتي و به ندرت همراه با گرانيت ها مشاهده مي شوند. در اين توده هاي نفوذي، معمولاً اسكارن داخلي تشكيل نمي شود و در صورت وجود، شامل فلدسپار ثانويه، كلريت و اندكي اپيدوت می باشند.
اسکارن های مولیبدن
- ویژگی های زمین شناسی: در زون فرورانش حاشیه قاره ها، در مناطق با ضخامت زیاد پوسته قاره ای و شروع ریفت های قاره ای در شرایط خاص با توده های نفوذی گرانیتی، کوارتز مونزونیت و در سنگ های کربناته تشکیل می شوند.
- بافت و شکل: به شکل های مختلف دیده می شود بافت آنها توده ای، گرانوبلاست، پورفیرو بلاست است.
- کانی شناسی اسکارن: در نوع کلسیک، پیروکسن ( 50 تا 80 درصد هدنبرژیت، 1 تا 3 درصد جوهانسیت) + گارنت ( گروسولاریت، آندرادیت) + ولاستونیت، بیوتیت، وزوویانیت، آمفیبول، اپیدوت، کلریت و موسکویت. در نوع منیزیم دار، اولیوین، سرپانتین، ترمولیت، کلریت
کانسارهای اسکارن مس
اسکارن های مس به دو گروه تقسیم می شوند:
- آن دسته از اسکارن های مس که در مجاورت با توده های نفوذی تشکیل شده و با کانسارهای مس پورفیری ارتباط دارند، اسکارن های مس پورفیری نامیده می شوند.
- تعداد محدودی از اسکارن های مس با فاصله از توده نفوذی در سنگ های کربناته تشکیل شده و به اسکارن های مس معروف هستند.
اسکارن مس پورفیری
این تیپ از ذخایر، در مجاورت توده های نفوذی کالک آلکالن، سنگ های کربناته، در زون فرورانش حاشیه قاره ها تشکیل شده اند. ( به ندرت از جزائر قوسی گزارش شده اند )
توده های نفوذی عمدتا از نوع گرانودیوریت تا مونزونیت بوده که در عمق کم متبلور شده و دارای بافت پورفیری هستند. وجود دایک های متعدد، برش های نفوذی و درز و شکاف ها دلیل بر وجود فشار بالای ماگما هنگام نفوذ بوده است.
کانسارهای اسکارن سرب_ روی
این تیپ از ذخایر در اعماق مختلف و در ارتباط با توده های اسیدی_حدواسط تشکیل می شوند. اغلب این کانسارها، در ارتباط با کانی سازی مس پورفیری، مولیبدن پورفیری و یا قلع پورفیری هستند.
در مجاورت توده های نفوذی ذخیره از شکل توده پیروی می کنند. شکل این ذخایر تابع تعییرات لیتولوژی سنگ کربناته، شکل و حالت گسل و شکستگی ها و همچنین عواملی که بعد از تشکیل اسکارن موجب چین خوردگی و تغییرات تکتونیکی شده اند، می باشند. بافت به صورت جانشینی، توده ای و گرانوبلاست دیده می شود.
مشخصات کانسارهای سرب _ روی
- عدم وجود هاله های دگرگونی در اطراف اسکارن
- حضور پیروکسن به عنوان کانی کالک سیلیکاتی اصلی
- همراهی کانسارسازی سولفیدی با پیر.کسن به جای گارنت و سایر سیلیکات ها
اسکارن طلا
اغلب كانسارهاي اسكارن، به ويژه اسكارن هاي مس واجد مقداري طلا مي باشند كه از مقادير اندك تا بيش از 100گرم بر تن متغير است. ذخاير اسكارن حاوي طلا به ذخايري اطلاق مي شود كه عيار متوسط آنها حداقل 1گرم بر تن طلا باشد و به طور كلي به دو گروه تقسيم مي شوند:
- اسكارن هاي طلا كه به واسطه طلاي موجود در آنها استخراج ميگردند.
- اسكارن هايي كه طلا به عنوان محصول فرعي از آنها استحصال ميگردد.
عمدتا در کمربندهای زون فرورانش جزایر قوسی و یا زون بازشدگی پشت کمربند قوسی کشف شده اند.
اسکارن های طلا از نوع کلسیم دار و منیزیم دار هستند. غالب اسکارن های طلا از نوع کلسیک هستند و در ارتباط با کانسارهای مس پورفیری مناطق جزایر قوسی هستند. اسکارن های طلا نوع منیزیم دار عمدتا با کانسارهای مولیبدن پورفیری و یا تنگستن پورفیری در ارتباط هستند.
اسکارن های طلا نوع کلسیک دارای زون های زیر هستند:
- زون غنی از پیروکسن: طلای خالص+ پیروتیت+ آرسنوپیریت+ کالکوپیریت+ تلوریدها+ بیسموتیت+ بیسموت خالص+ پیریت+ اسفالریت
- زون غنی از گارنت: طلای خالص+ کالکوپیریت+ پیریت+ آرسنوپیریت+ مگنتیت+ هماتیت+ پیروتیت+ گالن+ بیسموتیت
- زون غنی از اپیدوت: طلای خالص+ کالکوپیریت+ پیریت+ آرسنوپیریت+ هماتیت+ مگنتیت+ گالن+ اسفالریت+ تلوریدها
پیدایش کانسارهای اسکارنی
برای تشکیل کانسارهای اسکارنی سه مرحله در نظر می گیرند:
- مرحله 1 که شامل تبلور مجدد سنگ در برگیرنده است. در اثر این عمل، سنگ ها شکننده تر شده و برای عبور محلول ها مناسب تر می شوند.
- در مرحله 2، کانه های اولیه تشکیل می شوند و توده های نفوذی شروع به سرد شدن می کنند.
- در طی مرحله3 کانی های مراحل قبلی دگرسان می شوند و سولفید ها نهشته می شوند.
نتیجه گیری
ذخایر تیپ اسکارن (Skarn) یکی از انواع مهم کانسارهای معدنی هستند که در اثر واکنش‌های شیمیایی و متاسوماتیسم بین سنگهای نفوذی (معمولاً گرانیتوئیدی) و سنگهای کربناته (مانند آهک) در مناطق تماس تشکیل می‌شوند. این ذخایر معمولاً حاوی کانی‌های فلزی ارزشمند مانند آهن، مس، طلا، روی، سرب، و گاهی عناصر نادر خاکی هستند.
این تیپ از ذخایر به دلیل تنوع کانی‌شناختی، عیار بالای فلزات، و ارتباط با فعالیت‌های ماگمایی، نقش مهمی در تأمین مواد معدنی استراتژیک ایفا می‌کنند. در ایران، مناطقی مانند حسن سالاران و سنگان نمونه‌های بارزی از این ذخایر هستند که با مطالعه دقیق پتروگرافی و ژئوشیمیایی می‌توان به بهره‌برداری بهینه از آنها دست یافت.
با این حال، استخراج این ذخایر نیازمند فناوری پیشرفته و مدیریت زیست‌محیطی است تا اثرات منفی بر اکوسیستم‌های محلی کاهش یابد. برای اطلاعات دقیق‌تر، مطالعه منابع تخصصی مانند مقالات کنفرانس‌های کانی‌شناسی توصیه می‌شود.
سوالات متداول
ذخایر اسکارن کانسارهای معدنی هستند که در اثر واکنش سیالات گرمابی ناشی از توده‌های نفوذی (مانند گرانیت) با سنگهای کربناته (مانند آهک یا دولومیت) تشکیل می‌شوند. این ذخایر حاوی کانی‌هایی مثل گارنت، پیروکسن، و مگنتیت هستند.
آهن (مگنتیت، هماتیت)، مس، طلا، روی، سرب، مولیبدن، و گاهی عناصر نادر خاکی در این ذخایر یافت می‌شوند.
در مناطق تماس بین توده‌های نفوذی و سنگهای کربناته، معمولاً در کمربندهای کوهزایی مانند زاگرس یا البرز در ایران.
اسکارن کلسیمی از واکنش با سنگ آهک تشکیل شده و غنی از مگنتیت و پیروکسن است، در حالی که اسکارن منیزیمی با دولومیت مرتبط بوده و حاوی کانی‌های منیزیم‌دار مانند فورستریت است.
کانسار آهن سنگان (خراسان رضوی) و حسن سالاران از جمله ذخایر اسکارن مهم در ایران هستند.
