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Skarne sind im engen Sinne als metasomatische Gesteine definiert, die aus
Kalk- oder Dolomitgesteinen an magmatischen Intrusivkontakten oder durch
Stoffaustausch mit festem, silikatischen oder kieseligen Nebengestein
entstehen. Man unterteilt weiter in Kontaktskarne und in Reaktionsskarne.
Reaktionsskarne entstehen bei der Reaktion mit Zwischenlagen aus silikatischen
und karbonatischen Sedimenten während der Metamorphose. Kontaktskarne
bilden sich am häufigsten am Kontakt felsischer bis intermediärer Magmatite
und deren subvulkanischer Äquivalente. Es gibt dabei zwei vorherrschende
Stoffwanderungsrichtungen. Zum einen wird Si, Fe, Al, fallweise auch F,
Cl, B, S und Schwermetalle in das Umliegende Karbonatgestein transportiert.
Zum anderen wird aus dem Karbonat CO2 und ein geringer Teil des Ca gelöst
und wegtransportiert. Dem magmatischen Gestein wird oft im geringen Maß
Ca, Mg und Fe zugeführt. Die Kontaktskarne werden in Exoskarne und Endoskarne
unterschieden. Exoskarne bilden sich im Nebengestein und Endoskarne im
Intrusivgestein selbst. Die meisten Skarne, vor allem die erzhaltigen,
sind Exoskarne. Sie sind vom unmittelbaren Kontaktbereich bis hin zu
Entfernungen von mehreren hundert Metern vom Intrusivgestein zu finden.
Sie entstehen unter mehr oder weniger pneumatolitischen Bildungsbedingungen,
d.h. bei ca. 650-400°C. Das gleiche ist für Reaktionsskarne, die unabhängig
von magmatischen Einflüssen sind, anzunehmen. Die Druckverhältnisse sind
unterschiedlich, da die Entstehungstiefen von einem bis mehrere Kilometer
variieren. Einige klassische metasomatische Lagerstätten der USA zum
Beispiel sind mit porphyry copper Intrusionen verbunden, welche aus
geringer Tiefe stammen.
Exoskarne werden anhand ihrer jeweils dominierenden Mineralogie klassifiziert:
als Dolomit- oder Magnesiumskarne, wenn sie einen hohen Magnesiumanteil
zum Beispiel in Form von Forsterit enthalten oder sie werden auf Grund
ihres hohen Calciumanteils beispielsweise in Granaten (Grossular-Andradit)
oder Pyroxenen (Diopsid-Hedenbergit) eingebaut, als Kalkskarne bezeichnet.
Die Mehrheit der weltweit wirtschaftlichen Skarnlagerstätten sind Kalkskarne.
Die Skarnlagerstätten werden anhand ihrer dominierenden wirtschaftlichen
Metall- oder Mineralgehalte benannt, wie zum Beispiel Kupfer, Eisen,
Wolfram, Zink, Molybdän, Zinn oder Talk. Sie sind generell kleiner als
andere Lagerstätten (z.B. porphyry copper). Die Formen der Skarngesteinskörper
und ihre Ausmaße variieren. Es gibt Schichten und schichtartige Skarnkörper,
Linsen, Stöcke, röhren- und schlauchförmige Körper, Gänge und gangähnliche
Gebilde, Nester und verzweigte Skarnkörper. Gang- und schichtartige
Skarnbildungen können sich bis zu 2 km weit ausbreiten, meistens sind
Meter bis Dekameter die Regel. Im allgemeinen sind Skarngesteine grobkristallin,
die Mineralgröße kann unterschiedlich sein je nach Mineralart. Minerale
mit langgestrecktem Wachstum bilden parallel- oder divergentstrahlige
Büschel oder sperrige Aggregate. Inhomogene Texturen sind häufig. Es
kann zu mehr oder weniger ausgebildeten Lagen kommen; Drusen sind
seltener; massige und sehr feinkörnige Gesteinspartien können auch vorkommen.
Es werden in Abhängigkeit des jeweiligen Mineralbestandes verschieden
Strukturen ausgebildet: granoblastisch, porphyroblastisch, nematoblastisch
(bei langgestreckten Kristallen), poikiloblastisch oder auch Verdrängungspseudomorphosen.
Die Entstehung des Exoskarns, nahe oder am felsischen Kontakt kann in 3
Phasen unterteilt werden. Erstens in die anfängliche isochemische
Metamorphose, zweitens in mehrere Phasen der Metasomatose und drittens
in die retrograde Alteration.
In dieser Phase wird das Muttergestein durch die Intrusion des Magmas
metamorph überprägt. Reaktionsskarne bilden sich entlang des lithologischen
Kontaktes. Beim Vorhanden sein eines unreinen Marmors werden zahlreiche
Calcium- und Magnesiumsilikate in einem kalkig-silikatischen Hornfels
entstehen, der Minerale, wie Talk und Wollastonit von wirtschaftlichem
Interesse enthalten kann. Durch stationäre fluide Phasen kann das
umgebende Gestein spröde und anfällig für Infiltrationen aus der 2.Phase
werden (EVANS (1993)).
Durch das Eindringen hydrothermaler, magmatischer Wässer in das umgebende
Gestein kommt es zur Umwandlung von reinem und unreinem Marmor, sowie
anderer Gesteinstypen in Skarne. Das gleiche gilt für den kalksilikatischen
Hornfels aus der Phase 1. Dieser prograde metamorphe und metasomatische
Prozess läuft bei Temperaturen um die 800-400°C ab. Es entsteht eine
Erzlösung, die aufgrund des abkühlenden Plutons sich ebenfalls abkühlt
und die ersten Minerale mit hoher Schmelzpunkt ausfällt. Die neuentstandenen
Mineralphasen sind hauptsächlich Anhydrate. Oxide und Sulfide kommen
erst wegen ihres niedrigeren Schmelzpunkt spät in dieser Phase zur
Ablagerung, generell aber erst in der dritten Phase (EVANS (1993)).
Die retrograde (zerstörend) Phase geht einher mit der Abkühlung des
angrenzenden Plutons und der Alteration der zeitig entstandenen Skarnminerale,
sowie Teile der Intrusion durch zirkulierende Wässer. Es bilden sich
Minerale wie Chlorit, Aktinolith. Sinkende Temperaturen führen zur
Fällung von Sulfiden. Die Alteration wird von Störungen entlang zeitiger
Skarnstrukturen kontrolliert. Sulfidablagerungen erstrecken sich oft
oberhalb der Skarngrenze in den Marmor oder Hornfels. Die hydrothermalen
Lösungen werden beim Kontakt mit dem Marmor neutralisiert. Es kommt zur
Fällungsreaktion und somit zur Entstehung von Hochtemperatur - Sulfiderzen.
In distalen Skarnen ist meistens Phase eins und zwei nicht entwickelt
und Fluideinschlüsse deuten darauf hin, dass die Bildungstemperaturen
bei ca. 350-210°C liegen (EVANS (1993)).
Die meisten Kupferskarne sind mit Granodioriten bis Monzograniten in
kontinentalen Randbögen verbunden. Meistens treten sie in Form von porphyry
coppers auf, die im Mesozoikum und Tertiär im Westen Amerikas gebildet
wurden z.B. der Copper Canyon in Nevada. Das gleiche gilt für den karbonischen
Bogen der USSR. Eine kleine Anzahl von Kupferskarnen erscheint in ozeanischen
Inselbögen in Quarzdioriten bis Monzograniten, wie zum Beispiel die Memé
Mine in Haiti.
Diese Skarne waren lange wichtige Eisenlieferanten, wie zum Beispiel die
Magnetitmine in Cornwall, Pennsylvania, die viel Eisen während der Industriellen
Revolution in den USA lieferte. Cornwall ist ein Kalkeisenskarn, welcher
sich bei Intrusiva von Gabbros über Diorite bis zu Syeniten hin bilden,
während Magnesiumeisenskarne meistens an Graniten bis Granodioriten
gebunden sind. Zwei weitere Beispiele für Eisenskarnlagerstätten mit
hohen Magnetitgehalten sind Sarbai, USSR und Marmoraton, Ontario.
Wolframskarne, Adern und andere Lagerstättentypen liefern die größte
jährliche Wolframproduktion. Einige Beispiele für Wolframlagerstätten
sind King Island, Tasmanien; Sangdong, Korea; Canada Tungsten und MacMillan
Pass (Yukon), Kanada; und Pine Creek, California, USA; Salau Tungsten
Mine, Ariége, Frankreich. China ist der größte Produzent mit18000t, 1989.
Danach folgt die USST mit 7000t, Korea mit 1560t, Österreich mit 1543t
und Australien mit 1400t (EVANS(1993)).
Talkhaltige Skarne und ähnliche alterierte Karbonate und andere Metasedimente
liefern ca. 70% (EVANS(1993)) der weltweiten Talkproduktion. Ein Beispiel
dafür ist die Trimounts Mine in den französischen Pyrenäen. Die Graphitproduktion
ist niedriger als die Talkproduktion. Ein Beispiel für einen Graphitskarn
ist die norwegische Skaland Mine tief im arktischen Kreis südlich von Tromso,
wo 200m lange und ca. 5-6m dicke Skarnlinsen ungefähr 20-30% Graphit
enthalten.
Baisoara liegt ca. 35 km südlich von Cluj-Napoca. Die anstehenden Sedimente
wurden von Granodioritgängen durchschlagen. Das gebildete Hauptmineral
ist Magnetit neben Hämatit, Pyrit. Weitere auftretende für Skarnlagerstätten
typische Minerale sind Granate (Almandin, Andradit), Aktinolith, Tremolit,
Diopsit, Phlogopit und Epidot. Aufgrund dieser Parameter müsste Baisoara
zu den Magnesiumeisenskarnen gehören. Der wirtschaftlich interessante
Eisengehalt beträgt 26-28%, im Gestein selbst wurden Gehalte bis 30%
nachgewiesen. Der Abbau ist rückläufig.
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