Skarn

Charakteristika

Co je skarn

Skarn je hornina a zároveň označení pro charakteristickou minerální asociaci vznikající při vysokoteplotních reakcích mezi horninou a chemicky aktivními fluidy. Klasické skarny se tvoří tam, kde magmatická intruze pronikne do vápence nebo dolomitu. Samotné zahřátí vede ke kontaktní metamorfóze, ale pro skarn je zvlášť důležitý metasomatismus: do horniny proudí roztoky, které přinášejí a odnášejí chemické prvky a zásadně mění původní minerální složení.

Výsledkem bývá hrubozrnná hornina bohatá na vápenato-silikátové minerály. Velmi časté jsou granáty a pyroxeny, podle podmínek se přidává epidot, wollastonit, amfibol, magnetit a řada dalších minerálů. Přesné složení závisí na chemismu původní karbonátové horniny, složení magmatu, teplotě, tlaku a vlastnostech hydrotermálních roztoků.

Proces vzniku

První fáze může začít kontaktní metamorfózou, kdy se vápenec přeměňuje na mramor a vznikají nové minerály stabilní při vyšších teplotách. Následně do horniny pronikají fluidy uvolněné z chladnoucího magmatu nebo cirkulující okolní horninou. Roztoky nesou křemík, železo, hliník, síru a další složky. Reakcí s vápníkem a hořčíkem karbonátové horniny vznikají nové silikáty.

Protože přísun fluid není všude stejný, skarnové těleso bývá zonální. U kontaktu s intruzí může převládat jiná minerální asociace než blíže k mramoru. Pozdější ochlazování a další hydrotermální fáze mohou starší minerály částečně přeměnit a doplnit sulfidy, křemen nebo karbonáty. Jediný odkryv tak může zachovat několik po sobě jdoucích etap reakce.

Druhy skarnů

Skarny se třídí podle různých kritérií. Podle původní horniny se rozlišují vápenaté a hořečnaté skarny. Geologové také používají termíny endoskarn pro přeměněnou část intruzivní horniny a exoskarn pro reakční zónu v okolní hornině. Další klasifikace vychází z dominantních minerálů nebo z kovu, s jehož ložiskem je skarn spojen.

Granátové a pyroxenové skarny mohou mít zelenou, hnědou, červenohnědou i téměř černou barvu. Hrubozrnná stavba často vytváří dobře viditelné krystaly a skarny proto poskytují atraktivní sběratelské minerály. Mineralogický vzhled však sám o sobě nestačí k pochopení původu; důležitý je prostorový vztah k intruzi, karbonátovým horninám a hydrotermální mineralizaci.

Rudní význam

Skarnové systémy patří mezi důležité typy rudních ložisek. Mohou koncentrovat železo, měď, wolfram, cín, zinek, olovo, zlato, molybden a další prvky. Kovové minerály se často objevují v pozdějších fázích vývoje, kdy chladnější hydrotermální roztoky prostupují již vytvořeným granátovo-pyroxenovým skarnem. Ekonomicky významné zrudnění proto nemusí být rovnoměrně rozptýleno v celém tělese.

Průzkum skarnů kombinuje geologické mapování, mineralogii, geochemii a geofyzikální metody. Složení granátů a pyroxenů může pomáhat určit teplotu a chemické podmínky vzniku a někdy také naznačit blízkost rudní zóny. Skarny jsou proto významné nejen jako horniny, ale i jako záznam proudění fluid v okolí magmatických těles.

Výskyt a význam pro geologii

Skarny se vyskytují v mnoha horských a magmatických oblastech světa, kde intruze pronikaly do karbonátových sedimentů. Jejich studium umožňuje rekonstruovat chemickou výměnu mezi magmatem, hydrotermálními roztoky a okolními horninami. Na malém prostoru lze často sledovat výrazné změny minerálního složení a vytvořit model, jak teplota a chemismus tekutin měnily horninu během chladnutí magmatického systému.

Mineralogická zonálnost

Typická skarnová tělesa mohou vykazovat nápadné prostorové pásmování. V jedné zóně převládá granát, v jiné pyroxen nebo wollastonit a dále od kontaktu mohou navazovat mramory a méně přeměněné horniny. Směr a šířka zón odrážejí teplotní gradient, propustnost hornin i směr proudění hydrotermálních roztoků. Mapování těchto změn proto pomáhá rekonstruovat vývoj celého systému.

Během pozdější retrográdní fáze reagují vysokoteplotní minerály s chladnějšími vodnatými fluidy. Mohou vznikat epidot, amfiboly, chlority, kalcit a sulfidy rudních kovů. Právě tato mladší přeměna bývá v ekonomických ložiscích důležitá, protože s ní může souviset významná část kovové mineralizace. Skarn je tedy výsledkem více na sebe navazujících procesů, nikoli jediné krátké reakce.

Kontakt s magmatickým tělesem

Rozsah skarnizace závisí na velikosti a teplotě magmatického tělesa i na chemickém složení okolních hornin. Vápenec bohatý na kalcit reaguje jinak než dolomitický karbonát a také složení magmatických fluid ovlivňuje, zda převládnou granáty, pyroxeny nebo jiné minerály. Proto mohou mít dvě skarnová ložiska podobného stáří velmi odlišné minerální asociace. Geologové z těchto rozdílů odvozují podmínky, za nichž hornina vznikala.

Výskyt v terénu

V terénu může skarn vytvářet nepravidelná tělesa, čočky a pásy podél kontaktu intruze s karbonátovými horninami. Nápadná bývá zelená, hnědá nebo červenohnědá barva daná pyroxeny, granáty a dalšími minerály. Přechody do okolní horniny mohou být ostré i pozvolné. Pro správné určení je proto důležité sledovat nejen jednotlivý vzorek, ale i jeho polohu vůči magmatickému tělesu a původním karbonátům.