一、矽卡岩的概念及相关问题
1.矽卡岩的定义
矽卡岩(skar)，英文名为skar an，最初是瑞典中部的矿工用来指那些与矿石伴生的暗色钙质硅酸盐岩石。之后由Tornebohm(1875)正式提出，并被凌仁(1902)和研究者接受和使用。
目前，地学中公认的矽卡岩定义是:产于火成侵入岩体接触带及其附近的蚀变岩，由岩浆热及各种流体和碳酸盐岩的交代变质作用形成，属于接触交代岩。矽卡岩由多种钙镁铁锰铝硅酸盐矿物组成，主要为石榴石和辉石(透辉石)，其次为硅灰石、透闪石、阳起石、绿帘石、绿泥石、电气石、红柱石、紫石英和金云母。
2.矽卡岩的分类
1)按输出位置分为:
Exsoskarn:出现在沉积岩一侧侵入岩接触带的矽卡岩；
内生:产于岩体侧面的侵入岩体接触带；
远端矽卡岩:产于远离岩体接触带的沉积岩中。这类矽卡岩常通过断层或岩脉与主体岩体相连；
接触矽卡岩:出现在侵入接触带内外的矽卡岩。
2)根据矽卡岩成分，分为:
矽卡岩:主要由石灰岩交代形成的硅酸钙(钙铝钙石、透辉石-钙铁辉石)组成的矽卡岩，有时伴有相当数量的紫石英、硅灰石、红柱石、绿帘石、阳起石、透闪石等。，富含铁、铜、钨、锡、钼等；
矽卡岩:由交代白云质岩石形成的以硅酸镁(镁铝石榴石)为主的矽卡岩，常由镁橄榄石、透辉石、尖晶石、硅线石、蛇纹石、金云母等组成。，盛产铁矿、镁矿、硼矿等。
矽卡岩:矽卡岩，主要由含锰硅酸盐(锰铝石榴石和锰辉石)组成，富含铅、锌、银。
3.相似的岩石
1)钙硅酸盐角岩:由泥质灰岩、钙质页岩等不纯碳酸盐岩化学变质形成的细粒硅酸钙岩。
似矽卡岩(skarnoid，似矽卡岩):由石榴石、辉石等无水硅酸盐矿物组成的细粒贫铁层状变质岩，由碳酸盐岩的区域变质或热变质作用形成。其成分与矽卡岩非常相似，但矿物组合相对简单。介于纯变质角闪石和纯交代粗粒矽卡岩之间。
这两类岩石与矽卡岩相似，可由区域变质、深埋变质等作用形成。，通常不含矿物或贫矿物，因此应严格区别于矽卡岩。
4.矿物成分
矽卡岩矿物有100多种，但以硅酸盐矿物为主，如石榴石簇、辉石簇、角闪石簇、绿帘石簇、云母簇，其次是紫石英、红柱石、应时和碳酸盐矿物。
矿石矿物包括:金属氧化物磁铁矿Fe3O4、赤铁矿Fe2O3、镜铁矿Fe2O3、锡石SnO2、白钨矿CaWO4；金属黄铜矿CuFeS2、黄铁矿FeS2、磁黄铁矿fe1-xs、辉钼矿MoS2、辉铋矿BiS3、方铅矿PbS、闪锌矿ZnS、毒砂FeAsS；硼矿:勃姆石、硬硅钙石和勃姆石；铍矿物:日光石榴石、金绿宝石、硅铍石等。
5.矽卡岩的形成过程。
早期变质作用形成的角闪石、反应矽卡岩和似矽卡岩；在晚期交代作用中，形成了较粗的含矿矽卡岩。岩浆侵入导致地温梯度迅速升高，形成大的流体循环单元。当各种循环流体通过简单碳酸盐岩的裂缝时，可以发生许多不同的反应。岩体周围急剧的地温梯度产生复杂的变质晕，反应矽卡岩和似矽卡岩均可转化为小规模的交代矽卡岩。
更复杂的交代流体可能加入铁、硅、铜等岩浆成分。，在纯变质作用和纯交代作用之间形成不断变化的交代变质岩。早期变质交代温度高(可达> 1200℃)，之后因温度降低，变质蚀变作用减弱。
6.矽卡岩的形成深度
矿物平衡和流体包裹体的定量计算，加上沉积岩的厚度和火成岩的结构，可以估计矽卡岩的形成深度。根据冷凝作用、斑岩基质粒度、岩石形态、角砾岩化和破碎程度的野外观察，可判断其形成于浅部或深部环境。造山带的环境地热加热速率为35℃ /km，侵前环境温度为2km-70℃；12km-420 ℃,局部侵入热流率增大，也是400-700℃。较深的环境影响岩石体积，持续时间比浅环境长。较高的环境温度影响了岩体的结晶历史，最大程度地减少了回生和蚀变量。
当温度在400℃左右时，如果没有后期的隆升和构造事件，矽卡岩将不再冷却到石榴石和辉石的稳定线以下。深部较大的变质范围和强度会影响主岩的渗透性，并减少交代流体可获得的碳酸盐量。在极端情况下，在矽卡岩形成之前，几乎所有的石灰岩都通过变质作用转化为均质的钙质角闪石。矽卡岩仅形成于残存的石灰岩斑块状岩群中，有高品位的矽卡岩型钨矿床。
在深部环境中，岩石倾向于韧性而非脆性，侵入界面接近平行层理，或沿层理或沿沉积岩褶皱侵入。例如，在内华达州的奥斯古德山(Taylor，1976)，矽卡岩形成深度为5-10km。此时侵入接触面几乎平行于层理面，矽卡岩狭窄，延伸稳定。例如，松溪矽卡岩的宽度不到10米，而其长度和深度超过1公里(Newberry，1982)。当矽卡岩形成较深时，与岩体和变质晕相比，矽卡岩的厚度就像窄皮。
在浅环境中，岩石倾向于断裂或破裂而不是褶皱，并侵入接触面切割层面。矽卡岩切割层理，大面积占有利岩层，面积等于或超过岩体出露面积。浅部侵入引起的热液破裂大大增加了主岩的渗透性，有利于与岩体有关的交代流体和后期的冷地下水活动。地下水的补充和矽卡岩矿物的退化是浅层矽卡岩最重要的特征。最浅的矽卡岩可形成于活动地热系统和海底地热温泉中，是岩浆活动的远端产物。主要由岩脉和席状体组成，边缘凝缩，细粒至隐晶质基质。
某一阶段特定矽卡岩的发育程度取决于当地的地质环境。与浅部地质环境相比，深部地壳环境在矽卡岩周围具有更大的变质范围和更高的变质程度。
在浅层环境中，在降温和可能与地下水发生反应的过程中，退移作用比在深层环境中更强；深部环境的碳酸盐岩具有韧性而非脆性，接触带平行于层理面。浅环境正好相反。
构造类型的差异会影响矽卡岩发育的规模和形态；主要岩石成分、形成深度和构造背景使矽卡岩具有多样性。
7.矽卡岩的成因
矽卡岩与岩浆侵入有关。岩浆冷凝结晶后，释放的含矿气水热液处于岩体与碳酸盐的接触带，发生复杂的接触渗透交代和接触扩散交代作用。当侵入体附近的碳酸盐被岩浆烘烤时(接触变质)，来自岩浆的物质成分，如二氧化硅，加入到碳酸盐岩中(交代作用)；碳酸盐岩中的一些成分(如CO2)会迁移出来。在高温环境下，二氧化硅与钙、镁、锰结合形成各种硅酸盐矿物。CO2、钙、镁、锰加入岩浆中结合成硅酸盐矿物。其形成方法包括渗透交代、扩散交代和双重交代。
岩浆结晶冷凝、交代岩体、碳酸盐岩沉淀的气水热液。成矿物质主要来自岩浆气体、液体、冷凝岩体和接触带碳酸盐岩。成矿后期，渗入的天水受热循环溶解成矿物，参与了矽卡岩矿床的形成。可能存在来自地幔深处的原始初始溶液。
一些权威人士提出了火山成因论、区域变质论、埋藏变质论和矽卡岩层控论。这是矽卡岩概念的无限扩展。这种所谓的“创新”，对于矽卡岩的研究和矽卡岩矿床的寻找，除了制造混乱，没有任何积极意义。
矽卡岩一定含有石榴石，但含有石榴石的岩石不一定是矽卡岩。
一些钙硅质角岩和类矽卡岩与矽卡岩有关，可以指示矽卡岩及其矿床的发现，但并不是所有的钙硅质角岩和类矽卡岩都具有找矿意义。
8.矽卡岩形成的五个阶段。
1)矽卡岩期:生成各种硅酸盐矿物，主体形成。不会有应时。有三个阶段:
A.早期矽卡岩阶段(干矽卡岩阶段)(无矿阶段):在800℃ ~ 500℃高温超临界条件下，SiO2和Fe结合成钙铝石榴石、钙铁石榴石、透辉石、钙铁辉石、硅灰石、红柱石等各种硅酸盐。矽卡岩矿物在高温超临界条件下不含水。
CaCO3+SiO2→CaSiO3+CO2↑
CaCO3+MGC O3+2 SiO 2→camg si 2 o 6+2co 2↑
3c ACO 3+al2o 3+3s io 2→ca 3 al 2s i3 o 12+3 CO2↓
CaCO3+fe2o 3+3 SiO 2→ca 3 Fe 2s i3 o 2+3 CO2
温度高，不形成矿石沉淀。铁只能与硅酸盐等成分形成含铁硅酸盐矿物，而不能单独形成铁矿物。没有有用的矿石矿物出现。
b、晚夕卡岩阶段(湿夕卡岩阶段)(磁铁矿阶段):随着地层温度逐渐降低，约500℃ ~ 400℃，挥发份浓度逐渐明显，与硅酸盐等成分形成含水硅酸盐矿物，如阳起石、透闪石、普通角闪石、绿帘石等，故又称“湿夕卡岩阶段”。在这一阶段，当温度降至临界温度附近时，矿液中的铁不再进入硅酸盐矿物晶格，铁的活性减弱，形成单独的铁矿物磁铁矿，由于磁铁矿开始沉淀积累，可称为磁铁矿阶段。经过这一阶段，矽卡岩主体基本形成，矽卡岩矿物大规模结晶结束。
氧化阶段:这是一个过渡阶段，介于矽卡岩阶段和随后的应时硫化阶段之间。
事物之间。成型温度为400-300℃..主要矿物为钾长石、酸性斜长石、金云母等云母、含少量黑色和应时的白云母，即大量金属氧化物和含氧盐，故称“氧化物阶段”:白钨矿CaWO4、锡石SnO2、赤铁矿Fe2O3、少量磁铁矿、少量辉钼矿、磁黄铁矿、毒砂等硫化物。
2)应时-硫化物阶段:温度大大降低，SiO2不再与Ca、Mg、Al、Fe等结合。形成矽卡岩矿物。随着活性减弱，大量应时SiO2独立生成。热液中含有大量的金属组分和矿化剂H2S，它们结合形成大量的金属硫化物，以及方解石和绿泥石。这个时期可以分为两个阶段:
一、早期硫化阶段(铁-铜硫化阶段):
当温度降至300 ~ 200℃时，主要脉石矿物为绿泥石、绿帘石、绢云母、碳酸盐矿物、应时和萤石，金属矿物为黄铜矿、磁黄铁矿、毒砂、黄铁矿、辉钼矿和辉铋矿。形成的硫化物主要是铁铜硫化物，故称“铁铜硫化物阶段”。
B.晚期硫化阶段(铅锌硫化阶段):当温度下降到200℃以下时，水的作用非常明显，在交代作用早期生成大量中低矿物，如绿泥石、绢云母、应时，尤其是碳酸盐矿物。金属矿床以方铅矿、闪锌矿等铅锌硫化物为主，少量黄铜矿、黄铁矿，可称为铅锌硫化物阶段。
第二，矽卡岩矿床
矽卡岩矿床是指以矽卡岩为主要岩石的接触交代型矿床，产于岩浆侵入带中，受侵入岩体接触带控制。矽卡岩矿床是世界上最重要的钨资源来源(占70%)，是铜、铁、钼和锡的主要来源，也是金、银、铅、锌、钴、铍、稀土、硼和铋的相对次要来源。
从侵入岩内带向外，可出现矿化分带:内带斑岩型、英安岩型、内矽卡岩型，外带外矽卡岩型、远矽卡岩型、脉状矿化；成矿作用从高温、中温到低温分带组合；从氧化物到硫化物和硫化物矿物的变化。
三。矽卡岩矿床的找矿标志
1.矿床产于火山岩带的岩浆侵入岩区和次火山侵入岩区。
2.矿床产于侵入岩体、碳酸盐沉积岩和碳酸盐凝灰岩的接触变质晕中。一般矿体距离岩体接触带(岩体内外)200-300m，部分由于断层和岩脉的关系，距离岩体接触带约1-3km。
3.矿体受侵入岩体接触带控制，特别是岩体顶面凹陷部分、侵入体侧面凹陷部分、岩体与岩脉交汇处、侵入岩体重叠部分。蘑菇状和塔宋状岩体矿化良好。因此，寻找矽卡岩型矿体，研究侵入岩的形态和产状是非常重要的。
4.沉积围岩捕虏体的周围甚至全是矿体。
5.接触带内的矽卡岩并不都是矿体产出的，但所有富厚矿体都是接触带内的矽卡岩产出的；含矿矽卡岩有断裂的迹象，即接触带+矽卡岩+断裂，裙褶+断裂+矽卡岩必然产生富厚矿体。因此，断层加接触带是寻找矽卡岩矿床的有效标志。
6.隐伏侵入岩体、矽卡岩及其矿床表面常出现热变质晕带，如角闪石、钙硅角闪石、似矽卡岩、黑云母、红柱石、空晶石、堇青石斑、接触变质块、大理岩块、岩脉等。
7.重力负异常区、磁异常区、低阻高极化区往往是寻找隐伏矽卡岩矿床的地球物理标志。
8.低温-高温元素地球化学异常带是寻找隐伏矽卡岩矿床的地球化学标志。
9.不要把钙质角闪石和类矽卡岩当作区域变质、埋藏变质和火山热变质的产物。我们应该积极探索隐伏岩体和似矽卡岩矿床。
