Эти месторождения могут иметь очень низкие концентрации золота (средние оценки 2.5 ррм), но могут быть очень крупными по объёму руды (средний размер 5 100 000 тонн). Золото очень тонкозернистое (субмикронные частицы), которое наряду с очевидной связью с природой гидротермальных изменений, является главной причиной, затруднившей интерпретацию этих изменений в течение многих лет.
В США сильное супергенное окисление было важным процессов, происходившем в этих месторождениях. Оно не являлось обязательно присутствующим процессом, характерным для аналогичных месторождений в островодужных структурах. Недавно, по мере того, как горная добыча на месторождениях США достигла больших глубин, было определено, что супергенное окисление на этих месторождениях распространялось на более глубокие горизонты, чем это ранее предполагалось. Следовательно, наша точка зрения на первоначальную гипогенную природу месторождений изменилась. И некоторые, более старые публикации на эту тему, вводят в заблуждение. Возможно, что наша идея, нацеленная на месторождения типа Карлин в островодужных структурах, нуждается в ревизии, если учесть всё, что выше сказано.
В отличие от большинства эпитермальных медно-порфировых месторождений, эти месторождения имеют низкие концентрации полиметаллов. Месторождения часто аномальны по концентрациям As, Sb, Tl, и Hg и, которые могут служить в качестве геохимических индикаторов при разведке. Другие элементы, которые имеют повышенные концентрации (но не обязательно могут быть геохимическими индикаторами), представлены Ba, F и иногда W, Mo, Sn.
Скарны
Скарны, как и месторождения типа Карлин и эпитермальные месторождения, имеют сходные взаимоотношения с порфировыми месторождениями. Различие только в температуре гидротерм. Они образуются в результате взаимодействия высокотемпературных около магматических гидротерм с карбонатными породами. Гидротермы уравновешиваются с вмещающими породами по химическому составу, а в породах могут происходить процессы метасоматоза и образования рудной минерализации, сопряжённой с этими процессами.
Различается много типов скарнов. Их минералогия контролируется составом вмещающих пород, температурой гидротерм, количеством проходящих через породу гидротерм и их составом. Мы ограничим обсуждение, в основном, скарнами, связанными с порфировой рудной минерализацией, хотя не обязательно присутствие промышленной рудной минерализации, чтобы образовались промышленные скарны. Номенклатура. Скарны, размещённые в породах, окружающих интрузию, известны, как экзоскарны. Там, где интрузия изменена, то их называют эндоскарнами. Это вполне обычно, поскольку составы гидротерм заметно изменяются, когда они взаимодействуют с карбонатами и могут затем реагировать с веществом интрузии.
Скарны называются прогрессивными, если они представлены комплексом более высокотемпературных минералов, чем во вмещающих породах и ретроградн ыми, если высокотемпературные минералы наложены на комплекс низкотемпературных минералов.
Однак это такое отличие, которое может быть не уместно применять в некоторых случаях, поскольку процесс образования скарнов может идти самопроизвольно через изменение температуры, со временем приводит к образованию наложенных минеральных комплексов. Кроме того, скарны с гидратными минералами иногда описывались, как ретроградные, т. к. не ясно образовались ли они или нет из высокотемпературных минералов. Следовательно, эти выводы должны использоваться осторожно. Так как они носят генетический характер.
Скарны могут классифицироваться на близ интрузивный (проксимальный) и удалённый (дистальный) типы.
Состав. Почти чистые известняки или мраморы - это Са-силикатные породы, иначе говоря, породы волластонит-кальцит-кварцевого состава. Аргиллитовые известняки или известняки с долей вулканического материала могут формировать скарны с более разнообразной минералогией, возможно содержащей гранаты, амфиболы, эпидот и пироксены. Они являются переходными к роговикам, которые образованы в результате высокотемпературной контактовой перекристаллизации без значительного метасоматоза. Доломитизированный известняк будет образовывать скарны с магнезиальными минералами, такими, как форстерит, периклаз или магнезиальные пироксены с ретроградными серпентинитом, тальком и бруститом.
Температура гидротермальных изменений является очевидным фактором, влияющим на минералогию. При пониженных температурах могут образоваться такие комплексы минералов, как кальцит-амфибол-кварц, присутствие в их составе пироксенов и волластонита является свидетельством их высокотемпературности. Состав гранатов часто зональный поперек месторождения. Зональность, образованная таким путём, может быть важна для направления разведочных работ. Это касается локализации рудных зон, но в связи с разнообразием скарновых месторождений трудно определить общие закономерности этого процесса. Зональность гидротермальных изменений может быть специфичной для месторождения.
Количество гидротерм, проходящих через породы, будет зависеть от её проницаемости и степени гидратации (обводнённости) родоначальной магмы. Некоторые магмы продуцируют большое количество флюидов, в то время как другие магмы относительно сухие. Аналогично, когда происходит выделение большого количества бора и фтора, происходит грейзенизация, однако, в некоторых случаях этого не наблюдается. Образование грейзенов и турмалиновых скарнов обычно связано с гидротермальными месторождениями, ассоциирующимися с большими кислыми интрузиями, а не с порфировыми интрузиями островодужных структур.
Скарны склонны к ретроградным гидротермальным изменениям, что является результатом воздействия более поздних низкотемпературных гидротерм. Они представлены комплексом минералов, аналогичным комплексу минералов типичных эпитермальных образований, но отражающих кальциевую природу пород. Это типично для золоторудных скарнов, которые имеют сложную ретроградную историю с золотой минерализацией, происходящей примерно при 250°С.
Промышленные минералы. В скарновых месторождениях, связанных с порфирами, медь и золото остаются главными промышленными элементами, хотя они ранее были важным источником железа. В некоторых скарнах Au является главным промышленным компонентом, в то же время оно является побочным продуктом при добыче Cu. Серебро обычно присутствует и может представлять промышленный интерес. Главные рудные минералы представлены пиритом, пирротином, магнетитом или гематитом и халькопиритом. Золото представлено такими минералами, как самородное золото, электрум или в акцессорных количествах в виде теллуридов. Дополнительные компоненты, такие как Zn, Pb, Sb, Co, Cd, Sn, W, Bi и эпизодически U могут иногда быть важными промышленными объектами. Концентрации Pb и Zn по сравнению с Cu обычно больше в скарновых, чем в не скарновых порфировых месторождениях. Предполагается, что карбонатные вмещающие породы улавливают Pb и Zn, которые в других случаях рассеиваются или теряются во время миграции. Sn и W, вероятно, переносятся в виде фторидных комплексов с магматическими летучими. Это приводит к образованию экзотических минералов, а также обычных минералов, таких как касситерит, шеелит и вольфрамит. Они преимущественно ассоциируют с более кислыми интрузиями.
Влияние различных факторов на образование скарнов способствует формированию разнообразных зональных структур рудной минерализации. Однако обычно W и Mo отлагаются при самых высоких температурах и, таким образом, они могли занимать центральные части зональной текстуры, которая облекалась минералами меди±золота, затем полиметаллами.
Скарновые месторождения могут иметь очень высокие концентрации металлов, но поскольку они специализированы, то обычно небольшого размера. Изучено 40 скарновых месторождений в США, в которых золото было главным промышленным минералом. Они имели средние концентрации Au = 8.6 ppm, Ag = 5.0ppm и средние запасы руды 213 000 тонн. 50 скарновых месторождений, в которых Au было сопутствующим продуктом добычи, имели средние концентрации Au = 3.7ppm, Ag = 37ppm и запасы руды 330000 тонн.
Рудные тела имели неправильную геометрию и располагались на разном удалении от родоначальной интрузии. Самое обычное размещение Cu-Au скарнов представлено в виде кольца около порфировой интрузии, хотя это и не всегда так. Как, например, в случае месторождений типа Карлин, скарны обычно встречаются реже в островодужных структурах, чем в структурах континентального типа, так как мощные карбонатные толщи менее характерны для островных дуг. В этом случае Папуа Новая Гвинея (включая Ириан Джайя), вероятно, является более благоприятной структурой для образования скарнов, чем большинство структур юго-западного сектора Пасифики и юго-восточной Азии, поскольку здесь присутствуют мощные карбонатные отложения (т.н. Ок Теди, Эртсберг). Однако фактором, благоприятствующим скарнообразованию в островодужных структурах, является присутствие обломочного материала во вмещающих породах, увеличивающих их проницаемость (см. Мезел). Имеется значительный ряд скарновых месторождений на Филиппинах.