قدیم در چین، یونان و روم یافت شده است (Nicolescu et al., 1989; Zhao et al., 1990; Gilg,1993). اگرچه تعاریف ابتدایی از فرایندهای تشکیل اسکارن وجود دارد (به عنوان مثال Peter,1861; von Cotta,1864) با این حال اولین کاربرد منتشر شده از اسکارن به زمان تورنبورم (Törnebohm,1875) برمیگردد. این زمینشناس واژهی اسکارن را برای سنگهای پیروکسن-گارنت دار کانسار پرسبرگ (Persberg) سوئد و به صورت کلی “سنگ اسکارن” (Skarnsteins) به کار برد. تورنبورم سنگهای غنی از پیروکسن را اسکارن سبز و سنگهای غنی از گارنت را اسکارن قهوهای نامید ( Meinert, 2005).
دوبری (Daubree,1841) یکی از نخستین پژوهشگران اسکارن است؛ او اولین گزارش را از تاثیر و نقش پیدایش ماگماتیک فلزات فلوئور، بور، فسفر و ارتباط آن‌ها را با کانی سازی قلع منتشر نمود و حضور کانی های کلسیمدار مانند فلوئورین، اکسینیت و آپاتیت در کانسارهای قلع را مرتبط با سیالات ماگمایی دانست. اصطلاح کانسارهای همبری (contact deposits) را که از اواسط قرن گذشته متداول شد، نخست فوشه (Fuches) به کار برد و سپس فیشر (Fischer) در سال 1961 آن را ترویج نمود. بک (Beck,1900) هم اسکارن را برای سنگی خاص به کار برد. این نام آن زمان به طور کلی به سنگهای حاوی گارنت، پیروکسن و اپیدوت همراه با کانسارهای مگنتیت و کالکوپیریت سوئد اختصاص داشت. سنگهای مزبور را در آن هنگام مرتبط با سنگهای آذرین نفوذی نمیدانستند، چرا که هیچ نشانی از چنین ارتباطی در کانسارهای مزبور یافت نکردند. تعریف بک از اسکارن برای بسیاری از محققین هنوز کاربرد دارد، ولی با این شرایط که سری های منیزیمدار هم در آن‌ها امکان حضور داشته باشند، و دیگر آنکه بیشتر کانسارهای اسکارنی را حاصل جایگزینی و جانشینی در کربناتهای همجوار تودههای نفوذی و همیافت با آن‌ها بدانند.
شمار زیادی از پژوهشگران از زمان دوبری به اسکارن و کانسارهای اسکارنی توجه نمودند. برت (Burt) کتاب شناسی تاریخی کامل و جامعی در این مورد ارائه نموده است. تیلی (1961)، زاریکوف (Zharikov, 1968) و برتولم (1970) از جمله پژوهشگرانی هستند که در دهههای اخیر در اسکارن و کانسارهای اسکارنی مطالعاتی نموده‌اند. اینودی و همکاران (Einaudi et al., 1981) تحقیق به نسبت کاملی در مورد کانسارهای اسکارنی، مجموعه اصطلاحات (terminology) و واژگان مربوطه و طبقه‌بندی آن‌ها انجام داده‌اند.
در دهه‌ی 1990 ماری کوس، ایلیک، اینودی، لبوتکا، کریک و سرانجام مینرت درمورد دگرگونی همبری، متاسوماتیسم و شرایط فیزیکوشیمیایی و به طور کلی کانسارهای اسکارنی پژوهش و تحقیق نموده‌اند. اسکارن و کانسارهای اسکارنی را بیش از صد سال است که به صورت علمی و به عنوان گروهی از ذخایر کانیایی (mineral deposits) مورد توجه قرار داده‌اند، اما به نظر می رسد بحث و بررسی فرایند های تکوین و پیدایش یا حتی تعاریف اصطلاحات خاص آن‌ها پایان یافتنی نباشد.
1-3- تعاریف
توصیف ذخایر اسکارنی در نوشتههای علمی قرن 19 گزارش شده است (e.g., Cotta,1864). واژه اسکارن، اولین بار توسط معدن چیان سوئدی برای کانیهای باطله کلسیمی- سیلیکاته دانه درشت همراه با ذخایر مگنتیتی و سولفیدی پرکامبرین مورد استفاده قرار گرفت (Burt,1977). گلدشمیت در سال 1911 واژه اسکارن را به طور علمی تعریف کرد. امروزه اسکارن به سنگهای دگرگونی گفته میشود که بیشتر از راه متاسوماتیسم تشکیل شده و حاوی سیلیکاتهای کلسیم، آهن، منیزیم و آلومینیم میباشند این سنگها در اثر جانشینی سنگهای غنی از کربنات در شرایط دمایی نسبتا بالا تشکیل میشوند (Ray & Webster, 1991). کانسارهای اسکارن را با نامهای دیگری مانند کانسارهای همبری (Shakov, 1947)، دگرگونی همبری (Hess and Larsen.1921)، دگرگونی آذرین، تاکتیت (Hess.1919)، متاسوماتیک همبری (Tatarinov,1963)، پنوماتولیتیک همبری (Schneiderhon,1955) و پیرومتاسوماتیک (Knopf, 1933) نیز میخوانند. اخیرا واژههای دگرگونی آذرین (Park, & MacDiarmid, 1975) یا متاسوماتیک همبری (jensen & Bateman, 1979) پذیرفته شده است، گرچه اوانز (Evans, 1987)، بکارگیری واژه پیرومتاسوماتیک را دوباره مطرح کرد. از آنجا که این نوع ذخایر در محیطهای کاملا دگرگونی یا متاسوماتیک و هر محیط بین آن‌ها وجود داشته و همبری آذرین نیز ضرورتا همیشه وجود ندارد، به نظر می رسد که هیچکدام از واژههای قبلی کامل و مناسب نیست. به همین دلیل اینودی (Einaudi,1981) واژه توصیفی و غیر زایشی اسکارن را پیشنهاد نمود، واژهای که در مفهوم ژنتیکی خود از محدودیت کمتری برخوردار بوده و برای بیشتر زمینشناسان اقتصادی قابل درک است.
1-3-1- هورنفلس، اسکارن واکنشی، شبه اسکارن، اسکارن
سنگهای کلسیمی- سیلیکاته مرتبط با ذخایر اسکارن بدین دلیل که این ذخایر معمولا در مجموعهای از سنگمیزبآن‌های مختلف شامل کربنات، شیل، سنگهای آتشفشانی و درونی تشکیل میشوند؛ طیف وسیعی از بافت، ترکیب و منشا را نشان میدهند (Einaudi & Burt,1982). همانطور که در ابتدا اسکارن توسط عدهای از محققان به رسمیت شناخته شد (به عنوان مثالLindgren,1902; Barrell,1907; Fukuchi,1907; Goldischmidt,1911; Umpleby,1913; Knopf,1918)، تشکیل ذخیره اسکارنی فرایندی پویا است. در اکثر ذخایر اسکارنی یک گذار از دگرگونی اولیه/انتهایی وجود دارد که در نتیجه آن هورنفلس، اسکارن واکنشی، اسکارنوئید (شبه اسکارن) و اسکارن، به وجود میآید. با توجه به تغییرات شدید دمایی و گردش سیالات ناشی از نفوذ ماگما (Salemink & Schuiling, 1987)، دگرگونی مجاورتی میتواند به طور قابل توجهی پیچیده تر از مدل ساده تبلور مجدد همشیمیایی باشد که به طور معمول برای دگرگونی ناحیهای مورد استناد قرار میگیرد ( Meinert, 2005). در نتیجه دگرگونی همشیمیایی سنگهای آهکی ناخالص، سنگی به نام هورنفلس کالکسیلیکاتی حاصل میشود که سنگی دانه ریز و یکنواخت است (شکل1-1-A)(Evans, 1993). اما چنان که سنگهای آهکی خالص تحت تاثیر فرایندهای تراوش (infiltration) یا نشری (diffusion) سیالات متاسوماتیک حاوی سازههای بیرونی قرارگیرند، به سنگ کالک‌سیلیکاته درشتی به نام اسکارن تبدیل میشوند که آن را اسکارن ثانویه (secondary skarn)، اسکارن جانشینی (replacement skarn)، اسکارن واقعی (proper skarn)، اسکارن کانهای (ore skarn) و نیز تاکیت نامیدهاند (شکل1-1-D) (Einaudi & Burt,1982). تشخیص هورنفلس کالک‌سیلیکاته و اسکارن از یکدیگر براساس خصوصیاتی از قبیل موقعیت زمین‌شناسی، ریخت شناسی، اندازه دانه، ترکیب شیمیایی و همچنین منطقهبندی متاسوماتیک که خاص اسکارنها میباشد؛ صورت میگیرد. سنگهای حدواسط هورنفلس کالک‌سیلیکاته دانه ریز و به نسبت همگن و اسکارنهای واقعی کالک‌سیلیکاته دانه درشت را اسکارن واکنشی (reaction skarn) میگویند که اسکارنهای با تبادل محلی (local exchange)، اسکارن با نشر بیمتاسوماتیک (bimetasomatic diffusion) و نوارهای کالک- سیلیکاته (calc-silicate bonds) هم نامیده میشوند (شکل1-1-B) (Einaudi & Burt,1982).
اینودی و همکاران (Einaudi et al., 1981) بر مبنای چگونگی پیدایش، اسکارنها را به دو گروه اسکارنهای واکنشی و شبه اسکارن (skarnoid) تقسیم نموده‌اند. در نتیجه واکنش محلولهای ماگمایی یا گرمابی با سنگهای کربناته و در دماهای بالا، اسکارن واقعی پدیدار میشود.
شبه اسکارنها به هورنفلسهای کالک‌سیلیکاته هم معروفند، طبق تعریف زاریکوف (Zharikov, 1970) شبه اسکارن اصطلاحی توصیفی برای سنگهای کالک‌سیلیکاته کم مایه از آهن و به نسبت دانه ریز است که دست کم در بخشی، ترکیب سنگ مادر را نمایان سازد. اینودی و همکاران (Einaudi et al., 1981) واژهی شبه اسکارن را برای سنگهای پرمایه از گارنت به کار میبرند که خاستگاه آن‌ها به طور دقیق مشخص نباشد. از نظر تکوینی و پیدایشی شبه اسکارن حدواسط هورنفلس صرفا دگرگونی و اسکارن دانه درشت صرفا متاسوماتیک است. این سنگها بیشتر وابسته به تغییرات متاسوماتیک کربناتهای ناخالص هستند (شکل1-1-C ).
اسکارنهای واکنشی بر اثر دگرگونی ایزوشیمیایی و در لایههای نازک شیل، واحدهای کربناته و در جایی یافت میشود که انتقال متاسوماتیک اجزاء و سازهها در بین لیتولوژیهای مجاور در مقیاسی کوچک (در حد سانتی متر) رخ دهد .( Vidale, 1969; Zarayskiy et al., 1987)در این سنگهای دگرگونی نیز مانند هورنفلسها، نیازی به ورود سازههای بیرونی مقطع رسوبی نیست. اسکارنهای واکنشی همچون اسکارنهای واقعی، منطقهبندی متاسوماتیک دارند. تنها با بررسیهای دقیق ترکیب شیمیایی کانی ها و مشخص ساختن روابط صحرایی از هم تفکیک پذیرند. امکان پیدایش انواع حدواسط اسکارنهای واکنشی و اسکارنهای واقعی هم وجود دارد. به عبارتی دیگر اسکارن واکنشی در محدود مناطق دگرگونی درجه متوسط تا بالاست و اجزای شیمیایی مورد نیاز واکنش از سنگهای دیواره و پیرامون حاصل شده است و به طور معمول کانسار سازی ندارند. در جدول1-1 مقایسه اسکارن واکنشی و متاسوماتیک آذرین آمده است (Einaudi et al., 1981).
تبلور دوبارهی دگرگونی (metamorphic recrystallization) در سنگهای آهکی ناخالص، واکنش بیمتاسوماتیک (bimetasomatic reaction) بین سنگهای گوناگون و متاسوماتیسم تراوشی (infiltration metasomatism) توسط سیالات گرمابی با منشا ماگمایی سه فرایند مهم است که در اسکارن رخ میدهد.
شکل 1 1 نمایش تشکیل انواع اسکارن. A) دگرگونی همشیمیایی شامل بازبلورش و تغییر در پایداری کانی بدون جا به جایی قابل توجه بین اجزا B) تشکیل اسکارن واکنشی در نتیجه دگرگونی واحدهای سنگشناسی میان لایهای مانند شیل و سنگ آهک با انتقال ماده در مقیاسی کوچک (بی متاسوماتیسم). C) تشکیل شبه اسکارن (اسکارنوئید) در نتیجه دگرگونی واحدهای سنگشناسی ناخالص به همراه اندکی انتقال جرم و جریان سیال D) تشکیل اسکارن متاسوماتیزمی درنتیجه پخش و نفوذ سیالات حاوی سازاهای خارجی در سنگهای کربناتی و توده‌نفوذی (Meinert,2005).
جدول 1 1 مقایسه اسکارنهای واکنشی و متاسوماتیک- آذرین (Einaudi et al., 1981)
1-4- توزیع زمانی، مکانی و اهمیت اقتصادی
با آنکه اسکارنها در تمامی قارهها یافت شدهاند ولی هم از نظر سنی و هم سنگشناسی سنگ میزبان محدودند. به طور کلی گسترش جهانی ذخایر اسکارنی در کمربندهای کوهزایی میباشد. کانسارهای اسکارنی در محدوده وسیعی از محیطهای زمین‌شناسی پرکامبرین تا ترشیری یافت شدهاند و بیشتر ذخایر مهم اقتصادی به نسبت جوان هستند (Burt,1977). سن تعداد اندکی از اسکارنهای تنگستن و قلع مهم مانند ذخیرههای کینگ آیلند پالئوزوئیک است. سن ذخایر مس و سرب- روی، غالبا ترشیری است ((Edwards et,al,1986. اسکارنها در اطراف تودههای نفوذی متقاطع کوچک تا متوسط گرانودیوریتی یا مونزونیتی گسترش بیشتری دارند. در اطراف تودههای سیلیسی یا مافیک نیز آثار متاسوماتیک کمتری دیده میشود .بررسیهای اخیر (Titley, 1973; Einaudi,1982) نشان داده که تمامی اسکارنها در دماهای بالا شکل نمیگیرند. واکنشهای منطقه همبری تابع ماهیت سنگ میزبان، مواد نشئت گرفته از توده‌نفوذی، پویایی سیالهای موجود و میزان فشار و دماست (Guilbert & Lowel,1974).
بیشتر کانسارهای اسکارنی کوچکند و به ندرت تا ده میلیون تن ذخیره دارند. شماری از کانسارهای بسیار بزرگ تا شصت میلیون تن ذخیره دارند ولی تناژ آن‌ها در مقایسه با ذخایر و سیستمهای پورفیری که به طور معمول در همجواری آن‌هاست، کم و ناچیز مینماید. با آنکه بعضی از کانسارهای اسکارنی یافت شده در ماسه سنگها و شیلها هم تناژ خوبی دارند، اما بیشتر کانسارهای اسکارنی قابل بهره برداری به این دلیل که سنگهای کربناته به آسانی دگرگون یا جایگزین میشوند در سنگهای کربناته جای دارند. مجموعههای کانیایی جدید پدید آمده در فرایند متاسوماتیک نشان از افزایش منیزیم،
