[量子晶選] 矽卡岩（Skarn）

        矽卡岩（Skarn） 是一種典型的接觸交代變質岩，主要形成於中酸性侵入岩與碳酸鹽類岩石（如石灰岩、白雲岩）的接觸帶。其術語起源於瑞典語，最初指富含矽酸鹽礦物的脈石。矽卡岩地質至關重要，主要在於其巨大的經濟價值、科學研究意義以及在現代科技供應鏈中的核心地位。

        如果原岩為石灰岩，形成的富鈣矽酸鹽礦物為鈣質矽卡岩；如果原岩為白雲岩，形成的富鎂矽酸鹽礦物為鎂質矽卡岩；圍岩中的矽卡岩統稱外矽卡岩；有時岩體邊緣蝕變形成的矽卡岩，稱為內矽卡岩。它主要是石榴石和透輝石，其次為角閃石、綠簾石、石英所組成。矽卡岩比重大（3.3-3.9)，顏色有褐色、紅色、綠色、黑色、灰色等各種，結構有塊狀、斑雜狀、條帶狀等，有等粒或不等粒。伴生許多種礦物，如鐵、銅、鉛、鋅、鉬、鎢、錫、硼、金雲母等。

至關重要的岩石

• 關鍵金屬的主要來源

矽卡岩礦床是多種全球戰略性金屬的核心供應源：

• 鎢（Tungsten）： 矽卡岩貢獻了全球超過 70% 的鎢產量，這種金屬對國防和重工業至關重要。

• 多金屬富集： 它們常在相對較小的體積內高度濃縮多種貴重金屬，包括銅、金、銀、鐵、鋅、鉛、鉬、錫等。
• 矽卡岩（Skarn）是一種主要由鈣、鎂、鐵、鋁的矽酸鹽礦物組成的變質岩。它不僅是地質研究的重點，更是世界上許多重要金屬（如鎢、錫、銅、鐵、金）的主要來源。
• 新興技術需求： 電動車、再生能源（太陽能、風能）及電子產業的擴張，矽卡岩中的銅與關鍵金屬成為不可或缺的資源。
• 工業與科技應用

除了金屬，矽卡岩也是高品質非金屬礦產的來源：

• 工業礦物： 如矽灰石（Wollastonite）、石榴石、石墨和滑石，廣泛應用於現代工業與高科技陶瓷製造。

  

• 高利潤採礦： 由於矽卡岩礦床通常具有較高品位，這使得針對性的採礦操作在多變的市場環境中仍能保持獲利能力。

• 解密地球構造與演化

從學術角度看，研究矽卡岩有助於理解地底運作機制：

• 熱液與流體動力學： 矽卡岩是由侵入岩漿與碳酸鹽岩（如石灰岩）相互作用形成的。透過研究其溫度梯度和流體運動，科學家能解開成礦過程的奧秘。

• 地質年代與演化： 藉由先進的年代學研究（如石榴石 U-Pb 定年），矽卡岩能提供地殼變動、板塊碰撞及岩漿活動的精確歷史證據。

• 資源勘探的指標

矽卡岩的分布與大規模岩漿-熱液系統（如斑岩型銅礦）密切相關：

• 找礦潛力： 在 2026 年，地質學家透過識別矽卡岩帶的分帶特徵（如石榴石與透輝石的組合），能更有效地精準定位隱藏在地底的大型多金屬礦床。

形成機制與環境

• 交代作用 (Metasomatism)： 當岩漿侵入地殼並冷卻時，釋放出高溫、化學性質活躍且富含矽、鋁、鐵、鎂等元素的熱液。這些熱液與周邊的碳酸鹽圍岩發生劇烈的化學反應（交代），導致原有的礦物重新組合，形成全新的矽酸鹽礦物序列。

• 矽卡岩的形成，接觸交代作用通常經歷兩個主要階段：

• 等化學接觸變質階段 (Iso-chemical Stage)：當熾熱的岩漿侵入圍岩時，熱量導致圍岩（如石灰岩）發生重結晶，形成大理岩或角頁岩。此階段幾乎沒有物質交換。
• 滲透交代階段 (Metasomatic Stage)：這是形成矽卡岩的關鍵。岩漿冷卻過程中釋放出富含矽（Si）、鋁（Al）、鐵（Fe）、鎂（Mg）的熱液，這些熱液滲入碳酸鹽圍岩，與其中的鈣（Ca）發生劇烈的化學反應，取代了原有的碳酸根，形成複雜的矽酸鹽礦物。

• 分帶性： 矽卡岩常表現出明顯的分帶現象。靠近岩體邊緣形成的稱為內矽卡岩；在圍岩中形成的稱為外矽卡岩。

主要特徵

• 礦物組成： 主要由鈣、鎂、鐵的矽酸鹽礦物組成，常見礦物包括石榴石（如鈣鋁榴石、鈣鐵榴石）、輝石（如透輝石）、透閃石、綠簾石、符山石及矽灰石。

矽卡岩以其獨特的礦物組合為特徵，通常呈現鮮艷的綠色、紅色或褐色：

 

• 鈣鐵榴石族 (Garnet Group)： 主要是鈣鋁榴石 (Grossular) 和鈣鐵榴石 (Andradite)。

• 輝石族 (Pyroxene Group)： 主要是透輝石 (Diopside) 和鈣鐵輝石 (Hedenbergite)。

• 其他特徵礦物： 矽灰石 (Wollastonite)、符山石 (Idocrase)、綠簾石 (Epidote)、磁鐵礦 (Magnetite)。

• 物理性質：
• 顏色： 變化較大，常見綠色、褐色、紅色、灰色、黑色或白色。由於含有大量榴石與輝石，常顯現深綠色、暗紅色或黃褐色。
• 結構： 多為中粗粒晶質結構，具備塊狀、條帶狀或斑雜狀構造。塊狀構造，晶體通常較粗大。
• 比重： 通常較大，約在 3.3 至 3.9 之間。
• 硬度： 由於富含矽酸鹽礦物，整體硬度較高。

• 產狀： 嚴格受控於侵入體與碳酸鹽岩的接觸帶。

經濟價值：矽卡岩型礦床

        矽卡岩在經濟地質學中極為重要，因為它常與多種金屬礦床共生。隨著熱液的演化，金屬元素會在矽卡岩中沉澱形成矽卡岩型礦床： 

• 主要產出金屬： 鐵 (Fe)、銅 (Cu)、鉛 (Pb)、鋅 (Zn)、鎢 (W)、錫 (Sn)、鉬 (Mo)、金 (Au) 等。

矽卡岩與多種經濟金屬礦產密切相關，常見的礦床類型包括：

• 鎢 (W) 矽卡岩： 通常與花崗岩類侵入體有關（如著名的中國湖南地區礦床）。
• 銅 (Cu) 矽卡岩： 常見於斑岩系統的周邊。
• 鐵 (Fe) 矽卡岩： 產出大量的高品位磁鐵礦。
• 錫 (Sn) 矽卡岩： 多與演化程度較高的酸性花崗岩相關。
• 案例： 截至 2026 年，許多超大型礦床（如中國西南地區的白鎢礦床）仍主要賦存於層狀矽卡岩中。

寶石學應用

        部分具備特殊顏色或透明度的矽卡岩被開發為寶玉石，例如產自巴基斯坦的「山南矽卡岩 (Sannan Skarn)」，其外觀呈現鮮綠色（因含鉻元素），常被製成弧面寶石或雕件，因外觀與翡翠相似而受到市場關注。 

關於 Sannan Skarn 的補充

        若 "Sannan" 指的是特定的地質單元（例如某些區域性地層名稱），該地的矽卡岩通常具有高度的分帶性 (Zoning)。從岩體向外，礦物組合會從高溫向中低溫演變，這種分帶現象是地質找礦的重要依據。