SKAŁY ENDOKONTAKTOWE

Skały endokontaktowe (endometamorficzne i endometasomatyczne) to produkty głębokich przeobrażeń chemicznych, mineralnych i strukturalnych, zachodzących w brzeżnej (stropowej i przykontaktowej) strefie samej intruzji magmowej (najczęściej granitoidowej). W przeciwieństwie do skał osłony - egzokontaktu (zob. skarny, hornfelsy, migmatyty kontaktowe), przeobrażeniom ulega tutaj krystalizujący lub skrystalizowany stop magmowy oraz porywane fragmenty skał otoczenia. Przemiany zachodzą wskutek reakcji z asymilowanymi skałami osłony oraz intensywnej wymiany składników chemicznych za pośrednictwem dyfundujących fluidów hydrotermalnych i pneumatolitycznych.

Endometasomatoza (Endometasomatyzm) polega na modyfikacji składu chemicznego i mineralnego brzeżnej partii intruzji przez masowy odpływ jednych składników (np. krzemionki SiO₂) do skał osłony oraz jednoczesny dopływ kationów (Ca²⁺ i Mg²⁺) ze skał otoczenia lub z głębszych partii magmy. Proces ten prowadzi do powstania skał o zasadowym lub obojętnym składzie chemicznym, drastycznie odbiegającym od pierwotnego składu stopu magmowego. Powstają wówczas np. odkwarcowane granitoidy, endoskarny czy biotytyty. Juskowiak (1959) opisywany proces metasomatyczny związany ze strefą desylifikacji nazywa syenityzacją, a powstające w jego wyniku zmienione skały endokontaktowe - monzonitami, syenitami oraz skałami skaleniowo-piroksenowymi.

W sąsiedztwie kontaktów z osadowymi lub metamorficznymi skałami węglanowymi (wapieniami, marmurami), kwaśny, granitoidowy stop magmowy oddaje do osłony znaczne ilości krzemionki (SiO₂), niezbędnej do formowania egzoskarnów (np. piroksenowych i granatowych). Proces ten zwany odkwarcowaniem (desylifikacją lub syenityzacją) granitu niszczy pierwotny stan równowagi krystalograficznej.

Utrata krzemionki przy jednoczesnym dopływie wapnia (Ca²⁺) i magnezu (Mg²⁺) w ramach tzw. frontu bazyfikacji powodują, że kwarc i skalenie potasowe ustępują miejsca piroksenom z szeregu diopsyd-hedenbergit oraz zasadowym plagioklazom. Skała przechodzi w twardy, zazwyczaj drobno- lub średnioziarnisty endoskarn skaleniowo-piroksenowy.

Szczegółowe badania strefy endokontaktowej w Podzamku (Juskowiak, 1959) wykazały, że procesy metasomatyczne w tej strefie przebiegają w trzech wyraźnych etapach hydrotermalnych:

• Etap wysokotermalny: Na skutek działania frontu bazyfikacji oraz wysycenia roztworami bogatymi w Ti, P, Fe i Mg krystalizują skały skaleniowo-piroksenowe. Nakładający się front feldspatyzacji (Na, K) prowadzi do powstawania skał monzonitowych i syenitowych.
• Etap średniotermalny: Wraz ze spadkiem temperatury i rozwojem procesów hydratyzacji zachodzi biotytyzacja piroksenów (pod wpływem migracji jonów K⁺) oraz powszechna uralityzacja – zastępowanie piroksenów przez wtórne amfibole (uralit), często z zachowaniem prawidłowych pseudomorfoz. Równolegle rozwija się epidotyzacja i prenityzacja, wywoływane przez uwolnione jony Ca, a w późniejszym stadium solfatarowym następuje chlorytyzacja biotytów oraz nieznaczne okruszcowanie (piryt).
• Etap niskotemperaturowy: Końcowe stadium działalności hydrotermalnej obejmuje kaolinizację skaleni potasowych oraz krążenie wód bogatych w CO₂ (stadium mofetowe), powodujące kalcytyzację i wypełnianie spękań przez kalcyt.

Saussurytyzacja to autometasomatyczny lub hydrotermalny proces przeobrażenia wapniowych plagioklazów szeregu anortyt–albit (szczególnie anortytu, bytownitu i labradoru), zachodzący pod wpływem gorących roztworów wodnych bogatych w H₂O oraz CO₂. W wyniku niestabilności chemicznej plagioklazu zasadowego następuje jego odwapnienie i rozpad na drobnokrystaliczny, nierozpoznawalny gołym okiem, mętnawy agregat mineralny nazywany saussurytem. W jego skład wchodzą plagioklazy sodowe typu albit, minerały z grupy epidotu (epidot, zoizyt, klinozoizyt) oraz kalcyt, chloryt, kwarc, serycyt lub skapolit. Przemianie tej towarzyszy charakterystyczne odbarwienie skały na kolor jasny, jasnoszary lub zielonkawobiały.

Uralityzacja to proces metasomatycznego lub metamorficznego przeobrażenia piroksenów jednoskośnych (np. augitu, diopsydu) bądź rombowych (np. enstatytu) w wyniku ich hydratyzacji w obecności fluidów hydrotermalnych. Polega na zastępowaniu piroksenów przez zielony, włóknisty lub pręcikowy amfibol z szeregu tremolit-aktynolit bądź wtórną hornblendę, nazywany uralitem. Powstały agregat amfibolowy tworzy pseudomorfozę uralitową, w której wtórny minerał precyzyjnie zachowuje pierwotny pokrój oraz zarys krystalograficzny zastępowanego kryształu piroksenu.

W strefach niepełnego zastąpienia lub na skutek zmian naprężeniowych i hydrotermalnych, odkwarcowany granit gwałtownie traci swoją pierwotną spójność krystaliczną. Ulega on wówczas procesowi dezintegracji granularnej – skała w odsłonięciu zachowuje zarys struktury granitowej, lecz przy najmniejszym nacisku lub w dłoniach łatwo rozsypuje się na pojedyncze, zwietrzałe ziarna skaleni, piroksenów i mik.

W specyficznych warunkach mikrośrodowiska brzeżnego intruzji dochodzić może do powstawania skał niemal monomineralnych, zdominowanych przez biotyt (80–90% objętości skały) z niewielką domieszką jasnych skaleni (~10–15%) oraz akcesorycznego kwarcu. Powstanie takich biotytytów kontaktowych (oraz wykazujących struktury kierunkowe kontaktowych gnejsów biotytowych) jest wynikiem nałożenia się kilku procesów geochemicznych. Migrujące z głębi intruzji resztkowe roztwory magmowe, bogate w K⁺ i H₂O, napotykają na brzegach intruzji opór skał osłony. Nagła zmiana warunków fizykochemicznych powoduje masowe wytrącanie się biotytu na samej granicy stykowej (tzw. biotite selvage). Kationów Fe i Mg potrzebnych do krystalizacji biotytu mogą dostarczać asymilowane przez magmę i przetapiane fragmenty skał osłony, np. amfibolitów, łupków ilastych, margli. Krystalizacji biotytu sprzyja także samo odkwarcowanie stopu. Ucieczka wolnej krzemionki (SiO₂) do egzokontaktu destabilizuje skalenie potasowe – potas, zamiast budować mikroklin czy ortoklaz, wiąże się w strukturze łyszczyków.

W zależności od chemizmu intruzji oraz składu skał otoczenia, w strefie endokontaktu powstawać mogą również inne odmiany skał:

• Aplitoidy i pegmatyty brzeżne: Drobno- lub gigantokrystaliczne odmiany granitu tworzące się w obwodowej części intruzji w wyniku nagromadzenia pęcherzyków gazów i fluidów resztkowych.
• Hybrydowe granity (granitoidy skażone / kontaminowane): Powstające na skutek mechanicznego dygestowania i przetapiania porwanych porwaków (ksenolitów) skał osłony, co prowadzi do lokalnego wzbogacenia granitu w hornblendę, biotyt lub epidot.
• Grajzeny (greizeny): Skały powstałe w wyniku pneumatolitycznego przeobrażenia granitów pod wpływem roztworów bogatych w fluor, bor i lit. Kwarc i skalenie ustępują w nich miejsca łyszczykom litowym (zinnwaldyt), topazowi, fluorytowi oraz kasyterytowi.
• Serpentynizowane i chlorytyzowane endodioryty / endogabbra: W przypadku intruzji zasadowych, oddziałujących na skały bogate w wodę, brzeżne partie ulegają głębokiej autometasomatozie hydrotermalnej.

Skały strefy endokontaktowej stanowią niezwykle ważny wskaźnik geologiczny – pozwalają precyzyjnie odtworzyć kierunki migracji fluidów magmowych, temperaturę krystalizacji oraz stopień asymilacji skał osłony przez intruzję. Z wieloma skałami endometasomatycznymi (np. greizenami czy endoskarnami) związane są ważne złoża rud cyny (Sn), wolframu (W), molibdenu (Mo), berylu (Be) oraz złota (Au).

W Polsce doskonałe przykłady skał endokontaktowych (odkwarcowanych granitoidów, endoskarnów oraz stref biotytytowych) można obserwować w obrzeżeniu plutonu kłodzko-złotostockiego (np. w wyrobiskach Podzamka i Złotego Stoku), w strefach brzeżnych karkonoskiego plutonu granitowego oraz w Czechach - wokół masywu Žulovej.