矽卡岩，英文名为Skarn，是一种特殊的变质岩石，主要形成于高温岩浆活动期间，特别是在火成岩体（如中性或酸性侵入岩）与富含碳酸盐（如石灰岩）的围岩接触带或其附近。其形成机制涉及接触交代变质作用，具体过程如下：

1. 高温热液作用：当高温的岩浆侵入到地壳较浅层时，会释放出热液。这些热液富含硅、铝等元素，并且温度很高，足以引起周围岩石的变质作用。

2. 化学不平衡与交代作用：热液与碳酸盐岩石（如石灰岩）及邻近的铝硅酸盐岩石接触后，由于化学成分的不均衡，会发生一系列复杂的交代反应。在此过程中，钙离子（Ca²⁺）从碳酸盐岩石迁移到铝硅酸盐岩石中，而二氧化硅（SiO₂）和氧化铝（Al₂O₃）等则从铝硅酸盐岩石迁移到碳酸盐岩石中。这种元素的交换导致了原有岩石成分的根本改变。

3. 矿物组成的变化：随着元素的迁移和新矿物的形成，原有的碳酸盐和铝硅酸盐矿物被替换，产生了新的矿物组合，如石榴子石、透辉石、硅灰石、绿帘石等。有时还会形成经济上有价值的金属矿物，如黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等。

4. 结构与构造：矽卡岩通常具有不等粒粒状变晶结构，晶粒较粗大，呈现出块状构造，颜色较深，常见暗褐色或暗绿色，相对密度较大。

5. 热液活动的多样性：除了经典的接触交代作用外，还有其他类型的热液活动可以形成不同类型的矽卡岩，如接触渗滤矽卡岩，这主要通过单向的溶液迁移作用形成。

总之，矽卡岩的形成是一个复杂的地质过程，涉及到高温岩浆活动、热液流体的交代作用以及原有岩石成分的深刻改造，这一过程对于理解地球内部物质循环和成矿作用具有重要意义。

图 来自意大利北部Monzoni山的矽卡岩，含重结晶方解石(蓝色)、石榴石(棕色)和辉石(绿色)。这块岩石宽6厘米。来源:Siim Sepp (2012) CC BY-SA 3.0