Γεωλογικά η Σέριφος ανήκει στη λεγόμενη Κυκλαδική Ζώνη, στην γεωτεκτονική ενότητα της μεταμορφωμένης Κυκλαδικής μάζας με παρουσία μαρμάρων, κρυσταλλικών ασβεστόλιθων, σχιστόλιθων και γνεύσιων. Αυτή συναντάται στο σύνολο, σχεδόν, των Κυκλάδων, ενώ τοπικά στη Σέριφο (και σε μερικά άλλα νησιά) παρατηρούνται γρανιτικές διεισδύσεις.

Το υπέδαφος της Σερίφου είναι πλούσιο σε κοιτάσματα αιματίτη (Fe2O3) και μαγνητίτη (Fe3O4), δηλαδή σιδηρομεταλλεύματα, που σχηματίσθηκαν από μεταμόρφωση επαφής στα όρια μίας γρανιτικής διείσδυσης και χαρακτηρίζονται ως κοιτάσματα τύπου skarn πλούσια σε διάφορα ορυκτά. Ο όρος skarn αναφέρεται σε σχηματισμούς που αποτελούνται από πυριτικά ορυκτά του ασβεστίου, μαγνησίου, σιδήρου, μαγγανίου και αργιλίου (αλουμινίου). 

Ειδικότερα, στη Σέριφο απαντάται η πιο εντυπωσιακή εμφάνιση μεταλλοφορίας τύπου skarn στην Ελλάδα. Η σημαντική αυτή εμφάνιση σχηματίστηκε κατά τη διείσδυση ενός μαγματικού σώματος (γρανοδιορίτη) μέσα σε μια σειρά μεταμορφωμένων ιζημάτων (μαρμαρυγιακοί σχιστόλιθοι, μάρμαρα και γνεύσιοι), προκαλώντας έντονη μεταμόρφωση επαφής. Τα κυριότερα ορυκτά που παρατηρούνται στο skarn της Σερίφου είναι γρανάτες, διοψίδιος, μαγνητίτης, βολλαστονίτης και σκαπόλιθος. Από τα μεταλλικά ορυκτά των skarns της Σερίφου οικονομικό ενδιαφέρον παρουσίαζε στο παρελθόν ο μαγνητίτης. Χαρακτηριστική επίσης είναι η ύπαρξη μιας μορφής χαλαζία, του πράσινου χαλαζία (πράσιος), η οποία είναι μοναδική στην Ελλάδα

Στη νοτιοδυτική περιοχή του νησιού, στη θέση Κούνδουρο, υπάρχουν κοιτάσματα χαλκού. Εκεί, πάνω από τον παραπλήσιο κόλπο του Αβεσσαλού, υπάρχει μια θέση με το χαρακτηριστικό τοπωνύμιο «Σκουριές», στην οποία έχουν ανακαλυφθεί υπολείμματα εκκαμίνευσης μεταλλευμάτων χαλκού. Οι σκουριές του χαλκού στη θέση αυτή, είναι αδιάσειστα στοιχεία για την άσκηση μεταλλουργικής δραστηριότητας από την προϊστορική εποχή έως την ύστερη αρχαιότητα.

 

Μεταλλοφορία Fe-Cu-Bi τύπου skarn στη Σέριφο 

Ο αναπληρωτής καθηγητής του Α.Π.Θ. Βασίλης Μέλφος και ο Καθηγητής του Ε.Κ.Π.Α. Παναγιώτης Βουδούρης, στο βιβλίο τους «Κοιτάσματα της Ελλάδας», εκδόσεις ΚΑΛΛΙΠΟΣ, 2022, μας δίνουν λεπτομερείς και εξειδικευμένες γεωλογικές πληροφορίες για την μεταλλοφορία της Σερίφου.

Ο γρανοδιορίτης της Σερίφου είναι ασβεσταλκαλικού χαρακτήρα, Ι-τύπου και διείσδυσε στα μάρμαρα, στους σχιστόλιθους και στους γνεύσιους της Αττικοκυκλαδικής ζώνης, κατά μήκος του ρήγματος αποκόλλησης των Δυτικών Κυκλάδων. Η διείσδυση πραγματοποιήθηκε σε μικρό βάθος (3,5-5,5 km) κατά το Άνω Μειόκαινο (11,6 – 9,5 Ma), στο μεταβατικό στάδιο μεταξύ πλαστικής και θραυσιγενούς παραμόρφωσης. Αυτό δείχνει ότι το ρήγμα αποκόλλησης έπαιξε σημαντικό ρόλο στην άνοδο και τοποθέτηση του μάγματος και άρα ο γρανοδιορίτης θεωρείται συντεκτονικός. 

Μία ζώνη μεταμόρφωσης επαφής με εκτεταμένα skarn πλούσια σε Ca-Fe-Mg και σε σιδηρούχες μεταλλοφορίες εντοπίζεται κατά μήκος των μεταμορφωμένων πετρωμάτων με πάχος 500-1000 m. Παρατηρείται μία διακριτή ζώνωση στον σχηματισμό του skarn από τον γρανοδιορίτη προς τα μεταμορφωμένα πετρώματα: 

1) ενδο-skarn με γρανάτη-πυρόξενο υψηλής θερμοκρασίας, 

2) εξω-skarn με πυρόξενο-ιλβαΐτη (CaFe3++Fe2+2(Si2O7)O(OH)) μέτριας θερμοκρασίας, και

3) υδροθερμικές φλέβες με Fe-Ba χαμηλής θερμοκρασίας. 

Αρχικά σχηματίστηκε το ενδο-skarn γρανάτη-πυρόξενου με βεζουβιανό και βολλαστονίτη κατά το πρώιμο άνυδρο στάδιο, σε συνθήκες πρόδρομης μεταμόρφωσης με υψηλές θερμοκρασίες (450-560°C). Στη θέση Βάγια, κατά μήκος μίας ζώνης διάτμησης (shear zone) στη Νότια Σέριφο, εντοπίζεται φτωχή μεταλλοφορία μαγνητίτη που σχηματίστηκε στο αρχικό στάδιο της ανάδρομης μεταμόρφωσης που επηρέασε το ενδο-skarn. 

Στη συνέχεια σε μέτριες θερμοκρασίες (260-350°C) δημιουργήθηκε η παραγένεση πυρόξενου-ιλβαΐτη με λίγο μαγνητίτη, επίδοτο, ασβεστίτη και χαλαζία, σε συνθήκες πρόδρομης μεταμόρφωσης που εξελίχθηκε σε ανάδρομη. Βόρεια από τον όρμο στο εγάλο Λιβάδι αναπτύσσεται μία εντυπωσιακή εμφάνιση αυτού του skarn, που έχει λατυποπαγή μορφή και περιλαμβάνει ευμεγέθεις ιδιόμορφους κρυστάλλους ιλβαΐτη. 

Στο τελικό στάδιο, μετά τον σχηματισμό του skarn, δημιουργήθηκε σε χαμηλές θερμοκρασίες (~200°C) μεταλλοφορία Fe-Ba που αποτελείται από αιματίτη, γκαιτίτη και βαρύτη και έχει τη μορφή λατυποπαγών και φλεβών. Η περιεκτικότητα των φλεβών σε Fe είναι σημαντική και πιθανώς ο Fe να αποσπάστηκε από το skarn κατά τη διάρκεια αυτού του τελευταίου υδροθερμικού σταδίου και μέσω των διαλυμάτων, να εμπλούτισε τη μεταλλοφορία Fe-Ba. 

Η μεταλλοφορία είναι έντονα οξειδωμένη, εντοπίζεται με τη μορφή συμπαγών σωμάτων, φλεβών και λατυποπαγών. Αποτελείται από σιδηροπυρίτη, χαλκοπυρίτη, αρσενοπυρίτη, γαληνίτη, σφαλερίτη, κοβαλτίνη, γκερσδορφίτη, γλαυκόδοτο, μαρκασίτη, αυτοφυές βισμούθιο, αυτοφυή χρυσό, βισμουθινίτη και τενναντίτη. Τα κύρια σύνδρομα ορυκτά είναι ο γρανάτης, ο πυρόξενος, το επίδοτο, ο τάλκης, ο χλωρίτης, ο αδουλαίος, ο ασβεστίτης, ο βαρύτης και ο φθορίτης. Η μεταλλοφορία σχηματίστηκε σε συνθήκες μέτριων έως χαμηλών θερμοκρασιών (190-250°C) από διαλύματα με χαμηλές αλατότητες (1,3-5,6 κβ% ισοδ. NaCI) και μαγματικής προέλευσης. Ο ρόλος του ρήγματος αποκόλλησης ήταν πολύ σημαντικός για την κυκλοφορία των μαγματικών ρευστών και των μετεωρικών διαλυμάτων που κατά την αποσυμπίεσή τους δημιούργησαν τη σιδηρούχα μεταλλοφορία τύπου skarn στη Σέριφο. 

Η μεταλλοφορία αυτή αποτέλεσε αντικείμενο εκμετάλλευσης κατά την αρχαιότητα, αλλά και μεταξύ 1869 και 1940, με συνολική παραγωγή 6.6 Mt σιδηρούχου μεταλλεύματος.