alteraciones skarn cu
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CURSO PRACTICO :
ALTERACIONES HIDROTERMALES EN
YACIMIENTOS TIPO PORFIDOS Y
SKARN CUPRIFEROS
Dr. Rolando Carrascal M.
UNI – 26 y 27 Noviembre 2012
Escuela Profesional de Ingeniería Geológica
Facultad de Ingeniería Geológica, Minera y Metalúrgica
Universidad Nacional de Ingeniería
Gabinete yacimientos minerales
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Dr. Rolando Carrascal M.
Lima 27 Noviembre 2012
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ALTERACIONES HIDROTERMALES
EN YACIMIENTOS TIPO SKARN
CUPRIFEROS
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Magmatismo calcoalcalino
Modelo skarn Cu
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Sillitoe (2010)
Skarn Cu y yacimientos asociados
Sillitoe (2010)
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Tipos de fluidos
(metals)
Hedenquist
Fluído magmático primario
Satsuma White Pinatubo?
Iwojima Island bulk salinity
Fluídos magmáticos primarios
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Formación de skarn
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SKARN
CALCAREAS Calizas
Dolomías
Prograda: Grt, px, wo
Retrograda: Ep, cl, car, anf. Mármol
Hornfels
Calco alcalino
Stock
INTRUSIVOFluidos magmáticos
Aguas meteóricas
Mineralización:
Mt,py, cp, ef, gn.
Estadios de evolución de un plutón
asociado a depósitos skarn
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(Meinert, 2005)
A. Metamorfismo
isoquimico inicial
Metasomatismo
Alteración
retrógrada < T°Metasomatismo
B y C. Exsolución y
metasomatismo
D. Alteración
retrógrada < T°
Metamorfismo
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Emplazamiento magma
y metamorfismo
Facie prograda
Facie retrograda
Estadios de evolución de depósitos skarn
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Definición skarn
DEFINICION
- Rocas silicatadas producidas por el reemplazamiento metasomatico de rocas carbonatadas cerca al contact o con intrusivos- Reacción de roca con fluido en desequilibrio- Bandeados cuasi monominerales- En muy variados ambientes geológicos- Condiciones de P-T-X dadas- Zonados en espacio y tiempo- Mineralogía característica
- Ca-Fe2+ (Mg, Mn)-Fe3+ (Al)-Si- C-O-H-(F-B-S)- W-Cu-Zn-Pb-Sn-Mo- Calcosilicatos (gr, px)
Mineralogía de skarn
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(Meinert, 2005)
Mineralogía
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Grosularia Andradita Almandino Espesartina
Diópsido Wollastonita
EpidotaActinolita
Diópsido Vesubianita
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Ensambles de alteración hidrotermal
(Corbet,1991)
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Metasomatismo
- Frentes metasomáticos- Equilibrio mosaico o local : desequilibrio entre z onas- Frentes en movimiento . Termodinámicamente irreversibles
- Difusión- Gradientes potencial químico (fluido inerte)- Bidireccional. Proceso muy lento- Escala local (micras a cm). Poco efectivo- Zonados graduales
- Infiltración- Flujo de fluido a lo largo de discontinuidades (por os o fracturas)- Dominantemente unidireccional. Proceso relativamen te rápido- Escala local a regional (micras a m). Muy efectivo- Zonados netos dominantes- Zonado críptico. Desaparición de zonas
- Combinación de ambos
Flujo fluído y borde de reacción
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(Meinert, 2005)
Propagación de mútiple reacción
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Metasomatismo SiMetasomatismo
Fe+MgTransporte
Al
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Tipos de skarn
- Skarn S.S. o Infiltracionales- Metasomatismo a gran escala (infiltración)- Mayor importancia económica
- Skarn regionales , skarn bimetasomáticos, skarnoid es o skarn de reacción
- Metasomatismo local (difusión)- Metamorfismo isoquímico regional calizas-pizarras
(recristalización metamórfica)
- (Rocas de silicatos cálcicos) hornfels calcosilicat adas- Metamorfismo isoquímico- Recristalización carbonatos impuros
Contacto skarn-marmol
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(Carrascal, 1998)
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Tipos de skarn infiltracionales
- Exoskarn: Protolito sedimentario (carbonatado):cál cico o magnésico- Endoskarn: Protolito ígneo (relacionado genéticame nte)- Periskarn: (skarn silicatado) : Protolito rico en sílice
- Rocas ígneas (desligadas genéticamente)- Rocas detríticas- Rocas metamórficas
- Skarnoide : - Grano fino- Pobre en hierro- Protolito variado generalmente calcosilicatado
- Rodingita (skarn autoreaccional)- Transformación (autosomática?) rocas básicas y ult rabásicas
Contacto intrusivo-skarn-calizas
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(Carrascal, 2007)
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Ensambles minerales skarn
- Skarn cálcico- Granate (granditas y subcálcicos), piroxenos (hd-d i-jo), wollastonita- Piroxenoides (bus, rod), anfíboles cálcicos y subc álcicos, epidota,
plagioclasa, idocrasa, prehnita, ilvaita
- Skarn magnésico- Humita, forsterita, periclasa, diópsido, flogopita- Tremolita, serpentina, talco, brucita- Recurrencias cálcicas (id, gr)
- B : axinita, vonsenita, damburita, datolita (ca), fluob orita, ludwigita, sellaita (mg)
- F : fluorita, idocrasa, micas, anfíbol (ca), fluoborita , humita (mg)
- Cl - S : escapolita
- Composición zonada : granate zonado anómalo- Solución sólida- Proporción gr / px = Al, Mg, Si
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Tipos de alteración skarn Cu
Ensamble: granates-piroxenos-wollastonita
ALTERACION PROGRADA
Zonación skarn cálcico:
Intrusivo-endoskarn-magnetita-andradita-calcopirita-
wollastonita-bornita-esfalerita-marmol-caliza
Zonación skarn magnesico:
Intrusivo-endoskarn-diopsido-granate-tremolita-talco-
magnetita-marmol-dolomia
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Criterios de reemplazamiento skarn
- Restos roca caja- Contactos netos cortantes a So- Tamaño de grano mas grueso ( > 1 mm)- Zonado mineralógico y geoquímico- Mineralogía característico (gr, px, id)- (Preservación estructuras)- Geoquímica isotópica (desequilibrio)
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Skarn bimetasomatico
- Temprano. Sin metamórfico. Anterior al skarn- Zonación pequeña : mm a cm- Grano fino- Contactos litológicos (fracturas)- Paralelo a So- Composición condicionada roca caja. Bajo Fe, pocos volátiles- No alteración retrógrada- Raramente mineralizados (W-Sn)- Fe/Al (gr-px) bajo < 2 ; Fe/Ca (gr-px) bajo < 0.3- Gros - di - ftos - clzo. Asociación paragenética compa tible entorno
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(Meinert, 2005)
Metasomatismo
Metamorfismo isoquímico Bimetasomatismo
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Skarn infiltracionales
SKARN S.S.
- Tardío. Post-metamórfico- Zonación megascópica : m a hm- Grano grueso- Fracturas y contactos litológicos- Irregular o cortante a So- Influencia fluido. Alto Fe, muchos volátiles (> 0. 5 %)- Puede haber una intensa alteración retrógrada- Reemplaza a skarn bimetasomático- Mineralizados- Fe/Al (gr-px) alto > 1 ; Fe/Ca (gr-px) alto > 0.3- Gros-hd, ad-di. Skarn zonado anómalo
Metasomatismo
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(Meinert, 2005)
Skarnoide Skarn
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Endoskarn
- Flujo fluido hacia el plutón (retro circulación)- Mas abundantes sistemas someros- Raros en zonas de cúpulas (Cu, Sn)- Ausencia : profundidad o poco retroflujo- Adición de Ca (Mg) desde el exterior- Cpx, plag, (and-lab), ef, Q (gr, wo, escap, ep)- Zonación típica
- Bt - anf - px - gr- Bt - fk - plag
- Sistemas oxidantes : ep + Q y granate mas abundant e- Menos mineralizados que exoskarn- Contaminación del magma ? = poca difusividad liqui do
Endoskarn proximal
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(Meinert, 2005)
F-H. Antamina
Endoskarn
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(Carrascal, 2010)
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Exoskarn
- Cálcico : calizas o reempl. Sk. Mg. = mineralogía c álcica- Magnésico : dolomías o calizas dolomitizadas = Miner alogía magnésica- Pizarra, arenisca, rocas ígneas- Morfología
- Tabular, lenticular o pipas- Hasta 1000 m distancia del intrusivo. (distales > 300 m)
- Techo intrusiones ígneas- Raramente en zonas laterales
- Pequeños (> 10 m)- Sub-económicos
Exoskarn
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(Carrascal, 1998)
Exoskarn
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(Carrascal, 2010
Exoskarn
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(Carrascal, 2007)
Exoskarn distal
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(Meinert, 2005)
B y D.
Antamina
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Metamorfismo de contacto
- Cristalización roca ígnea (formación caparazón)- Mayor desarrollo o emplazamiento más alto- Altos gradientes de temperatura- Metamorfismo de contacto isoquímico (deshidratació n, decarbonatación)- Génesis de corneanas (hornfels) y skarn bimetasoma ticos- Etapa conductiva (1000 – 10000 años)- No circulación de fluidos- Disminuye permeabilidad y volumen- Aumenta fragilidad
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Etapa de alta temperatura
- Post solidificación plutón- Etapa convectiva restringida (< 2 Ma)- Fluido progresivamente mas alcalino. Pérdida SiO2 , Fe,, (Al, Mn). Ganancia Mg, Ca, CO2- Skarn anhidros generalmente zonados. +SiO2 , (Fe)- Gr, px, id, plag, (inc. gr)- Condiciones especiales (alto F o baja °T) : paragénesis hidratadas- 700 - 300 °C. Mayor T en sistemas profundos ( > 900 °C)- Zonación prograda típica
- Ígnea / gr (vFe) / px + id / wo + id / caliza- Ígnea / gr / hd / di / fo / fo + cc / dolomia- mt / ilv / hd / caliza
Texturas de granates de infiltración
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Granate skarnoide en marmol
Crecimiento de granates claros
a partir de núcleos de granate
skarnoide oscuro
Típicos granates
metasomaticos de crecimiento
de fluidos hidrotermales
(Meinert, 2005)
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Skarn cupríferos
- 0.03 - 9.2 Mt (X= 0.6 Mt) ; 0.7 - 4.0 % Cu (X=1.7%) ; 36 g/t Ag; 2.8 g/t Au- 20 - 320 Mt (X= 80); 0.51 – 1.9 % Cu (X=0.98 %); 1-1 2 g/t Ag; 0.8 g/t Au (PC)- Contenidos elevados en W, Mo, Bi, Zn, Au- Los mas abundantes. Relacionaos con pórfidos (+mt) grd-qmonz (Cu)- Margen continental activo (arco islas)- Epizonales - Cálcicos (magnésicos). Proximales. Poco endoskarn- Ad > di + id + wo + / act + ep + mt + sulf (intens a)- Py – cp – bn distante- fO2 intermedia - alta (mt-hm), fS2 intermedia (cp-p y)
Zonación típica skarn Cu
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Atkinson & Einaudi, (1978)
Zonación típica skarn Zn
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(Meinert, 1987)
Zonación alteración-mineralización
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Highland Boy- Bingham-UtahAtkinson & Einaudi (1978)
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Zonación alteración en función composición
del protolito y distancia intrusivoMeinert (1988)
Skarn Au Crown Jewel-Washington
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Meinert, (1998)
Zonación skarn y distribución relativa de Au
Skarn Au Junction Reefs-Australia
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- Enfriamiento final. Caída temperatura (< 350 °C)- Superpuesta a alta temperatura- Rompe la zonación- Circuitos convectivos amplios y larga duración (4 - 20 Ma)- Mayor control estructural : fracturación frágil- Sistema hidrotermal independiente ?- Retrogradación paragénesis inicial- Enriquecimiento Fe y H2O
Clanf Ca – Fe + ep + óxidos / sulf / / bt / chl / chl + rns / Q + carb
Etapa de baja temperatura
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Condicionantes
- Tipológicos- Encuadre tectónico- Composición roca ígnea- Profundidad de formación- Locales
- Composición roca caja- Distancia a la fuente- Situación estructural- Origen fluidos- Estado redox (fO2)
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Características de la roca ígnea
F. Tornos (1999)
Composición intrusivos
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Composición promedio de plutones
asociados a tipos de skarn(Meinert, 2005)
Relación oxidación intrusivo-roca caja
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(Meinert, 2005)
Influencia profundidad
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Skarn asociados con plutones de diferente
estado de oxidación y grado de cristalización
Both, Tilling,
Leveille (1988)
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Condiciones de temperatura
- Geotermómetros- Inclusiones fluidas (P – T – X)- Mineralogía
- Estabilidad minerales - Feldespatos (plag – fk) - Sericita (Na) - fto - Q- Cloritas- Granate - epidota- Biotita (Ti)- Esfalerita – estannita (Fe-Zn)- Calcita - dolomita- Arsenopirita- Intercrecimientos
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Evolución de fluídos hidrotermales
- Concentración magmática- Circulación fluidos por gradientes
- Presión o densidad (temperatura, composición)
- Exsolución fluidos magmáticos (> 5 % vol.) - Influencia profundidad intrusión - Morfología sistema- Cantidad fluido- Salinidad- Pequeñas células corta duración o unidireccional
- Entrada fluidos externos ( > 20 % vol.)- Células regionales larga duración- Canalizadas por estructuras = control estructural- Reciclado
- Ebullición : inmiscibilidad
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Distribución de granates
y piroxenos
Inclusiones fluidas
Skarn (piroxenos)
Meinert et al, (2003)
Sk Cu-Au Distrito Gaspe - Quebec
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Dataciones
- Crítico para :- Relación con rocas ígneas- Relación con fracturación- Superposición de eventos
- Sm/Nd, Rb/Sr granate- U/Pb circón, monacita, …- Re/Os sulfuros, Au- K/Ar o Ar/Ar micas, ftos, anfiboles- Rb/Sr inclusiones fluidas- Cronología relativa
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Estudios isotopos C y O
- Evolución hacia valores mas ligeros de d13C y d18O- Decarbonatación
- Simple (equilibrio)- Df = di – 1000 ln a(CO2-cc)(1-F) - Rayleigh- Df = (di + 1000)F (a(CO2-cc)-1) – 1000
- Infiltración- Frentes isotópicos- Aureolas en carbonatos encajantes
- Modelo estático- W/Rmasa = (df R – di R) / (df W – di W)(C r / C W) (a bierto)- W/Rmasa = ln ((W/R abierto) + 1) (cerrado)
- Modelo dinámico- Frente isotópico frente a químico- Modificados por cinética- Siempre domina la infiltración
- Problema reequilibrio tardío
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Sk Cu-Au Distrito Gaspe- Quebec
Isótopos D y O para determinar
composición fluido en equilibrio
con anfíboles
Composición de coexistencia
liquido-vapor en función P y TMeinert et al, (2003)
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A
PER
U
1876
Tipos de alteración skarn Cu
Ensamble: Epidota-cloritas-carbonatos-actinolita
ALTERACION RETROGRADA
Parámetros a considerar
SC
IEN
TIA
ET LABO
R
UN
IVE
RSI
DA
D N
ACIONAL DE ING
EN
I ER
IA
LIM
A
PER
U
1876
(Lentz, 1998)
Composición skarn Cu
SC
IEN
TIA
ET LABO
R
UN
IVE
RSI
DA
D N
ACIONAL DE ING
EN
I ER
IA
LIM
A
PER
U
1876
Distribución de piroxenos Einaudi & Burt (1982)
SC
IEN
TIA
ET LABO
R
UN
IVE
RSI
DA
D N
ACIONAL DE ING
EN
I ER
IA
LIM
A
PER
U
1876
Distribución de granatesEinaudi & Burt (1982)
Composición skarn Cu
SC
IEN
TIA
ET LABO
R
UN
IVE
RSI
DA
D N
ACIONAL DE ING
EN
I ER
IA
LIM
A
PER
U
1876
Einaudi & Burt (1982)
Distribución de granates y piroxenos
Skarn Cu
Composición intrusivos
SC
IEN
TIA
ET LABO
R
UN
IVE
RSI
DA
D N
ACIONAL DE ING
EN
I ER
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LIM
A
PER
U
1876
V - Pórfido-skarn Cu-Au (Js)
XIV - Pórfido-skarn Cu-Mo-
(Au) (Eoceno-Oligoceno)
II - Skarn - mesotermales (Pm)Skarn y
Reemplazamiento
Polimetálicos
Exploración geológica
skarn Perú
SC
IEN
TIA
ET LABO
R
UN
IVE
RSI
DA
D N
ACIONAL DE ING
EN
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1876
Skarn Cu - Antamina
(Carrascal, 2010)
SC
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ET LABO
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UN
IVE
RSI
DA
D N
ACIONAL DE ING
EN
I ER
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1876
Skarn Cu - Chalcobamba
S. Cardoso,(1999)
SC
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ET LABO
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UN
IVE
RSI
DA
D N
ACIONAL DE ING
EN
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U
1876
Distribución isotópica D 65 Cu %o indicando
fraccionamiento isotópico mineralización
Oxidación – reducción por mezcla
fluidos o removilización de Cu.
Maher & Larson (2007)
Skarn Cu - Tintaya
SC
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ET LABO
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IVE
RSI
DA
D N
ACIONAL DE ING
EN
I ER
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1876
Distribución mineralización
progrado y retrogrado
Maher &
Larson (2007)
Skarn Cu (Au) - Corocohuayco
SC
IEN
TIA
ET LABO
R
UN
IVE
RSI
DA
D N
ACIONAL DE ING
EN
I ER
IA
LIM
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PER
U
1876
Skarn Cu-Zn-Pb (Contonga)
Jumasha
Celendinstock
Antamina
Minera Huallanca SAC
Mineralización
Fm. Jumasha
Stock Contonga
250 m
Marmol
Skarn dewollastonita
Sulfuros
R. Carrascal (2010)
SC
IEN
TIA
ET LABO
R
UN
IVE
RSI
DA
D N
ACIONAL DE ING
EN
I ER
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A
PER
U
1876
Geometría skarn-Perú
SC
IEN
TIA
ET LABO
R
UN
IVE
RSI
DA
D N
ACIONAL DE ING
EN
I ER
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PER
U
1876
Geometría skarn- Extranjeros
SC
IEN
TIA
ET LABO
R
UN
IVE
RSI
DA
D N
ACIONAL DE ING
EN
I ER
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PER
U
1876
Au nativo en venilla cuarzo con granate y piroxeno. Mina Campanilla. Skarn Au oxidado. L. Fontbote.
L. Meinert (1986)
Skarn Au (Nambija-Ecuador)
Antamina
SC
IEN
TIA
ET LABO
R
UN
IVE
RSI
DA
D N
ACIONAL DE ING
EN
I ER
IA
LIM
A
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U
1876
SC
IEN
TIA
ET LABO
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UN
IVE
RSI
DA
D N
ACIONAL DE ING
EN
I ER
IA
LIM
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PER
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1876
Calle. Los Gladiolos 250.Urb. Jardines de Salamanca.Lima 3 – PERU.Teléfonos: (511) 2500222
(511) 999638978Email: [email protected]