Skarns y depósitos tipo

skarn

Black limestone cut by green garnet veins with pyroxene ± wollastonite envelopes - Antamina, Peru

http://www.wsu.edu:8080/~meinert/skarnHP.html

Definición de Skarn

Es una vieja palabra de la minería sueca quese refiere a una ganga desilicatos (anfíboles, piroxenos, granates, etc.) de ciertos depósitos dehierro y sulfuros de edad Arcaica, particularmente aquellos que hanreemplazado calizas y dolomitas con introducción de grandescantidadesdeSi, Al, Fe y Mg

Algunoslausan como sinónimodetactita.

No implica presencia o ausencia de mineralización

Si haymineralización= Depósitodetipo skarn

SKARN

• Roca granular consistente en silicatos de Ca

(e.g., granate, piroxeno, anfíbol); no implica

presencia o ausencia de mineralización

Se refiere a una asociación de silicatos de calcio y

metales asociados, cuyo origen es el resultado de

procesos que involucran un reemplazamiento

metasomático e hidrotermal, también llamados

pirometasomáticos, relacionados en tiempo y espacio

al enfriamiento de cuerpos ígneos ácidos a

intermedios, y a la acción de las emanaciones

magmáticas que reaccionan con la roca de caja

carbonatada.

Características generales

Formadospor metamorfismo regional o decontactopor procesos metasomaticos que involucran fluidosmagmaticos, metamorficos, meteoricosy/omarinos

(?)

Cerca a intrusiones, a lo largo de fallas y zonas decizalla, en sistemas geotermales superficiales, en elfondo oceánico y a profundidad en cortezacontinental

• En todos los continentes y en rocas de todas las

edades (especialmente Mesozoicos)

• Principalmente en calizas

• Pueden formarse además donde las calizas no

están, virtualmente en cualquier clase de roca:

arenisca, lodolita, granito, basalto, komatiita

Tomado de:http://www.geovirtual.cl/depos/02skarn01.htm

Forma y tamaño

Los depósitos son relativamente pequeños

Distribución de manera irregular y altamente variadaalrededor de los centros de actividad ígnea.

Incluye cuerpos estratiformes y tabulares, pipasverticales y lentes estrechos y zonas irregulares demena que son controladas por los contactosintrusivos.

Skarn de Au Hedley

Rocas asociadas

• Rocas carbonatadas y sedimentos

• Se desarrollan mejor en los bordes de masas

intrusivas de composición intermedia, como

granodioritas y monzonitas.

• Adyacentes al contacto, en rocas relativamente no

reactivas como las cuarcitas pueden no tener ningún

cambio, mientras que otras como las calizas pueden

ser alteradas varios kilómetros.

• Las nuevas rocas que se forman son generalmente de

grano muy fino y se denominan hornfelsas.

Mineralogía•Primera fuente mundial de tungsteno (W), grandes productores de cobre, hierro,molibdeno y zinc y una fuente menor de cobalto, oro, plata, plomo, bismuto, estaño,berilio y boro.

•Son fuente de minerales industriales tales como:

grafito, asbesto, wollastonita, magnesita, flogopita, talco y fluorita

•Los principales minerales de mena (altamente variables de un depósito a otro) son:

Molibdenita magnetita esfalerita galena

Calcopirita bornita pirita arsenopirita

Marcasita wolframita scheelita.

Secundarios pirrotina, casiterita, hematites, oro y sulfosales de bismuto y plata

•Los minerales de ganga están representados por

granates, piroxenos, olivino, piroxenoide, anfíboles, epidota y plagioclasa

Caliza (Ca) Dolomita (Mg)

Grosularia Ca3Al2(SiO4)3

Wollastonita CaSiO3

Hedenbergita CaFeSi2O6

Epidota Ca-Fe-Al-Si

Tremolita Ca2Mg5((OH F)Si4O11)2

Serpentina Mg6(OH)8Si4O10

Diópsido CaMgSi2O6

Forsterita Mg2SiO4

Metales extraidos de los skarns

• Fe, W, Cu, Zn, Pb, Mo, Ag, Au, Sn ±U, REE, F, B

• Hasta 1900 una de las principales fuentes de Cu y Fe

• Aún la mas importante fuente de W (50% de la producción mundial)

• Algunas veces se explota para Au

Depósitos de Skarn

•Temperatura de600°–650°C, menor en skarnsdePb-Zn

•Presión uno a varios kilobares

•Muchos asociados con pórfidos cupríferos sugieren nivelesrelativamentesomerosymenores temperaturas

Los minerales calcosilicatados diópsido (clinopiroxeno),

andradita (granate cálcico) y wollastonita (piroxenoide) son los

dominantes en skarn mineralizados e indican, junto con otras

evidencias, que el rango de formación de skarn es en general de

400º-600ºC.

Ambiente tectónicoArcos de islas Márgenes

continentales

Relación entre la composición de rocas

ígneas y el metal dominante

Los metales asociados a skarns dependen principalmente de la fuente de los magmas y del marco tectónico de la región

Skarns y profundidad de formación

W

ZnCu

Clasificación

De acuerdo con el tipo de material primario y la

asociación de silicatos

a) Skarn magnesiano si la roca reemplazada es

dolomita y los silicatos son magnesianos (forsterita,

serpentina y diópsido)

b) Skarn cálcico si la roca reemplazada es caliza y los

silicatos son de Fe-Ca (andradita, hedenbergita,

grosularia, wollastonita, tremolita, epidota)

La tendencia moderna es a adoptar clasificaciones descriptivasbasándoseen el metal económico dominante.

Sietetiposprincipalesdeskarn:

FeWPb-ZnCuSnMoAu

Otros: F, C, Ba, Pt, U, REE

Clasificación Económica de losSkarns

Volumen y tenor de los skarn de

acuerdo al metal producido

Metal Volumen

(Millones/Ton)

Tenor (%)

Fe 2-10 o 40-300 30-60

W 1-22 0.5-1.6

Cu 1-50 0 50-600 1

Pb-Zn 20 4-18 (Zn)

1-10 (Pb)

Mo 10 0.5-1

Sn 20-30 0.1-0.7

Maneras de formar skarns

•Recristalización metamórfica (isoquímica con pérdida de CO2, H2O,SO2, etc., cambios mineralógicos reflejando el protolito y circulacióndefluidosaalta temperatura) --> Cornubianadecalco-silicatos•Incluyeademásel desarrollo de: mármol, cuarcitas, skarn dereacción,skarnoides, talcoywollastonitahacia laperiferia.

•Difusión deelementosen un fluido

•Infiltración de fluidos conteniendo especies «exóticas» (e.g., Si, Fe)con respecto a la litología infiltrada (e.g., caliza) --> Skarn deinfiltración (variasdecenasdemetrosdeancho)

Ca3Fe2(SiO4)3

Interacción Magma

roca huésped• Calentamiento de la roca huésped y sus fluidos -->

gradiente de T alrededor de la intrusion

• Volatilización de los componentes de la roca

huésped ( CO2, además H2O, S, etc.)

• Interacción y reacción de fluidos magmáticos con la

roca huésped y sus fluidos así como con fluidos

meteóricos infiltrados desde arriba

Etapas de formación

de un Skarn

• Metamórfica. Recristalización metamórfica isoquimica.

• Cornubiana

• Prograda. Silicatos cálcicos anhidros

• Isótopos de oxigeno en granate y piroxenos son

• compatibles con fluidos magmáticos

• Retrograda. Silicatos hidratados

• Isótopos de Oxigeno e hidrogeno de los minerales

• retrogrados indican participación de fluidos meteóricos

Etapa Metamórfica

• Volatilización: CaCO3 --> CaO + CO2 (g)

• Cambio de Volumen, porosidad

• Facilita la infiltración de fluidos

Etapa Prograda•Reacción de los fluidos magmaticos, usualmente ricos en Si-Fe, con carbonatos

CaO(s) + FeO(aq) + 2SiO2(aq) --> CaFeSi2O6

hedenbergita3CaO(s) + Fe2O3(aq) + 3SiO2(aq) --> Ca3Fe2(SiO4)3

andradita

•Formación de silicatos cálcicos anhidros (principalmente granate, piroxeno) a T ~750°-400°C.

•Magnetita se forma en skarns magnesianos •Zonación Mineralógica

•Isótopos de oxigeno en granate y piroxenos son compatibles con fluidos magmáticos

Hedenbergita

CaFeSi2O6

• Inosilicato

• Grupo: Piroxenos

• Clinopiroxenos de Ca

• Diopsido

• Augita

AndraditaCa3Fe2(SiO4)3

Nesosilicato

Grupo: Granate

Piropo

Almandino

Espesartina

Grosularia

Uvarovita

Prograde stage mineral zoning

intrusion

zone à

grenat

zone à

py roxène

zone à

wollastonite

idocrase

marbre

calcaire

à calcite

Zonación mineral en la etapa prograda

Cu skarnsproximal distal

GARNETbrown green-yellow

PYROXENElight color(high-Mg)

dark color(high-Fe)

Estado de oxidación del hierro

zonación tiempo y espacio

Mineralogia

• Relación Gar/px

• Gar color + composición

• Px color + composición

• Pyroxenoide distal -

vesuvianita

Relación de metales

• Proximal: Cu±Mo±W

• Distal: Mn-Pb-Zn-Ag-

Au

Zonacion skarn Cu

La zonación generalizada esta marcada por un incremento en larelación piroxeno/granate alejándose del contacto ígneo y laocurrencia de idocrasa (o la ocurrencia deun piroxenoide tal comowollastonita, bustamita o rodonita) en el contacto entre el skarn yel mármol.

El granate es comúnmente rojo oscuro a café en las zonasproximales, y sevuelvemascafé claro en las zonasmasdistales, yes verde pálido cerca al contacto con el mármol (Atkinson yEinaudi, 1978).

El piroxeno no presenta un cambio tan pronunciado en el color,pero tiene un incremento progresivo en el contenido de hierro y/omanganeso hacia el contacto con el mármol (Harris y Einaudi,1982).

Etapa Retrograda

Enfriamiento que involucra fluidos meteóricos, oxidantes (circulación de aguameteórica muy oxigenada), minerales anhidros progrados ricos en CO2 substituidospor silicatos hidratados (e.g., clorita, epidota, anfibol), óxidos de hierro (magnetita,hematita), calcita, cuarzo

5CaFeSi2O6 +H2O +3CO2 --> Ca2Fe5Si8O22(OH)2 +3CaCO3 +2SiO2

hedenbergita actinolita

3CaFeSi2O6 +1/2O2 +3CO2 --> Fe3O4 +3CaCO3 +6SiO2

hedenbergita magnetita

Ca3Fe2(SiO4)3 +3CO2 --> Fe2O3 +3CaCO3 +3SiO2

andradita hematita

T<400°C

Salinidades<25% eq. NaCl

Isótopos de Oxigeno e hidrogeno de los minerales retrogradosindican participación defluidosmeteóricos

Geometría Irregular, a menudo mas grandes que el skarnprogrado

Halos de intensa alteración retrograda en venas cortando a través de de un skarn de granates progrados (rojo-café) y piroxenos (bronce claro. En muchos casos, los halos de las venas podrían coalescer y obliterar completamente al granate y piroxeno progrado.

Continental Mine (New Mexico, USA)

Alteración Retrograda

Etapa de

progrado

minerales

anhidros

Etapa de

retrogrado

minerales

hidratados

Presentes en casi todos los skarns

Granate

Piroxeno

Anfibol

Cuarzo

Comunes

Olivino

Wollastonita

Epidota

Actinolita

Mas Locales

Escapolita

Zeolita

Plagioclasa

Mineralogia

•Alteración de la roca encajante, generalmente carbonatada

• Puede clasificarse de acuerdo a la mineralogía dominante

•Usualmente presenta una zonación tanto de silicatos como de minerales de mena

Exoskarn

•Alteración de la roca intrusiva

•Puede presentar zonación desde minerales potásicos (primarios?) hasta cálcicos en el contacto

•Biotita -> anfibol -> piroxeno -> granate (hacia el mármol)

•Puede fusionarse con el exoskarn

Endoskarn

Zonación mineral en la etapa prograda

Granate rojo oscuro a café Granate verde pálido

Piroxeno incrementa contenido de Fe y/o Mn

-Presión (profundidad de formación)-Estado de oxidación del magma (fugacidad de oxígeno)-Grado de diferenciación del magma (cristalización fraccionada)-Tiempo de separación del fluido (fase volátil del magma respecto a la cristalización del plutón)

Los depósitos minerales de tipo Skarn son yacimientos dereemplazo metasomático caracterizados por la presencia de minerales calcosilicatados faneríticos de grano grueso, de Ca, Fe, Mg y Mn.

Reemplazan selectivamente a rocas carbonatadas y pueden asociarse con mineralización metálica deW, Cu, Zn, Pb, Sn, Fe-Ca y menor Au-Ag.

Los factores relevantes que controlan la evoluciónhidrotermal delos sistemasdetipo skarn son:

Tipos de skarn y factoresH

ost ro

ckox

idation

sta

te

dep

th

Pluton oxidation state

Cu

Au

WMo px>gar

gar>pxFe3+ garMg-rich px

Bio hfelsPx hfels

Limolita calcárea

Caliza

Dolomita

gar

px

px

ol ol

Ca-sil (gar)

Ambiente reductor Ambiente oxidante

Zonación y rocas encajantes

Magma fO2

fO2

Hematita

Titanita

Magnetita

Ilmenita

La mayoria de pórfidos Cu

Etapas de mena en skarn

• Etapa Prograda: scheelita (CaWO4),

magnetita (skarns magnesianos), sulfuros

• CaCO3 + H2WO4 --> CaWO4 + H2O +CO2

• Etapa Retrograda: la mayoría de sulfuros,

oro y 2da generación de scheelita

La mayoria (asociados con depósitos de tipo pórfido)Calco-alkalinas

Stocks Granodiorita a monzogranito

Márgenes continentalesMesozoicos y terciarios

Arcos de islas

Cuarzo diorita a monzogranitos

Skarn de Cu

Skarn Mina Rio Frio – Semillero de investigación en metalografía y petrografía

Cpy

Hm

Bn

Cpy

Cc

Cv

Cpy

Cb

hm

mt

5-15 g/t Au (Au – Bi – Te – As asociación geoquimica)

Usualmente en protolitos ricos en clástos

Skarn de grano fino

Dominado por piroxeno rico en hierro (>Hd50)

Zonas proximales conteniendo granate

Zonas distales/tempranas con cornubiana de biotita ±feldspato K

Feldspato K, escapolita, vesuvianita, apatito, anfibol

Skarns de oro: reducidos