Skarns y depósitos tipo skarn · Los depósitos minerales de tipo Skarn son yacimientos...
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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
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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
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SKARN
• Roca granular consistente en silicatos de Ca
(e.g., granate, piroxeno, anfíbol); no implica
presencia o ausencia de mineralización
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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.
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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
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• 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
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Tomado de:http://www.geovirtual.cl/depos/02skarn01.htm
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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.
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Skarn de Au Hedley
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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.
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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
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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
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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
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Depósitos de Skarn
•Temperatura de600°–650°C, menor en skarnsdePb-Zn
•Presión uno a varios kilobares
•Muchos asociados con pórfidos cupríferos sugieren nivelesrelativamentesomerosymenores temperaturas
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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.
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Ambiente tectónicoArcos de islas Márgenes
continentales
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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
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Skarns y profundidad de formación
W
ZnCu
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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)
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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
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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
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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)
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Ca3Fe2(SiO4)3
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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
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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
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Etapa Metamórfica
• Volatilización: CaCO3 --> CaO + CO2 (g)
• Cambio de Volumen, porosidad
• Facilita la infiltración de fluidos
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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
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Hedenbergita
CaFeSi2O6
• Inosilicato
• Grupo: Piroxenos
• Clinopiroxenos de Ca
• Diopsido
• Augita
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AndraditaCa3Fe2(SiO4)3
Nesosilicato
Grupo: Granate
Piropo
Almandino
Espesartina
Grosularia
Uvarovita
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Prograde stage mineral zoning
intrusion
zone à
grenat
zone à
py roxène
zone à
wollastonite
idocrase
marbre
calcaire
à calcite
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Zonación mineral en la etapa prograda
Cu skarnsproximal distal
GARNETbrown green-yellow
PYROXENElight color(high-Mg)
dark color(high-Fe)
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Estado de oxidación del hierro
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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
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Zonacion skarn Cu
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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).
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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
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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
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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
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Etapa de
progrado
minerales
anhidros
Etapa de
retrogrado
minerales
hidratados
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Presentes en casi todos los skarns
Granate
Piroxeno
Anfibol
Cuarzo
Comunes
Olivino
Wollastonita
Epidota
Actinolita
Mas Locales
Escapolita
Zeolita
Plagioclasa
Mineralogia
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•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
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•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
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Zonación mineral en la etapa prograda
Granate rojo oscuro a café Granate verde pálido
Piroxeno incrementa contenido de Fe y/o Mn
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-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:
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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
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Bio hfelsPx hfels
Limolita calcárea
Caliza
Dolomita
gar
px
px
ol ol
Ca-sil (gar)
Ambiente reductor Ambiente oxidante
Zonación y rocas encajantes
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Magma fO2
fO2
Hematita
Titanita
Magnetita
Ilmenita
La mayoria de pórfidos Cu
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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
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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
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Skarn Mina Rio Frio – Semillero de investigación en metalografía y petrografía
Cpy
Hm
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Bn
Cpy
Cc
Cv
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Cpy
Cb
hm
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mt
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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