Skarns y depósitos tiposkarn 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 dela minería sueca queserefierea una ganga de silicatos (anfíboles, piroxenos, granates, etc.) de ciertos depósitos de hierro y sulfuros de edad Arcaica, particularmente aquellos que han reemplazado calizas y dolomitas con introducción de grandes cantidadesdeSi, Al, Fe y Mg Algunoslausan comosinónimodetactita. No implica presencia o ausencia de mineralización Si haymineralización=Depósitodetiposkarn 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 Formados por metamorfismo regional o decontacto por procesos metasomaticos que involucran fluidos magmaticos, metamorficos, meteoricosy/omarinos (?) Cerca a intrusiones, a lo largo de fallas y zonas de cizalla, en sistemas geotermales superficiales, en el fondo oceánico y a profundidad en corteza continental • 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 variada alrededor de los centros de actividad ígnea. Incluye cuerpos estratiformes y tabulares, pipas verticales y lentes estrechos y zonas irregulares de mena que son controladas por los contactos intrusivos. 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 Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 Wollastonita CaSiO 3 Hedenbergita CaFeSi2O 6 Epidota Ca-Fe-Al-Si Tremolita Ca 2 Mg 5 ((OH F)Si 4 O 11 ) 2 Serpentina Mg 6 (OH) 8 Si 4 O 10 Diópsido CaMgSi 2 O 6 Forsterita Mg 2 SiO 4 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 •Temperatura de600°–650°C, menor en skarnsdePb-Zn •Presión uno a varios kilobares •Muchos asociados con pórfidos cupríferos sugieren niveles relativamentesomerosymenorestemperaturas 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. Arcos de islas Márgenes continentale s 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 Zn Cu 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 descriptivas basándoseen el metal económico dominante. Sietetiposprincipalesdeskarn: Fe W Pb-Zn Cu Sn Mo Au Otros: F, C, Ba, Pt, U, REE Clasificación Económica de los Skarns 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 •Recristalización metamórfica (isoquímica con pérdida de CO 2 , H 2 O, SO 2 , etc., cambios mineralógicos reflejando el protolito y circulación defluidosaaltatemperatura) --> Cornubianadecalco-silicatos •Incluyeademásel desarrollo de: mármol, cuarcitas, skarn dereacción, skarnoides, talcoywollastonitahacialaperiferia. •Difusióndeelementosen un fluido •Infiltración defluidos conteniendo especies «exóticas» (e.g., Si, Fe) con respecto a la litología infiltrada (e.g., caliza) --> Skarn de infiltración (variasdecenasdemetrosdeancho) Ca 3 Fe 2 (SiO 4 ) 3 I nteracción 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 ( CO 2 , además H 2 O, 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: CaCO 3 --> CaO + CO 2 (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) + 2SiO 2(aq) --> CaFeSi 2 O 6 hedenbergita 3CaO (s) + Fe 2 O 3(aq) + 3SiO 2(aq) --> Ca 3 Fe 2 (SiO 4 ) 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 CaFeSi 2 O 6 • Inosilicato • Grupo: Piroxenos • Clinopiroxenos de Ca • Diopsido • Augita Andradita Ca 3 Fe 2 (SiO 4 ) 3 Nesosilicato Grupo: Granate Piropo Almandino Espesartina Grosularia Uvarovita intrusion zone à grenat zone à pyroxène zone à wollastonite idocrase marbre calcaire à calcite Zonación mineral en la etapa prograda Cu skarns proximal distal GARNET brown green-yellow PYROXENE light 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 La zonación generalizada esta marcada por un incremento en la relación piroxeno/granate alejándose del contacto ígneo y la ocurrencia deidocrasa (o la ocurrencia deun piroxenoidetal como wollastonita, bustamita o rodonita) en el contacto entre el skarn y el mármol. El granate es comúnmente rojo oscuro a café en las zonas proximales, ysevuelvemas café claro en las zonas mas distales, y es verde pálido cerca al contacto con el mármol (Atkinson y Einaudi, 1978). El piroxeno no presenta un cambio tan pronunciado en el color, pero tiene un incremento progresivo en el contenido de hierro y/o manganeso hacia el contacto con el mármol (Harris y Einaudi, 1982). Etapa Retrograda Enfriamiento que involucra fluidos meteóricos, oxidantes (circulación de agua meteórica muy oxigenada), minerales anhidros progrados ricos en CO 2 substituidos por silicatos hidratados (e.g., clorita, epidota, anfibol), óxidos de hierro (magnetita, hematita), calcita, cuarzo 5CaFeSi 2 O 6 +H 2 O +3CO 2 --> Ca 2 Fe 5 Si 8 O 22 (OH) 2 +3CaCO 3 +2SiO 2 hedenbergita actinolita 3CaFeSi 2 O 6 +1/2O 2 +3CO 2 --> Fe 3 O 4 +3CaCO 3 +6SiO 2 hedenbergita magnetita Ca 3 Fe 2 (SiO 4 ) 3 +3CO 2 --> Fe 2 O 3 +3CaCO 3 +3SiO 2 andradita hematita T<400°C Salinidades<25% eq. NaCl Isótopos de Oxigeno e hidrogeno de los minerales retrogrados indican participación defluidosmeteóricos Geometría Irregular, a menudo mas grandes que el skarn progrado 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 • 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 •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 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 evolución hidrotermal delos sistemasdetiposkarn son: Tipos de skarn y factores H o s t r o c k o x i d a t i o n s t a t e d e p t h Pluton oxidation state Cu Au W Mo px>gar gar>px Fe3+ gar Mg-rich px Bio hfels Px hfels Limolita calcárea Caliza Dolomita gar px px ol ol Ca-sil (gar) Ambiente reductor Ambiente oxidante Zonación y rocas encajantes Magma fO 2 fO 2 Hematita Titanita Magnetita Ilmenita La mayoria de pórfidos Cu Etapas de mena en skarn • Etapa Prograda: scheelita (CaWO 4 ), magnetita (skarns magnesianos), sulfuros • CaCO 3 + H 2 WO 4 --> CaWO 4 + H 2 O +CO 2 • 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 continentales Mesozoicos y terciarios Arcos de islas Cuarzo diorita a monzogranitos 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