DEPOSITOS DE TIPO SKARN

Generalidades

El trmino skarn fue introducido por petrlogos metamrficos suecos para designar rocasmetamrficas regionales o de contacto constituidas por silicatos de Ca, Mg y Fe derivados deun protolito de calizas y dolomitas en las cuales se ha introducido metasomticamente grandescantidades de Si, Al, Fe y Mg. De modo que se entiende por skarn rocas que contienenminerales calcosilicatados, tales como por ejemplo: dipsido, wollastonita, granate andradita yactinolita. Estas comnmente ocurren en aureolas metamrficas de contacto en torno aplutones que intruyen secuencias calcreas.

A este tipo de rocas metamrficas se asocia un variado grupo de depsitos mineralesextremadamente irregulares, los que pueden formar lenguas de mena que se extienden a lolargo de cualquier estructura planar (estratificacin, diaclasas, fallas, etc.) y su distribucindentro de la aureola de contacto de un intrusivo es a menudo caprichosa. Los cuerpos de menapueden terminar abruptamente con cambios en la estructura.

Los depsitos de tipo skarn han sido denominados tambin:- metamrficos hidrotermales- metamrficos gneos- metamrficos de contacto- pirometasomticos (Lindgren, 1922)

Sin embargo, el trmino SKARN es ampliamente utilizado y es adecuado para referirse a estetipo de depsitos relacionados a aureolas de contacto de intrusiones dentro de secuenciascalcreas (calizas, dolomitas). Estas ltimas roacas formadas por calcita o dolomita (CaCO3 yCaMg(CO3)2) se convierten en mrmoles, rocas crneas calcosilicatadas (hornfels) y/o skarnspor el efecto del metamorfismo de contacto.

La produccin principal de depsitos de tipo skarn incluye: Fe, Cu, W, C (grafito), Zn, Pb,Mo, Sn, U, Au., granate, talco y wollastonita. En Chile la mayor parte de los skarns soncuprferos y actualmente se explotan en el distrito de Cabildo (Cordillera de la Costa de la VRegin) donde se presenta mineralizacin de sulfuros de cobre dentro de niveles calcreosskarnificados de la Formacin Lo Prado del Cretcico Inferior en las vecindades del contactocon intrusivos albianos. Tambin existen skarn cuprferos en el distrito La Campana (VRegin), San Antonio y Panulcillo (IV Regin) todos en niveles calcreos de secuencias delCretcico Inferior. En la XI Regin de Aysn existe el yacimiento El Toqui que corresponde aun skarn de Zn-Pb-(Au) tambin en rocas calcreas del Cretacico Inferior skarnificadas, esteyacimiento es el nico productor de Zn en Chile.

Los minerales calcosilicatados dipsido (clinopiroxeno), andradita (granate clcico) ywollastonita (piroxenoide) son los dominantes en skarn mineralizados e indican, junto conotras evidencias, que el rango de formacin de skarn es en general de 400-600C. Aunque losskarn de Zn-Pb se forman a temperaturas ms bajas, en trminos generales en el proceso deformacin de skarn estn involucradas altas temperaturas. La presin es variable y estosdepsitos se forman de 1 a varios Km de profundidad.

Los skarns de USA estn asociados a prfidos cuprferos, consecuentemente son relativamentesomeros. En este caso especfico los sistemas de skarn son en realidad una extensin de losprfidos, pero con rocas de caja diferentes (ricas en calcio). Aunque en los skarns no sedesarrolla presenta alteracin flica, primero se forma el skarn y luego se mineralizainvolucrando tambin el colapso del sistema magmtico-hidrotermal y la mezcla con aguasmetericas.

Aunque existen ricos yacimientos de tipo skarn, la mayora de los skarns no contienenmineralizacin econmica.

Las secuencias de rocas calcreas o dolomticas impuras originan rocas crneascalcosilicatadas o skarnoides, las que pueden distinguirse por sus relaciones de terreno,excepto cuando hay reaccin entre capas de silicatos y de carbonatos de secuenciassedimentarias (skarn de reaccin).

El metamorfismo de contacto afecta a las rocas de caja, pero es frecuente que la intrusintambin sufra efectos metasomticos. Esto resulta en una zonacin de endoskarn (mineralescalcosilicatados dentro del intrusivo) y exoskarn (skarn en las rocas calcreas). El endoskarnocurre principalmente en la periferia de los plutones intrusivos donde el flujo de fluidos fuehacia adentro del plutn o paralelo al contacto de ste, pero usualmente estn ausentes en lascpulas de intrusiones con mineralizacin de tipo prfido debido a que domina el flujoascendente de los fluidos provenientes del plutn.

La formacin de depsitos de tipo skarn involucra esencialmente tres etapas:

1) Metamorfismo isoqumico: recristalizacin metamrfica y cambios mineralgicosreflejando el protolito y circulacin de fluidos a alta temperatura formando mineralescalcosilicatados. Incluye adems el desarrollo de: mrmol, rocas crneas, cuarcitas, skarnde reaccin, skarnoides, talco y wollastonita hacia la pperiferia.

2) Etapas mltiples de metasomatismo: cristalizacin del magma y liberacin de una fasefluida produciendo skarn metasomtico. Se forman principalmente minerales anhidros poraccin de fluidos de derivacin magmtica a temperaturas de 400-800C. Usualmente enesta etapa ocurre o comienza la mineralizacin.

3) Alteracin retrgrada: enfriamiento del plutn y circulacin de aguas de temperaturams baja, posiblemente metericas, oxigenadas, causando alteracin retrgrada de losminerales calcosilicatados metamrficos y metasomticos. En esta etapa se formannuevos minerales hidratados de temperatura ms baja, a partir de los minerales anhidrosformados previamente. Incluyen: epidota, actinolita, clorita y otras fases mineraleshidratadas, tpicamente con control estructural y sobreimpuestos a la secuencia deprogrado (fallas, contactos estratigrficos o intrusivos). En algunos casos lamineralizacin se extiende tambin a esta etapa de retrogrado.

En los skarns distales las etapas 1 y 2 estn ausentes y se froman principalmente depsitos deZn-Pb en el rango de temperatura de 210-350C.

Cabe destacar que el desarrollo de skarn depende de la profundidad de formacin. A nivelesms someros el skarn metasomtico tiene amplia extensin lateral pudiendo sobrepasar laaureola metamrfica, mientras en profundidad es relativamente pequeo comparado con laaureola de metamorfismo. Por su parte, la alteracin retrgrada es ms extensa a niveles mssomeros (ya sea un skarn ms somero o partes superiores de un sistema de tipo skarn), puestoque est controlada por la circulacin de fluidos y la participacin de aguas metericas en lafase tarda del sistema.

La mayor parte de los skarns estn ligados genticamente a rocas gneas, de modo que unmodelo que permita explicar su ocurrencia y la variedad de metales asociados, debe serpetrogentico y as es el modelo de Meinert (1993), Special Paper 40, Geological Society ofCanada. No se detallan aqu las consideraciones del modelo de Meinert, pero de acuerdo a llos tipos de metales asociados a skarns dependen principalmente de la fuente de los magmas ydel marco tectnico de la regin. Por su parte, los factores relevantes que controlan laevolucin hidrotermal de los sistemas de tipo skarn son:

- Presin (profundidad de formacin)- Estado de oxidacin del magma (fugacidad de oxgeno)- Grado de diferenciacin del magma (cristalizacin fraccionada)- Tiempo de separacin del fluido (fase voltil del magma respecto a

la cristalizacin del plutn)

Los depsitos minerales de tipo Skarn son yacimientos de reemplazo metasomticocaracterizados por la presencia de minerales calcosilicatados fanerticos de grano grueso, deCa, Fe, Mg y Mn. Reemplazan selectivamente a rocas carbonatadas y pueden asociarse conmineralizacin metlica de W, Cu, Zn, Pb, Sn, Fe-Ca y menor Au-Ag. Caractersticasgenerales: alteracin del tipo reemplazo selectivo por minerales calcosilicatados (ej. piroxenos dipsido, espinela, hedenbergita, johansenita, wollastonita; granates andradita,grossularita, almandino - espesartina; anfibolas hornblenda, tremolita-actinolita; scheelita,smectita (arcilla), clorita, epidota, talco, siderita, calcita, opalina). La mineraloga dealteracin aparece tpicamente zonada, existiendo casi siempre una superposicin de alteracinprograda por minerales de alteracin retrograda. Los minerales tpicos de alteracin tipo skarnaparecen en Meinert (1993). La roca husped es tpicamente calcrea, caliza, dolomita o rocassedimentarias clsticas calcreas (ej. limolita calcrea).

Los depsitos de tipo Skarn son variados, comprendiendo quizs la mayor familia de tipos dedepsitos, pudiendo subclasificarse estos de diversas formas. La subclasificacin ms usadaes por mena, reconocindose entre otros, skarn de Sn, skarn de W, skarn de Cu y skarns de Zn-Pb. Estos son detallados brevemente a continuacin. Para informacin detallada y extensasobre skarns se refiere al lector a Einaudi et al. (1981) y a la pgina webwww.wsu.edu:8080/~meinert/skarnHP.htm publicada por Meinert.

Skarn de Sn Estos yacimientos ocurren asociados a granitos tpicamente alcalinos (tipo S)en ambientes intrusivos intracontinentales (ej. Bolivia). Se les asocia mineralizacin de Snconjuntamente con trazas de F, Rb, Li, Be, W y Mo. Estos yacimientos poseen bajoscontenidos de sulfuros y altos contenidos de xidos en la mena. Estos yacimientos son de

pequeo volumen y baja ley, mximo 30 Mt con 0.1 0.4% Sn. Son de escasa o nulaimportancia econmica.

Skarn de W Estos yacimientos ocurren en ambientes de margen continental, relacionados amagmas de subduccin calcoalcalinos del tipo I de composicin granodiortica y cuarzo-monzontica, emplazados en secuencias de rocas calcreas lutticas. Los mineralescalcosilicatados tpicos son granates, piroxenos, scheelita y wollastonita. Estos minerales sonlos de mayor temperatura dentro de los minerales de skarn. La alteracin tipo skarn ocurre enel contacto inmediato entre el intrusivo y la roca husped calcrea, tanto a nivel de exoskarncomo endoskarn. En general estos yacimientos estn asociados a intrusivos relativamenteprofundos, bien cristalizados y textura fanertica granular. Pueden gradar a skarn de Cu, opresentarse en contacto inmediato, con muy pequeo desarrollo en skarns de Cu.

Skarn de Cu Tambin estn asociados a ambientes de margen continental, relacionados amagmas calcoalcalinos del tipo I, especficamente stocks y prfidos granodiortico/dacticos y cuarzo monzonticos. Skarns de Cu clcicos se hallan prximos o en contacto conel cuerpo intrusivo. Tienen un alto contenido de granates y una alta razn granate/piroxeno.Tambin se observa un alto contenido de magnetita hematita, indicando un ambienteoxidante. Los sulfuros tpicos son pirita, calcopirita y menor bornita y esfalerita, indicando unmoderado grado de sulfuracin. Estos yacimientos pueden estar asociados a prfidocuprferos o bien a prfidos estriles. En el caso de skarns relacionados a prfidos de cobre,estos pueden alcanzar grandes volmenes (50 a 500 Mt para el caso de prfidos cuprferosepizonales emplazados en rocas carbonatadas). Estos depsitos se forman a temperaturasentre 500 y 300 C. Scheelita aparece a veces en contacto entre roca husped e intrusivo(Ca(WO4,MO4); mineral de alta temperatura). En el caso de skarn de Cu asociado a prfidosestriles, estos tienden a ser de pequeo volumen, 1 a 50 Mt. En el caso de skarn de Cuasociado a un sistema del tipo prfido cuprfero, existe relacin entre los eventos de alteracinmetasomtica de skarn y la evolucin de alteracin del prfido. La alteracin prograda delskarn se relaciona con la alteracin potsica y est zonada con respecto al ncleo potsico.Los granates son ms andradticos a ms grosularticos desde el contacto hacia afuera. Lospiroxenos desde dipsido a hedenbergita a wollastonita, desde el contacto hacia afuera. Larazn granate/ piroxeno disminuye desde el contacto hacia afuera. En las etapas msavanzadas de la evolucin del sistema de prfido cuprfero, ocurre el colapso del sistemahidrotermal, dndose alteracin flica en el prfido, y alteracin retrograda en el skarn. Estaalteracin retrograda se superpone a la prograda, siendo muy destructiva. Se caracteriza portremolita-actinolita, smectita, siderita, calcita, talco, epidota, clorita, con xidos y/o sulfurosde fierro. La figura 33 muestra diagramas ternarios composicionales para minerales de skarnprogrados. Estos diagramas son tiles para la subclasificacin de skarns. Los vrticesrepresenta variaciones composicionales para granates y piroxenos, Ca-Mg (Grosularita-Diopsido), Ca-Fe (Almandino, Hedenbergita) y Mn (Almandino-Espesartina, Johansenita). Enestos diagramas la composicin de minerales calcosilicatados progrados para skarn de cobre seubica principalmente entre los vrtices Ca-Mg y Ca-Fe.

Skarn de Zn-Pb Corresponden a cuerpos mineralizados de reemplazo metasomtico deposicin y relacin con respecto a un intrusivo variable, pero siempre distales. Estosyacimientos ocurren en mrgenes continentales de subduccin relacionados al menos comofuente de fluidos hidrotermales a intrusivos granodiorticos y cuarzo monzonitas

calcoalcalinas del tipo I. A diferencia de los skarns de cobre, la mineraloga skarn progradaest dominada por piroxenos (razn granate/ piroxeno bajo) de composicin Ca-Fe y Mn(piroxenos hedenbergita johansenita; granates andradita almandino-spesartina). Estacomposicin es apreciada en la figura, diagrama composicional, donde muestra la distribucincomposicional de estos minerales de skarn distal. Las leyes tpicas de Zn varan entre 6 y12%, menor Pb (razn Zn/Pb 1/1 a 2/1) y menor Cu. En algunos casos se ha reportadocontenidos de 1 a 9 oz. de Ag y 1 a 2 g/t Au. Estos yacimientos ocurren distales a loscontactos intrusivos, generalmente a lo largo de contactos litolgicos y/o estructurales. No seobserva una aureola de metamorfismo centrada en el skarn, pero si una zonacin de granates apiroxenos desde un alimentador hacia afuera. Los sulfuros estn asociados con los piroxenos.La alteracin retrograda est caracterizada por ilvaita (Mn), anfibolas (actinolita-tremolita) yclorita. Estos yacimientos estn hospedados en rocas carbonatadas ya sea relacionados agranodioritas (desde batolitos profundos hasta stocks y diques epizonales) o en otros casos sinninguna relacin a intrusivos visibles. De acuerdo a su posicin y relacin con intrusivosexiste una subclasificacin de skarns de Zn-Pb (Einaudi et al., 1981).i) Cercanos a batolitos, de ambiente profundo. Estos tienden a ser pequeos, bajo en Mn

y ricos en hedenbergita, con mineralizacin de sulfuros en el skarn, con bajo desarrollode reemplazo en la roca calcrea husped.

ii) Cercanos a stocks epizonales con amplio desarrollo de skarn (350 y 500C). Estos sonricos en Mn, domina johansenita. Los sulfuros estn relacionados con los piroxenos.

iii) Distales a fuente gnea. Estos son ricos en Mn, domina la johansenita. Normalmenteexiste un cuerpo alimentador y una zonacin de minerales de skarn desde ella, desdegranates a piroxenos hasta caliza fresca. Los fluidos hidrotermales estn fuertementecontrolados por canales de permeabilidad.

iv) Vetas de carbonatos con minerales de Mn calcosilicatados (no son skarn en estrictorigor). Corresponden a vetas de cuarzo-carbonatos (calcita, siderita, rodocrosita, etc.)con trazas de minerales calcosilicatados. Ocurren a temperaturas bajo los 300 C y sondistales a su fuente. Bajo contenido de sulfuros y de escasa relevancia econmica.Representan el lmite ms distal a mineralizacin del tipo skarn. Cabe destacar que elvolumen de mineralizacin/ alteracin de un skarn en general estar controlado por elvolumen de fluido hidrotermal exsuelto desde su fuente magmtica y de la distancia detransporte. Por otra parte, el potencial de mineralizacin ser dependiente de laprofundidad y porcentaje de cristalizacin del magma relacionado (Fig. 30), siendo demayor potencial aquellos skarns de carcter epizonal.

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La figura 33 muestra diagramas ternarios composicionales para minerales de skarnprogrados. Estos diagramas son utiles para la subclasificacin de skarns. Los verticesrepresenta variaciones composicionales para granates y piroxenos, Ca-Mg (Grosularita-Diopsido), Ca-Fe (Almandino, Hedenbergita) y Mn (Almandino-Espesartina, Johansenita).En estos diagramas la composicin de minerales calcosilicatados progrados para skarn decobre se ubica principalmente entre los vertices Ca-Mg y Ca-Fe.

Figura 32. Evolucin de alteracin prograda Figura 33. Diagramas ternarios composicionalesy retrograda en sistema de skarn de contacto de mineraloga calcosilicatada prograda en skarnsy comparacin con evolucin de alteracin y campos composicionales para distintos tipos deen prfido asociado (tomado de Meinert, 1993) skarn (tomado de Einauidi et al., 1981).