Depósitos tipo skarn

Paulina Durán-Joseline TapiaPrimavera 2015

Generalidades

Skarn

● El término skarn fue introducido por petrólogos metamórficos suecos para designar rocas metamórficas regionales o de contacto constituidas por silicatos de Ca, Mg y Fe derivados de un protolito de calizas y dolomitas en las cuales se ha introducido metasomáticamente grandes cantidades de Si, Al, Fe y Mg.

● De modo que se entiende por skarn rocas que contienen minerales calcosilicatados, tales como por ejemplo: diópsido, wollastonita, granate andradita y actinolita. Figura 1. Skarn de grosularia, Concepción del Oro, Zacatecas MEXICO.

Fuente: earthphysicsteaching.

Skarn

● El término Skarn fue definido por petrólogos metamórficos suecos para designar rocas metamórficas regionales o de contacto constituidas por Ca, Mg y Fe, elementos provenientes de un protolito calcáreo (rocas calizas y dolomitas) en las cuales se ha introducido metasomáticamente1 en grandes cantidades Si, Al, Fe, Mg; esto a partir de la intrusión de un magma.

Figura 2. Formación de un depósito tipo skarn. Fuente: Griem, Geovirtual 2, Departamento de Geología,

Universidad de Atacama

1Metasomatismo: sustracción o adición de componentes químicos a una roca mediantes fluidos acuosos con el requisito de que la roca debe mantenerse en el estado sólido

Forma del depósito tipo Skarn

● Los depósitos minerales tipo skarn son de forma irregular, pueden formar lenguas de mena que se extienden a lo largo de cualquier estructura planar (estratificación, diaclasas, fallas, etc.)

● Su distribución dentro de la aureola de contacto es poco definida, ya que los cuerpos mineralizados pueden terminar abruptamente debido a alguna estructura.

Figura 3. Forma irregular de los depósitos tipo skarn. Fuente: monografias.com

Figura 4. Sección transversal esquemática que muestra mineralización y alteración en el depósito Upper Manto. Fuente: www.sec.gov

Tipos de mena● Los depósitos minerales de tipo Skarn son de reemplazo metasomático

caracterizados por la presencia de minerales calcosilicatados faneríticos de grano grueso de: Ca, Fe, Mg y Mn.

Figura 5. Modelo de depósito tipo skarn. Fuente: www.sec.gov

● La producción principal de depósitos de tipo skarn incluye:○ Fe○ Cu○ W○ C (grafito)○ Zn○ Pb○ Mo○ Sn○ U○ Au○ granate○ talco○ wollastonita.

Características del depósito

● Una vez ocurrida la intrusión del magma con la roca calcárea, estas rocas se convierten en rocas metamórficas, como mármoles, rocas corneanas calcosilicatadas (hornfels) y/o Skarns por efecto del metamorfismo de contacto.

Figura 6. Mármol. Fuente: flexiblelearning.auckland.ac.nz

Endoskarn y exoskarn

Clasificación de skarn según su composición

Cálcicos Caliza

Magnésicos Dolomita

Y ambos pueden ser endo o exoskarn.

Endoskarn y exoskarn● El metamorfismo de contacto afecta a las rocas de caja, pero es frecuente que la intrusión también

sufra efectos metasomáticos.● Esto resulta en una zonación:

○ Endoskarn: Minerales calcosilicatados dentro del intrusivo.○ Exoskarn: skarn en las rocas calcáreas.

Figura 7. Esquema de endoskarn y exoskarn. Fuente: Higueras, P. Procesos tardimagmáticos y yacimientos asociados

Figura 8. Depósitos tipo skarn de Fe, hierro, cobre y oro, y tipo manto Cu-(Ag) en la cordillera de los Andes del sureste de la Provincia de Mendoza (34°–36°S), Argentina. Fuente: Franchini et al., 2007, Explr Min Geol, 16: 233-265

Depósitos tipo skarn: endo y exoskarn● El endoskarn ocurre principalmente en la periferia de los plutones intrusivos donde el flujo de fluidos

fue hacia adentro del plutón o paralelo al contacto de éste.● Usualmente están ausentes en las intrusiones con mineralización de tipo pórfido debido a que domina el

flujo ascendente de los fluidos provenientes del plutón.● Generalmente los skarn de interés económico son de origen calcáreo y exoskarn.

Figura 9. Esquema de endo y exoskarn. Fuente: http://aabetmen.blogspot.cl

Etapas de formación de un skarn

Etapas de formación

● Existen diferentes asociaciones minerales en los depósitos tipo Skarn, y sus procesos de formación son similares, emplazamiento de una intrusión, actividad magmática e hidrotermal, en diferentes niveles en la corteza.

● Estos se explican mediante los siguientes procesos:○ Skarn prógrado:

■ Metamorfismo isoquímico (metamorfismo de contacto)■ Metasomatismo y reemplazo (exsolución de fluido magmático y

comienzo de la mineralización)○ Skarn retrógrado

■ Alteración retrógrada (influencia de aguas meteóricas)

1. Metamorfismo isoquímico

● Corresponde a la recristalización metamórfica y cambio mineralógicos reflejando el protolito y circulación de fluidos a alta temperatura formando minerales calcosilicatados y rocas de metamorfismo de contacto llamadas Hornfels o Corneanas.

● Incluye además el desarrollo de: mármol, rocas córneas, cuarcitas, skarn de reacción, skarnoides, talco y wollastonita hacia la periferia (fases anhidras)

● No hay mineralización en esta etapa.

Fases anhidrasFavorecen la porosidad

H2O

Dolomitas Granate, clinopiroxeno, tremolita, talco/ Flogopita

Calizas Granate, versuvianita,wollastonita, mármol

2. Metasomatismo y reemplazo

● Exsolución de fluido magmático○ Cristalización del magma y

liberación de una fase fluida rica en H2O, CO2 y vapor (provenientes de la intrusión), la cual genera el skarn o halo de alteración.

○ Se forman minerales anhidros, a temperaturas de 400 y 800°C

○ En esta etapa comienza la mineralización.

Figura 10. Esquema de la evolución de los skarns de Fe vinculados a-i) al plutón

diorítico y f-i) al plutón granítico. Fuente: Pons et al., 2009, Rev Asoc Geol Arg, 64(4):

615-634.

2. Metasomatismo y reemplazo

Reemplazo:

● Los sedimentos calcáreos (Ca, Mg) son reemplazados por Si, Al, y Fe.● Los sulfuros aún no precipitan en esta etapa.

Figura 13. Minerales de depósitos tipo skarn. Fuente: Friehauf, 1995.

3. Metamorfismo y alteración retrógrada

● Enfriamiento del plutón y circulación de agua a temperatura más baja, posiblemente meteóricas (oxigenadas), causando la alteración a más baja, posible de los minerales anhidros ya formados, esto es favorecido por el control estructural de la zona.

● Bajo estas condiciones continúa la mineralización => precipitan los sulfuros

Figura 11. Oro nativo en veta Tipo I (cuarzo, feldespato potásico y clorita subordinados), en un skarn de piroxeno verde y epidota. También visibles vetillas Tipo II de calcita. Mina Campanillas. Fuente: Vallance et al., 2003.

Metamorfismo y alteración retrógrada

● Por su parte, la alteración retrógrada es más extensa a niveles más someros (ya sea un skarn más somero o partes superiores de un sistema de tipo skarn), puesto que está controlada por la circulación de fluidos y la participación de aguas meteóricas en la fase tardía del sistema.

● Mineralogía de mena:○ Magnetita y hematita (diseminación y

vetas)○ En el centro hay pirita-calcopirita-

magnetita.○ En los bordes bornita, esfalerita y galena.

● Los minerales anhidros ahora se hidratan y se forman minerales como:

○ Epidota, biotita, clorita, plagioclasa, calcita, cuarzo a partir de los granates.

○ Tremolita- actinolita y talco a partir de piroxenos.

○ Serpentina por el olivino.● ¿Qué favorece la precipitación?

○ La disminución de la temperatura○ Mezcla de fluidos○ O la neutralización de los fluidos por la

presencia de la roca carbonatada

Etapas de formación: metamorfismo retrógrado

● Alteración retrógrada:○ Enfriamiento del plutón y

circulación de agua a temperaturente meteóricas (oxigenadas), causando la alteración a más baja, posiblemde los minerales anhidros ya formados, esto es favorecido por el control estructural de la zona. Bajo estas condiciones precipitan los sulfuros.

Figura 12. Algunos minerales encontrados durante la alteración retrógrada. Fuente: Shu et al., 2013. Econ Geol, 108(4): 835-860.

Alteración tipo skarn

● Características generales: alteración del tipo reemplazo selectivo por minerales calcosilicatados (ej. Variedades de piroxenos; granates; anfiboles; arcilla; y otros: clorita, epidota, talco, siderita, calcita, opalina.

● La mineralogía de alteración aparece típicamente zonada, existiendo casi siempre una superposición de alteración prógrada por minerales de alteración retrógrada.

● La roca huésped es típicamente calcárea, caliza, dolomita o rocas sedimentarias clásticas calcáreas (ej. limolita calcárea).

Figura 13. Skarn del sur de Noruega. El mineral rosado es feldespato potásico, el verde tremolita-actinolita. Ancho de

la muestra 9 cm. Fuente: http://www.sandatlas.org/

Factores que controlan la mineralización tipo skarn

Profundidad de emplazamiento

● El desarrollo de skarn depende de la profundidad de formación.● A niveles más someros el skarn metasomático tiene amplia extensión lateral

pudiendo sobrepasar la aureola metamórfica, mientras en profundidad es relativamente pequeño comparado con la aureola de metamorfismo.

Figura 14. Carbonatos del Paleozoico manteando al este asociados a mineralización tipo skarn. Fuente: Friehauf, 1995.

Migración de los fluidos

● A mayor profundidad estos se concentran entre estratos o siguiendo un plano.

● A menor profundidad los fluidos serán más pervasivos, generando un fracturamiento hidráulico, y granos mas gruesos.

Figura 15. Controles en la mineralización y alteración tipo skarn en el depósito Cadia, New South Wales, Australia.

Fuente: Forster y Soccombe, 2004, Econ Geol, 99(4): 761-788.

Margen tectónico y magmatismo

● Los depósitos de tipo skarn ocurren en distintos marcos geotectónicos, dada la presencia de secuencias calcáreas y de intrusiones.

● La mineralización asociada dependerá de la composición de los magmas relacionados a cada ambiente geotectónico particular.

Figura 16. Ambiente de formación de los Skarn, referido a un arco magmático donde los intrusivos de composición media - ácida entran en contacto con rocas

sedimentarias del tipo calizas y dolomitas y de esta interacción suceden fenómenos de metamorfismo de contacto y que posteriormente con el enfriamiento del intrusivo

se liberan fluidos que reaccionan con las calizas y sucede el fenómeno de metasomatismo. (Modificado de Meinert, 1983). Fuente: www.monografias.com/

Factores que controlan la mineralización

● Por su parte, los factores relevantes que controlan la evolución hidrotermal de los sistemas de tipo skarn son:○ 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)

Tipos de skarn

Tipos de mena

● En general los skarn más ricos en Fe y Au están asociados a intrusiones máficas a intermedias.

● Los skarn de Cu, Pb, Zn y W, asociados a intrusiones más graníticas, en un ambiente más oxidado.

● Y los Skarn de Mo y Sn con granitos más diferenciados, en un ambiente más reducido.

● Existen excepciones.

Figura 17. Skarn de cobre en el prospecto Desert Scheelite, Nevada, USA. Fuente: www.mining-technology.com.

Tipos de skarn

Figura 18. Tipos de depósitos de tipo skarn según contenido en SiO2 vs [FeO+Fe2O3+CaO+Na2O]/K2O (de Meinert,1992)

Skarn de Sn

● Estos yacimientos ocurren asociados a granitos típicamente alcalinos (tipo “S”) en ambientes intrusivos intracontinentales (ej. Bolivia).

● Se les asocia mineralización de Sn conjuntamente con trazas de F, Rb, Li, Be, W y Mo.

● Estos yacimientos poseen bajos contenidos de sulfuros y altos contenidos de óxidos en la mena.

● Estos yacimientos son de pequeño volumen y baja ley, máximo 30 Mt métricas a 0.1 – 0.4% Sn.

● Son de nula importancia económica.

Figura 19. Una veta de estaño-tungsteno que contiene wolframita y casiterita cortando esquistos de mica. Las vetas en este depósito en Alemania se originan de un granito en profundidad que además contiene cuerpos

de greisen2 de estaño. Fuente: vitalmetals.com.au.

2Greisen: ipo de roca y mineralización de origen magmático e hidrotermal

Skarn de tungsteno o wolframio (W)

● Estos yacimientos ocurren en ambientes de margen continental, relacionados a magmas de subducción calcoalcalinos del tipo I de composición granodiorítica y cuarzo-monzonítica, emplazados en secuencias de rocas calcáreas lutíticas.

● Los minerales calcosilicatados típicos son granates, piroxenos, scheelita y wollastonita. Estos minerales son los de mayor temperatura dentro de los minerales de skarn.

Figura 20. Alteración de granate asociada con diques aplíticos cortando skarn en la mina de tungsteno NWT en

Cantung, Canadá. Fuente: Profesor Kevin Shelton, geology.missouri.edu/.

Skarn de Fe

● Ocasionalmente forman depósitos de magnetita económicamente viables.

● Se asocian a intrusivos máficos a intermedios, de gabro a granodiorita, oxidados.

● Se caracterizan por alteración de endoskarn y metasomatismo sódico.

● En Chile yacimiento Bandurrias, Manolete, y Las Pintadas, al sur de Copiapó, III Región.

Figura 21. Skarn de hierro de Sangan, Irán. Fuente: www.icpsg.com.

Skarn de Cu

● También están asociados a ambientes de margen continental, relacionados a magmas calcoalcalinos del tipo I , específicamente stocks y pórfidos granodiorítico/ dacíticos y cuarzo monzoníticos.

● Skarns de Cu cálcicos se hallan próximos o en contacto con el cuerpo intrusivo.

● Tienen un alto contenido de granates y una alta razón granate/piroxeno.

● También se observa un alto contenido de magnetita hematita, indicando un ambiente oxidante.

Figura 22. Mineralización de cobre (malaquita y azurita) en granito. Foto tomada en la superficie del prospecto Bambana, localizado al noreste de Nicaragua. Fuente: www.calibremining.com.

Skarn de Cu

● Los sulfuros típicos son pirita, calcopirita y menor bornita y esfalerita, indicando un moderado grado de sulfuración.

● Estos yacimientos pueden estar asociados a pórfido cupríferos o bien a pórfidos estériles. En el caso de skarns relacionados a pórfidos de cobre, estos pueden alcanzar grandes volúmenes (50 a 500 Mt para el caso de pórfidos cupríferos epizonales emplazados en rocas carbonatadas).

● Estos depósitos se forman a temperaturas entre 300° y 500° C.

● En el caso de skarn de Cu asociado a pórfidos estériles, estos tienden a ser de pequeño volumen, 1 a 50 Mt.

Figura 23. Desarrollo de mantos de cobre inmediatamente sobre skarn de andradita-epidota-carbonato-hematita con crisocola azul-cuprita-calcosina y hematita ocre-limonita desarrollada en la zona oxidada. Fuente: www.clivemaund.com.

Skarn de Cu y relación con Pórfido Cu

● En el caso de skarn de Cu asociado a un sistema del tipo pórfido cuprífero, existe relación entre los eventos de alteración metasomática de skarn y la evolución de alteración del pórfido.

● La alteración prógrada del skarn se relaciona con la alteración potásica y está zonada con respecto al núcleo potásico.

● En las etapas más avanzadas de la evolución del sistema de pórfido cuprífero, ocurre el colapso del sistema hidrotermal, dándose alteración fílica en el pórfido, y alteración retrógrada en el skarn.

● Esta alteración retrógrada se superpone a la prograda, siendo muy destructiva.

Figura 24. Relación entre sistemas de mineralización tipo pórfido y skarn.

Fuente: Sillitoe, 2010, Econ Geol, 105(1): 3-41..

Skarn de cinc-plomo (Zn-Pb)

● Corresponden a cuerpos mineralizados de reemplazo metasomático de posición y relación con respecto a un intrusivo variable, pero siempre distales.

● Estos yacimientos ocurren en márgenes continentales de subducción relacionados al menos como fuente de fluidos hidrotermales a intrusivos granodioríticos y cuarzo monzonitas calcoalcalinas del tipo I .

Figura 25. Alteración tipo skarn en el prospecto de tipo skarn de plata, plomo, cinc de Gavilán, Querétaro, México. Fuente: soltoro.com.

Skarn de cinc-plomo (Zn-Pb)

● A diferencia de los skarns de cobre, la mineralogía skarn prograda está dominada por piroxenos (razón granate/piroxeno baja) de composición Ca-Fe y Mn (piroxenos hedenbergita y johansenita; granates andradita, almandino-espesartina).

● Las leyes típicas de Zn varían entre 6 y 12%, menor Pb (razón Zn/Pb 1/1 a 2/1) y menor Cu.

Figura 26. Mapa del proyecto Crypto, skarn de Zn-Pb-In, localizado en Utah a 150 km al suroeste de Salt Lake City. Fuente: www.kaiserbottomfish.com

Skarn de cinc-plomo (Zn-Pb)

● En algunos casos se ha reportado contenidos de 1 a 9 oz. de Ag y 1 a 2 g/t Au.

● Estos yacimientos ocurren distales a los contactos intrusivos, generalmente a lo largo de contactos litológicos y/o estructurales.

● No se observa una aureola de metamorfismo centrada en el skarn.

● Los sulfuros están asociados con los piroxenos.

Figura 27. Principales Franjas Metalogénicas de plomo y cinc en el Perú. Fuente: Acosta et al., INGEMMET. Mapa Metalogenético del Perú 2014.

Skarns en Chile

Depósitos tipo Skarn en Chile

● En Chile la mayor parte de los skarns son cupríferos y todos están asociados a secuencias calcáreas del Cretácico Inferior (Neocomiano) que han sido intruidas por plutones Cretácicos o Terciarios.

● Este tipo de mineralización no es de importancia económica a nivel nacional en Chile. Hay algunos depósitos en explotación, pero la mayoría han sido explotados en el pasado y están inactivos en la actualidad.

● Se explotan en el distrito de Cabildo (Cordillera de la Costa de la V Región) donde se presenta mineralización de sulfuros de cobre dentro de niveles calcáreos skarnificados de la Formación Lo Prado del Cretácico Inferior en las vecindades del contacto con intrusivos de Albiano.

Depósitos tipo Skarn en Chile● También existen skarn cupríferos

en el distrito La Campana (V Región; hoy Parque Nacional La Campana); San Antonio y Panulcillo (IV Región; al NE y S de La Serena respectivamente); todos en niveles calcáreos de secuencias del Cretácico Inferior.

● Skarn de Fe existen en la III Región al sur de Copiapó: depósitos Bandurrias, Manolete, Recompensa y Las Pintadas. En rocas calcáreas marinas skarnificadas del grupo Chañarcillo del Neocomiano.

Figura 28. Ubicación del distrito minero Lambert-Panulcillo y distribución de rocas graníticas

(modificado de Moscoso et al., 1982). Fuente: Sugaki et al., 2000, Rev Gel Chi, 27(2): 139-155..

Depósitos tipo skarn en Chile● Ocasionalmente forman depósitos de magnetita económicamente viables.● Se asocian a intrusivos máficos a intermedios, de gabro a granodiorita, oxidados.● Se caracterizan por alteración de endoskarn y metasomatismo sódico.● En Chile yacimiento Bandurrias, Manolete, y Las Pintadas, al sur de Copiapó, III Región.

Figura 29. Mapa geológico del distrito minero de Panulcillo (modificado de González, 1954; Thomas, 1967). Fuente: Sugaki et al., 2000, Rev Gel Chi, 27(2): 139-155..

Resumen

● Estos yacimientos están hospedados en rocas carbonatadas ya sea relacionados a granodioritas (desde batolitos profundos hasta stocks y diques epizonales) o en otros casos sin ninguna relación a intrusivos visibles.

● Cabe destacar que el volumen de mineralización/ alteración de un skarn en general estará controlado por el volumen de fluido hidrotermal exsuelto desde su fuente magmática y de la distancia de transporte. Por otra parte, el potencial de mineralización será dependiente de la profundidad y porcentaje de cristalización del magma relacionado, siendo de mayor potencial aquellos skarns de carácter epizonal.

Bibliografía

BIBLIOGRAFÍA

● Maksaev, V. Depósitos de tipo skarn, Apuntes de Metalogénesis.● Meinert, L. Skarns and skarn deposits● Robb, L. 2014. Introduction to ore-forming processes.