Skarns y depósitos tipo skarn

Transcripción

1 Skarns y depósitos tipo skarn Black limestone cut by green garnet veins with pyroxene ± wollastonite envelopes - Antamina, Peru

2 Definición de Skarn Es una vieja palabra de la minería sueca que se refiere a 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 cantidadesde Si, Al, Fe y Mg Algunos la usan como sinónimo de tactita. No implica presencia o ausencia de mineralización Si hay mineralización = Depósito detipo skarn

3 SKARN Roca granular consistente en silicatos de Ca (e.g., granate, piroxeno, anfíbol); no implica presencia o ausencia de mineralización

4 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.

5 Características generales Formados por metamorfismo regional o de contacto por procesos metasomaticos que involucran fluidos magmaticos, metamorficos, meteoricosy/o marinos (?) 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

6 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

7 Tomado de:

8 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.

9 Skarn de Au Hedley

10 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.

11 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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13 Caliza (Ca) Dolomita (Mg) Grosularia Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 Serpentina Mg 6 (OH) 8 Si 4 O 10 Wollastonita CaSiO 3 Hedenbergita CaFeSi2O 6 Diópsido CaMgSi 2 O 6 Epidota Ca-Fe-Al-Si Forsterita Mg 2 SiO 4 Tremolita Ca 2 Mg 5 ((OH F)Si 4 O 11 ) 2

14 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

15 Depósitos de Skarn Temperatura de C, menor en skarns de Pb-Zn Presión uno a varios kilobares Muchos asociados con pórfidos cupríferos sugieren niveles relativamente someros y menores temperaturas

16 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.

17 Arcos de islas Ambiente tectónico Márgenes continentale s

18 Los metales asociados a skarns dependen principalmente de la fuente de los magmas y del marco tectónico de la región Relación entre la composición de rocas ígneas y el metal dominante

19 Skarns y profundidad de formación Zn Cu W

20 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 sondefe-ca (andradita, hedenbergita, grosularia, wollastonita, tremolita, epidota)

21 Clasificación Económica de los Skarns La tendencia moderna es a adoptar clasificaciones descriptivas basándose en el metal económico dominante. Siete tipos principales de skarn: Fe W Pb-Zn Cu Sn Mo Au Otros: F, C, Ba, Pt, U, REE

22 Volumen y tenor de los skarn de acuerdo al metal producido Metal Volumen (Millones/Ton) Tenor (%) Fe 2-10 o W Cu Pb-Zn (Zn) 1-10 (Pb) Mo Sn

23 Maneras de formar skarns Recristalización metamórfica (isoquímica con pérdida de CO 2, H 2 O, SO 2, etc., cambios mineralógicos reflejando el protolito y circulación de fluidos a alta temperatura) --> Cornubiana de calco-silicatos Incluye además el desarrollo de: mármol, cuarcitas, skarn de reacción, skarnoides, talco y wollastonita hacia la periferia. Difusión de elementos en un fluido Infiltración de fluidos conteniendo especies «exóticas» (e.g., Si, Fe) con respecto a la litología infiltrada (e.g., caliza) --> Skarn de infiltración (varias decenas de metros de ancho)

24 Ca3Fe2(SiO 4)3

25 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 ( 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

26 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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28 Etapa Metamórfica Volatilización: CaCO 3 --> CaO + CO 2 (g) Cambio de Volumen, porosidad Facilita la infiltración de fluidos

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30 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 ~ C. Magnetita se forma en skarns magnesianos Zonación Mineralógica Isótopos de oxigeno en granate y piroxenos son compatibles con fluidos magmáticos

31 Hedenbergita CaFeSi 2 O 6 Inosilicato Grupo: Piroxenos Clinopiroxenos de Ca Diopsido Augita

32 Andradita Ca 3 Fe 2 (SiO 4 ) 3 Nesosilicato Grupo: Granate Piropo Almandino Espesartina Grosularia Uvarovita

33 Prograde stage mineral zoning zone à grenat zone à wollastonite idocrase calcaire à calcite intrusion zone à py roxène marbre

34 Zonación mineral en la etapa prograda proximal Cu skarns distal brown GARNET green-yellow light color (high-mg) PYROXENE dark color (high-fe)

35 Estado de oxidación del hierro

36 zonación tiempo y espacio Mineralogia Relación de metales Relación Gar/px Gar color + composición Px color + composición Pyroxenoide distal - vesuvianita Proximal: Cu±Mo±W Distal: Mn-Pb-Zn-Ag- Au

37 Zonacion skarn Cu

38 La zonación generalizada esta marcada por un incremento en la relación piroxeno/granate alejándose del contacto ígneo y la ocurrencia de idocrasa (o la ocurrencia de un piroxenoide tal 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, y se vuelve mas 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).

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40 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 5 CaFeSi 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

41 T<400 C Salinidades<25% eq. NaCl Isótopos de Oxigeno e hidrogeno de los minerales retrogrados indican participación de fluidos meteóricos Geometría Irregular, a menudo mas grandes que el skarn progrado

42 Alteración Retrograda 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)

43 Etapa de progrado minerales anhidros Etapa de retrogrado minerales hidratados

44 Mineralogia Presentes en casi todos los skarns Granate Piroxeno Anfibol Cuarzo Comunes Olivino Wollastonita Epidota Actinolita Mas Locales Escapolita Zeolita Plagioclasa

45 Exoskarn 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

46 Endoskarn 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

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48 Zonación mineral en la etapa prograda Granate rojo oscuro a café Granate verde pálido Piroxeno incrementa contenido de Fe y/o Mn

49 Los factores relevantes que controlan la evolución hidrotermal de los sistemasde 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) 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.

50 Host rock oxidation state depth Tipos de skarn y factores Cu gar>px Fe3+gar Mg-rich px Au W Mo px>gar Pluton oxidation state

51 Zonación y rocas encajantes Ambiente reductor Ambiente oxidante Limolita calcárea Bio hfels Ca-sil (gar) Px hfels px Caliza px gar Dolomita ol ol

52 Magma fo 2 Hematita La mayoria de pórfidos Cu fo 2 Titanita Magnetita Ilmenita

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55 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

56 Skarn de Cu 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

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60 Skarn Mina Rio Frio Semillero de investigación en metalografía y petrografía Hm Cpy

61 Cc Bn Cpy Cv

62 hm Cpy Cb

63 mt

64 Skarns de oro: reducidos 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