UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA GEOLOGICA “YACIMIENTOS TIPO SKARN “ Curso: Geología de los Yacimientos Minerales Presentado por : MARIN CHAVEZ HERMAN Cajamarca, Marzo del 2010

INTRODUCCIÓN 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, como por ejemplo: diópsido, wollastonita, granate andradita y actinolita. Estas comúnmente ocurren en aureolas metamórficas de contacto en torno a plutones que intruyen secuencias calcáreas. Sin embargo, el término SKARN es ampliamente utilizado y es adecuado para referirse a este tipo de depósitos relacionados a aureolas de contacto de intrusiones dentro de secuencias calcáreas (calizas, dolomitas). Estas últimas rocas formadas por calcita o dolomita (Ca. CO 3 y Ca. Mg(CO 3)2) se convierten en mármoles, rocas córneas calcosilicatadas (hornfels) y/o skarns por el efecto del metamorfismo de contacto.

OBJETIVO GENERAL : Exponer los fundamentos de un yacimiento tipo skarn OBJETIVOS ESPECIFICOS: Reconocer los diferentes sistemas o tipos de skarn de acuerdo a su mineralogía Diferenciar las diferentes etapas de los skarn

CONTENIDO I. Definiciones Proceso de formación en tiempo y espacio II. Profundidad de formación III. Mineralogía de los skarn IV. Fluidos mineralizantes, reacciones y equilibrio V. Petrogénesis y entornos tectónicos de los depósitos skarn VI. Ubicación de acuerdo a la tectónica de placas VII. Zonación de los depósitos skarn VIII. Depósitos skarn de Sn, W, Cu, Pb – Zn, Mo IX. Conclusiones

El término SKARN es ampliamente utilizado y es adecuado para referirse a este tipo de depósitos relacionados a aureolas de contacto de intrusiones dentro de secuencias calcáreas (calizas, dolomitas). Estas últimas rocas formadas por calcita o dolomita (Ca. CO 3 y Ca. Mg(CO 3)2) se convierten en mármoles, rocas córneas calcosilicatadas (hornfels) y/o skarns por el efecto del metamorfismo de contacto. Skarn del granate rojo-marrón oscuro del depósito del oeste de Cananea. este granate es típica de skarn próximo cerca del contacto ígneo. Piroxeno de grano grueso, aplanado, azulverde con la calcopirita intersticial

Skarnoid resulta del metamorfismo de litologias impuras con una cierta transferencia total por el movimiento del líquido. Constituidas pos minerales aluminosilicatados Skarnoide y flujo de fluidos (Meinert, 1995)

Skarn metamórficos, skarn metasomáticos y depósitos skarn 1. Recristalización metamórfica de mármol, caliza arcillosa o rocas carbonatadas- silicatadas ricas en metales, con poca o ninguna introducción de componentes químicos, referidos como hornfels calco-silicatos, skarn recristalizado o skarnoide. 2. Intercambio local de componentes entre diferentes litologías durante metamorfismo de alto grado o de contacto, un proceso ahora referido como reacción skarn, intercambio local o difusión skarn bimetasomática y bandas calco-silicatos. 3. Intercambio local a altas temperaturas de componentes entre magmas y rocas carbonatadas, referidas como skarn primarios o skarn de estados magmáticos. 4. Transferencia a gran escala de componentes sobre un gran rango de temperatura, entre fluidos hidrotermales y predominantemente rocas carbonatadas referidas como skarn y skarn de estado postmagmático. Skarns de este tipo ejemplifican procesos de infiltración.

Profundidad de formación Una de los fundamentales controles sobre el tamaño de skarn, geometría, y el estilo, es la profundidad de formación. La profundidad de formación de skarn también afectará a las propiedades mecánicas de las rocas receptoras. En skarn de profundidad, las rocas tienden a deformarse en una manera dúctil en lugar de la fractura.

Profundidad de formación

Tipos de formación de skarn: Metamorfismo isoquímica incluye recristalización y cambios en la estabilidad mineral sin significantes transferencias de masa. Reacciones de skarn resultan de metamorfismo de litologías intercaladass, como son lutitas y calizas, con transferencias de masa entre capas a pequeña escala.

1) Metamorfismo isoquímico: Recristalización metamórfica y cambios mineralógicos reflejando el protolito y circulación de fluidos a alta temperatura formando minerales calcosilicatados. Incluye además el desarrollo de: mármol, rocas córneas, cuarcitas, skarn de reacción, skarnoides, talco y wollastonita hacia la periferia. 2) Etapas múltiples de metasomatismo: Cristalización del magma y liberación de una fase fluida produciendo skarn metasomático. Se forman principalmente minerales anhidros por acción de fluidos de derivación magmática a temperaturas de 400º-800ºC. Usualmente en esta etapa ocurre o comienza la mineralización. 3) Alteración retrógrada: Enfriamiento del plutón y circulación de aguas de temperatura más baja, posiblemente meteóricas, oxigenadas, causando alteración retrógrada de los minerales calco-silicatados metamórficos y metasomáticos. En esta etapa se forman nuevos minerales hidratados de temperatura más baja, a partir de los minerales anhidros formados previamente. Incluyen: epidota, actinolita, clorita y otras fases minerales hidratadas, típicamente control estructural y sobreimpuestos a la secuencia de progrado (fallas, contactos estratigráficos o intrusivos). En algunos casos la mineralización se extiende también a esta etapa de retrogrado.

B) Recristalización metamórfica y cambios de fases mineralógicas en la roca original, con fenómenos locales de D) El enfriamiento del plutón de y metasomatismo y circulación la posible agua fluidos quecirculación forma de diversos A) Intrusión inicial que meteórica del muygrupo oxigenada minerales calcocausa metamorfismo de causa alteración silicatados (A retrógrada esto se delle contacto en las rocas complejo de minerales calco-y denomina reacción skarn sedimentarias. . silicatados y siendo skarnoide), sucede esta ante C) Cristalización y liberación de alteracióndiversas más a típica litologías lo largo en de facies acuosas detipos lo cual resulta sistemas formados baja un contacto entre deafluidos. la skarnificación por fluidos profundidad. Observe que el metamorfismo es metasomáticos. Observe que en más extenso y de mayor profundidad la aureola temperatura en profundidad que metamórfica es menor. En el tope en las zonas adyacentes y en los del a veces el proceso topessistema del sistema. metasomático supera la aureola metamórfica. 13

La mineralogía es la clave para el reconocimiento y la definición de skarns, también es fundamental para entender su origen y en la distinción de la importancia económica de los depósitos minerales interesantes entre localidades no rentables.

Los minerales que son de gran utilidad para la clasificación y para la exploración son como el granate, piroxeno y anfíboles, que están presentes en todos los tipos de skarn y que muestran marcada variabilidad de composición. Por ejemplo, el piroxeno manganifero, johannsonita, se encuentra casi exclusivamente en skarns de zinc. Su presencia, sin mucha más información de apoyo, es definitivo para este tipo de skarn.

FLUIDOS MINERALIZANTES, REACCIONES Y EQUILIBRIO Metamorfismo de contacto Un magma es introducido dentro de niveles de la corteza, el metamorfismo de contacto forma una aureola termal zonada consistente de silicatos cálcico-alumínicos en lutitas calcáreas o margas, silicatos cálcico-magnesianos en limos dolomíticos y wollastonita en calizas

Composiciones metamórficas calco-silicatos reflejan la composición de los protolitos originales sedimentarios; en muchos casos las impurezas dominantes son magnesio y aluminio y los resultantes minerales calcosilicatos consisten de grosularita y diópsido.

Reacciones metamórficas involucran solamente cambios en la cantidad de componentes volátiles presentes en la roca, como son O 2, CO 2 y H 2 O, y son una función de las condiciones de P-T y la fugacidad (presiones parciales termodinámicas) de estos componentes volátiles. Los minerales metamórficos son típicamente sobre impuestos y alterados por metasomatismo tardío.

Variación de los fluidos de acuerdo con la T y XCO 2. Modificado de Greenwood (1967) and Kerrick (1974).

El metasomatismo inicia con la cristalización de magmas relacionados a fluidos hidrotermales magmáticos que producen hidrofracturamiento del pluton y en algunos casos, de hornfels formados previamente. Estos fluidos, que pueden mezclarse con aguas metamórficas, o en un estado tardío, con aguas metéoricas, ascienden a lo largo del exterior del contacto del plutón e infiltran a la roca caja a lo largo del contacto intrusivo como también a lo largo de las fisuras, diques pre-skarn y sills, contactos sedimentarios y otras zonas permeables.

Reacciones metasomáticas, difieren de las metamórficas, produce cambios en la cantidad de componentes no volátiles (ejm. Ca, Fe, Si) en la roca. Dos variedades generales de skarn metasomáticos han sido identificados: metasomático local (reacciones skarn) e infiltración metasomática (ígneo metasomático).

La mayoría de los principales depósitos Skarn están directamente relacionados con la actividad ígnea. Skarns de Estaño y molibdeno normalmente se asocian con una alta sílice, plutones fuerte mente diferenciadas. En el otro extremo del espectro, skarns de hierro por lo general se asocian con baja sílice, ricos en hierro, relativamente plutones primitivos. Los diagramas son menos útiles para la realización de estudios detallados que, sin embargo, debido a la amplia gama de composiciones ígneas posible para un individuo skarn y de la dificultad de aislar los efectos de metasomatismo y fines de alteración se los utiliza.

Figura 8. Correlación entre la química de los elementos mayores. Variación de (A) Mg. O y (B) K 2 O vs Si. O 2. Meinert (1995).

Otras características importantes incluyen el estado de oxidación, tamaño, textura, profundidad de emplazamiento, y la tectónica de cada uno de los plutones. Por ejemplo, skarns de estaño son casi exclusivamente asociados con una reducción, series ilmenita puede caracterizarse como de tipo S. Muchos skarns de oro también se asocian con una reducción de plutones de series ilmenita. Sin embargo, plutones de Skarn de oro son típicamente máficas, bajo cuerpos de sílice, que no podría haber formado por la fusión de la corteza sedimentaria. En cambio, los plutones asociados a skarns de cobre, en particular los depósitos pórfido de cobre, están muy oxidados, magnetita, y de tipo I asociada a subducción relacionados con arcos magmáticos. Estos tienden a ser plutones porfiríticos y emplazadas en niveles someros de la corteza. Skarns de Tungsteno, por otra parte, se asocian con plutones relativamente grandes, de grano grueso, equigranular o complejos batolíticos que es indicativo de un medio ambiente más profundo.

Ubicación geotectónica de depósitos skarn en el cinturón CIRCUM PACIFIFICO

Los depósitos tipo skarn son más dominante en cinturones orogénicas jóvenes que del paleozoico debido a nivel de la erosión.

Las variaciones en el ángulo de subducción pueden tener efectos significantes, incluyendo migración de arcos magmáticos, cambios en la composición del magma y cambios en el estilo estructural de los emplazamientos de magma. Estas variaciones combinadas con perturbaciones causadas por cambios de facies estratigráficas, profundidad de las formaciones y otras variables pueden dar aumento en la variación en la geometría de depósitos skarn, mineralogía y contenido del mineral dominante. Se considera dos casos generalizados: un orogénico medio, caso en el cual la inclinación moderada causa subducción en un dominante arco magmático tipo-I, y el caso en el cual la transición de tectonismo postsubducción causa más discontinuidades magmáticas de tipo I y S, rocas más lejos hacia el cratón interior.

Skarns asociados con subducción relacionados a plutones de granodiorita y cuarzo monzonita son los más comunes y más estudiados de todos estos depósitos. Donde el magma es emplazado a relativamente grandes profundidades (5 a 15 km), grandes batolitos de grano grueso resultan como causa típica de extenso metamorfismo, pero, carece de cantidad significante de alteración de baja temperatura. Donde el magma es emplazado a profundidades intermedias a superficiales de la corteza (1 a 6 km), stocks porfiríticos de granodiorita a cuarzo monzonita resulta que comúnmente tienen rocas volcánicas cogenéticas. Aureolas metamórficas no son extensas o con alto grado como en los alrededores de los batolitos más profundos y la alteración de los stocks puede ser muy extendido. Skarns asociados son ricos en sulfuros y son minados mayormente para Cu, Fe-Cu y Zn-Pb, con localmente importantes subproductos de Mo, Au y Ag.

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.

En la mayoría de skarns hay un patrón general de zonación granate proximales, distales piroxeno (o un piroxenoide como wollastonita, bustamita, o rodonita) en el contacto entre Skarn y mármol. Zonación típica de skarns de acuerdo al avance del fluido.

Los minerales pueden mostrar más variaciones en el patrón de zonación a través del cambio de color o de composición. Por ejemplo, es común un granate proximal rojo-marrón oscuro, marrón cada vez más claros y por último, de color verde pálido cerca de la parte frontal del mármol. El cambio de color del piroxeno es menos pronunciado, pero en general refleja un aumento progresivo en hierro y/o manganeso hacia el frente de mármol. Para algunos sistemas de Skarn, estos patrones de zonación puede ser "extendida" a una distancia de varios kilómetros y puede proporcionar una guía para la exploración. Detalles de la mineralogía y la zonificación de skarns pueden ser utilizados para la construcción de modelos de exploración de depósito específicos; modelos detallados de zonación están disponibles para los skarn de cobre, oro, zinc.

Zonación que sucede en la mayoría de los skarn la cual copia la geometría del contacto del plutón y los flujos de fluidos. Los Skarn son zonados y la zona de endoskarn y exoscarn proximal posee un alto contenido de Granate. Las zonas distales son más ricas en piroxeno

ENDOSKARN ROSA Endoskarn de Plagioclasas generalmente Cu<0. 1% ancho de 5 -7 m Skarn transicional de granate marrón. Grano-medio ENDOSKARN CAFÉ Endoskarn con salvandas de Plagioclasas blancas y parches de epídota (Generalmente Cu<0. 5%, ancho 2 -5 m) ENDOSKARN TRANSICIONAL CAFÉ &ROSA Cu, Zn, + Mo, + Bi Cu, Mo. Exoskarn de granate verde pálido de grano medio con esfalerita café intersticial Exoskarn de granate verde afanítico mezclado con venas de granates café. Pirita – calcopirita en cavidades 36

Concentrado de bornita con wittichelita intersticial Bornita contiene inclusiones de wittichelita muy fina (sulfuro Cu-Bi) HORNFELS GRIS Hornfels gris con óxidos en las fracturas. Generalmente solo hay trazas de pirita-pirrotita Wollastonita bandeada, bornita y esfalerita gris. Izq: granates verdes con bornita intersticial. Generalmente Cu=1. 5%, Zn=2. 2% 37

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. 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 con 0. 1 – 0. 4% Sn. Son de escasa o nula importancia económica.

SKARN DE W Estos yacimientos ocurren en ambientes de margen continental, relacionados a magmas de subducción calcoalcalinos del tipo "I" de composición granodiorítica y cuarzomonzonítica, 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. La alteración tipo skarn ocurre en el contacto inmediato entre el intrusivo y la roca huésped calcárea, tanto a nivel de exoskarn como endoskarn. En general estos yacimientos están asociados a intrusivos relativamente profundos, bien cristalizados y textura fanerítica granular. Pueden gradar a skarn de Cu, o presentarse en contacto inmediato, con muy pequeño desarrollo en skarns de Cu.

SKARNS DE Mo Numerosos pequeños depósitos también se encuentran en el Precámbrico asociados a cratones estables de pegmatita, aplita, rocas y otros leucocráticos (Vokes, 1963). La mayoría de skarns de molibdeno contienen una variedad de metales como W, Cu, Zn, Pb, Bi, Sn, y U, y algunos son realmente polimetálicos en varios metales que deben ser recuperados con el fin de ser explotadas económicamente. Mo-W-Cu es la asociación más común de algunos skarns de tungsteno y skarns de cobre contienen zonas de molibdeno recuperable. La mayoría de skarns de molibdeno se producen en arcillas carbonatadas o rocas calcáreas clásticas. Hedenbergita piroxeno es el más común de rocas calcosilicáticas reportadas de minerales de skarns de molibdeno, wollastonita, anfíboles, y la fluorita. Esta mineralogía de Skarn indica una reducción de ambiente, con actividades de alto flúor.

Ambiente geológico Situación geotectónica: Los depósitos de skarn de Fe se presentan en arcos de islas y zonas de rifting asociadas a márgenes continentales convergentes (cuencas tras arco). Ambiente de deposición: Su ambiente de deposición es generalmente cerca de contactos de intrusivos con rocas carbonatadas, clásticas calcáreas o volcanoclásticas calcáreas. Edad: Los skarn de Fe se formaron mayormente durante el Mesozoico y Cenozoico.

Características geológicas Rocas encajonantes favorables: Las rocas favorables para contener los skarn de Fe son rocas intrusivas básicas a intermedias (gabro, diorita, granodiorita) y rocas volcánicas coetáneas en contacto con calizas y rocas sedimentarias calcáreas. Control y forma de la mineralización: La mineralización se encuentra en zonas fracturadas y dentro de calizas y rocas sedimentarias calcáreas, las cuales se hallan cerca de contactos con rocas intrusivas. Mineralogía: La paragénesis de los skarn de Fe es la siguiente: magnetita ± calcopirita ± pirita de cobalto ± pirita ± pirrotita. Características de la alteración: La alteración se presenta con diópsidohedenbergita + grosularia-antradita + epídota. Anfíbol ± clorita ± ilvaita tardío pueden estar presentes.

Efectos de la meteorización: La meteorización da lugar a magnetita en suelos y sedimentos de quebrada. Características geoquímicas: Los skarn de Fe se caracterizan por anomalías de Fe, Cu, Co y Au. Anomalías magnéticas fuertes son comunes. Tonelaje y Ley La estimación de tonelaje y ley se basa en el análisis de 186 depósitos y arroja los siguientes resultados: · Tonelaje: la mediana estadística de depósitos es de 7. 2 Millones de toneladas, el 10 % superior de depósitos contienen > 160 Millones de toneladas. · Ley: la mediana estadística de depósitos es de 50 % Fe, el 10 % superior de depósitos contienen > 63 % Fe.

Ambiente geológico Situación geotectónica: Los depósitos de skarn de Cu se presentan en arcos magmáticos a lo largo de márgenes continentales convergentes. Ambiente de deposición: Su ambiente de deposición son intrusiones emplazadas en rocas carbonatadas. Edad: Los skarn de Cu pueden tener edades del Paleozoico superior al Cenozoico. Depósitos asociados: Los depósitos asociados a los skarn de Cu son los depósitos de skarn y de reemplazamiento de Pb-Zn y los pórfidos de Cu.

Características geológicas Rocas encajonantes favorables: Las rocas favorables para contener los skarn de Cu son stocks y diques de composición granodiorítica a cuarzomonzonítica emplazados en rocas carbonatadas. Control de la mineralización: La mineralización se encuentra dentro de rocas carbonatadas, las cuales se hallan cerca de rocas intrusivas. Forma de la mineralización: La mineralización se presenta en cuerpos irregulares y/o tabulares. Mineralogía: La paragénesis de los skarn de Cu es la siguiente: calcopirita + pirita ± hematita ± magnetita ± bornita ± pirrotita. Características de la alteración: La alteración se presenta en el centro con diópsido + andratita, en la zona exterior con wollastonita ± tremolita y en las zonas periféricas en forma de mármol. Las rocas ígneas pueden contener epídota + piroxeno + granates. Una alteración retrógrada con actinolita, clorita y minerales de arcilla puede estar presente.

Efectos de la meteorización: La meteorización da lugar a la formación de sombreros de fierro con carbonatos y silicatos de cobre. Características geoquímicas y geofísicas: Los skarn de Cu se caracterizan por una zona central con los elementos Cu-Au-Ag que va graduando a una zona exterior con Au-Ag y una zona periférica con Pb-Zn-Ag. Los skarn de Cu siempre demuestran una anomalía magnética. Tonelaje y Ley: La estimación de tonelaje y ley se basa en el análisis de 64 depósitos y arroja los siguientes resultados: · Tonelaje: la mediana estadística de depósitos es de 0. 56 Millones de toneladas, el 10% superior de depósitos contienen > 9. 2 Millones de toneladas. · Ley: la mediana estadística de depósitos es de 1. 7 % Cu, el 10 % superior de depósitos contienen > 4 % Cu, > 36 g/t Ag y > 2. 8 g/t Au.

Mineral dominante Py, Po, sulfuros de Fe y As, Au y Bi Tonelaje 1 Mt -100 Mt. Au: 3 -15 g/t. Pórfido de Cu relacionado a Skarn: grande Plutón Mineral Skarn Localización del Skarn Plutónico o hipabisal, en parte granodiorita y diorita Cpx>Gnt, generalmente reducido el skarn intermedio, dominado la zona proximal por granates ricos en Fe, y la zona distal por Cpx Proximidad cercana en contacto con la zona mineral (exoskarn) Profundidad de formación Baja, por la similitud del skarn próximo de Gnt entre el skarn de Au y los skarn de Cu y Fe Otra característica Dominante en zonas orogénicas del Mesozoico, a menudo asociado a pórfidos de Cu.

El patrón del zonamiento y las variaciones composicionales de los minerales del Skarn son similares entre depósitos del Skarn del Fe-Cu -Au. Por ejemplo: en Korea y Japon, la distancia del skarn de Fe hacia el skarn de Cu-Au es de aproximadamente de 1 a 3 km. Los skarns reducidos se desarrollan extensivamente alrededor de un depósito del Skarn del Fe y muchos depósitos tales como el Skarn del Cu o del Au encontramos en la parte distal del Skarn de Fe

CONCLUSIONES Se teorizó y fundamento los conocimientos básicos sobre yacimientos tipo skarn Una de los fundamentales controles sobre el tamaño de skarn, geometría, y el estilo, es la profundidad de formación. Los skarn sufren mayor alteración retrograda en las partes más someras. La mayoría de los depósitos de skarn esta vinculada directamente con actividad ígnea. Las variaciones en el ángulo de subducción pueden tener efectos muy importantes en la formación de los skarn. En la mayoría de los skarn existe un patrón general de zonación.

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