Universidad Nacional de Colombia Sede Bogot Departamento de Geociencias Yacimientos minerales Carlos Mauricio Cceres Guevara Cod: 142555.

SKARNINTRODUCCION Los Skarn a travs de la historia han sido minados para la obtencin de Fe, W, Cu, Pb, Zn, Mo, Ag, Au, U, REE, F, B y Sn. Los Skarns se clasifican de diferentes formas pero para yacimientos, estos se clasifican segn su contenido metlico prioritario de Fe, W, Au, Cu, Zn, Mo y Sn. Los skarn son rocas metamrficas que se dan por metamorfismo regional o de contacto de rocas calcreas o dolomticas. Los yacimientos econmicos de skarn se dividen su contenido metlico dominante. Ej. W, Fe, Cu, ect.Fig1. Formacin de los Skarns. Metasomatismo.

Tambin en este metamorfismo se da el metasomatismo, proceso por el cual hay migracin de elementos de las calizas y del intrusivo al skarn como se muestra en la fig1. A este tipo de rocas metamrficas se asocia un variado grupo de depsitos minerales extremadamente irregulares, los que pueden formar LENGUAS DE MENA que se extienden a lo largo de cualquier estructura planar (estratificacin, diaclasas, fallas, etc.) y su distribucin dentro de la aureola de contacto de un intrusivo es a menudo caprichosa. Los cuerpos de mena pueden terminar abruptamente con cambios en la estructura (ver Fig2.).

Fig2. Cuerpos de mena distribuidos por fracturas, estratificacin fallas entre otros.

DEFINICIN Y METODOLOGA Los Skarn son subdivididos en dos partes: Exoskar: El cual expresa composicin del protolito calcreo. Endoskarn: El cual expresa composicin del protolito gneo. Los skarns se pueden dar por metamorfismo isoquimico es decir hay recristalizacin de la roca protolito y puede de estar acompaado de un metasomatismo en escala centimetrica (ver Fig3. A y B). En estas etapas del metamorfismo ya con un mayor metasomatismo se pueden formar los skarnoides, los cuales son rocas intermedias entre las hornfelsas y los skarns (ver Fig3. C). y por ultimo se dan ya los skarns econmicos debido al metasomatismo a gran escala que mineraliza una zona en especial con elementos en particular (Fig3. D)Fig3. A y B: Metamorfismo isoqumico, metasomatismo en escala de cms. C: Skarnoide: rocas calcosilicatadas, de grano fino, pobre en hierro, que refleja en parte la composicin del protolito. Intermedia entre la hornfelsa y el Skarn netamente metasomatico de grano grueso. D: Los skarns econmicamente viables resultan del metasomatismo a gran escala, en la cual la composicin de la parte fluida determina la mineraloga de la mena.

CIRCULACIN DIVERSA DE FLUIDOS EN FRACTURAS SOBRE ROCAS CALCAREAS En estos yacimientos econmicos tipo skarn son importantes las fracturas ya que por estas circulan los fluidos con cargas elementales la cual al final dan el proceso de metasomatismo. Diversos cambios de temperatura y cambios en el porcentaje de CO 2 entre los fluidos y la roca encajante determinan diferentes tipos de paragenesis que se pueden formar (Ver Fig4.). En la Fig4-A. Se tienen las temperaturas y el porcentaje de CO 2 de la roca encajante y del fluido son iguales por lo tanto, nos crea una paragenesis de formacin de anortita + cuarzo + calcita de 400 a 500 oC y de wollastonita + cuarzo + calcita a temperaturas

superiores, teniendo en cuenta el aumento progresivo en el contenido de CO2 (ver curva A de la Fig4). En la Fig4-B. Se tienen las temperaturas de la roca encajante iguales y el porcentaje de CO2 de la roca encajante y del fluido son desiguales por lo tanto, nos crea una paragenesis de formacin de anortita + cuarzo + wollastonita una temperatura de 570 o C aprox. Y de wollastonita + cuarzo + calcita a concentraciones de CO2 superiores.Fig4. Metamorfismo hidrotermal en fracturas.

En la Fig4-C. Se tienen las temperaturas y el porcentaje de CO 2 de la roca encajante y del fluido son desiguales por lo tanto, nos crea una paragenesis de formacin de wollastonita + cuarzo + calcita + glosularia a temperaturas superiores, teniendo en cuenta el aumento progresivo en el contenido de CO2 (ver curva C de la Fig4). Por ultimo en la Fig4-D. Es similar a las condiciones de la curva C pero estn sumadas a un metasomatismo que envuelve paragenesis de cuarzo + andradita + pirita + calcopirita, ya como minerales de mena. ETAPAS EN LA EVOLUCIN DE UN PLUTN ASOCIADO A DEPSITOS TIPO SKARN A) Metamorfismo de contacto en rocas sedimentarias. B) Recristalizacin metamrfica y cambios de fases mineralgicas en la roca original, con fenmenos locales de metasomatismo y circulacin de fluidos que forma diversos minerales del grupo calco-silicatados (A esto se le denomina reaccin skarn y skarnoide), y sucede ante litologas diversas a lo largo de un contacto entre tipos de fluidos.

Cristalizacin y liberacin de facies acuosas de lo cual resulta la skarnificacin por fluidos metasomticos. Observe que en profundidad la aureola metamrfica es menor. En el tope del sistema a veces el proceso metasomtico supera la aureola metamrfica y es mayor la alteracin retrograda. D) El enfriamiento del plutn y la posible circulacin de agua meterica muy oxigenada causa alteracin retrgrada del complejo de minerales calco-silicatados siendo esta alteracin ms tpica en sistemas formados a baja profundidad.

Fig5. Etapas en la evolucin de un plutn asociado a depsitos tipo Skarn

MINERALOGA DE LOS SKARN Los minerales ms comunes en los skarns son el cuarzo y la calcita. La humita, Periclasa, Phogopita, talco, serpentina y brucita son tpicos de los skarn de Mg. Un mineral se puede denotar por su composicin, en trminos de % mol. Ej: Hd70Di28Jo2. Jo:johannsenita. En muchos skarns muchos minerales son descritos por su contenido de hierro. Los minerales ms tiles para la clasificacin y exploracin de skarns son los granates, los piroxenos y las anfibolitas.

Tabla 1. Mineraloga de los Skarns. LOS MINERALES MAS TILES PARA LA CLASIFICACIN Y EXPLORACIN DE SKARNS SON LOS GRANATES, LOS PIROXENOS Y LAS ANFIBOLITAS.

En la figure4 se observa como a partir de diferentes tipos de asociaciones de granates se puede tener una buena aproximacin de cada tipo de skarns y as poderlos clasificar en campo. Las anfibolitas son ms difciles de graficar porque ellos tienen variaciones estructurales y composicionales. Los anfboles se diferencian en los diferentes tipos de skarn en los montos de Fe, Mg, Mn, Ca, Al, Na y K. Los anfboles en los skarns de Au, W, y Sn son progresivamente ms aluminosos (actinolite-haslingsite-hornblenda). Los anfboles en los skarns de Cu, Mo y Fe son mas ricos en hierro en las series tremolita-actinolita. Las anfboles en los skarns de Zn son ricos en Mn y deficientes en Ca, desde actinolita a dannemorite.

En las zonas proximales al plutn los granates son comnmente oscuros, de rojos a cafs. Ya ms distantes los granates son ligeramente cafs. Y ya cerca al frente del mrmol los granates son verdes plidos. Los piroxenos son frente mrmol ricos en Fe y Mn. al

ZONACIN DE LOS SKARNS En la mayora de skarns hay un patrn general de zonacin granate proximales, dstales piroxeno e idocrase (o un pyroxenoide como wollastonita, bustamita, o rodonita) en el contacto entre Skarn y mrmol. En los skarns se dan 4 zonas principalmente, la zona donde la cantidad de granates es mayor a la de piroxenos, otra donde la cantidad de piroxenos es mayor a la de los granates, la de la wollastonita y la del mrmol (ver Fig6.). Se dan diferentes tipos de zonacin de los skarns el cual tiene que ver con el avance del fluido el cual segn la magnitud de este aumenta las zonas de los granates vs piroxeno, wollastonita y mrmol.Fig6. Zonacin tpica de skarns de acuerdo al avance del fluido.

CLASIFICACIN METLICA DE LOS SKARNS Sn SKARN GEOLOGICAL ENVIRONMENT Rock Types Granitos leucocraticos biotiticos y o de moscovita, diques felsicos, rocas calcareas Textures Graniticas (graniticas, graniticas de grano fino). Porfiriticas Afaniticas; Skarn es granoblastico a hornfelsico, comunmente bandeado. Age Range Mainly Mesozoic, but may be any age. Depositional Environment Epizonal(?) intrusive complexes in carbonate terrane. Tectonic Setting(s) Luego de los emplazamientos de los granitos (postorogenico). Associated Deposit Types W skarn, Sn greisen, and quartz-cassiterite-sulfide veins.

DEPOSIT DESCRIPTION Mineralogy Cassiterite minor scheelite sphalerite + chalcopyrite pyrrhotite magnetite pyrite arsenopyrite fluorite in skarn. Much Sn may be in silicate minerals and be metallurgically disponible. Texture/Structure Granoblastic skarn, wrigglite [chaotic laminar pattern of alternating light (fluorite) and dark (magnetite) lamellae], stockworks, breccia. Alteration Greisenization (quartz-muscovite-topaz tourmaline, fluorite, cassiterite, sulfides) near granite margins and in cusps. Topaz tourmaline greisens. Idocrase + Mn-grossular-andradite Sn-andradite malayaite in skarn. Late-stage amphibole + mica + chlorite and mica + tourmaline + fluorite. Ore Controls Mineralized skarns may or may not develop at intrusive contact with carbonate rocks; major skarn development up to 300 m from intrusion controlled by intrusion-related fractures; cross-cutting veins and felsic dikes. Weathering Erosion of lodes may lead to deposition of tin placer deposits. Geochemical Signature Sn, W, F, Be, Zn, Pb, Cu, Ag, Li, Rb, Cs, Re, B. Specialized granites characteristically have SiO2 > 73 percent, K2O > 4 porcentaje y estan empobresidos en CaO, TiO2, MgO, and total Fe. They are enriched in Sn, F, Rb, Li, Be, W, Mo, Pb, B, Nb, Cs, U, Th, Hf, Ta, and most REE.

Menas de estao:

Mena de Sn: Casiterita (SnO2). Cilindrita: Pb4Fe2+Sn4+4Sb3+2S16 Estanita: Cu2FeSnS4 Frankeita: PbsSnaSb~S,4 Teallita : PbSnS2

W SKARN GEOLOGICAL ENVIRONMENT Rock Types Tonalite, granodiorite, quartz monzonite; limestone. Textures Granitic, granoblastic. Age Range Mainly Mesozoic, but may be any age Depositional Environment Contacts and roof pendants of batholith and thermal aureoles of apical zones of stocks that intrude carbonate rocks. Tectonic Setting(s) Orogenic belts. Syn-late orogenic.

Associated Deposit Types Sn-W skarns, Zn skarns. DEPOSIT DESCRIPTION

Mineralogy Scheelite molybdenite pyrrhotite sphalerite chalcopyrite bornite arsenopyrite pyrite magnetite traces of wolframite, fluorite, cassiterite, and native bismuth. Alteration Diopside-hedenbergite + grossular-andradite. Late stage spessartine + almandine. Outer barren wollastonite zone. Inner zone of massive quartz may be present. Ore Controls Carbonate rocks in thermal aureoles of intrusions. Geochemical Signature W, Mo, Zn, Cu, Sn, Bi, Be, As.

Menas de wolframio:

Wolframita: (Fe,Mn)WO 4 Cu SKARN GEOLOGICAL ENVIRONMENT

Scheelita: CaWO4

Rock Types Tonalite to monzogranite intruding carbonate rocks or calcareous clastic rocks. Textures Granitic texture, porphyry, granoblastic to hornfelsic in sedimentary rocks. Age Range Mainly Mesozoic, but may be any age.

Depositional Environment Miogeosynclinal sequences intruded by felsic plutons. Tectonic Setting(s) Continental margin late orogenic magmatism. Associated Deposit Types Porphyry Cu, zinc skarn, polymetallic replacement, Fe skarn.

DEPOSIT DESCRIPTION Mineralogy Chalcopyrite + pyrite hematite magnetite bornite pyrrhotite. Also molybdenite, bismuthinite, sphalerite, galena, cosalite, arsenopyrite, enargite, tennantite, loellingite, cobaltite, and tetrahedrite may be present. Au and Ag may be important products. Texture/Structure Coarse pyroxenes are common. granoblastic with interstitial sulfides. Bladed

Alteration Diopside + andradite center; wollastonite + tremolite outer zone; marble peripheral zone. Igneous rocks may be altered to epidote + pyroxene + garnet (endoskarn). Retrograde alteration to actinolite, chlorite, and clays may be present. Ore Controls Irregular or tabular ore bodies in carbonate rocks and calcareous rocks near igneous contacts or in xenoliths in igneous stocks. Breccia pipe, cutting skarn at Victoria, is host for ore. Associated igneous rocks are commonly barren. Weathering Cu carbonates, silicates, Fe-rich gossan. Calc-silicate minerals in stream pebbles are a good guide to covered deposits. Geochemical Signature Rock analyses may show Cu-Au-Ag-rich inner zones grading outward to Au-Ag zones with high Au:Ag ratio and outer Pb-Zn-Ag zone. Co-As-Sb-Bi may form anomalies in some skarn deposits. Magnetic anomalies.

Calcopirita (CuFeS2).

Cuprita (Cu2O ).

Malaquita (Cu2(OH)2CO3 ). Zn-Pb SKARN GEOLOGICAL ENVIRONMENT

Azurita (Cu3(OH)2(CO3)2 ).

Rock Types Granodiorite to granite, diorite to syenite. Carbonate rocks, calcareous clastic rocks. Textures Granitic to porphyritic; granoblastic to hornfelsic. Age Range Mainly Mesozoic, but may be any age. Depositional Environment Miogeoclinal sequences intruded by generally small bodies of igneous rock. Tectonic Setting(s) Continental margin, late-orogenic magmatism. Associated Deposit Types Copper skarn.

DEPOSIT DESCRIPTION Mineralogy Sphalerite + galena pyrrhotite pyrite magnetite chalcopyrite bornite arsenopyrite scheelite bismuthinite stannite fluorite. Gold and silver do not form minerals. Texture/Structure Granoblastic, sulfides massive to interstitial. Alteration Mn-hedenbergite andradite grossular spessartine bustamite rhodonite. Late stage Mn-actinolite ilvaite chlorite dannemorite rhodochrosite. Ore Controls Carbonate rocks especially at shale-limestone contacts. Deposit may be hundreds of meters from intrusive. Weathering Gossan with strong Mn oxide stains.

Geochemical Signature Zn, Pb, Mn, Cu, Co, Au, Ag, As, W, Sn, F, possibly Be. Magnetic anomalies.

Mena de Zn y Pb:

Galena: PbS Au SKARN GEOLOGICAL ENVIRONMENT

Esfalerita: (Zn,Fe)S.

Rock Types Diorite - granodiorita plutons. Dikes y sills. Textures Porphyritic - Afanitico; hornfelsica. Age Range Mainly Mesozoic, but may be any age. Depositional Environment Miogeoclinal sequences intruded by generally small bodies of igneous rock. Tectonic Setting(s) Continental margin, late-orogenic magmatism. Associated Deposit Types Copper skarn.

DEPOSIT DESCRIPTION Mineralogy Sphalerite + galena pyrrhotite pyrite magnetite chalcopyrite bornite arsenopyrite scheelite bismuthinite stannite fluorite. Gold and silver do not form minerals. Texture/Structure Horfelsica, sulfides massive to interstitial.

Alteration Mn-hedenbergite andradite grossular spessartine bustamite rhodonite. Late stage Mn-actinolite ilvaite chlorite dannemorite rhodochrosite. Ore Controls Carbonate rocks Weathering Gossan with strong Mn oxide stains. Geochemical Signature Zn, Pb, Mn, Cu, Co, Ag, As, W, Sn, F, possibly Be.

PRECIOS DEL Sn, Cu, Pb, Zn, W, Au y Fe.

El tungsteno

AMBIENTE DE FORMACIN DE LOS SKARN

Fig7. Ambientes de formacin de los skarn.

Referido a un arco magmtico donde los intrusivos de composicin media - cida entran en contacto con rocas sedimentarias del tipo calizas y dolomitas y de esta interaccin suceden fenmenos de metamorfismo de contacto y que posteriormente ocurre de metasomatismo. En la Fig7, se observa el diferente tipo de elementos el cual se forma dependiendo del tipo de choque entre placas y el ngulo de subduccin de la placa, ver ejemplos en la figura.

Fig8. Porcentaje de descomposicin de los diferentes plutones asociados a los skarn metlicos.

Porcentaje descomposicin de los plutones asociados con los diferentes tipos de skarn En la Fig8. se muestra otra clasificacin en la cual se asocian los skarn metalicos relacionados con los plutones que los crean y su porcentaje de slice, dependiendo si son mas acidos o basicos.

YACIMIENTOS MINERALES DE SKARN EN EL MUNDO

GEOQUMICA Y GEOFSICA Se estudian los fluidos que atraviesan las fracturas. Se observan relaciones de temperatura y presin entre minerales presentes y se hace una reconstruccin trmica. Ej. En los skarns de oro, las inclusiones progradas de granate y piroxeno han homogeneizado temperaturas mayores a 730 oC y 695 oC, respectivamente, con salinidades 33 wt.% equivalente. En contraste las inclusiones de escapolita, epidota y actinolita desde skarn que han homogenizado a temperaturas de 320-400 oC, 255-320 oC, y 320-350 oC, respectivamente. Investigaciones isotpicas: istopos estables como C, O, H y S. Tanto en aguas magmticas como de aguas meteoricas. Ej. Osgood Mountain W Skarns. Gran respuesta geofsica. Los skarns son relativamente mas densos que la roca encajante y dan anomalas gravimetricas o discontinuidades ssmicas. Ej. Los Fe skarns son fcilmente detectados por la cantidad de magntica por registros gravimetricos y magnticos. Son detectables por registros electromagnticos tienen anomalas si hay presencia de materia carbonosa (Grafitos). Los skarns tienen suficiente U y Th para ser detectados por registros radiometricos. LOS SKARNS EN COLOMBIA Stock de Payande, mina vieja. Batolito de Ibague. En la regin de Los Guayabos, sobre la va Ibagu Rovira Roncesvalles y en el sector de Copete, al sur de Chaparral (Tolima), Nez & Murillo (1982) y Lpez et al. (1976) indican la presencia de rocas calcreas de la Formacin Payand, del Trisico, intruidas por el Batolito de Ibagu, con desarrollo de skarns. En el contacto Batolito de Ibagu Formacin Payand, existen zonas de skarn en donde se reconocen mineralizaciones con cantidades variables de Cu, Pb, Zn, Mo, Fe, Sn, W y desarrollo de mrmoles.

CONCLUSIONES Los modelos de zonacin de skarn son tiles en la exploracin del mismo. La mineraloga de los skarn y su contenido metlico esta controlada por su gnesis y la historia de cristalizacin del pluton asociado. Segn los precios de los elementos los skarn pueden volverse econmicamente viables o no. Buenos mapeos de los skarns y de sus zonaciones son muy tiles para su prospeccin. BIBLIOGRAFIA Meinert L. Skarns and Skarn Deposits. 1992. Villares. F. Depositos de Tipo Skarn, recopilacin. http://www.unalmed.edu.co/~rrodriguez/skarn/skarn.htm (ultima revicin 08 de Noviembre del 2009).