Cap. 13 Recursos de minerales y

rocas

Source: Data from Mineral Commodity Summaries 2000, U.S. Geological Survey.

Yacimiento de mena (ore)Yacimiento de mena (ore): Roca con un : Roca con un metal de mucho valor en una metal de mucho valor en una concentracion mas alta que el promedio, concentracion mas alta que el promedio, y por lo tanto economicamente viable y por lo tanto economicamente viable para minar.para minar.

– Fe, Al: [ ] de 6-8% de corteza continental – se Fe, Al: [ ] de 6-8% de corteza continental – se necesita 4-5 veces mas [ ] para ser viable necesita 4-5 veces mas [ ] para ser viable economicamenteeconomicamente

– Enriquecimiento con respecto a la roca Enriquecimiento con respecto a la roca promedio: Cu (100x), Hg (25,000x), Au promedio: Cu (100x), Hg (25,000x), Au (~1000x) para ser viable economicamente(~1000x) para ser viable economicamente

Depositos de mena (ore)Depositos de mena (ore)

promedio] lcontinentacorteza en [metalmena] de deposito un en [metal

mena un en metal un de ionconcentrac deFactor

Rocas igneas y depositos Rocas igneas y depositos magmaticosmagmaticos

Yacimientos hidrotermales Yacimientos hidrotermales (hydrothermal ores)(hydrothermal ores)

Relacion a bordes de placaRelacion a bordes de placa Depositos sedimentariosDepositos sedimentarios Otros procesos de baja temperatura Otros procesos de baja temperatura

formadores de menas (ores)formadores de menas (ores) Depositos metamorficosDepositos metamorficos

Tipos de depositos mineralesTipos de depositos minerales

Rocas igneas y depositos magmaticosRocas igneas y depositos magmaticos

Altas concentraciones de minerales silicatos Altas concentraciones de minerales silicatos y otros que son utiles, especialmente rocas y otros que son utiles, especialmente rocas de cristales grandesde cristales grandes– PegmatitasPegmatitas (pegmatites) – feldespatos (ceramica), (pegmatites) – feldespatos (ceramica),

turmalinas (gema), beryl (Be metalico, gema), turmalinas (gema), beryl (Be metalico, gema), por segregacion magmaticapor segregacion magmatica

DiamantesDiamantes::– Se deben formar en presiones extremadamente Se deben formar en presiones extremadamente

altas (manto), y luego llevadas rapidamente a la altas (manto), y luego llevadas rapidamente a la cortezacorteza

– Minados de rocas igneas – Minados de rocas igneas – kimberliteskimberlites – ocurren – ocurren como cuerpos tubulares (pipelike) con origen en como cuerpos tubulares (pipelike) con origen en el mantoel manto

– Viable economicamente incluso en pequenas Viable economicamente incluso en pequenas cantidadescantidades

Pegmatita

Cristales individuales pueden medir hasta 10 m de largo

Yacimientos hidrotermalesYacimientos hidrotermales

Magmas tienen agua y otros fluidos Magmas tienen agua y otros fluidos (disueltos o asociados)(disueltos o asociados)

Fluidos escapan del magma Fluidos escapan del magma enfriandose, por grietas y poros en enfriandose, por grietas y poros en las rocas alrededor, llevando sales, las rocas alrededor, llevando sales, gases y metales - gases y metales - fluidos calientesfluidos calientes

Fluidos se enfrian y depositan Fluidos se enfrian y depositan minerales disueltos - minerales disueltos - yacimiento yacimiento hidrotermalhidrotermal

Ej. Cu, Pb, Zn, Au, Ag, Pt, U, sulfurosEj. Cu, Pb, Zn, Au, Ag, Pt, U, sulfuros

Relacion entre cuerpo igneo y los yacimientos hidrotermales y de pegmatita

asociados

Fluidos hidrotermales

en suelo oceanico depositan sulfuros a

medida que se enfrian

Relacion a Relacion a bordes de bordes de placa:placa: a areas de reas de mayor actividad mayor actividad ignea y ignea y metamorficametamorfica

Distribucion de depositos de

Cu y molibdeno

Source: Data from M. J. Jensen and A.M. Bateman, Economic Mineral Deposits, 3d ed. Copyright © 1981 John Wiley & Sons, Inc., New York.

Depositos sedimentariosDepositos sedimentarios Yacimientos depositados como rocas Yacimientos depositados como rocas

sedimentarias quimicassedimentarias quimicas– Yacimientos sedimentarios de hierro en Yacimientos sedimentarios de hierro en

capas – capas – banded iron formationbanded iron formation: capas ricas : capas ricas en Fe (hematita + magnetita) alternan con en Fe (hematita + magnetita) alternan con capas ricas en silicatos y carbonatos; capas ricas en silicatos y carbonatos; depositos antiguosdepositos antiguos

– Depositos de Depositos de evaporitaevaporita: se forman cuando : se forman cuando un cuerpo de agua de mar esta atrapado en un cuerpo de agua de mar esta atrapado en un mar somero/lago y se seca, depositando un mar somero/lago y se seca, depositando mineralesminerales

Ej. halita, yeso (gypsum), sales de K y MgEj. halita, yeso (gypsum), sales de K y Mg

http://perso.orange.fr/SVT.ocean-indien/apoi5/5ch4_seq1_act1/evaporite_lagune.jpg

Formacion de evaporitas

Otros procesos de baja temperatura Otros procesos de baja temperatura formadores de yacimientosformadores de yacimientos

Corrientes depositan sedimentos Corrientes depositan sedimentos

por tamano y densidad – seleccion por tamano y densidad – seleccion

(sorting) concentra minerales (sorting) concentra minerales

densos resistentes a meteorizacion densos resistentes a meteorizacion

en los canales.en los canales.– Depositos – Depositos – plácerespláceres (arenas y gravas)(arenas y gravas)

– Ej. oro, diamantes, oxidos de estañoEj. oro, diamantes, oxidos de estaño

– Depositos de Al y Fe en lateritasDepositos de Al y Fe en lateritas

Formacion de depositos de Formacion de depositos de placeresplaceres

http://www.e-goldprospecting.com/html/gold_step-by-step.html

Barras de meandro

Excavacion y equipo en mina de

oro

Depositos metamorficosDepositos metamorficos

Producidos por cambios Producidos por cambios mineralogicos por mineralogicos por calor y calor y presionpresion– grafito (C) minado de depositos grafito (C) minado de depositos

metamorficos – formado por metamorficos – formado por metamorfismo de carbon (coal)metamorfismo de carbon (coal)

– asbestos – grupo de silicatos asbestos – grupo de silicatos fibrosos, metamorfismo de rocas fibrosos, metamorfismo de rocas igneas ricas en Fe y Mgigneas ricas en Fe y Mg

MetalesMetales Minerales no-metalicos Minerales no-metalicos

(nonmetallic)(nonmetallic) Recursos de rocaRecursos de roca

Recursos de minerales y rocasRecursos de minerales y rocas

2001

Por: Wilson Ramirez

MetalesMetales hierrohierro – metal mas usado: materiales de – metal mas usado: materiales de

aceroacero aluminioaluminio – segundo mas usado: – segundo mas usado:

industrias de transportacion y industrias de transportacion y construccion, empacadoconstruccion, empacado

Otros menos comunes:Otros menos comunes:– Cu: aplicaciones electricas - conductor; Cu: aplicaciones electricas - conductor;

industrias de construccion y transportacionindustrias de construccion y transportacion– Pb: baterias, pintura, ceramicaPb: baterias, pintura, ceramica– zinc: latas, manufactura de bronce y zinc: latas, manufactura de bronce y

aleacionesaleaciones– Ni, CoNi, Co– Metales preciosos: oro, plata, platinoMetales preciosos: oro, plata, platino

Minerales no-metalicosMinerales no-metalicos

AzufreAzufre: by-product de minar : by-product de minar sulfuros, de petroleo durante sulfuros, de petroleo durante refinamiento, de depositos refinamiento, de depositos volcanicos, de evaporitasvolcanicos, de evaporitas

Halita, yeso, roca de fosfato: Halita, yeso, roca de fosfato: depositos de depositos de evaporitasevaporitas

ArcillasArcillas: ceramica, construccion, : ceramica, construccion, procesar mena de Fe, drenaje de procesar mena de Fe, drenaje de petroleopetroleo

Recursos de rocasRecursos de rocas

Gran cantidad de rocas, arenas, gravas Gran cantidad de rocas, arenas, gravas – 2002:– 2002:– >1.1 billones de tons de arena y grava en >1.1 billones de tons de arena y grava en

construccionconstruccion

– >1.6 billones de tons de roca “rota” >1.6 billones de tons de roca “rota” (crushed) para relleno y otras aplicaciones(crushed) para relleno y otras aplicaciones

– >30 millones de tons de arenas de cuarzo >30 millones de tons de arenas de cuarzo en industria (vidrio y abrasivos)en industria (vidrio y abrasivos)

– >1 millon de tons de pizarra (slate), >1 millon de tons de pizarra (slate), marmol (marble), granito, arenizca, caliza – marmol (marble), granito, arenizca, caliza – construccionconstruccion

Fluctua de acuerdo a la economiaFluctua de acuerdo a la economia

Produccion y consumo de minerales Produccion y consumo de minerales

en E.U.en E.U.

– <4.5% de la poblacion mundial<4.5% de la poblacion mundial

– Produccion primariaProduccion primaria: produccion de : produccion de

nuevo yacimiento de mena, no de nuevo yacimiento de mena, no de

reciclaje o procesamiento parcial de reciclaje o procesamiento parcial de

productos importadosproductos importados

Abastecimiento y demanda de Abastecimiento y demanda de mineralesminerales

Necesidad de minerales en E.U. abastecidos por importaciones (1998-2001; % aparente de

consumo de materiales)

Abastecimiento y demanda mundial Abastecimiento y demanda mundial de mineralesde minerales

Demanda fluctua con el tiempo y Demanda fluctua con el tiempo y dependiendo el material – asumimos dependiendo el material – asumimos que que demanda = produccion primariademanda = produccion primaria

Vida (lifetime) de disponibilidad del Vida (lifetime) de disponibilidad del yacimiento: yacimiento: reservasreservas– Cu, Pb, Ag, Au = Cu, Pb, Ag, Au = abastecimiento cortoabastecimiento corto– Al, Cr, Co, Fe, Mn, Pt, K = Al, Cr, Co, Fe, Mn, Pt, K =

abastecimiento largoabastecimiento largo Reservas no viables economicamente Reservas no viables economicamente

(profitable) pueden cambiar su (profitable) pueden cambiar su clasificacion a viablesclasificacion a viables

Nuevos metodos de exploracion mineraNuevos metodos de exploracion minera

Metodos para buscar nuevas reservas:Metodos para buscar nuevas reservas:– Metodos geofisicosMetodos geofisicos: propiedades de : propiedades de

densidad, magneticas, electricas (ej. densidad, magneticas, electricas (ej. cambios en campo gravitacional y cambios en campo gravitacional y magnetico), radiactividadmagnetico), radiactividad

– GeoquimicaGeoquimica: ej. usar los suelos y las : ej. usar los suelos y las plantas para determinar presencia de plantas para determinar presencia de menas debajo, trazas de metales en aguas menas debajo, trazas de metales en aguas subterraneassubterraneas

– Percepcion remotaPercepcion remota (remote sensing): ej. (remote sensing): ej. fotos aereas, imagenes de satelitesfotos aereas, imagenes de satelites

– Avances en entendimiento geologicoAvances en entendimiento geologico: ej. : ej. teoria de placas tectonicasteoria de placas tectonicas

Muestreo de aguas subterraneas – detectar metales traza en bajas

concentraciones

Source: After U.S. Geological Survey.

Imagenes de AVIRIS (Airborne VIS and IR Imaging Spetrometer):

USGS Spectroscopy Lab.

True color image Distribucion de hidroxido, carbonato, sulfatos, algunos

asociados a oro

Recursos minerales marinosRecursos minerales marinos Metales disueltos en el agua de marMetales disueltos en el agua de mar Depositos de Depositos de pláceres en plataformas pláceres en plataformas

continentalescontinentales (continental shelves) que (continental shelves) que estuvieron expuestas en la ultima era estuvieron expuestas en la ultima era glaciar: ej. estaño, titanio, zirconio, cromioglaciar: ej. estaño, titanio, zirconio, cromio

Depositos hidrotermales en Depositos hidrotermales en centros de centros de expansionexpansion (spreading ridges): ej. Cu, Pb, Zn (spreading ridges): ej. Cu, Pb, Zn

Nodulos de manganesoNodulos de manganeso: recurso marino mas : recurso marino mas usado; masa de ~10 cm de diametro usado; masa de ~10 cm de diametro compuesta de minerales de Mn (tambien compuesta de minerales de Mn (tambien Cu, Ni, Co, Pt). Usado en aleaciones de Cu, Ni, Co, Pt). Usado en aleaciones de metal.metal.

Distribucion de nodulos de Mn en el suelo marino

Source: Data from G.R. Heath, “Manganese Nodules: Unanswered Questions,” Oceanus 25, Vol. 25, No. 3, pp. 37-41. 1982. Copyright © Woods Hole Oceanographic Institute.

Conservacion de recursos mineralesConservacion de recursos minerales

Necesidad de recursos sigue Necesidad de recursos sigue aumentando - opciones: aumentando - opciones: – sustituciones de materiales:sustituciones de materiales:

un metal por otro o un no-metal por un metal por otro o un no-metal por un metalun metal

no muy eficienteno muy eficiente– reciclaje:reciclaje:

puede moderar los aumentos en puede moderar los aumentos en produccion primariaproduccion primaria

ej. Al, Co, Cu, Pb, Niej. Al, Co, Cu, Pb, Niahorrar energia y disminuir costosahorrar energia y disminuir costosno funciona con todos los materialesno funciona con todos los materiales

ConsecuenciasConsecuencias:: – presencia de la mina (superficial o presencia de la mina (superficial o

subterranea)subterranea)– daños a mineros (mineria es la ocupacion daños a mineros (mineria es la ocupacion

mas peligrosa en E.U.)mas peligrosa en E.U.)– fuentes de contaminacion de aguafuentes de contaminacion de agua

Ley de Minas de 1872Ley de Minas de 1872: : permitio mineria sin permitio mineria sin controlcontrol

National Environmental Policy ActNational Environmental Policy Act (1969): (1969): requiere a compañias estudios de impacto requiere a compañias estudios de impacto ambiental, permisos, etc.ambiental, permisos, etc.

Surface Mining Control and Reclamation Surface Mining Control and Reclamation ActAct (1977): (1977): regular mineria de carbon, exige regular mineria de carbon, exige reclamacionreclamacion

Impactos de actividades minerasImpactos de actividades mineras

Actividades mineras en E.U. (mapa parcial, sin ores metalicos)

Source: Mineral Commodity Summaries 1996, U.S. Bureau of Mines.

Minas subterraneasMinas subterraneas

Causan menores disturbios a la superficieCausan menores disturbios a la superficie

Tuneles se construyen siguiendo el Tuneles se construyen siguiendo el

cuerpo del yacimiento y asi minimizar cuerpo del yacimiento y asi minimizar

costoscostos

Pueden volver a la condicion pre-mineriaPueden volver a la condicion pre-mineria

Han habido colapsos luego de Han habido colapsos luego de

abandonarseabandonarse

http://www.codelco.com/english/la_corporacion/fr_divisiones.html

Mina El Teniente, Chile: Mina subterranea de Cu mas grande del

mundo~2400 km de galerias subterraneas

Colapso de superficie sobre mina de Cu abandonada, Arizona

Source: Photograph by H.E. Malde, courtesy USGS Photo Library, Denver, CO.

Colapso de mina Crendall Canyon, Utah 2007

Source: Photograph by H.E. Malde, courtesy USGS Photo Library, Denver, CO.

Huecos (pits) y bajadas (troughs) de subsidencia sobre minas de carbon

Source: Photograph by C.R. Dunrud, courtesy USGS Photo Library, Denver, CO.

Minas superficialesMinas superficiales

Minas de fosa abierta o strip-miningMinas de fosa abierta o strip-mining– Afectan la topografia dejando un gran hueco, Afectan la topografia dejando un gran hueco,

meteorizacion de la roca puede liberar contaminantes meteorizacion de la roca puede liberar contaminantes a las aguasa las aguas

Minas de fosa abiertaMinas de fosa abierta (open-pit mining)(open-pit mining)– cuerpo de mena grande y tridimensional cerca de cuerpo de mena grande y tridimensional cerca de

superficiesuperficie Strip miningStrip mining

– para extraer carbon (coal)para extraer carbon (coal)– material ocurre en una capa cerca y ~paralela a material ocurre en una capa cerca y ~paralela a

superficiesuperficie– se remueve la vegetacion, suelo y roca de encimase remueve la vegetacion, suelo y roca de encima– desperdicios se acumulan en “desperdicios se acumulan en “spoil banksspoil banks””– actualmente hay regulaciones mas estrictas: actualmente hay regulaciones mas estrictas:

reclamacionreclamacion

Source: Photograph courtesy of Kennecott.

Bingham Canyon, Utah mina de fosa abierta mas grande del mundo

Mina de Cu Chuquicamata, Chile

Segunda mina de Cu mas grande del mundo, produce el

mayor volumen de cobre

Strip-mining por manganeso, Sur Africa

Source: Photograph courtesy USGS Photo Library, Denver, CO.

Spoil banks - strip mine de carbon Rainbow, Wyoming

Source: Photograph by H.E. Malde, USGS Photo Library, Denver, CO.

Gradando (aplanando) los desperdicios (spoils) – strip mine de carbon Indian Head,

North Dakota

Source: Photograph by H.E. Malde, USGS Photo Library, Denver, CO.

Revegetacion lenta - strip mine de carbon Indian Head, North

Dakota

Source: Photograph by H.E. Malde, USGS Photo Library, Denver, CO.

Porcion reclamada del strip mine de carbon Indian Head, North Dakota, un año despues

de cosechar

Source: Photograph by H.E. Malde, USGS Photo Library, Denver, CO.

Procesamiento de mineralesProcesamiento de minerales

Procesamiento mineral para extraer un Procesamiento mineral para extraer un metal especifico de un yacimiento-metal especifico de un yacimiento-problemas ambientalesproblemas ambientales– RompimientoRompimiento (crushing/grinding)(crushing/grinding) de la menade la mena – –

produce desperdicios finos (produce desperdicios finos (tailingstailings) quedan atras ) quedan atras y pueden ser meteorizados y llevados por el aguay pueden ser meteorizados y llevados por el agua

– TrazasTrazas de la mena tambien quedan atras y pueden de la mena tambien quedan atras y pueden producir elementos dañinos: Hg, As, Cd, U – producir elementos dañinos: Hg, As, Cd, U – contaminan las aguascontaminan las aguas

– QuimicosQuimicos usados en extraccion tambien dañinos: usados en extraccion tambien dañinos: ej. cianuroej. cianuro

– EmisionesEmisiones de elementos toxicos, gases (S – lluvia de elementos toxicos, gases (S – lluvia acida) y cenizasacida) y cenizas

– Daños a la saludDaños a la salud

Pilas de tailings alrededor de Bingham Canyon

Source:Courtesy of Carla W. Montgomery.