Tiempo y espacio en geología económica

Revista Universidad de Sonora
Tiempo y espacio
en geología económica
Efrén Pérez Segura*
Las variables del tiempo y el espacio en geología económica incluyen: los millones de años de formación de los
yacimientos minerales de la Tierra, la fluctuación de los precios de las materias primas a lo largo del tiempo, el
tiempo de vida de las minas, el porcentaje de material recuperado en determinadas superficies, las toneladas de
material que pueden ser depositadas en espacios específicos, entre muchas otras.
H
ablar de tiempo y espacio es fascinante por
tratarse de temas igualmente concretos y
abstractos. Se trata de algo tan evidente pero tan
difícil de explicar, que nos lleva de inmediato a
aquella famosa frase de San Agustín a propósito
del tiempo: “si no me lo preguntan lo sé, si me
lo preguntan no lo sé”. Tiempo y espacio son
indisociables y sólo se pueden confundir en la
literatura como en la obra de Juan Rulfo, donde
ambos van y vienen de la mano, entre la vida y la
muerte. No me considero suficientemente preparado para discurrir sobre estos asuntos que
han sido temas permanentes de filósofos, científicos y poetas. No me cuestionaré si el tiempo y
el espacio son infinitos, si existen independientemente de las cosas o si tienen sentido sólo porque éstas existen, si el tiempo tiene dirección y
flecha o si el espacio es curvo y esférico; prefiero
ocuparme de aspectos más terrenales, más relacionados con la disciplina que cultivo: la geología económica.
La geología económica es una rama de las
Ciencias de la Tierra que se ocupa de estudiar
ciertos gigantes geológicos que se caracterizan
por contener, en un espacio pequeño y en relati-
A través de sus 4 500 millones de años de historia
geológica, la Tierra ha formado yacimientos minerales cuyos
recursos son explotados y consumidos en cortos períodos de
tiempo.
Figura 1. Mina de Bingham Canyon, Utah, Estados Unidos: el agujero más grande del mundo hecho por el
hombre. Foto: www.mining-technology.com
* Profesor-investigador del Departamento de Geología de la Universidad de Sonora. Premio Nacional de Geología-1999. Miembro de la Academia de Ingeniería
y del Sistema Nacional de Investigadores (SNI). [email protected]
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Ruta Crítica
va gran cantidad, algunos materiales que
las sociedades utilizan para su desarrollo
económico tales como el oro, la plata,
el plomo, el zinc, el cobre o el hierro.
Estos monstruos se conocen en geología
como “yacimientos minerales”. Qué mejor
oportunidad para hablar de esto cuando
este año 2008 ha sido declarado por la
UNESCO “Año Internacional del Planeta
Tierra” y está siendo festejado en todo el
mundo.
Hablar de los metales como materias primas es importante porque implica
reflexionar sobre el desarrollo sustentable. La Tierra cumple 4 500 millones de
años, días más o días menos y, a través
de su historia geológica, ha formado yacimientos minerales que las sociedades
consumen en unas cuantas decenas de
años. Debo corregir entonces sobre los
conceptos de tiempo y espacio en geología económica, para decir que cuando
hablo de tiempo me refiero en realidad
a medidas de eventos que el hombre ha
inventado, referidas en años; y cuando
hablo de espacio, pienso en el tamaño
y el volumen que los objetos ocupan en
un espacio terrestre, referido a metros o
a sus múltiplos.
No de todos los yacimientos minerales se pueden extraer las sustancias útiles para el hombre. En la economía de
mercado hegemónica que nos toca vivir
desde la caída de un muro de piedra en
1989, estos materiales se extraen de los
yacimientos a condición de que sean
económicos, en un concepto de economía capitalista. Si esto se cumple, se les
conoce como “minas” (Figura 1). La condición sine qua non para la existencia de
una mina es que los ingresos por venta
de un mineral o metal sean superiores a
los costos de extracción del mismo. Aquí
es donde el concepto del tiempo cobra
importancia porque los precios de las
materias primas no son constantes sino
que cambian diariamente, de acuerdo a
la ley de la oferta y la demanda. Quiere
decir que un mismo yacimiento mineral
a un precio de metales alto puede ser
mina, pero a precios bajos no. Por esta
razón las minas abren o cierran en diferentes épocas según los precios de los
metales.
Otra cuestión relacionada con el tiempo es el desarrollo tecnológico. Nuevos
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Figura 2. Inclusiones de oro indicadas con flecha (Au), dentro de cristal de pirita (Pi), asociada con galena (G). Mineral de la mina San
Francisco, Estación Llano, Sonora. Foto del autor al microscopio mineragráfico. Las inclusiones son micrométricas.
métodos de beneficio de minerales a más
bajo costo han permitido explotar concentraciones de mineral más bajas, como
es el caso de los métodos de extracción
por lixiviación en montones para metales como el oro y el cobre. Pero, ¿de
qué tamaño son los objetos de los que
hablamos en los yacimientos minerales
y en las minas? La concentración de los
metales antes mencionados en la corteza terrestre es ínfima, en general se refieren a gramos (g), decenas o centenas
de gramo por tonelada de mineral. Es
decir, que si nosotros recuperáramos lo
que existe de plomo, zinc y cobre de una
tonelada de material representativo de la
corteza terrestre, ¡sólo obtendríamos 1 g
de plomo, 82 g de zinc y 58 g de cobre!
Pero en una mina podemos tener 1 por
ciento (%) de cobre (Cu) por tonelada de
mineral (t), lo cual quiere decir que se
pueden recuperar 10 kilogramos (kg) de
cobre metálico por cada tonelada. Estos
valores se definen como la ley de mineral. En el caso de metales como el plomo
(Pb), zinc (Zn) y cobre (Cu), también
llamados metales base, las leyes se dan
en % por tonelada (%/t); en el caso de
metales preciosos como el oro (Au) o la
plata (Ag) las leyes se dan en gramos por
tonelada (g/t).
Por tradición y la hegemonía de ciertos países a nivel mundial, los precios de
los metales base se cotizan internacionalmente en dólares por libra (dlls/lb) [1 libra (lb)=0.454 kg], mientras que los de
metales preciosos, en dólares por onza
(dlls/oz) [1 onza troy (oz) =31.1 g]. El
La condición sine
qua non para la
existencia de una
mina es que los ingresos por venta de
un mineral o metal
sean superiores a
los costos de extracción del mismo.
tamaño de las minas es proporcional al tamaño de un yacimiento
mineral y de sus leyes: a leyes altas puede haber minas pequeñas
(poco volumen), a leyes bajas puede haber minas grandes (gran
volumen). El tamaño y la ley también determinan el tiempo de vida
de una mina. Una mina subterránea puede explotarse a razón de
500 o 1 000 toneladas de mineral por día (t/d), por lo que necesita
al menos de 1 millón de t para garantizar una vida de 5 o 10 años.
Una mina a tajo abierto se explota a tasas de por lo menos 10,000
t/d, por lo cual necesita alrededor de 15 o 30 millones de toneladas
de mineral (Mt) para una vida mínima de 5 años.
Los grandes complejos mineros explotan minas a más de
50 000 t/d y necesitan durar como mínimo 25 años para justificar
una inversión. Esto implica que deben tener reservas de mineral
superiores a 500 Mt. Para este tonelaje hay que mover diariamente
más de 17 000 metros cúbicos de material, lo cual identifica a estas
minas con gigantes de la tecnología donde es común ver camiones transportar 300 t en un viaje. Con estos números parecería
que estamos hablando de objetos que ocupan grandes lugares en
el espacio. No es realmente así y esto tiene relación con grandes
mitos sobre la supuesta contaminación de la minería en grandes
espacios. Un depósito mineral de 500 Mt con leyes económicas,
puede ser alojado en una superficie de 1 kilómetro cuadrado (km2)
por 200 metros de profundidad, lo cual equivale a 200 millones de
metros cúbicos de material.
Si el tamaño de una mina es gigantesco, éste contrasta con el
tamaño del objeto que se recupera, que a veces puede ser microscópico o ultramicroscópico, como el que se muestra en la Figura
2. Por ejemplo, es común tener minas de oro que se evalúan y se
explotan en la actualidad con leyes de 1 gramo de oro por tonelada
(g/tAu). Esto significa que debemos moler una tonelada de mineral
para recuperar un gramo de este metal, que se podría vender en
estos días en el mercado a un precio de 30 dólares. Sin embargo,
¡un gramo de oro sólo representa una partícula de 33 milímetros
cúbicos!, resultado de la molienda y recuperación de 1 t. ¿Es absurdo el valor de las cosas? Algunos datos interesantes sobre metales
y minas en Sonora se dan en la numeralia geológico-económica de
la Tabla I.
Lo más importante del caso es que los recursos que explotamos durante unos cuantos años le han tomado mucho tiempo a la
Tierra formarlos. Para ello, han intervenido muchas variables geo-
Revista Universidad de Sonora
Figura 3. Megacristales de selenita (yeso) de la mina de Naica, Chihuahua, descubiertos en el año 2000.
Foto: National Geographic News, abril 6, 2007.
lógicas: flujos hidrológicos para transportar metales, disponibilidad de los mismos,
características litológicas, estructurales y fisicoquímicas favorables para depositar los
metales, entre otras. Ahora sabemos que en
las condiciones geológicas más apropiadas,
1 millón de años puede ser suficiente para
formar un yacimiento de oro o de cobre. Los
megacristales de selenita de las figuras 3 y 4,
únicos en el mundo, fueron formados hace
unos 26 Ma durante un período de tiempo
relativamente muy corto, a temperaturas de
unos 54º C. Sin embargo, a veces son necesarios muchos millones de años para formar
minerales como barita, fluorita, carbón o
petróleo. ¿No será un poco abusivo de parte del hombre apropiarse en unos cuantos
años de lo que a la naturaleza le costó tanto
tiempo fabricar?
Figura 4. Megacristales de selenita (yeso) de la mina de Naica, Chihuahua, descubiertos en el año 2000. Foto:
Javier Trueba, Madrid Scientific Films, marzo 27, 2007.
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Ruta Crítica
Si recuperáramos lo que existe de plomo, zinc y cobre de una tonelada de material
representativo de la corteza terrestre, sólo obtendríamos 1 g de plomo, 82 g de zinc y 58 g
de cobre, pero en una mina podemos tener 1% de cobre (Cu) por tonelada de mineral (t),
con lo que se pueden recuperar 10 kg de cobre metálico.
Títulos de concesiones mineras expedidos para Sonora en 2007
405
Millones de hectáreas que amparan las anteriores concesiones
1.5
Tiempo mínimo de vida de una mina a una tasa de explotación de 5 000 toneladas 5 a
por día
Tiempo mínimo de vida de una mina a una tasa de explotación de 50 000 toneladas 25 a
por día
Tiempo que tarda en formarse un yacimiento mineral de cobre
1 a 2 Ma
Duración de los eventos geológicos que depositaron barita como la de los yacimientos > 100 Ma
de Mazatán y Cobachi
Edad de los yacimientos de carbón de La Barranca y San Marcial
200 Ma
Edad del yacimiento La Caridad
53-56 Ma
Edad del yacimiento El Boleo en Santa Rosalía, B. C. S.
6-8 Ma
Recursos de la mina de wollastonita más grande del mundo en Hermosillo
> 100 Mt
Cantidad mínima de cobre metálico que se extrae por cada tonelada de mineral de 3.5-4.5 kg
cobre en Sonora
Leyes de molibdeno consideradas económicamente aprovechables en una mina de 300-600 g/t
cobre
Kilogramos de tortillas que se pueden comprar con el valor de 1 kg de cobre
5-6 kg
Toneladas diarias de mineral que se extraen de la mina La Caridad
90 000 t
Toneladas de mineral económico del yacimiento de Cananea
>6 000 Mt
Tiempo de vida de la mina de Cananea a una tasa de explotación como la actual
>100 a
Espacio en el que cabe el mineral de Cananea
2 km3
Año de descubrimiento de los placeres de oro de Trincheras
1779
Cantidad de oro estimada que se ha extraído de los yacimientos de Trincheras
>4t
Peso de la pepita de oro más grande encontrada en Sonora
14 kg
Valor de la misma al precio actual del oro
400 000 dlls
Cantidad diaria de oro que se extrae de la mina La Herradura
25 kg
Recursos de oro metálico en la mina La Herradura
48 t
Espacio en el que caben 48 toneladas de oro metálico
1.6 m3
Leyes mínimas económicas de oro por tonelada a los precios actuales en minas a tajo 0.25 g/t
abierto en Sonora
Tamaño de una partícula de oro de 0.25 gramos
8.25 mm3
Valor que representa 0.25 g de oro
7.50 dlls
Objetos de consumo y de ser- 4476 litros de agua de la red municipal, 127 Kw/h de la CFE, 13 litros de
vicios que se pueden com- gasolina (“de la verde”), 8 kg de tortillas, 1.5 kg de carne para asar, 5 a 7
prar con 0.25 g de oro
tacos de carne asada, 1.5 burros percherones, 2 platos de pozole, entre
9 y 12 latas de cerveza…
Tabla I. Numeralia geológico-económica en Sonora. Abreviaturas: a-año, Ma-Millones de años, t-Toneladas, Mt-Millones de toneladas, kg-Kilogramo, g/t-gramos por tonelada, m3Metro cúbico, km3-Kilómetro cúbico, mm3-Milímetro cúbico, Kw/h-Kilowatt/hora, dlls-Dólares americanos, >Mayor que.
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