CAPITULO # 7

APUNTES DE GEOLOGÍA FÍSICA
E. NAVARRETE
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CAPÍTULO # 14
RECURSOS NATURALES
INTRODUCCIÓN
La Geología es la culminación del deseo del hombre por entender la tierra y su proceso
dinámico y la necesidad de extraer y usar los recursos para sostener una sociedad
compleja moderna.
Este capítulo trata con aquella rama de la Geología que se denomina Geología
Económica, que consiste en el análisis y explotación de los cuerpos y materiales
geológicos que pueden ser utilizados para beneficio del hombre, incluyendo los
combustibles, minerales metálicos y no metálicos y el agua.
CLASIFICACIÓN DE LOS RECURSOS NATURALES
Las materias primas de origen terrestre están divididas en dos grandes categorías:
renovables y no renovables.
 Los recursos renovables son aquellos que se producen por procesos naturales a una
velocidad tal que no es superada por la velocidad de uso del hombre. El agua es un
ejemplo común.
 Los recursos no renovables son aquellos cuya velocidad de producción natural es
excedida por la velocidad de consumo por el hombre. Estos recursos constituyen los
materiales vitales de la civilización moderna. Un ejemplo lo constituye el petróleo.
En este momento, es necesario hacer la diferencia entre el concepto de reserva y recurso
mineral.
 Reserva es un depósito mineral identificado y conocido, del cual se puede extraer
minerales con beneficio económico, con la tecnología disponible bajo condiciones
económicas actuales.
 Recurso incluye no solamente las reservas, sino también otros depósitos que pueden
llegar a ser útiles en el futuro.
La última categoría incluye depósitos conocidos no recuperables económica y
técnicamente en la actualidad, y también depósitos no conocidos cuya existencia se
infiere por información geológica, pero cuyo descubrimiento no se ha llevado a cabo.
Por lo tanto, los dos parámetros fundamentales que determinan si un depósito es una
reserva o un recurso son:
 la localización conocida del depósito,
 la recuperación económica.
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CLASIFICACIÓN DE LOS RECURSOS MINERALES
Los recursos minerales están clasificados dentro de tres grandes grupos: los minerales
metálicos, los minerales no metálicos y los “minerales” usados para la producción de
energía.
1. Minerales metálicos
Estos se dividen en dos grupos: los que contienen hierro y los que no contienen
hierro.
A. Minerales de hierro: pertenecen a este grupo los minerales donde el hierro es el
principal elemento y se utilizan para hacer variedades de productos de hierro y
acero. A continuación se nombran el hierro y elementos asociados y su forma de
presentarse como minerales en la naturaleza
 Hierro
Es el cuarto elemento en abundancia en la corteza terrestre y el segundo metal
más abundante. La técnica de separación del hierro de las menas de hierro se
ha conocido por cerca de 3.000 años. Las menas de hierro ocurren en una gran
variedad de asentamientos geológicos. Los tres principales tipos son:
1. Menas sedimentarias de hierro: Estos son los depósitos que ocurren
como rocas finas sedimentarias bandeadas caracterizadas por la alternancia
de capas ricas en minerales de hierro y otros minerales. El tipo más
distintivo contiene capas delgadas de óxidos de hierro, magnetita (Fe3O4) y
hematita (Fe2O3), alternando con capas delgadas de chert (SiO2). Este tipo
constituye el más grande recurso potencial de hierro.
2. Depósitos de hierro asociados con actividad ígnea: Las rocas intrusivas
pueden contener segregaciones de minerales ricos en hierro que están
suficientemente concentrados para la extracción. Las rocas intrusivas
también reaccionan con la roca de caja y se forman cuerpos de mena de
hierro como resultado. También pueden ser resultado de soluciones
hidrotermales. Este tipo de depósito es pequeño en cantidad comparado con
los otros dos tipos.
3. Depósitos de hierro derivados de la meteorización: En las áreas
tropicales donde prevalece el clima seco-húmedo, las rocas básicas con
modestas cantidades de minerales de hierro son transformadas por
meteorización en una nueva mena de hierro llamada laterita. El mineral
que prevalece en las lateritas es la limonita (Fe2O3.nH2O). Su contenido en
Fe puede variar de 40 a 50 %, pero también pueden contener Ni, Co y Cr.
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 Cromo
La principal mena que contiene este elemento es la cromita (Cr2O3), que se
encuentra comúnmente asociada con minerales de Ni y Mg en rocas ígneas de
alto contenido de hierro.
 Cobalto
Este metal está contenido en una variedad de minerales que ocurren en
asociación cercana con Fe, Cu y Ni en rocas ígneas máficas y ultramáficas.
Las futuras fuentes de cobalto podrían ser las lateritas de Fe-Ni en regiones
tropicales y posiblemente los nódulos de manganeso.
 Manganeso
En la naturaleza el manganeso ocurre en combinación química con hierro en
óxidos, carbonatos y sulfuros. Aunque el manganeso es el elemento número 12
en abundancia en la corteza, está ampliamente repartido en rocas ígneas,
sedimentarias y metamórficas. La explotación exitosa de los nódulos está
todavía por ser demostrada. Además de las dificultades técnicas para la
recuperación de los nódulos, la posesión de estos recursos se encuentra en
aguas internacionales.
 Molibdeno
Este metal ocurre en combinación química con azufre, oxígeno, plomo y otros
elementos.
 Níquel
Es un elemento bastante abundante en la corteza terrestre, donde comúnmente
ocurre en combinación con hierro y azufre. Las rocas ultramáficas son los
principales receptores de depósitos de níquel de valor económico. Este metal
es vital para la industria del acero.
 Tungsteno
Existen algo así como 20 minerales que tienen tungsteno, pero los dos más
importantes son la wolframita [(Fe,Mn)WO4] y la scheelita (CaWO4). La
mayoría de los depósitos están asociados con cuerpos intrusivos graníticos en
contacto con rocas metamórficas o en vetas de cuarzo. Es uno de los
elementos más esenciales asociados con el hierro y uno de sus usos principales
se encuentra en la producción de barras de acero endurecido usadas en equipo
de perforación.
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 Vanadio
Su abundancia en la corteza es cerca de tres veces la del cobre. Muchos de los
60 minerales que contienen vanadio tienden a presentarse en asociación con
sedimentos orgánicos ricos. El petróleo crudo contiene cantidades apreciables
de vanadio recuperable.
B. Minerales que no contienen hierro: este grupo consiste en minerales que
contienen metales que no son usados en la manufactura de las aleaciones de
hierro.
 Aluminio
Es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre. La mena de donde
se lo recupera económicamente es la bauxita, que consiste en una mezcla de
minerales de aluminio de los cuales los principales son: la bohemita
[AlO(OH)] y la gibbsita [Al(OH)3]. La bauxita se forma en los climas
tropicales por meteorización química de las rocas que contienen aluminio.
Sólo el hierro sobrepasa el tonelaje de aluminio usado en la industria ya que
tiene múltiples usos.
 Cobre
Este metal es relativamente escaso en términos de abundancia en la corteza
comparada con la de otros metales de importancia económica mayor, como el
hierro y el aluminio. El cobre tiene una gran afinidad con el azufre y aparece
comúnmente en forma de sulfuros de cobre en minerales como la calcocita
(Cu2S), la covelina (CuS), la bornita (Cu5FeS4) y la calcopirita (CuFeS2).
También ocurre en estado nativo y en combinaciones químicas con oxígeno y
agua. El tipo de depósito de donde más se explota cobre en la actualidad es el
“depósito de cobre porfídico”, que se define como un depósito de minerales
de sulfuro de hierro diseminados que se encuentra en o cerca de un cuerpo
intrusivo félsico, el cual, en su totalidad o en parte, tiene una estructura
porfídica. Otros tipos de depósitos de cobre ocurren en rocas sedimentarias,
creyéndose que los sulfuros de cobre fueron introducidos por fuentes termales
que hicieron circular soluciones a través de las rocas o que fueron depositados
simultáneamente con los sedimentos en mares antiguos. El cobre tiene muchos
usos.
 Plomo y Zinc
Estos dos metales ocurren comúnmente en el mismo cuerpo mineralizado en
combinación química con azufre. La mayor parte ocurre en forma de dos
minerales: la galena (PbS) y la esfalerita (ZnS). Ocurren principalmente
como depósitos conocidos como del “tipo valle de Mississippi”, que son
cuerpos de dolomías y calizas con concentraciones de galena y esfalerita. Se
piensa que son depósitos de reemplazamiento debido a soluciones circulantes
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de baja temperatura que disolvieron parte de la roca carbonatada depositando
en su lugar los minerales de plomo y zinc. Tanto el zinc como el plomo tienen
distintos usos.
 Estaño
Casi todo el estaño producido en el mundo se deriva del mineral llamado
casiterita (SnO2). Este mineral ocurre en rocas ígneas de composición
granítica o riolítica como depósito de vetas, pero la mayor parte de la
producción comercial viene de “placeres” que son depósitos de minerales
pesados que han sido concentrados por la acción de las olas o de los ríos.
Cerca del 60 % de la producción mundial se obtiene de placeres aluviales.
 Magnesio
Este metal ligero es uno de los elementos más abundantes. El agua de mar es
la principal fuente del magnesio metálico, pero también existe en las rocas que
contienen minerales como la magnesita (MgCO3), la brucita [Mg(OH)2] y la
dolomita [MgCa(CO3)2].
 Oro
Este metal precioso ha sido sinónimo de riqueza de individuos y naciones por
aproximadamente 6.000 años. Geológicamente el oro aparece en forma nativa,
ya que es químicamente inerte comparado con otros metales. Se lo encuentra
en depósitos de veta asociado con cuarzo y en depósitos de placeres. También
se produce oro como subproducto de depósitos de cobre y de plomo-zinc. El
depósito más rico de oro en el mundo se encuentra en Sudáfrica; se trata de
depósitos de placeres antiguos compuestos por conglomerados precámbricos
donde el contenido de oro varía entre 0,2 y 0,8 onzas por tonelada.
 Plata
Hoy en día la plata es usada como metal industrial en materiales fotográficos y
productos eléctricos, pero hasta la década de los 50 se la usaba principalmente
para acuñamiento de monedas y trabajos de arte. La plata ocurre en asociación
con oro, cobre y algunos otros metales. Casi las ¾ partes de la producción
mundial de plata se obtiene como subproducto del tratamiento mineralúrgico
de otros minerales que se presentan como depósitos de cobre nativo, cuerpos
de reemplazamiento de plomo-zinc y depósitos de oro en vetas, conglomerados
y placeres. Los depósitos en los cuales la plata es el principal constituyente
fueron formados por el rápido enfriamiento de soluciones hidrotermales que
depositaron soluciones con contenido de plata en rocas volcánicas porosas y
fracturadas de edad terciaria.
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 Platino
Pertenece a un grupo de metales raros pero que es esencial para la industria
moderna. Es tan raro que la naturaleza química en los ambientes geológicos es
poco conocida. Los depósitos de platino más grandes ocurren en vetas
asociadas con rocas ígneas básicas o en placeres derivados de estas rocas.
2. Minerales no metálicos
En este grupo aparecen tanto minerales como rocas. Se los divide en dos categorías
generales: materiales de la construcción y minerales industriales.
A. Materiales de la construcción: son materiales naturales que se utilizan en la
industria de la construcción.
 Agregados
Consisten en partículas de roca y/o minerales de varios tamaños que son usados
en combinación con cemento y agua para hacer concreto, o para hacer asfalto
en el caso que se mezclen con una sustancia bituminosa. Algunos agregados
son usados, sin mezclarse con otra sustancia, para construir la base de
ferrocarriles o carreteras no pavimentadas. Existen tres clases de agregados:
- roca partida o triturada (excepto chert y sulfuros),
- arena y grava (sin contenido de arcilla, limo, materia orgánica, lutita),
- agregados ligero-pesados (son rocas porosas menos densas que la caliza,
granito, basalto o cuarcita y son usados en edificios en forma de concreto, por
su menor peso y cualidades aislantes).
 Rocas ornamentales
Son rocas cortadas hasta un tamaño deseado, que se utilizan para recubrir
paredes exteriores o interiores y pisos de edificios. Estos materiales no deben
tener fracturas con el fin de poder cortarlos en bloques en las canteras y
después transportarlos hasta los sitios donde se los procesa posteriormente.
Este proceso consiste en un corte secundario y pulimento con maquinarias
adecuadas, siendo la labor de pulimento la propiedad más importante de las
rocas ornamentales.
 Cemento y Estuco
Estos dos productos son hechos a partir de dos rocas sedimentarias
principalmente. El cemento es producido por la molienda de caliza, dolomía o
caparazones de carbonato de calcio hasta que se reduce a polvo y se lo calienta
a casi 1500°C (calcinación); después del enfriamiento se lo vuelve a moler
completando el proceso. La mejor caliza para cemento es la que contiene 6,5%
de dolomita, menos del 25% de partículas clásticas y nada de chert. El estuco
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se hace por calcinación del yeso, cuando se mezcla con agua y para ciertos
propósitos con alguna cantidad de arena. Se usa para recubrimiento de paredes
y tumbados.
 Arcilla
En el contexto usado aquí, el término arcilla se refiere al material consolidado
o no consolidado, que ocurre en la naturaleza, compuesto de partículas finas
que son principalmente minerales de arcilla. Las arcillas varían mucho en su
composición mineralógica, un factor que es reflejado en las propiedades de la
arcilla. Entre sus usos el más común es para la fabricación de ladrillos. La
arcilla blanca (caolinita) es la materia que se utiliza para cubiertas y aditivos en
la fabricación de papel y en la cerámica. La arcilla refractaria soporta altas
temperaturas y se utiliza en cerámica y aislamiento de paredes y pisos.
 Vidrio
Este material común se hace de “arena de cuarzo”, un término industrial que se
refiere a un depósito de arena suelta o arenisca friable de alto contenido de
SiO2 en forma de cuarzo.
 Asbestos
Se denomina bajo este término a los minerales silicatados de naturaleza fibrosa
de los cuales el crisotilo es el tipo dominante. La naturaleza fibrosa, esfuerzo
alto a la tensión, resistencia al calor, conductividad eléctrica baja y el ser
inertes químicamente son propiedades que los hacen ideales en la fabricación
de ciertos productos de construcción y como aislantes eléctricos y térmicos.
Ocurren como vetas en asociación con un grupo de rocas metamórficas
ultramáficas conocidas como serpentinas.
B. Minerales industriales
 Fertilizantes
Las producciones agrícolas modernas necesitan enormes cantidades de
fertilizantes. Para reemplazar K, P, Ca, S y N en suelos donde han sido
agotados estos elementos por sucesivas cosechas, se aplica un compuesto
soluble que contenga el elemento necesario. Muchos de estos compuestos se
fabrican a partir de minerales conocidos en general, como evaporitas, que
sirven como fertilizantes, y entre los más comunes figuran la silvita (KCl), el
yeso (CaSO4.2H2O), la anhidrita (CaSO4) y la fosforita. Uno de los minerales
más conocidos de fósforo es el apatito, pero para aplicarlo como fertilizante
necesita un tratamiento. El nitrógeno como fertilizante se lo aplica como
amoniaco (NH3) o como sulfato o nitrato de amonio; se lo obtiene por
combinación de H con N atmosférico o por uso del gas natural.
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 Materias primas químicas
La lista de estos minerales es excesivamente larga y muy diversa. Sólo se
citará la sal común o halita (NaCl). La sal es la más útil de todas las evaporitas
y compite en importancia con el Fe, el carbón y la caliza como materias primas
básicas. Se la usa como fuente de Cl y Na, en la cocina para consumo humano,
para preservar carnes y en remoción de nieve y hielo. La sal se extrae de minas
de sal de roca, de fuentes naturales y en salinas por evaporación del agua de
mar. También existe la sal como domos, cuyo origen se debe a capas de sal
depositadas como evaporitas y cubiertas después por otras capas sedimentarias
que hacen que la capa de sal se torne plástica debido a su menor densidad y se
intruya hacia arriba provocando la formación del domo en las capas
suprayacentes; estas estructuras se pueden constituir en trampas para petróleo.
 Abrasivos
Un abrasivo es una sustancia usada para limpiar, moler o pulir otros materiales.
Pueden variar desde la lija común hasta los diamantes industriales. La
principal característica de un abrasivo es su dureza y se deben seleccionar de
acuerdo al trabajo que se va a realizar. Los abrasivos se dividen en dos
categorías: naturales y sintéticos. Los abrasivos naturales incluyen más de 30
minerales y otras sustancias, entre los cuales los de más dureza son el
diamante, el corindón, el esmeril (mezcla impura de corindón y magnetita) y el
granate, y los de menos dureza son el cuarzo, el chert, el jaspe, los feldespatos,
la pumita y la obsidiana. El diamante es la sustancia más dura conocida: sólo
una pequeña parte de su explotación se utiliza en joyería, siendo el mayor
volumen utilizado en la industria bajo la forma de diamantes industriales que se
usan en brocas y sierras, y cuando se lo tritura en polvo fino y se mezcla con
aceite y agua se utiliza para pulir otras gemas o materiales ópticos. La mayor
parte del mercado mundial de diamantes proviene de una roca básica conocida
como kimberlita que se encuentra en forma de cuerpos cilíndricos intruidos en
las rocas suprayacentes a grandes profundidades, especialmente en África del
Sur. Otros diamantes africanos ocurren en cantidades comerciales en placeres
a lo largo de playas, en gravas aluviales y depósitos costa afuera. A partir de
1955, un proceso comercial para la producción de diamantes fue perfeccionado
en los Estados Unidos de Norteamérica: a partir de una mezcla de grafito con
Fe, Mn y otros metales sometida a altas presiones y temperaturas se pueden
obtener diamantes sintéticos.
C. Otros minerales industriales
La lista es bastante larga pero bastará nombrar sólo unos cuantos de ellos para
indicar la dependencia del mundo industrializado en los recursos no renovables.
 Mica, especialmente la moscovita que ocurre en pegmatitas, se usa
principalmente en cuestiones eléctricas y en otros equipos electrónicos.
Cuando las hojas no son muy grandes e incluyen otros tipos de mica se las
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reduce a polvo y se utilizan en papel de pared, pinturas y muchos otros
productos de construcción.
 Azufre es un elemento abundante que ocurre en una variedad de depósitos,
entre los que se tienen: azufre elemental en evaporitas y rocas volcánicas,
sulfuros de hidrógeno en el gas natural, compuestos orgánicos en el petróleo y
en minerales inorgánicos como la pirita. Entre los usos se tienen: fertilizantes,
fibras sintéticas, plásticos, papel, explosivos, medicina e insecticidas.
 Flúor se presenta en la naturaleza en combinación química con algunos
elementos, pero su principal fuente es la fluorita (CaF2), cuyo origen es
hidrotermal como vetas asociadas con carbonatos marinos.
 Talco es un silicato de magnesio hidratado H2Mg3(SiO3)4 para los
minerólogos. Industrialmente se refiere a una roca conocida como saponita,
que varía en color de verde a blanco, compuesta principalmente por silicatos de
magnesio de los cuales el talco es el principal. Se lo utiliza en cerámica,
plástico, papel, caucho, insecticidas y cosméticos. Geológicamente ocurre en
dolomías metamorfizadas y en rocas ígneas ultramáficas.
3. Recursos minerales usados en la producción de energía
A. Combustibles fósiles
 Petróleo
La fuente principal de energía es el petróleo, que ocurre en estratos desde el
Cámbrico hasta el Pleistoceno. Se encuentra en tres estados: la forma líquida
es el crudo, que es una mezcla de hidrocarburos que varía en propiedades
físicas y composición química; la forma gaseosa la constituye el gas natural
(principalmente metano, CH4); la forma sólida es el asfalto o kerógeno que
forma parte de ciertas lutitas. El crudo y el gas natural comúnmente ocurren
juntos con agua salada en reservorios subterráneos.
La búsqueda de petróleo es realmente una búsqueda de trampas de petróleo.
La fase de búsqueda la realiza el geólogo o ingeniero geólogo, mientras que la
fase de extracción la realiza el ingeniero en petróleo.
El potencial de las lutitas bituminosas como una fuente de petróleo crudo es
tremendo. El volumen de aceite y gas contenido en la corteza terrestre es
finito.
 Carbón
Es el más abundante de los combustibles fósiles, pero su uso en la producción
de energía ha declinado desde 1920 al presente debido a la abundancia de
petróleo y gas. El carbón se lo encuentra en todos los continentes, incluida la
Antártida. El carbón es una roca sedimentaria que consiste en material vegetal
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que ha sido química y físicamente alterado en varios grados. Los medios
ambientes donde se depositaron estas grandes cantidades de material orgánico
incluyen pantanos costeros, lagos y pantanos continentales y partes elevadas
alrededor de los pantanos.
El material de origen de todos los carbones es la turba. El cambio de turba a
carbón es un proceso progresivo. El grado de acción de los procesos
formadores de carbón determina la categoría del carbón. Se conocen cuatro
categorías: lignito, carbón sub-bituminoso, carbón bituminoso y antracita. El
carbón se lo explota a cielo abierto y en túneles. Las reservas identificadas son
enormes. El carbón es una materia prima a partir de la cual se puede producir
el “gas del carbón”.
B. Combustibles nucleares
Dos materiales se utilizan en las plantas de energía nuclear:
 el uranio, con el isótopo radioactivo U235 como principal constituyente,
 el torio, que aunque es radioactivo no puede ser usado directamente en un
reactor nuclear.
Geológicamente, el torio es tres veces más abundante que el uranio en la corteza
terrestre. Ambos elementos ocurren asociados a rocas graníticas. El uranio se
oxida fácilmente y en esta forma entra en el régimen del agua subterránea
concentrándose en rocas sedimentarias. Los minerales de torio, en cambio, son
resistentes a la meteorización química y tienden a concentrarse en depósitos de
placeres.
ENERGÍA GEOTÉRMICA
La energía geotérmica se refiere al calor contenido en el vapor, el agua caliente o las
rocas calientes que ocurren en forma natural en la tierra. Al incremento de temperatura
con la profundidad se lo denomina gradiente geotérmico. Existen dos tipos de
sistemas geotérmicos desde el punto de vista de la explotación de energía:
 sistemas de alta entalpía (de vapor seco o vapor dominante),
 sistemas de baja entalpía (de agua caliente).
ENERGÍA SOLAR
La energía solar forma la base para todo tipo de vida. Puede ser usada para calefacción
y enfriamiento con la tecnología existente y en un futuro no distante se podría usar para
generar energía eléctrica a nivel industrial.