Apuntes Recursos Geologicos Uned

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RECURSOS GEOLÓGICOS
Tema 1: Minerales: los cimientos de la sociedad
LAS NECESIDADES DE RECURSOS DEL MUNDO
Todos los materiales que se necesitan para la salud y prosperidad de las sociedades humanas provienen
de la Tierra.
EL CRECIMIENTO DE LA POBLACIÓN: LA FUERZA QUE MUEVE EL CONSUMO DE
RECURSOS
A pesar de la desaceleración de la tasa global de crecimiento, la población del mundo seguirá creciendo a
razón de más de 60 millones de personas al año hasta, al menos, 2030. No sólo se precisa que haya un
equilibrado reparto de los recursos, sino que se necesita también que las explotaciones se hagan de forma
que el medio ambiente no sea estúpida e irreparablemente destruido, de forma tal que arruinemos el
planeta en el que vivimos.
Las naciones tecnológicamente avanzadas tienden a mostrar unas tasas de nacimiento bajas y poblaciones
que han alcanzado o están alcanzando un tamaño estable. Los países menos desarrollados tienden a
mostrar tasas de nacimiento altas y poblaciones que todavía están en rápida expansión. Tales países
muestran, por lo general, economías basadas en la agricultura y las familias grandes son un medio de
proveer mano de obra, necesaria para asegurar la vejez.
LOS MATERIALES QUE USAMOS
Recursos renovables: aquellos materiales que se reponen en escalas cortas de tiempo (meses o años),
tales como la materia orgánica que procede de plantas y animales. También, la energía que se obtiene del
viento, las aguas circulantes y del calor del sol.
Recursos no renovables: aquellos materiales de los que existe en la Tierra una cantidad fija, y que no se
regeneran por procesos naturales en escalas de tiempo cortas, como el petróleo, el gas natural, el carbón,
el cobre y materias primas minerales que arrancamos o bombeamos del interior de la Tierra.
Recursos minerales: sustancias no vivas, de origen natural, útiles para el hombre, de origen orgánico o
inorgánico.
 Primer grupo de recursos: aquellos de los que podemos en la actualidad o en el futuro, obtener energía,
como los combustibles fósiles y el uranio, no renovables, y el agua corriente y el calor del sol, que son
renovables.
 Segundo grupo de recursos: elementos químicos que solos o en combinación presentan propiedades
especiales, tales como la maleabilidad, ductilidad, fusibilidad, alta conductividad térmica y eléctrica,
que permiten usarlos en una amplia gama de aplicaciones técnicas.
 Metales abundantes: aquellos de los que la corteza contienen, al menos, un 0,1% en peso (hierro,
aluminio, silicio, manganeso, magnesio y titanio). Se encuentran de tantas formas en la Tierra que
sus reservas explotables son verdaderamente enormes, y aunque sus yacimientos ricos no están
distribuidos uniformemente por todo el Globo, no puede ponerse en duda su suficiencia para las
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generaciones futuras. Forman la mayor parte de los minerales comunes y tienen influencia en
muchos de os procesos geológicos que configuran el planeta
 Metales escasos: aquellos que individualmente constituyen mendo del 0,1% en peso de la corteza
terrestre (cobre, plomo, zinc, molibdeno, mercurio, plata, oro…). Estos metales juegan un papel
mínimo en los procesos geológicos y se precisan circunstancias muy especiales (e incluso muy raras)
para que se formen concentraciones locales de estos elementos.
 Tercer grupo de recursos: son los materiales que se utilizan de una u otra forma por razones distintas
de sus propiedades metálicas, o de su contenido energético (minerales utilizados como fuente de
productos químicos y minerales usados como materias primas de fertilizantes, minerales industriales,
minerales empleados en la construcción y las industrias relacionadas)
 Cuarto grupo de recursos: agua y suelo. Sólo algo más del 2% de toda el agua de la Tierra es
suficientemente potable como para permitir el consumo humano. Sólo una cuarta parte del agua
potable es realmente accesible. Sólo un 10% de todos los suelos se utilizan hoy en día para la
producción de cosechas.
CONSECUENCIAS DE LA EXPLOTACIÓN DE LOS RECURSOS
La Tierra puede considerarse como una enorme máquina con dos fuentes de energía: el calor del Sol,
responsable de las turbulencias atmosféricas que llamamos viento, de la variación de temperaturas en la
superficie, de las corrientes oceánicas, de la evaporación del agua, el crecimiento de las plantas… El agua
que corre, el hielo, el viento y los deslizamientos de ladera de barro y rocas debilitadas por el agua son los
principales agentes de erosión y transporte. La razón de que la Tierra no sea un globo liso es la existencia
del calor interno de la Tierra, la segunda fuente de energía que provoca movimientos lentos horizontales
y verticales en las rocas del manto y la corteza.
Los dos sistemas de fuerzas mantienen un equilibrio dinámico. El equilibrio supone innumerables
transferencias de masa por medio de corrientes, océanos, la atmósfera, los suelos, los sedimentos y las
rocas. El movimiento de los materiales desde las rocas a los suelos, y de éstos a las corrientes, y de éstas
al mar, y desde éste e nuevo a la formación de rocas, se llama ciclo geoquímico y el equilibrio dinámico
resultante se denomina balance geoquímico.
Hay 5 grandes almacenamientos de compuestos de carbono en la superficie:
1. El dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera
2. El carbono contenido en las células de las plantas y animales (biomasa)
3. La materia orgánica contenida en sedimentos y rocas sedimentarias (petróleo, gas, carbón,
pequeños porcentajes de compuestos de carbono de los sedimentos y las rocas sedimentarias
4. El dióxido de carbono disuelto en los océanos
5. El carbono contenido en conchas, calizas y mármoles como carbonato cálcico (CaCO3)
Como el CO2 juega un papel esencial en las propiedades térmicas de la atmósfera, el cambio en el
contenido de CO2 de la atmósfera puede ocasionar cambios graduales en las temperaturas de la superficie
terrestre y en otros ciclos geoquímicos.
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RECURSOS, RESERVAS Y MENAS
Recurso mineral: la concentración de un material sólido, líquido o gaseoso natural, en la corteza terrestre,
de forma y cantidad suficiente para que su explotación presente o potencial resulte económicamente
posible. Se subdividen en:
 Aquellos que han sido identificados: pueden ser:
 Probados: en los que están bien establecidos los volúmenes y tonelajes
 Probables: aquellos en los que las estimaciones de volúmenes y tonelaje se basan en datos menos
precisos
 Posibles: en los que se asume que el yacimiento se prolonga más allá de las reservas conocidas
 Los que aún no han sido descubiertos.
Reservas o menas: referente a un mineral que contiene algún metal explotable. Aquella parte de los
recursos que puede ser extraída de forma económica y legal en un momento dado. Deben considerarse
las restricciones legales y ambientales, tanto como las económicas, porque la propiedad de los terrenos,
el vertido de residuos mineros, los efectos potencialmente cancerígenos de los productos o la
incorporación de tierras a parques nacionales, o a zonas protegidas, pueden dar lugar a la exclusión de
recursos potenciales de la consideración de reservas y deben seguir considerándose recursos. Se trata de
englobar los recursos que tienen una expectativa razonable de convertirse en económicamente viables
en unos determinados horizontes de planificación, en los que se asume una situación tecnológica
experimentada y una situación económica conocida.
 Reservas base: lo que antes se llamaba reservas
 Reservas marginales
 Reservas subeconómicas
Tema 2: Tecto nica de placas y origen de los recursos
INTRODUCCIÓN
-
Todos los recursos terrestres se han formado por uno o más procesos geológicos
Todos los procesos geológicos están formando, modificando o destruyendo algunos recursos
terrestres
TECTÓNICA DE PLACAS
Teoría de la tectónica de placas: la corteza terrestre consiste en un cierto número de “placas” de formas
diversas, y estas placas han cambiado lentamente de dimensiones y de orientación a lo largo de los
tiempos geológicos. La temperatura del interior de la Tierra ha ido aumentando como resultado del calor
cedido por la transmutación natural de elementos radiactivos, tales como el uranio, el torio y el potasio.
La Tierra se libera de este calor mediante la generación de grandes células de convección dentro del
manto. Las células de convección trasladan el calor hacia la superficie, liberando una parte de él en el
volcanismo en las zonas de ascenso o separación de placas (bordes divergentes de placas tectónicas) como
en las dorsales oceánicas. El manto se compone de rocas de la familia de los basaltos, y la actividad de
estos bordes es casi siempre basáltica. A medida que los nuevos magmas son empujados hacia arriba, las
rocas volcánicas jóvenes, recientemente enfriadas, que constituyen las placas se mueven lateralmente,
alejándose del borde. En otras zonas de borde (zonas de subducción), las rocas enfriadas se hunden de
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nuevo en el manto. Los continentes se componen, esencialmente, de rocas de baja densidad como los
granitos, y más o menos son arrastrados sobrenadando las rocas del manto que circulan en estas
corrientes de convección. Las células y placas están constantemente cambiando de forma y tamaño, a
medida que las viejas células mueren y se desarrollan otras nuevas.
Los yacimientos de cobre más grandes del mundo, pórfidos cupríferos, se producen en gran número
alrededor de las márgenes de la cuenca del océano Pacífico. Estos yacimientos se forman en las
proximidades de las zonas de subducción de placas debido a la fusión parcial de las placas que subducen
como láminas de corteza oceánica debajo del borde de los continentes.
La distribución de los recursos de la Tierra ha sido controlada por 2 condicionantes principales:
1. Los procesos de la tectónica global de placas, que establecieron los fenómenos geológicos más
importantes y tipos de rocas
2. Los procesos locales que dieron como resultado la formación de los yacimientos
El calor que escapa del interior de la Tierra genera magmas y determina la ubicación de las placas
tectónicas en la corteza terrestre, y controla de esta forma la localización de muchos de los yacimientos
metálicos más importantes. Además, el movimiento
de
las placas produce grandes tensiones dentro de la
corteza terrestre y da lugar a importantes fallas que,
a su
vez, sirven como conductos principales a lo largo de
los
cuales se mueven grandes cantidades de fluidos que
transportan metales.
Clasificación de los procesos geológicos:
 Procesos ígneos y metamórficos del interior de
Tierra (endógenos):
 Formación de granitos y de otras rocas
relativamente ricas en sílice
 Formación de basaltos y de otras rocas
relativamente pobres en sílice
 Metamorfismo regional
 Metamorfismo de contacto
 Procesos que se producen en la superficie terrestre (exógenos)
 Procesos subterráneos someros y diagenéticos
 Procesos marinos
la
PROCESOS ÍGNEOS Y METAMÓRFICOS DEL INTERIOR DE LA TIERRA
Los continentes están formados esencialmente de granito, mientras que los fondos oceánicos se
componen sobre todo de basalto. Estos basamentos están normalmente cubiertos por un conjunto e
sedimentos, que son los productos de la erosión y meteorización de los granitos (rocas ricas en sílice) y
los basaltos (o gabros, los equivalentes intrusivos de grano grueso de estas rocas pobres en sílice). Desde
tiempos prehistóricos, estas mismas rocas ígneas se han usado como materiales de construcción. Muchos
otros recursos de la Tierra se producen directamente durante la formación de las rocas ígneas o por el
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movimiento de importantes cantidades de fluidos asociados con su formación. Estos fluidos disuelven,
transportan y precipitan menas metálicas.
LA FORMACIÓN DE LOS GRANITOS Y DE OTRAS ROCAS RELATIVAMENTE RICAS EN SÍLICE
Los granitos, como todas las rocas ígneas, se forman como resultado de la fusión de rocas preexistentes,
que sufren calentamiento en el interior de la Tierra. La fuente primaria de este calor es la desintegración
radiactiva de los isótopos de uranio torio y potasio. Como las rocas son malas conductoras y los isótopos
tienen una distribución irregular, el calor generado por la desintegración radiactiva crece gradualmente
en ciertas zonas y puede dar lugar a temperaturas lo suficientemente altas como para fundir rocas y
generar magmas, que provocaron la estructura en capas del interior de la Tierra, con la acumulación de
hierro en el núcleo, los silicatos de hierro y magnesio en el manto y los restantes componentes en la
corteza. A pesar de esta segregación, persisten muchas faltas de homogeneidad y la desintegración
radiactiva continúa. La tasa global de desintegración es ahora menor que durante los tiempos primitivos
de la historia de la Tierra, porque los isótopos radiactivos ahora han disminuido en cantidad. Los procesos
ígneos todavía están activos y la Tierra sigue siendo un planeta dinámico pero los niveles de actividad son
más bajos de los que había hace mil millones de años.
Los granitos se forman en los puntos en que hay suficiente aumento de calor como para fundir las rocas
de la corteza. Los diferentes minerales y grupos de minerales tienen muy distintos puntos de fusión, y la
presencia de agua y otras sustancias volátiles pueden afectar significativamente las temperaturas de
fusión de las rocas. El aumento de presión que sufren las rocas debido a los estratos suprayacentes
generalmente aumenta la temperatura de fusión. A 675oC, cuando las rocas comienzan a fundir, tienen la
posibilidad de movimiento en el interior de la corteza terrestre, en respuesta a las presiones a las que
están sometidas o a diferencias de densidad, y pueden aflorar a la superficie. Las lavas volcánicas son casi
siempre basaltos y presentan importantes diferencias químicas con los granitos a causa de su bajo
contenido en sílice y son mucho menos viscosos que los fundidos graníticos, que contienen altos
contenidos en sílice. Los magmas graníticos se mueven lentamente, pero pueden viajar lateralmente y en
sentido ascendente a través de la corteza terrestre durante kilómetros. Pueden ser empujados hacia
regiones de la corteza en las que, para penetrar, tienen que desplazar otras rocas, o fundirlas
gradualmente e incorporarlas al fundido, a medida que ascienden (asimilación o “stoping”). Cuando
alanzan sus límites de movimiento, al perder calor, debido a que alcanzan el equilibrio isostático
(equilibrio basado en su densidad), o bien porque encuentran alguna barrera física infranqueable,
cristalizan lentamente. La erosión puede retirar hasta varios kilómetros de rocas suprayacentes y dejar
aflorantes los granitos. Los materiales erosionados se convierten en sedimentos que se transportan por
ríos y se depositan en las cuencas continentales. Los yacimientos de tipo pórfido cuprífero contienen las
mayores reservas del mudo de menas de cobre y molibdeno, junto con importantes cantidades de plata
y otro, y también cantidades de zinc, plomo, estaño y otros metales. La subducción de placas oceánicas
por debajo de las márgenes de los continentes produce la fusión de las rocas más profundas de la corteza
y la intrusión de rocas relativamente ricas en sílice, que se emplazan dentro de la corteza cerca de los
bordes e placa. Durante el enfriamiento, los fluidos que contienen metales disueltos se liberan a lo largo
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de millones de fracturas en las que precipitan los metales. Se forman así enormes yacimientos, aunque
de bajo contenido.
Los magmas ricos en sílice que
cristalizan para formar granitos
contienen algunas unidades
porcentuales de agua disuelta.
Cuando las rocas cristalizan, la
mayoría de los minerales que las
forman (feldespato ortoclasa,
feldespato plagioclasa…) no
contienen agua. Las pequeñas
cantidades de micas (moscovita,
biotita, anfíboles (actinolita)…)
consumen un poco del agua,
pero el agua restante escapa, generalmente a lo largo de fallas y fracturas que se forman durante y
después del emplazamiento de la intrusión. Esta agua a menudo contiene elementos disueltos y también
compuestos que no se incorporan a los minerales principales del granito formado. A medida que estas
disoluciones ricas en agua (fluidos hidrotermales) se mueven hacia afuera del granito en proceso de
cristalización, se enfrían, sufren una disminución de la presión y pueden reaccionar con las rocas. Cada
uno de estos cambios puede hacer disminuir la solubilidad de las especies disueltas, y puede dar lugar a
la precipitación de compuestos en las fallas o fracturas, dando lugar a “filones”. Los filones varían mucho
en complejidad, riqueza, mineralogía y tamaño. Para los metales de menor valor (cobre o zinc) puede
necesitarse que los filones tengan medio metro o más de potencia (espesor) para que sean beneficiosos
de forma económica. En cambio, el oro permite la explotabilidad de filones auríferos de sólo milímetros
de potencia o bien que sólo contengan granitos muy pequeños de oro diseminados a lo largo del filón.
Algunas veces los fluidos generados por los magmas en proceso de cristalización concentran elementos
menores o raros en las márgenes de las intrusiones, dando lugar a masas de grano muy grueso llamadas
pegmatitas, que están formadas fundamentalmente de feldespatos, cuarzo y mica, pero pueden
contener cantidades grandes o significativas de cristales o minerales que contienen flúor, berilio, litio o
incluso elementos de las tierras raras. En consecuencia, las pegmatitas sirven como una fuente importante
de minerales que contienen estos elementos, y también varios tipos de gemas.
LA FORMACIÓN DE LOS BASALTOS Y DE OTRAS ROCAS ÍGNEAS RELATIVAMENTE POBRES EN SÍLICE
Los magmas pobres en sílice, incluyendo magmas basálticos, se forman generalmente por fusión parcial
del manto terrestre. La fusión en puntos localizados parece ser debida al aumento diferenciado y mayor
en estas regiones del calor radiactivo, y puede seguirse de la elevación rápida de un flujo de magma a lo
largo de fallas y otras zonas de debilidad cortical, que se manifiestan en superficie en forma de volcanes
y coladas de lava. El enfriamiento muy rápido de las lavas impide la concentración de menas metálicas,
que podrían convertirse en recursos económicamente explotables y, en lugar de eso, quedan dispersos
en las rocas. En muchas regiones, grandes masas de magmas de tipo basáltico intruyen y cristalizan a
profundidades de muchos kilómetros y pueden forzar su ascenso hacia la superficie por el proceso de ir
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fundiendo las rocas suprayacentes o bien moverse lateralmente o hacia arriba a favor de fallas principales
de la corteza.
Estas enormes masas de roca, emplazadas a 1.000o C de temperatura o más, pueden requerir millones
de años para completar su cristalización.
La lenta pérdida de calor, la
incorporación de materia extraña, como
resultado de la fusión de las rocas
circundantes, y la cristalización lenta y
secuencial introducen cambios químicos
importantes en los magmas, y pueden
tener como consecuencia la formación
de
importantes
recursos.
La
cristalización sigue, por lo general, los
principios
de
la
cristalización
fraccionada. A medida que algunos
elementos van siendo extraídos para
formar los minerales tempranos, la
composición del fundido residual
cambia, de forma tal que los minerales
que cristalicen a continuación tendrán
diferente composición. El resultado final es una roca ígnea estratificada en capas, de grano grueso. Las
capas están formadas por minerales ricos en hierro y magnesio, y pobres en sílice.
Las capas de rocas ricas en olivino son recursos valiosos porque se utiliza extensamente en la fabricación
de ladrillos refractarios y como arenas de moldeo. Son más valiosas las capas ricas en sulfuros y óxidos de
minerales, que pueden formarse durante los episodios primeros de la cristalización magmática. Si se
supera el límite de solubilidad de azufre en el magma, a medida que el magma se enfría, el azufre
expulsado del magma tiende a combinarse rápidamente con hierro, níquel y cobre, formando gotitas de
sulfuro metálico líquido. Este líquido es más denso que la mezcla de silicatos fundidos y, si hay suficiente
tiempo, las gotitas caen por efecto de la gravedad y pueden formar masas de millones de toneladas de
menas sulfuradas metálicas.
También, el magma puede quedar saturado en cromo, de forma que el mineral cromita comienza a
formarse y se deposita formando capas o lechos de hasta varios metros de potencia que pueden
extenderse lateralmente durante cientos de kilómetros. Sea como un fenómeno simultáneo con la
precipitación de la cromita o bien como un evento separado, los minerales de platino pueden comenzar
a cristalizar y separarse del magma. Las capas de cromita se forman, generalmente, en fases tempranas
de la cristalización de estos grandes cuerpos ígneos. Capas similares ricas en magnetita se forman más
tardíamente durante la cristalización.
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METAMORFISMO REGIONAL
El metamorfismo regional es la modificación a gran escala de rocas como respuesta al aumento
progresivo de la presión y la temperatura
cuando
quedan
enterradas
a
profundidades de 10 km o más. A medida
que aumentan las profundidades de
enterramiento, las presiones de las rocas
suprayacentes aumentan también. Bajo
estas condiciones extremas de presión y
temperatura,
características
del
metamorfismo regional, los minerales
más comunes de las rocas sedimentarias
recristalizan y las rocas se transforman
tanto mineralógica como texturalmente.
En
el metamorfismo regional, se transforman las arcillas en pizarras (y con grados más altos en esquistos y
gneises), las calizas en mármoles y las areniscas en cuarcitas.
La diferente composición de las rocas sedimentarias o los cambios composicionales apartados por los
fluidos circulantes liberados de las rocas durante el metamorfismo pueden dar lugar a pequeñas
cantidades de granate en rocas metamórficas de grado alto. Los granates pueden llegar a ser muy
abundantes o muy grandes.
METAMORFISMO DE CONTACTO
El metamorfismo de contacto es la transformación de los minerales como respuesta al calor y a los fluidos
liberados por una intrusión ígnea. Se produce en zonas adyacentes a la intrusión y puede variar en
potencia, desde unos pocos metros a bastantes kilómetros, dependiendo del tamaño de la intrusión y de
la cantidad de fluidos liberados. El efecto del calentamiento sobre las rocas adyacentes a la intrusión es a
menudo similar a los efectos térmicos del metamorfismo regional, excepto que está mucho más
localizado.
Los recursos más importantes formados por metamorfismo de contacto son las menas metálicas,
llamadas skarns, que pueden tener lugar en
los bordes de la intrusión o extenderse en
las rocas circundantes. Los skarns están
especialmente bien desarrollados alrededor
de los márgenes de muchas grandes
intrusiones porfídicas, que se han
desarrollado a lo largo de los bordes de
placa, en las zonas de subducción. Estos
skarns a menudo contienen óxidos de
hierro, así como sulfuros de cobre, plomo,
zinc y hierro; el oro y la plata suelen estar
presentes y localmente pueden ser
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abundantes. Las menas se depositan a partir de fluidos cedidos por las rocas ígneas que se enfrían o por
fluidos procedentes de las rocas adyacentes, que se ponen en movimiento convectivo a causa de la
intrusión. Los yacimientos de skarn están mejor desarrollados en las proximidades de intrusiones de rocas
ricas en sílice, porque normalmente contienen más fluidos que las intrusiones de rocas pobres en sílice.
También, en rocas carbonatadas que en arcillas o areniscas, porque las calizas son más reactivas y se
sustituyen fácilmente por minerales formados por óxidos o sulfuros metálicos.
Las zonas de metamorfismo de contacto y los yacimientos filonianos que se extienden hacia fuera a partir
de ellas son, en algunos lugares, fuentes importantes de las gemas más destacadas.
PROCESOS SUPERFICIALES
La superficie de la Tierra es un ambiente dinámico, sujeto a una amplia variedad de procesos climáticos y
geológicos de velocidades variables. Los procesos que actúan directamente en la superficie continental
transportan materiales hasta ambientes marinos y dan lugar al enterramiento progresivo y al reemplazo
de estos sedimentos en zonas someras. Casi todos los procesos geológicos se relacionan entre sí dando
lugar a una evolución dinámica de la Tierra y de los recursos minerales que contiene.
METEORIZACIÓN Y EROSIÓN
Meteorización: agentes como la lluvia, el viento, las heladas y la actividad biológica
Erosión: movimiento de los materiales por las laderas y por los arroyos como respuesta de la acción de la
gravedad
La meteorización puede destruir rocas que dan lugar a recursos y la erosión puede concentrar o dispersar
estos materiales.
La meteorización de las rocas ígneas y metamórficas depende de factores tales como a humedad, la
temperatura y la disponibilidad e materia orgánica. Los granos de cuarzo son muy resistentes, los
feldespatos se transforman por pérdida de algunos de sus cationes (K +, Na+, y Ca2+) y por hidratación de
los residuos restantes formando minerales arcillosos. Las micas son ya minerales bastantes parecidos a
las arcillas por su estructura y al ser afectados por la meteorización acaban también por convertirse en
arcillas. Los minerales ferromagnesianos (olivino y piroxeno) no se descomponen de forma rápida pero
sufren la pérdida de sus cationes (Fe2+, Mg2+) y de sílice, que puede disolverse en agua, o quedar en forma
coloidal. Estas transformaciones dan lugar al suelo.
Arcilla: dependiendo del tipo de arcilla y de su color y pureza puede utilizarse en la fabricación de ladrillos,
diversas cerámicas, extendedores de pintura, empastes de papel o porcelanas finas.
Bauxita: es otro resultado de la meteorización y la principal mena de aluminio en el mundo. En
condiciones climáticas tropicales o subtropicales, las rocas y los suelos están sometidos a una intensa
lixiviación, que extrae de ellos todo menos los compuestos más insolubles. La disolución de materiales
puede eliminar poco a poco casi todos los elementos, hasta que la masa residual se enriquece en
hidróxidos de aluminio de una manera muy importante, y puede dar lugar a explotaciones mineras para
beneficiar este metal
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Laterita: En otras condiciones no son los minerales de aluminio sino los hidróxidos de hierro los que se
acumulan, mientras el resto de los minerales se lixivian, que pueden constituir una mena de hierro de
baja ley.
La meteorización puede también destruir recursos potenciales. Los yacimientos de sulfuros metálicos que
se forman como resultado de la actividad hidrotermal se atacan muy rápidamente y se descomponen por
procesos de meteorización, cuando quedan expuestos por la erosión.
Una vez que la meteorización ha reducido las rocas originales a fragmentos o granos minerales
individuales, el proceso de erosión puede transportar estos minerales. Los recursos más frecuentes que
se forman por procesos erosivos son las arenas y gramas. Como resultado de la clasificación natural por
tamaños y pesos, se pueden acumular masas de cantos, de gravas, de arenas más o menos finas y de
limos, según la velocidad del agua. Las partículas más finas y más resistentes se acumulan en los lugares
en los que los ríos entran en lagos o en el mar, en los que la acción de las olas da lugar a playas.
Los procesos erosivos que clasifican las arenas y gravas son también altamente eficientes en el proceso
de renovar otros recursos valiosos, como oro, estaño y titanio en yacimientos conocidos como placeres,
pues su elevada resistencia la meteorización y a la abrasión, pues tienen pesos específicos elevados. En
consecuencia, pueden ser transportados hasta distancias muy grandes, tras ser arrancados de su roca
madre. Sus altas densidades hacen que se separen de los granos de arena de cuarzo de tamaños similares.
Estos minerales quedan químicamente intactos, mientras que los minerales que les rodean se alteran y
se descomponen. Éstos pasan largos periodos descansando en los sedimentos del fondo de un río o
corriente, intercalados con breves movimientos episódicos, que coinciden con avenidas, en épocas de
lluvias fuertes. Si los ríos desembocan en el océano, pueden depositarse en playas por la acción de las olas
y las corrientes. Los óxidos de estaño y titanio son poco a poco fragmentados durante la erosión y se van
haciendo más pequeños a los largo del transporte. Los granos de oro, más maleables, se redondean y se
aplastan, y también van perdiendo tamaño poco a poco durante el transporte. Los diamantes, aunque se
forman dentro del manto terrestre, se liberan de su roca matriz por meteorización y son trasportados por
los ríos hasta distancias considerables y sobreviven muy bien a los procesos erosivos. Muchos se
recuperan en yacimientos tipo placer.
EVAPORACIÓN
La evaporación del agua de la superficie terrestre concentra las sales disueltas y puede ocasionar que se
forman costras o capas. En los lagos salados, el constituyente principal que precipita es el cloruro sódico,
junto con cantidades menos importantes de yeso. En algunos lugares puede tener lugar la precipitación
de sales de potasio, magnesio o calcio. A lo largo de las costas de algunos mares casi cerrados, la
evaporación puede formar anchas llanuras salinas. Aquí, las inundaciones periódicas de agua de mar y la
subsiguiente evaporación, puede generar espesores considerables de sales y yeso. En otros lugares se
presentan series muy potentes de sales que parecen haberse formado en las cuencas sometidas a un
lento proceso de subsidencia o hundimiento, que periódicamente recibían aportes de aguas saladas. La
evaporación continua hacía que esta agua se saturara, con la consiguiente precipitación de sales en el
fondo de la cuenca.
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La precipitación de sales en lagos con composiciones químicas poco frecuentes, normalmente
influenciadas por emanaciones volcánicas cercanas, ha dado lugar a espesores considerables de sulfato
sódico en algunos puntos, dejando recursos geológicos de gran valor.
PROCESOS DIAGENÉTICOS Y SUBSUPERFICIALES SOMEROS
Región subsuperficial somera: zona en la que rocas y minerales quedan bajo la influencia de aguas
meteóricas percolantes, que actúan de arriba hacia abajo, que también fluyen desde áreas adyacentes
como fluidos migratorios y que localmente pueden ascender como aguas termales. Es una zona compleja
formada por sedimentos depositados en épocas recientes o por rocas ígneas, sedimentarias o
metamórficas que han sufrido la presión y temperatura de enterramientos previos más o menos
profundos y que posteriormente han quedado cerca de la superficie terrestre por procesos de erosión.
Diagénesis: alteraciones de baja temperatura, recristalización y cementación de sedimentos. Actúa en
lugares en que existen sedimentos jóvenes. Los fluidos originales atrapados son expulsados de los
sedimentos a medida que la profundidad de enterramiento y la presión van aumentando. En zonas en las
que predominan las rocas metamórficas o ígneas, el fenómeno que tiene lugar es la descomposición de
minerales preexistentes, dando lugar a minerales nuevos, generalmente arcillas.
La mayor parte del agua potable se encuentra en capas geológicas que contienen agua (acuíferos). El agua
se mueve entre las partículas que, por la acción de la gravedad fluye desde lugares elevados a zonas más
bajas. Los acuíferos actúan como coladores que retienen cualquier partícula grande, al tiempo que la
acción bacteriana descompone la materia orgánica suspendida o cualquier otro producto contaminante.
Puede existir disolución y precipitación de otros productos, de forma tal que las aguas presentan una
química muy variada y, al mismo tiempo, van alterando lentamente las rocas por las que circulan.
Entre los procesos más importantes que se producen en la zona subterránea somera, se encuentra la
transformación de la materia orgánica terrestre y marina enterrada en combustibles fósiles. La mayor
parte de la materia orgánica que cae en la superficie de la Tierra o en los fondos marinos se descompone
rápidamente por la acción combinada de una gran variedad de predadores y de bacterias, y no deja señal
alguna de su existencia. En determinadas condiciones, se produce una acumulación extraordinaria de
residuos orgánicos a lo largo de tiempos largos o el enterramiento rápido de materia orgánica, que forma
que queda protegida de la desintegración total.
Si la materia orgánica queda enterrada sufriendo una subsidencia lenta, queda sometida a un lento
incremento de presión y a un lento aumento en las temperaturas. Este proceso puede continuar durante
millones de años y los efectos de los incrementos de presión y temperatura son la rotura de las estructuras
orgánicas originales y el incremento de la relación entre carbono e hidrógeno de los materiales. Las
plantas terrestres, ricas en celulosa, se transforman a través de los estadios llamados rangos de carbón
(lignito, hulla, antracita) y los restos planctónicos marinos, pobres en celulosa, se transforman en primer
lugar en kerógeno y después en petróleo. El gas natural se produce realmente en dos etapas.
Inmediatamente después de quedar enterrada, la mayor parte de la materia orgánica comienza a ser
atacada por bacterias generadoras de metano, que consumen los restos orgánicos y liberan metano
biogénico. Este gas puede escapar lentamente o permanecer atrapado en cantidad suficiente como para
que sea rentable su explotación. Dado a que el enterramiento aumenta la temperatura, se produce la
ruptura de las moléculas orgánicas grandes en otras más pequeñas liberando el llamado metano
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termogénico, formado al aumentar la temperatura y puede ser un recurso importante en estratos que
contengan petróleo o carbón.
PROCESOS MARINOS
Los mayores yacimientos evaporíticos se formaron en cuencas marinas marginales que periódicamente
recibían aportes de grandes cantidades de agua de mar. Normalmente, los sedimentos erosionados de
los continentes se lavan y se arrastran hasta los océanos, y posteriormente quedan dispersos a lo largo
de las márgenes continentales. Las playas son los mayores yacimientos de arena del mundo y muchos
yacimientos de oro, estaño y titanio (y algunos de diamantes), se encuentran en ellas. Son yacimientos
marinos de tipo placer. El único proceso marino que altera de forma significativa los recursos potenciales
de este tipo es el huracán, que son los causantes de la concentración de ciertos tipos de placeres marinos
de titanio, por procesos de formación de olas movidas por el viento. El resultado es la formación de
grandes acumulaciones de minerales de titanio.
Las aguas cálidas y someras, a lo largo de las costas de áreas continentales tropicales y subtropicales son
las zonas en las que se forman grandes acumulaciones de arrecifes coralinos y playas de conchas. Las
acumulaciones calizas dieron lugar la precipitación de grandes espesores de rocas carbonatadas que son
una importantísima fuente de materiales de construcción (roca de machaqueo, piedra ornamental y
cemento)
Los yacimientos ricos en fosfatos se explotan como la mayor reserva mundial de materias primas para
fertilizantes. En los procesos implicados en su formación están las corrientes ascendentes de aguas
marinas, que pueden lavar áreas extensas de fondos oceánicos relativamente someros, durante periodos
geológicos muy prolongados. A lo largo de este tiempo, hay una gran acumulación de restos fosfatados
(dientes y huesos de peces) y precipitación de fosfatos en forma de nódulos, granos y costras, en capas
que llegan a tener decenas de metros de espesor. La actividad orgánica puede tener una gran influencia
en la precipitación de costras de grano fino y de pequeños granos redondeados.
Los fondos marinos profundos son donde se forman los nódulos de manganeso, que a menudo contienen
más
hierro que manganeso, y que se encuentran en
grandes cantidades en decenas de miles de
kilómetros cuadrados, en los fondos profundos de los
océanos. Los nódulos so más o menos esféricos de
diferentes tamaños. Internamente tienen una
estructura de capas concéntricas irregulares
13
alternadas de hidróxidos de hierro y de manganeso. Las tasas de crecimiento parecen ser muy lentas, pero
la actividad microbiana tiene una relación con la precipitación de minerales metálicos.
Las dorsales oceánicas representan bordes de placas divergentes y una actividad volcánica intensa. Estas
cordilleras son la sede en la que se forman activamente yacimientos minerales metálicos. Las fumarolas
negras son emanaciones de los fondos marinos por las que salen fluidos hidrotermales de alta
temperatura (hasta 350oC). Al ponerse en contacto con las aguas marinas frías, estos fluidos rápidamente
se mezclan, se enfrían y precipitan sulfuros de hierro de grano muy fino. Los fluidos hidrotermales han
dado lugar a grandes colinas y “chimeneas”, formadas por minerales de zinc, cobre y hierro. Es probable
que estos procesos activos sean el equivalente marino de la actividad hidrotermal que ha dado lugar a
muchos de los mayores yacimientos metalíferos del mundo.
Tema 3: Los recursos de la Tierra a lo largo de la Historia
LOS RECURSOS EN LA ANTIGÜEDAD
La utilización de las rocas como herramientas. Al principio, eran toscamente rotas con formas útiles.
Muchos pueblos primitivos desarrollaron técnicas para tallar sílex o pedernal, obsidiana y otras rocas
resistentes con propiedades uniformes, para producir herramientas y delicados adornos. Luego, se
empezó a cocer arcilla para fabricar cerámica, que es la primera síntesis de materiales a partir de
minerales. Posteriormente se desarrollaron las artes cerámicas de la confección de ladrillos, el esmalte,
la confección de pinturas minerales y hasta la fabricación de vidrio.
Los primeros metales utilizados fueron el oro y el cobre, porque se trata de dos metales que se encuentran
a menudo en estado metálico o nativo. Nuestros antepasados habían aprendido que el cobre podía
extraerse también de ciertas clases de roca, utilizando técnicas primitivas de fusión, en las que el carbón
vegetal probablemente suministraba el calor y también el ambiente reductor necesario para reducirlas
menas metálicas y liberar el cobre metal. Después, la plata, el estaño, el plomo, el zinc y otros metales
podían extraerse de sus menas y combinarse para formar aleaciones tales como el latón (cobre y zinc), el
bronce (cobre y estaño) y otras aleaciones de estaño con plomo y antimonio.
Se cree que el primer hierro utilizado provenía de meteoritos. La dureza y resistencia del hierro, mucho
mayor que las del cobre o del bronce, lo hace muy superior para la fabricación de herramientas y esto
llevó ampliamente extendido de este metal generando incluso numerosos mitos relativos a sus poderes
mágicos cuando se fabricaban armas con él.
El auge y expansión de los pueblos griegos, y de después del Imperio Romano, vieron el gran desarrollo
de la minería y el trabajo de la piedra alrededor del mar Mediterráneo para suministrar los materiales de
construcción necesarios. Estas culturas no sólo usaron cantidades mucho mayores de recursos minerales,
sino que extendieron enormemente la variedad de materiales utilizados. También usaron materiales
procesados, como cementos y yesos para suplementar y unir entre sí los bloques de piedra. Los griegos
pusieron en explotación minas metálicas.
DE ROMA AL RENACIMIENTO
El colapso gradual del Imperio Romano tuvo como resultado la pérdida de producción, transporte y
comercialización de los recursos minerales. El declive del comercio y el cierre de las minas; la mayor parte
de la gente tuvo que volver a la agricultura de subsistencia.
14
La salida de Europa de la Edad Oscura comenzó coincidiendo con el descubrimiento y desarrollo de
yacimientos minerales en el Sur de Alemania que suministró metales, sobre todo oro y plata, para
cambiarlos por especias, gemas y sedas de China e India. Europa experimentó una expansión
relativamente rápida o vuelta a nacer, el Renacimiento, de las artes, la cultura y la ingeniería.
España y Portugal adquirieron una gran importancia cuando Cristóbal Colón abrió los mares hacia
Occidente en 1492 descubriendo un nuevo mundo y cuando Vasco de Gama encontró la ruta por Oriente
hacia la India.
LA EXPLORACIÓN GLOBAL Y EL COLONIALISMO
La exploración y la colonización de Norteamérica fue mucho más lenta y muy diferente de las de Centro
y Sudamérica. Mientras los españoles hacían grandes avances en Sudamérica, otros pueblos europeos
exploraban y establecían colonias en las regiones costeras de África. Con la Revolución Industrial en pleno
auge, se abrió y se colonizó el inmenso territorio del interior de África. Entonces, llevados por el deseo de
tomar posición de todas las tierras disponibles que pudieran suministrar materias primas y mercados
potenciales, los países europeos dividieron entre ellos los derechos de explotación de toda África y gran
parte del Sudeste Asiático. Desde mediados del siglo XX, como resultado de la creciente preocupación por
los derechos humanos, el declive del poder de los países europeos y el surgir de sentimientos nacionalistas
cada vez más fuertes, las colonias establecidas en el siglo XIX han ido, poco a poco y una por una,
consiguiendo su independencia.
LA HUMANIDAD Y LOS METALES
Los pueblos primitivos o de la Edad de Piedra sólo usaban herramientas fabricadas por rotura o talla de
piedras. Los primeros usos de los metales son con los nativos (oro y cobre) que se usaron virtualmente en
todas las culturas, porque eran los únicos metales disponibles. Hacia el 4000 a.C. se producía cobre por
fusión de sulfuros en Egipto y Mesopotamia. Tal vez se produjo la obtención accidental de cobre de un
sulfuro, óxido o carbonato en alguna hoguera o en algún horno de cerámica. Una vez apreciada la
asociación del metal con la correspondiente mena (muchos minerales cupríferos, como la malaquita y la
azurita, tienen colores muy distintivos y por tanto son muy fáciles de reconocer), y también conocido el
hecho de que el carbón vegetal en la hoguera a la vez calentaba y reducía la mena a su estado metálico,
las técnicas de fundido se desarrollaron con rapidez. Los primeros cobres fundidos eran impuros.
Mediante la fusión se formaron aleaciones no intencionadas, pero útiles, que a veces eran muy superiores
al cobre puro en términos de dureza, especialmente cuando se endurecían por golpeo. A pesar del efecto
beneficioso de las impurezas de arsénico y antimonio, fueron las impurezas de estaño, provenientes del
sulfuro de estaño (estannita) o del óxido de estaño (casiterita) las que dieron lugar al fin de la Edad del
Cobre y comienzo de la Edad del Bronce. La adición de estaño confiere una considerable resistencia los
objetos fundidos de cobre sin la necesidad de su trabajo en frío.
A lo largo de las Edades del Cobre y del Bronce, el oro se obtenía de los placeres aluviales y se extraía de
yacimientos filonianos en el Medio Oriente. Como la mayor parte del oro que se encuentra en la
naturaleza es relativamente puro y se halla en estado nativo, la producción de oro fue al principio más
una cuestión de fuerza humana que de técnicas de fundición. La plata también se encuentra en estado
nativo. La copelación es la aleación natural de oro y plata mediante un proceso de refino.
15
Los instrumentos arqueológicos más antiguos fabricados con hierro se hicieron a partir de hierro
meteorístico; pueden identificarse por su contenido de níquel, que es característico de los meteoritos.
La producción más temprana de hierro se hacía calentando la mena de hierro en un fuego hecho con
carbón vegetal. Los minerales de hierro eran poco a poco reducidos por el carbón que reaccionaba con
ellos, y que iba eliminando el oxígeno en forma de dióxido de carbono. Los fuegos no aportaban calor
suficiente como para fundir el hierro, pero sí para ablandarlo de forma que pudiera ser forjado a golpes y
trasformado en hierro. La invención del horno alto permitió a los herreros la obtención de temperaturas
lo suficientemente altas como para producir hierro fundido. Esto ha hecho al hierro, y subsiguientemente
al acero, barato y disponible en muchos lugares dando paso a la Revolución Industrial.
La demanda de madera para fabricar carbón prácticamente devastó grandes bosques en Europa y condujo
a una “crisis energética”. Esto hizo que se buscaran fuentes energéticas alternativas, tales como el carbón
de piedra (coque) obtenido a partir de carbón de piedra o carbón mineral. El uso del coque abrió la
utilización de los grandes recursos carboníferos ingleses, condujo a la expansión de su industria minera y
colocó a este país en la avanzada de la Revolución Industrial.
El hierro era resistente y útil, pero tenía poca flexibilidad y los moldes eran frágiles. El primer tipo de acero
producido y aún el más utilizado hoy día, es el acero al carbono. Se fabrica soplando aire a través de la
masa fundida de hierro en cantidad suficiente como para reducir el contenido de carbono a menos del
1%. El resultado es un metal más duro, más resistente, más trabajable y más flexible.
No fue hasta la Revolución Industrial de los siglos XVIII y XIX cuando los científicos y los metalúrgicos
descubrieron grandes cantidades de metales nuevos, como el níquel y el aluminio. Las primeras aleaciones
con base hierro eran aceros al carbono que resultaban de la disolución de carbono en el hierro durante la
fusión en horno. El reconocimiento de las propiedades superiores de este acero propició la búsqueda de
otras aleaciones útiles que tuvieran como base algunos de los metales recientemente descubiertos. Se
desarrollaron muchas variedades nuevas de aceros que contenían níquel, cobalto, titanio, niobio
molibdeno. El advenimiento de la aviación estimuló el desarrollo de nuevos metales ligeros (aluminio y
titanio). Cuando el motor de reacción sustituyó al motor de pistones, se necesitaron aleaciones nuevas
capaces de resistir altas temperaturas, y se desarrollaron importantes investigaciones en metales tales
como cobalto, vanadio titanio Al comenzar la era nuclear, la atención mundial se volvió hacia el uranio y
el torio y en años más recientes, la utilización de metales en el campo de la medicina (cargas especiales
con bario para diagnósticos de rayos X, e isótopos radiactivos sintéticos para el tratamiento del cáncer),
de la electrónica (galio y germanio en transductores, tierras raras en componentes fosforescentes de la
televisión a color), de la producción de energía (grupo del platino como catalizadores en la producción de
gasolinas y en convertidores catalíticos para los escapes de los automóviles)
TENDENCIAS MODERNAS EN LA UTILIZACIÓN DE LOS RECURSOS
Hay dos aspectos muy importantes en la producción y uso de recursos minerales por las naciones
industrializadas:
1. La tasa de crecimiento de recursos minerales ha crecido, por lo general, más rápidamente que la
tasa de crecimiento de la población. Esto es debido al aumento del nivel de vida y a la expansión
de la industria que se sustenta en las materias primas minerales y también refleja el tamaño
aumentado de la población.
16
2. El porcentaje de recursos minerales que se obtiene de fuentes locales ha disminuido; por el
contrario, ha aumentado el porcentaje de recursos importados. Esto es debido a que muchas
naciones eran fundamentalmente autosuficientes en la producción y consumo de la mayoría de
los metales en 1875 y en la actualidad dependen de forma muy severa de las importaciones y de
los stocks acumulados. Esta falta de autosostenibilidad tiene motivos económicos y, en otros
casos, la carencia es el resultado del agotamiento de las menas más ricas que se encontraban. El
incremento de la dependencia externa genera una sangría de capital, la pérdida de puestos de
trabajo y una menor seguridad de abastecimiento de materiales estratégicos.
La tendencia más importante en el uso de los recursos ha sido el rápido aumento del uso del petróleo a
lo largo del siglo XX. Después de la Segunda Guerra Mundial, la rápida expansión de la economía mundial,
el cambio de suministro energético de las industrias del carbón al petróleo, el crecimiento de la industria
automovilística y la disponibilidad de petróleo barato llevaron a un rápido aumento de la demanda de
crudo.
La tasa creciente del uso de los recursos condujo al agotamiento de algunos de ellos. Las reservas de
petróleo líquido se van agotando con el tiempo, a medida que las extraemos y las quemamos. La
disponibilidad de cobre aumenta con el tiempo, porque el cobre que se extrae se recicla en gran parte. La
Tierra tiene una cantidad total de cobre fijada, pero los yacimientos se distribuyen en distintos contextos
geológicos y son muy variables en ley. Como el cobre no se consume y la tecnología permite el
descubrimiento de nuevos yacimientos y la extracción de menas cada vez más pobres, existe poca
preocupación por su agotamiento.
LA DISTRIBUCIÓN GLOBAL Y EL FLUJO INTERNACIONAL DE LOS RECURSOS
LA DISTRIBUCIÓN IRREGULAR DE LOS RECURSOS
Los procesos mediante los cuales se concentran los recursos no han actuado de modo uniforme a lo largo
de los tiempos geológicos, ni disponen de una distribución uniforme en el Globo. En consecuencia, los
recursos minerales están distribuidos de forma irregular en la Tierra. La distribución de los recursos está
controlada muy estrechamente por los procesos geológicos que los formaron. Hay una buena correlación
entre la abundancia de un metal en la corteza y la cantidad de sus reservas. Los metales abundantes están
más disponibles para que los procesos geoquímicos los concentren.
Los países más grandes tienen una ventaja general sobre los más pequeños porque normalmente tienen
rocas representativas de una gran variedad de procesos geológicos y diferentes tipos de recursos
formados por estos procesos. Muchos recursos minerales presentan muchas irregularidades geográficas
en su distribución y en su abundancia. Estas irregularidades se deben a la distribución de los procesos
geológicos que los formaron, que no es uniforme, y otorgan una significación económica y política
particular a muchos tipos de recursos.
La existencia de reservas minerales dentro de los límites territoriales de una nación ha sido una condición
imprescindible para el desarrollo de la industria minero-metalúrgica. Sin embargo, otros factores como
los altos costes de producción o la baja productividad, o las restricciones ambientales o la ausencia de
sistemas de transporte adecuados, disponibilidad de importaciones baratas, los altos costes de transporte
o inestabilidad política pueden impedir la formación de esta industria.
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EL COMERCIO INTERNACIONAL DE LOS RECURSOS
Muchos países industrializados importan grandes cantidades de minerales, tanto de forma de materia
prima como en forma de productos elaborados, aunque una parte importante de estos materiales se
reexporta después en forma de productos terminados. También, hay muchos países que importan y
exportan materias primas. Esto se debe a las diferencias de precios de transporte marítimo respecto al
terrestre. Otra razón de la importación y exportación del mismo recurso mineral es el mercado al contado
(spot market). La mayor parte de las grandes empresas necesitan un suministro estable a largo plazo de
materias primas y, por lo tanto, suscriben contratos plurianuales con proveedores, a precios
preestablecidos. Cuando necesitan cantidades adicionales de materias primas minerales, los buscan en
un mercado abierto (mercado al contado o spot), en el que los precios pueden ser más altos o más bajos
que los de los contratos plurianuales establecidos.
EL CONTROL DE LOS RECURSOS: CORPORACIONES, GOBIERNOS Y CÁRTELES
Corporaciones: un solo individuo o un pequeño grupo pueden poner en común un capital inicial para
financiar la extracción y beneficio de algún mineral. Si tienen éxito prosperan, a menudo expandiéndose
hacia corporaciones más grandes. La inmensa mayoría de los minerales que circulan se producen por un
número relativamente pequeños de grandes corporaciones o sociedades. La mayor parte de las
compañías comenzó con un solo producto pero, en los últimos años ha habido una tendencia a la
expansión de muchos productos minerales, para disponer de una mayor flexibilidad en los mercados
rápidamente cambiantes. Mediante la nacionalización o a través de la expropiación, la propiedad de las
minas y los campos petrolíferos de muchos países en desarrollo ha sido asumida por dichos países.
Aunque las nacionalizaciones y las expropiaciones se han justificado normalmente por las naciones
hospedadoras sobre la base de que las compañías extranjeras estaban explotando los recursos mineros
locales de forma inadecuada, estas acciones han tenido a menudo efectos negativos hacia sus autores,
porque el riesgo de que la situación se repita en el futuro ha frenado la voluntad de las compañías
extranjeras de participar en la explotación de los recursos minerales de la nación. Sin la experiencia y la
aportación de capitales de las grandes compañías, las naciones en desarrollo normalmente no tienen
capacidad para explotar sus recursos por sí mismas.
Gobiernos: El grado de control ejercido por los gobiernos sobre los recursos minerales varía ampliamente
de un país a otro, e incluso dentro de un mismo país. Tradicionalmente, los gobiernos de países capitalistas
han establecido normas para regular la explotación de minas y han cobrado impuestos sobre la
facturación o sobre los beneficios de las compañías, pero han permitido la extracción de minerales y
combustibles a las compañías que representan intereses privados. Por el contrario, las naciones con
gobiernos socialistas y comunistas han tendido a propiciar compañías de explotación estatales o cuasigubernamentales. En algunas naciones, explotaciones mineras sin beneficios han sido subsidiadas por el
gobierno porque el gasto resulta menor que las indemnizaciones y pensiones que se necesitarían para
pagar a los desempleados como consecuencia del cierre de las minas. En el mundo de hoy día, muchos
gobiernos de los países en desarrollo se dan cuenta de la importancia de sus recursos minerales para las
naciones desarrolladas y para su propio desarrollo. Necesitan capitales extranjeros para dar salida a sus
recursos pero no quieren ceder el control a empresas extranjeras.
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Cárteles y sindicatos: los cárteles y sindicatos son grupos de empresas o de individuos que trabajan juntos
para controlar o financiar la producción de algún recurso. Sus objetivos principales son, generalmente, el
control de la disponibilidad de dicho recursos y la obtención del máximo beneficio por su venta. OPEP y
el Sindicato DeBeers
LOS RECURSOS EN LA POLÍTICA MUNDIAL
Recursos estratégicos: suele referirse a los metales que se usan en la actividad militar y en los programas
de producción energética (cobalto, cromo, niobio níquel, platino y tántalo). Suele añadírsele el titanio,
manganeso y aluminio. La importancia vital de ciertas materias primas de la industria química y de los
minerales energéticos para alimentar y controlar nuestras industrias, y de los fertilizantes para hacer que
nuestras cosechas crezcan. La principal preocupación de muchos gobiernos es que se mantenga un
suministro adecuado y continuo de materiales estratégicos. La necesidad de asegurarla disponibilidad de
materiales estratégicos, en tiempos en los que circunstancias políticas, económicas, sociales y militares
pueden interrumpir el flujo de suministros extranjeros, afecta a las políticas gubernamentales e
industriales. Las grandes empresas mineras y manufactureras de las naciones industrializadas a menudo
participarán en operaciones conjuntas en países extranjeros (de África, Sudamérica y el Sudeste Asiático),
pero sólo si piensan que sus inversiones están seguras. Para evitar interrupciones en el suministro,
muchos gobiernos han creado las reservas.
Recursos y conflictos internacionales: los recursos minerales son tan vitales que muchas veces las
naciones han ido a la guerra por ellos. El despertar de los nacionalismos y las tensiones religiosas y étnicas
han despertado nuevos recelos. Las restricciones en tiempo de guerra han puesto de manifiesto la
importancia crítica de los recursos minerales, especialmente el petróleo. En consecuencia, todas las
naciones industrializadas importantes han dado cada vez mayor importancia a disponer de
almacenamientos de materiales estratégicos y a mantener el acceso a las fuentes principales de
suministro.
Tema 4: El impacto ambiental de la explotacio n y uso de los recursos
CÓMO AFECTA AL MEDIO AMBIENTE LA EXPLOTACIÓN DE LOS RECURSOS
MINERÍA Y EXPLOTACIÓN DE CANTERAS: LOS MÉTODOS
Los métodos utilizados dependen de la naturaleza y localización del yacimiento. Dependiendo del tamaño,
forma, profundidad bajo la superficie y ley (porcentaje de mineral valioso, calidad y pureza) del depósito,
se utilizarán técnicas de minería superficial o subterránea.
Minería de superficie: representa unos dos tercios de la producción mundial de minerales, y
especialmente la producción de arenas y gravas, áridos de trituración, fosfatos, carbón, cobre, hierro y
aluminio, suele llevarse a cabo mediante minería en cortas o en terrazas.
 Cantera: explotación a cielo abierto de la que se extraen rocas de construcción o gravas. Las
explotaciones en cortas (a cielo abierto) son un método económico de extracción en el que el volumen
de reservas implicadas es muy grande, se procuran grandes tasas de producción y el estéril que recubre
el depósito (recubrimiento) es lo suficientemente reducido paraqué se pueda eliminar sin hacer que la
operación sea antieconómica. La minería de superficie tiene menos complicaciones con el aire, la
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electricidad, el agua y la manipulación de las rocas. Sin embargo, suele provocar mayores impactos
ambientales que la minería subterránea.
 Minería en cortas: Muchas de las cortas se desarrollan como cavidades cónicas con bancos aterrazados
que bajan en espiral hasta el fondo de la corta Estos bancos sirven como pistas de carga y plataformas
de trabajo talladas en las inclinadas pendientes de las paredes de la corta. La extracción sigue la
secuencia de la perforación, voladura y carga del material en grandes camiones, que transportan la
roca de caja y la mena fuera de la corta. La profundidad y el diámetro de la corta aumentan a medida
que se produce la extracción.
 Minería en terrazas: se utiliza
cuando el material a extraer
forma una capa horizontal justo
bajo la superficie. El carbón se
extrae de esta forma. También se
utiliza en la extracción de arenas
bituminosas, fosfatos, arcillas y
ciertos tipos de menas de hierro
y
uranio. Estas son sustancias que
pueden aparecer como capas
delgadas, casi horizontales, que a
menudo subyacen en enormes
áreas de una región. El método de explotación incluye la eliminación del recubrimiento para descubrir
el recurso de que se trate, que es posteriormente extraído con ruedas de palas o cangilones y cargado
en camiones o vagones. El estéril se vierte por
detrás y la explotación continúa a lo largo de una
banda que se extiende lo que sea adecuado.
Después se comienza una nueva descubierta
paralela a la banda anterior y el estéril de la
segunda se vierte en la precedente.
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Minería subterránea: son operaciones bajo la superficie. Se utiliza para extraer cualquier recurso mineral
sólido que no está lo suficientemente cerca de la superficie como para permitir una extracción superficial
económica. La mayoría de las minas disponen de uno o varios accesos por medio de pozos verticales,
socavones horizontales o planos inclinados. En muchas minas subterráneas se consumen grandes
cantidades de energía en el bombeo de aire y agua para mantener las zonas de trabajo secas y bien
ventiladas.
Las operaciones subterráneas suelen consistir en túneles horizontales que se cortan (galerías en dirección
y recortes) a menudo a varios niveles y unidos por otras aperturas verticales (chimeneas y pocillos). La
zona en la que se extrae la mena en una
mina metálica se denomina cámara y el área
que se explota y extrae realmente se
denomina frente o tajo. El método a utilizar
en una mina en concreto depende de la
forma, el tamaño y la ley de la masa
mineralizada o capa que se esté explotando.
En la mayoría de las minas la extracción de
la mena y el desarrollo de la mina suponen
la perforación, voladura y extracción con
excavadoras mecánicas del material para
cargarlo en vagonetas de un ferrocarril
subterráneo o sobre volquetes que llegan a
la superficie por medio de un pozo, plano
inclinado o socavón. Otros factores que
afectarán a los métodos de explotación
están relacionados con las condiciones del
terreno (resistencia de las rocas existentes
en profundidad, grado de fracturación y
cantidad de agua del terreno). La minería
subterránea es siempre peligrosa debido a la
potencial caída de rocas y los hundimientos y a la acumulación de gases venenosos o explosivos. Los
sistemas mineros mueven grandes volúmenes de aire de la superficie a las zonas de trabajo, de manera
que la corriente arrastre los gases naturales y cualquier humo procedente de las voladuras y de los
equipos de extracción. Las minas metálicas rara vez contienen gas metano porque no existe materia
orgánica concentrada de la que pueda proceder, pero puede haber problemas de acumulación de dióxido
de carbono o monóxido de carbono. Las minas subterráneas de uranio pueden generar gas radón, que se
desprende de modo natural durante la desintegración del uranio. Normalmente, la corriente de aire de la
ventilación elimina cualquier problema, pero los niveles de radiación y el radón son tan elevados en
algunas de ellas que la extracción ha de realizarse por medio de robots y equipos manejados por control
remoto.
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 Minería hidráulica: utiliza cañones de
agua a alta presión para lavar
sedimentos blandos, deshacerlos y
que caigan ladera abajo hasta algún
tipo de planta de concentración en la
que se separen los granos minerales
más densos.
 Minería por disolución: implica la
disolución de la mineralización en
agua o algún otro fluido que se
introduzca en la masa del mineral y
se ha utilizado fundamentalmente
para extraer azufre o sal.
 Extracción de metales por lixiviado in
situ: es una variedad de los principios
de la minería por disolución. Se
utiliza para recuperar metales como
cobre, oro y uranio a partir de menas
de baja ley, permitiendo la extracción económica a cielo abierto de menas de oro con leyes una décima
parte de la requerida en la minería subterránea convencional.
IMPACTO AMBIENTAL DE LA MINERÍA Y LA EXPLOTACIÓN DE CANTERAS
Los impactos producidos por la minería y la explotación de canteras son el ruido, el polvo en suspensión
y la creación de un ambiente que puede ser peligroso para trabajadores, el público en general y ocasionar
perturbaciones en el territorio. Sin embargo, se puede paliar el daño ambiental durante la explotación y
restaurar la zona cuando la operación minera termine.
Muchas minas subterráneas dejan muy pocas evidencias de su presencia, una vez han cesado las
actividades mineras. Las galerías suelen irse rellenando con las aguas subterráneas que percolan y las
rocas suelen ser lo suficientemente resistentes como para permaneces estables.
Cuando las minas a cielo abierto cierran, dejan un gran agujero. Los taludes de la corta suelen ser muy
inclinados y no pueden restaurarse recubriéndolos con suelo para luego plantar. Si el nivel freático está
lo suficientemente alto el fondo de la corta puede inundarse y dar lugar a un lago artificial. Las minas a
cielo abierto muy grandes son difíciles, si no imposibles, de restaurar. Las pequeñas minas a cielo abierto
o canteras pueden normalmente rellenarse con rocas o pueden utilizarse para almacenar estériles u otros
materiales residuales, o se pueden llenar de agua y convertirlas en lagos recreativos.
La minería en terrazas o de transferencia puede dejar montículos de estériles demasiado pendientes como
para que se pueda construir o cultivar en ellos, y sin vegetación por lo que se erosionan con facilidad. Los
montículos de estériles se pueden suavizar, se puede volver a colocar el suelo vegetal previamente
retirado y cubrirlo de plantas que protejan el suelo hasta que esté lo suficientemente recuperado como
para plantar y que florezcan otras cosechas en él. Las minas superficiales de arenas y gravas, fosfatos y
óxidos de titanio en rocas sueltas se han restaurado en muchos sitios formando lagos y humedales que
sirven de soporte para aves, peces y otra fauna salvaje.
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Un nuevo tipo de minería en terrazas, la minería en socavón, permite a las compañías minera eliminar
escarpadas cimas montañosas para descubrir y explotar capas de carbón, y les permite verter los estériles
en los estrechos cauces de los valles. Deja las cimas de las montañas lanas y eleva el nivel de los lechos de
los arroyos, pero los efectos a largo plazo se desconocen.
En la minería subterránea, la subsidencia es un peligro que hay que considerar. Este problema es más
frecuente cuando la minería subterránea ha tenido lugar a poca profundidad y cuando las rocas son poco
resistentes o están muy fracturadas. Es frecuente en zonas donde la minería se ha realizado en rocas
blandas y en lugares donde se utilizó el método de “cámaras y pilares”. La minería por disolución y el
bombeo de salmueras o agua también pueden producir subsidencias locales. La subsidencia suele ser
gradual y causa grietas, hundimientos superficiales, depresiones o bultos, pero algunas veces es repentina
y da como resultado la destrucción de casas u otros edificios, carreteras o zonas agrícolas.
Además del impacto que las actividades mineras puedan tener en el paisaje, el medio ambiente puede
verse afectado en una zona más amplia por cambios en la distribución y química de las aguas superficiales
o subterráneas. El drenaje ácido de minas se produce cuando los minerales de sulfuros de hierro, como
la pirita y la marcasita o la pirrotina se exponen a la oxidación por aire húmedo para formar ácido sulfúrico,
además de otros compuestos de sulfatos y óxidos de hierro. La pirita y la marcasita aparecen como
minerales secundarios en muchos carbones. La génesis de ácido sulfúrico puede producirse cuando estos
minerales se exponen al aire en minas subterráneas, en cortas a cielo abierto o en escombreras de
estériles abandonadas por las operaciones mineras. El agua que pasa por las minas o las escombreras se
acidifica y acaba llegando a los ríos y arroyos o al sistema de aguas subterráneas. También otros
compuestos no deseables pueden acceder a los arroyos y al agua subterránea desde las minas o las plantas
de tratamiento mineral, como el arsénico y diversos compuestos de metales pesados como plomo,
cadmio y mercurio.
EL VERTIDO DE ESTÉRILES MINEROS
Todas las operaciones mineras producen estériles. Si el método que se utiliza es minería en terrazas, los
estériles pueden utilizarse en la reposición de los terrenos, pero en el caso de la minería subterránea y la
mayoría de las explotaciones a cielo abierto, el vertido de estériles va a una escombrera en zonas próximas
a la explotación. En algunas ocasiones es posible volver a poner los estériles en los huecos de la
explotación (métodos con relleno). Las escombreras suelen ser desagradables a la vista, no permiten el
crecimiento de las plantas de modo inmediato y pueden ser peligrosas. A menudo estos estériles han
sufrido un proceso de trituración necesario para la separación del carbón, los minerales metálicos o los
industriales que se han explotado. Esto aumenta el volumen de la roca en casi un 40% y produce un
material que puede ser inestable cuando se coloca en escombreras con elevada pendiente.
Las alternativas al simple vertido de los estériles, como rellenos, son caras y, normalmente, inviables. Las
escombreras se pueden construir con total seguridad y, a menudo, se pueden restaurar para su empleo
recreativo o como tierra agrícola. Se debe disminuir las pendientes de las escombreras y también se puede
desarrollar el crecimiento de la vegetación por medio del hidroacolchado o la hidrosiembra, que
consisten en pulverizar las escombreras con una pulpa de abono de materia orgánica, como corteza o
heno, mezclada con un ligante y semillas. La materia orgánica proporciona el lecho para la germinación
de las semillas. Las raíces sujetarán el abono y formarán una capa de protección de vegetación para
23
minimizar la erosión. Cuanto más baja sea la pendiente de la escombrera, más probables es que la
revegetación sea un éxito.
EL DRAGADO Y LA MINERÍA MARINA: MÉTODOS E IMPACTO AMBIENTAL
Dragado: extracción de materiales no consolidados de los ríos, arroyos, lagos y mares poco profundos
utilizando máquinas como la draga de cangilones, la dragalina o la draga de succión, y se utiliza para la
explotación de arenas y gravas y para minerales como el óxido de estaño, el oro y los diamantes. Las
dragas mayores y más avanzadas son las que se emplean en los campos de estaño. Las dragalinas no
producen contaminación química, pero el proceso altera completamente el lecho del río o el fondo del
mar en el que opera y dispersa grandes cantidades de arenas finas y limos que pueden tener efectos muy
negativos sobre los peces y el resto de la vida acuática, que necesita aguas limpias para sobrevivir.
Nódulos de manganeso: con tamaños entre un guisante y una manzana, aproximadamente esféricos,
cubren amplias zonas del fondo oceánico profundo. Además de grandes cantidades de manganeso,
contienen cantidades importantes de níquel cobre, cobalto y, en menor medida, una gran variedad de
otros elementos. Son muy atractivos como recurso, pero la explotación de los nódulos plantea problemas
legales, técnicos y potencialmente medioambientales. Aunque los problemas técnicos, se podrían
solventar, los derechos para explotar los nódulos y la distribución de los beneficios obtenidos por su
minería son asuntos de continuo desacuerdo internacional pues se encuentran principalmente en aguas
internacionales y todas las naciones reclaman el derecho de compartir su propiedad.
Tanto el dragado como cualquier forma de minería marina ocasionan trastornos importantes de los
sistemas naturales de ríos, lagos, costas, mares u océanos, y pueden acarrear la destrucción de los
sistemas biológicos. Puede haber también efectos a largo plazo en las corrientes de ríos y océanos, en
pautas de sedimentación y de erosión. Con la minería de los nódulos existe preocupación sobre el hecho
de que la alteración y dispersión de los sedimentos puedan dañar la delicada y poco conocida fauna de
los mares profundos.
PERFORACIÓN DE POZOS Y PRODUCCIÓN : IMPACTO AMBIENTAL
La perforación de pozos es un método de explotación de recursos líquidos y gaseosos (como captar
salmueras en los estratos subterráneos). Los métodos de perforación modernos se utilizan en la
explotación de agua y de energía geotérmica y en la exploración y producción de petróleo y gas natural.
Estas actividades producen relativamente poco peligro o daño. Las perforaciones para petróleo o gas sí
que implican un cierto riesgo, aunque la alteración del medio ambiente es generalmente mucho menor
que en las principales operaciones mineras.
La tecnología de la perforación moderna (a rotación) sirve para localizar y explotar petróleo y gas. El
principal riesgo que puede ocurrir durante la perforación es la surgencia eruptiva (blowout), que se
produce cuando se encuentra de modo inesperado una acumulación de petróleo o gas a alta presión y la
columna de lodo de perforación (denso) que está dentro del pozo no es capaz de contener el petróleo o
gas, que sale disparado por la boca del pozo. El riesgo de fuego es muy grande y se puede producir muy
rápidamente una contaminación grave de la zona circundante. Hoy en día estas surgencias son muy raras.
Los peligros para los seres vivos y para el medio ambiente son mucho mayores en los campos petrolíferos
marinos (offshore). El riesgo aumenta a medida que los campos se sitúan en aguas más profundas y mares
más inhóspitos. Gran parte de la culpa de numerosos vertidos, ha sido atribuida al diseño de casco-único
24
de los buques. El nuevo diseño de los cascos de los petroleros pasar a tener una doble pared, dejando un
espacio interior abierto de 3 metros entre paredes.
TRATAMIENTO Y FUNDICIÓN DE MINERALES
Los minerales y la mayor parte de los minerales industriales precisan de un tratamiento tras su extracción.
Tales tratamientos se suelen hacer cerca o en el lugar de explotación minera con objeto de reducir el coste
de transporte del material que se envía a la planta metalúrgica. En la mayor parte de las menas, los
minerales que contienen metales (normalmente óxidos, sulfuros, arseniuros o más raramente aleaciones
de los metales) son intercrecimientos a escala microscópica con minerales no valiosos (ganga) tales como
silicatos o carbonatos de las rocas, que actúan como “hospedadores” de las menas. Fases del tratamiento
para la extracción de metales:
1. Reducción de tamaño (o conminución) de bloques de hasta un metro de diámetro a partículas de sólo
unas décimas o centésimas de milímetro. Esto se consigue primero triturando en seco y después
moliendo las menas (que implica la abrasión de partículas suspendidas en un fluido, normalmente
agua, por lo que es un proceso húmedo, lo que hace la manipulación más fácil y reduce los problemas
del polvo). El objeto es fragmentar para liberar las partículas de mena lo más posible de la ganga.
2. Separación de la mena de la ganga. Se utiliza la diferencia de densidad y las propiedades magnéticas,
eléctricas o superficiales entre la mena y los minerales de la ganga. El producto final de tales
tratamientos (beneficio) es un concentrado de los minerales de la mena y una cantidad mucho mayor
de minerales de la ganga, estériles (colas). Las colas son un lodo de grano fino que se vierten en una
balsa o lago artificial en el que se dejan precipitar las partículas más finas. El agua se puede recircular.
El concentrado suele contener el metal en forma de óxidos, sulfuroso compuestos similares, y el método
tradicional de recuperación del metal puro es la fundición. El proceso de fundición más conocido es la
recuperación del hierro a partir de sus óxidos. En resumen, el monóxido de carbono, resultado de la
combustión incompleta del coque, reacciona con el óxido de hierro a alta temperatura para formar hierro
metálico y dióxido de carbono.
Muchos otros metales se producen mediante la reducción química de los óxidos presentes en las menas
o formadas por tostación de la misma, previa a su fundición. La tostación es un proceso que implica el
calentamiento en aire, sin fundir, para transformar los sulfuros en óxidos, eliminado el azufre en forma
de óxidos de azufre gaseosos. El plomo, el zinc, el cobre y el níquel son metales que se encuentran
normalmente como sulfuros, y que se tuestan previamente a la reducción. Las menas de sulfuros de cobre
y níquel, suelen fundirse a una mata (mezcal de cobre o níquel con sulfuros de hierro, a la que después
se aplica un proceso de conversión). Este es un proceso en el que se insufla aire a través de la mata
fundida, oxidando el azufre a dióxido de azufre, y transformando el hierro en un óxido que reacciona con
la sílice fundida para formar una escoria; de esta forma el cobre queda libre como metal, aunque impuro.
Para metales con un bajo punto de ebullición, tales como zinc, cadmio y mercurio, se puede utilizar en las
últimas fases de la extracción la destilación en forma de vapor.
La fundición y otros tipos de pirometalurgia han sido en el pasado fuentes importantes de contaminación
del aire, porque se emitían cantidades importantes de gases, como el dióxido de azufre y el dióxido de
carbono, así como materia sólida en forma de partículas. También se desprendían pequeñas cantidades
de metales como arsénico, plomo, mercurio, cadmio, níquel, berilio y vanadio. Las cantidades traza de
25
estos metales en el aire y en la lluvia viajan largas distancias y en cantidades considerables, generalmente
dentro de partículas finas. Muchos países disponen en la actualidad de leyes estrictas que limitan las
emisiones de gases y de metales.
Hoy en día, la recuperación del oro se realiza frecuentemente por disolución de este metal utilizando
disoluciones de cianuro (lixiviado en pilas). Este es un ejemplo de hidrometalurgia, proceso en el que los
metales se extraen por disolución de su roca madre. La mena se obtiene por técnicas mineras
convencionales (normalmente en cortas a cielo abierto), se tritura hasta conseguir fragmentos de 1 a 3
cm de diámetro y se apila sobre grandes láminas de plástico impermeable. Después se pulverizan sobre
ella disoluciones de cianuro sólido, para que percolen lentamente a través de la mena y se disuelva el oro.
Si se maneja adecuadamente, la disolución de oro utilizando cianuro es muy eficiente y muy segura. Sin
embargo, las disoluciones de cianuro son muy tóxicas y su vertido accidental en el medio puede matar a
peces y aves.
IMPACTOS MEDIO AMBIENTALES DE USO DE LOS RECURSOS
Una vez extraídos y tratados los recursos de la Tierra, su mera utilización también puede causar trastornos
en el ambiente. La ignición de combustibles fósiles en centrales de generación de energía, casas y motores
produce la emisión de gases, partículas y un exceso de calor que se transfiere al medio ambiente. El
empleo de combustibles nucleares en las centrales genera productos residuales de extrema toxicidad que
exigen métodos especiales de almacenamiento y eliminación. La utilización de petróleo para fabricar una
variedad de productos químicos industriales también genera estériles y contaminantes.
IGNICIÓN DE COMBUSTIBLES FÓSILES
El mayor problema que ocasiona la quema de combustibles fósiles es la contaminación del aire, por el
contamínate que expulsan los vehículos a motor, las centrales térmicas, con una contribución sustancial
de los sistemas de calefacción industrial o doméstica. Los principales contaminantes atmosféricos son el
monóxido de carbono, el dióxido de carbono, los óxidos de azufre y las partículas sólidas. La combustión
completa de los combustibles fósiles produce
fundamentalmente dióxido de carbono y vapor de
agua. La quema de combustibles fósiles está
llevando a un aumento constante del contenido en
CO2 de la atmósfera y su aumento es la causa
principal del calentamiento de la atmósfera.
La combustión incompleta (principalmente en camiones y autobuses diesel) pueden incrementar
significativamente la cantidad de partículas negras o de hollín. Los automóviles disponen de convertidores
catalíticos incorporados en los sistemas de escape, que transforman los gases más perjudiciales en otros
menos nocivos. Sin embargo, pequeñas y locales acumulaciones de humos, gases y partículas, pueden
crear problemas significativos de salud en muchas áreas metropolitanas.
Las partículas de polvo tienen la posibilidad de reflejar los rayos del sol y ocasionar bajas temperaturas,
pero las principales erupciones volcánicas introducen mucho más polvo en la atmósfera superior que
ninguna actividad humana, y los efectos de dichas erupciones, incluso la mayor de ellas, han sido
generalmente de nieblas y cielos cubiertos, e incluso pueden afectar a la lluvia a una escala local, porque
proporciona núcleos de condensación para las gotas de humedad.
26
La quema de combustibles fósiles causa cambios en la química de la atmósfera, el aumento a escala global
de dióxido de carbono es importante porque junto con el agua y el ozono absorbe, y por tanto, conserva
el calor desprendido por la Tierra y produce el efecto invernadero.
Los escapes de los aviones supersónicos que vuelan a elevada altitud podrían dañar la capa de ozono, y
también introducir partículas, agua, dióxido de carbono y óxidos de nitrógeno. Otras fuentes son los
clorofluorometanos (o frenoles), que se utilizaban como impulsor en los aerosoles envasados. Si estos
compuestos alcanzan la atmósfera superior, pueden reaccionar con el ozono y destruirlo. Estos cambios
en la química de la atmósfera superior pueden ocasionar un aumento en la temperatura de la superficie
de la Tierra y en la radiación ultravioleta, que podría dañar y afectar a la salud humana. Durante el proceso
de combustión del carbón se emiten cantidades raza de mercurio, que se ha convertido en una gran
fuente de contaminación de mercurio.
Además el dióxido de azufre (SO2) emitido al quemar carbón y también en muchas fundiciones es la causa
de una de las formas más graves de la lluvia ácida. El ácido sulfúrico y nítrico producido por combinación
del SO2 y NOx, respectivamente, con agua de lluvia perjudica a las plantas y suelos y hace que descienda
el pH del agua en muchos arroyos y lagos en todo el mundo. El agua normal tiene un pH de alrededor de
5,6 pero la mayor parte de la lluvia de Europa y el Este de EEUU tiene un pH con una media de 4,0. Por
debajo de 5,0 los peces desaparecen y la vida de las plantas se ve gravemente afectada.
La quema de combustibles fósiles, especialmente el carbón en las centrales térmicas, es la principal fuente
de los óxidos de azufre, responsables de la lluvia ácida, que también acelera el deterioro de los edificios
esculturas y otras estructuras, en especial las construidas con caliza o mármol.
El control de la contaminación del aire implica la puesta en vigor de legislaciones para limitar las
emisiones, y también el uso de diversos sistemas para eliminar tantas sustancias nocivas como sea posible
de los gases de escape y de las emisiones de las centrales térmicas y de las fundiciones.
La contaminación térmica se produce con frecuencia cuando las centrales térmicas toman agua de los
ríos, lagos y costas marinas, la utilizan para enfriar el sistema y la devuelven a una temperatura más alta.
Esto afecta a los ecosistemas y puede causar la muerte de los peces y el resto de la vida acuática,
acostumbrada a aguas más frías. Una solución sería disipar el calor en el aire, mediante la utilización de
torres de enfriamiento, pero esto puede afectar al clima local e implica la construcción de estructuras
antiestéticas. Otra solución es utilizar el exceso de calor en viviendas cercanas y en fábricas, ahorrando,
por tanto, energía.
SECUESTRO DE CARBONO
La captura del dióxido de carbono es difícil y el almacenamiento de esta captura o secuestro es más difícil.
Una aplicación práctica es la inyección de CO2 en el interior de las antiguas trampas de petróleo que ayude
a sacar petróleo adicional. Otras propuestas son la inyección en el interior de océanos en zonas muy
profundas. El coste de ambos procedimientos es muy alto, y se desconoce si el gas podrá ser seguro a
largo plazo o bien representará un problema ambiental. También se tiene la preocupación de si la
inyección masiva de CO2 en los océanos podría cambia o alterar la química del agua, y tener consecuencias
imprevistas. Otra opción es el secuestro químico, que consiste en hacer reaccionar el dióxido de carbono
con residuos industriales o minerales y crear un sólido inerte.
27
ALMACENAMIENTO DE LOS RESIDUOS NUCLEARES
La minería y el tratamiento de las menas de uranio la fabricación de combustibles nucleares y la quema
de los combustibles en las centrales nucleares son procesos que veneran residuos que es preciso
almacenar. La fabricación y el desarrollo de las armas nucleares también generan cantidades significativas
de residuos radiactivos. El almacenamiento a largo plazo de los residuos radiactivos más peligrosos es
todavía un problema sin resolver.
Categorías de residuos radiactivos: La naturaleza de un residuo radiactivo, además de si su forma es
sólido, líquida o gaseosa, depende de la concentración de isótopos radiactivos que estén presentes. El
ritmo de desintegración de los isótopos radiactivos varía ampliamente y se mide mediante el periodo de
semidesintegración, que es el tiempo que tarda el nivel de radiación emitida por un isótopo para reducirse
a la mitad de su valor inicial. Los periodos de semidesintegración pueden variar desde sólo fracciones de
segundo a miles de millones de años, de modo que algunos residuos radiactivos siguen siendo letales
durante cientos o miles de años, mientras que otros se convierten en virtualmente inocuos en cuestión
de días o meses. La mayoría de los residuos radiactivos contienen mezclas de isótopos de vida corta y
larga. Los residuos radiactivos comprenden isótopos producidos directamente por la reacción del
combustible, y otros producidos cuando se irradian los materiales próximos al mismo. La principal
subdivisión de los residuos radiactivos es:
1. Residuos de baja actividad: son, generalmente, aquellos en los que el máximo nivel de radiactividad es
de hasta 1.000 veces el considerado aceptable en el ambiente.
2. Residuos de actividad intermedia: son los que tienen desde 1.000 hasta 1 millón de veces dicho nivel.
3. Residuos de alta actividad: con valores mayores a 1 millón de veces el nivel aceptable en el ambiente.
Los residuos de baja actividad y su almacenamiento: En las minas de uranio y en otras operaciones
mineras se producen grandes cantidades de residuos. Aunque las menas explotadas se tratan por
trituración, molienda y separación de un concentrado rico en minerales de uranio, los residuos (colas)
suelen contener mucha de la radiactividad total originalmente asociada a la mena. El vertido de las colas
de la molienda de uranio puede dar lugar a niveles inaceptables de exposición a la radiación para el ser
humano, porque el material se ha molido finamente y puede ser transportado por el viento y el agua y
porque el gas radiactivo radón, producido por la desintegración del uranio, puede escapar a la atmósfera
más fácilmente desde este material pulverizado. Varios de los radioisótopos presentes en las colas son de
muy larga vida. Esto significa que el almacén de estos residuos debe diseñarse teniendo en cuenta los
procesos geológicos de erosión y redistribución que se producen durante largos periodos de tiempo. En
la práctica, los residuos suelen acopiarse en la mina o cerca de ella y posteriormente se estabilizan
mediante una cubierta de suelo y vegetación. Es extraordinariamente importante que el agua que se filtre
a través de los residuos no entre en contacto con los sistemas de agua subterránea que abastecen el
consumo humano o animal. Es también importante que los residuos se mantengan lejos de otras
actividades humanas distintas de las operaciones mineras.
También se producen grandes volúmenes de residuos de baja actividad en las centrales nucleares, en los
laboratorios de investigación, en hospitales y en diversas industrias nucleares. Los residuos de baja
actividad se suelen sellar en bidones metálicos, frecuentemente tras quemarlos en incineradores
especiales para reducir su volumen, y los bidones se entierran en excavaciones a poca profundidad bajo
un metro o así de tierra. Los residuos de baja actividad con un nivel algo más alto a menudo se han
28
embutido en hormigón, dentro de bidones sellados, y se han depositado en lo más profundo del fondo
oceánico.
Las centrales nucleares y las plantas en las que se procesa el combustible nuclear producen residuos
líquidos de baja actividad. Tales residuos suelen ser tratados y después vertidos en ríos y en el mar.
Cuando se hace esto, los niveles de radiación en las aguas y en la vida marina se controlan muy de cerca
y se mantienen en niveles aceptables. Las centrales nucleares también emiten gases radiactivos en
cantidades muy pequeñas.
Los residuos de grado medio de actividad y su almacenamiento: Algunos materiales, como ciertos
componentes sólidos de las centrales nucleares, diversos líquidos utilizados en ellas y las vasijas utilizadas
para transportar el combustible tienen un grado medio de actividad. En la actualidad estos materiales se
suelen almacenar en tanques u otro tipo de contenedor en las mismas centrales, con vistas a su eventual
almacenamiento definitivo por métodos similares a los utilizados para los residuos de baja actividad. Otra
posibilidad exige el tratamiento para eliminar los constituyentes activos de larga vida, de modo que la
mayor parte del material se pueda almacenar o enterrar como residuo de baja actividad.
Los residuos de alto grado de actividad y su almacenamiento: el gran debate: Los residuos de alto grado
de la industria nuclear representan aproximadamente el 95% de la radiactividad, pero sólo el 0,1% de los
residuos generados. Consisten en grandes cantidades de residuos líquidos y barras de combustible
utilizadas, que emiten elevados niveles de radiactividad y mucho calor. Los altos niveles de radiactividad
aconsejan que los residuos de alta actividad se aíslen para evitar la exposición humana durante aprox.
10.000 años. Actualmente se empaquetan en bidones de acero inoxidables que se almacenan en lugares
de las plantas de reprocesado de combustible, o de las plantas nucleares donde se generan.
La mayoría de las estrategias de almacenamiento a largo plazo de residuos requiere que los residuos se
solidifiquen previamente. Un método de hacerlo es integrar el residuo en un vidrio (vitrificación) de forma
que el vidrio soporte el efecto del calentamiento y la radiación de los residuos, aunque es posible que no
soporten el ataque de soluciones acuosas o salmueras a elevadas temperaturas. La alternativa para la
vitrificación es incorporar los residuos a minerales sintéticos o cerámicas, que son materiales cristalinos
en los que los elementos radiactivos se ligan de modo íntimo y estable, muy parecido a como estaban
antes de su extracción en la mina. La solidificación es sólo un primer paso en el almacenamiento final de
los residuos radiactivos. Los residuos solidificados se pueden almacenar en cámaras o en edificios
blindados o reforzados en superficie habiendo sido primero sellados en hormigón y bidones de acero
inoxidable, que se colocan en una cámara y se enfrían en una corriente de aire.
Se han considerado diversas opciones para el almacenamiento definitivo de los residuos solidificados
como el vertido en el lecho oceánico, enterramiento en sedimentos en el océano profundo o
enterramiento profundo en tierra. Algunos han sugerido el enterramiento en masas de sal porque las
capas de sal se deforman plásticamente más que por fracturas y su presencia es la mejor evidencia de un
ambiente seco. Sin embargo, algunas capas de sal contienen bolsas de salmuera que podrían ser muy
corrosivas si se ponen en contacto con residuos sólidos. Otros ambientes que están considerando son las
lutitas pizarrosas y las rocas cristalinas, como los basaltos o los granitos, el tipo de rocas en las que los
minerales de uranio se habrían producido en la naturaleza. Lo ideal debería ser un ambiente lo más libre
posible de cualquier riesgo de terremoto o actividad volcánica. Además de barreras naturales debe haber
también barreras artificiales.
29
OTROS PROCESOS INDUSTRIALES: RESIDUOS Y CONTAMINACIÓN
Muchos procesos industriales generan y vierten sustancias que pueden tener efectos ambientales
nocivos. Los vertidos pueden ser accidentales (vertidos de petróleo) o pueden ser el resultado de su
aplicación directa (fertilizantes, pesticidas y herbicidas utilizado en agricultura) y que presentan
problemas específicos porque se trata de extensas fuentes difusas de contaminación, a diferencia de un
vertido, una central nuclear o una fábrica, que emite contaminación desde una fuente puntual.
IMPACTO AMBIENTAL DE LA ELIMINACIÓN Y RECICLADO DE RESIDUOS
Los residuos son fuentes potenciales de energía, metales u otros materiales. Su eliminación supone una
nueva alteración del medio ambiente, mientras que su reciclado reduce de algún modo las demandas
minerales.
ELIMINACIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS
De los residuos sólidos, la mayor parte son residuos agrícolas y cantidades importantes son estériles
mineros y similares. Las basuras domésticas o municipales representan porcentajes menores del total,
pero contienen muchos materiales valiosos y muchos contaminantes potenciales. Los residuos de
fabricación también pueden contener metales valiosos, fibras y productos químicos, así como
subproductos tóxicos. Las basuras municipales suelen compactarse tras su recogida, luego se transportan
al vertedero y se extienden sobre el terreno con buldóceres. Los vertederos de relleno controlado son el
medio principal de eliminación de la basura sólida doméstica en las naciones industrializadas. El lugar es
elegido cuidadosamente, en el que la contaminación de las aguas superficiales o subterráneas no sea un
problema o donde el drenaje esté controlado. Una vez transportada la basura al vertedero de relleno, se
compacta y se cubre diariamente con una capa de tierra para aislarla del aire y de los animales. Hay 3
tipos de vertederos de relleno controlado:
 Método del área: adecuado para terrenos llanos o amplias depresiones. Las basuras se extienden en la
superficie y se cubren con suelo hasta formar una celda que normalmente acumula la basura de un
día. A continuación se deposita más basura sobre las células terminadas y luego una capa de suelo para
formar la cubierta.
 Método de la trinchera: se excava una amplia trinchera y se rellena con desechos compactados. El
material extraído de la excavación sirve de cubierta adecuada para nivelar el terreno.
 Método de la rampa: se adecua a zonas en pendiente. El desecho se extiende sobre la ladera, se
compacta y se cubre con suelo, se suele excavar de la propia ladera.
Se deben colocar dos láminas impermeables de materiales naturales o sintéticos bajo los residuos, para
evitar que los lixiviados contaminen las aguas subterráneas. Debe también haber un sistema de
eliminación del lixiviado, alguna forma de tomar muestras para ensayos del material entre las dos capas
subyacentes y pozos cercanos al relleno en los que se puedan hacer ensayos para controlar la
contaminación de las aguas subterráneas. Después de su colmatación, los vertederos deben cubrirse con
una capa impermeable y con un espesor de suelo de entre 0,5 y 1 metros, que se pueden plantar con
semillas y utilizarse como área de aparcamiento o de ocio. Los vertederos por relleno no son lugares
adecuados para construcciones por la posible subsidencia, el escape de gases o la contaminación de las
aguas.
30
Los neumáticos de los automóviles se han convertido en un problema importante en los vertederos de
residuos sólidos urbanos, pues no se descomponen en un periodo de tiempo razonable. Los compuestos
de goma y petróleo de las ruedas arden muy bien y pueden servir de combustible pero son difíciles de
manipular y suelen crear problemas de contaminación cuando se queman.
La incineración se ha utilizado simplemente para reducir el volumen de residuos sólidos y también como
una forma de generar energía al mismo tiempo que se reduce el volumen de residuos. Pero en la
incineración se concentran la mayoría de los metales pesados, y es a su vez un residuo peligroso que
necesita vertederos especiales para su eliminación. Además del problema de la contaminación del aire,
ciertos materiales, frecuentes en los desechos, producen gases que erosionan el interior de los hornos.
Sin embargo, el calor desprendido en el proceso de incineración se utiliza cada vez más para el
calentamiento de edificios o para la generación de energía eléctrica.
Un método más directo de extraer combustibles potenciales de los residuos es la pirolisis, proceso que
implica el calentamiento de los residuos en ausencia de aire con objeto de extraer y recoger las sustancias
volátiles.
RECICLADO
La mayoría de los productos desechados por la sociedad moderna industrial, contienen una gran cantidad
de material que podría ser reutilizado o reprocesado. Dicho reciclado suele suponer un ahorro, no sólo de
recursos materiales, sino también de combustible. Las operaciones de reciclado también suelen emitir
menos contaminantes que los procesos metalúrgicos.
El reciclado de materiales varía desde la simple reutilización o restauración de un objeto a complejos
procesos de recuperación por medios físicos o químicos. Salvo las grandes piezas de maquinaria, la mayor
parte de la basura de la sociedad moderna acaba en los vertederos municipales. La mayor parte de este
material no puede reutilizarse y debe descomponerse en sus materias primas:
 Fusión: de metales, vidrio y algunos plásticos, que luego pueden ser purificados y volverse a moldear o
fundir
 Vulcanizado: de gomas, que son materiales que no pueden simplemente calentarse y remoldearse,
sino que hay que triturarlos, someterlos a descomposición química y luego hacerlos reaccionar con
compuestos de azufre.
 Fabricación de pulpas: mediante la recuperación de fibras de papel de desecho o de otros materiales
naturales que contengan fibra de celulosa. El material se bate y remueve para formar una pasta, las
tintas se disuelven y la pulpa se somete al proceso habitual de fabricación del papel.
 Pirolisis: calentamiento del material en ausencia de aire a unos 1.650oC, de modo que se descomponga
en una serie de compuestos químicos.
 Compostaje: de residuos orgánicos y materia vegetal para hacer fertilizantes
 Reutilización: de residuos animales para fabricar productos como jabones y colas
 Fermentación: para hacer alcoholes, gases y otros diversos productos
Sin embargo, lo más frecuente es que el problema de la separación se afronte en el vertedero mediante
muchos equipos (cribas, imanes para eliminar el hierro o el uso de aire comprimido para separar los
objetos ligeros de los pesados). El reciclado de metales está mucho más extendido. Es con el hierro y el
aluminio donde el reciclado ofrece el mayor beneficio y ahorro, no solo en materias primas sino también
31
en energía y en una importante reducción del impacto ambiental por el enorme consumo de esos metales
y la gran cantidad de energía que se utiliza para producirlos.
La madera es otro material reciclable que es combustible, material de construcción y materia prima para
las industrias químicas y manufactura del papel.
La clasificación establecida de acciones media ambientales en orden creciente de beneficio medio
ambiental es:
1.
2.
3.
4.
5.
Quemar material para obtener energía es mejor que depositarlo en un vertedero
El reciclado es mejor que la incineración
Reutilizar es mejor que reciclar
Reducir las cantidades necesitadas es mejor que reutilizarlas
Eliminar la necesidad de materiales es mejor que su reducción
La era electrónica ha creado una nueva categoría de residuos conocidos como “residuos-e”. La mayoría
de los monitores de los antiguos televisores y ordenadores contienen cristal de plomo. Además, existen
incontables placas de circuitos y chips electrónicos que pueden contener antimonio, plata, cromo, cinc,
latón, cobre y otros metales. Los CD’s contienen plata, indio, antimonio, telurio, cobalto, gadolinio y otros
metales. Las baterías hechas de níquel y cadmio son cancerígenas
PARTE 4 // METALES
TIPOS Y ABUNDACIA DE METALES
Los metales pueden dividirse en dos grupos:
 Metales abundantes: cuya presencia en la corteza terrestre es superior a 0,1% en peso. Son el silicio,
aluminio, hierro, magnesio, manganeso y titanio. Se encuentran en cantidades grandes y están
distribuidos ampliamente. Su disponibilidad en el futuro está asegurada.
 Metales escasos: normalmente se presentan en cantidades de aprox. 0,1% o menores. Son vitales para
innumerables aplicaciones, ya que pequeñas cantidades de ellos permiten mantener la industria
operativa, eficaz y sana. Mejoran las propiedades de los responsables del funcionamiento de los chips
electrónicos y hacen posibles la operatividad de coches y aviones. Se subdividen en grupos más
pequeño, en función de sus características comunes y utilidad general:
 Metales de ferroaleación: cuya función principal es cambiar las propiedades de las aleaciones de
base hierro, llamadas aceros. Son el níquel y el cromo, que forman parte de casi todos los aceros
inoxidables.
 Metales base: antiguamente se consideraban de bajo valor y propiedades inferiores, en
comparación con los metales preciosos, pero actualmente se usan en miles de aplicaciones. Son el
cobre, el más importante de todos los metales base, debido a su utilización como conductor de la
electricidad; el plomo, que era el más utilizado antes del gran despegue del uso del cobre,
importante en la fabricación de baterías de automóviles, pero sus propiedades tóxicas ha provocado
restricciones de uso en la mayoría de las demás aplicaciones
 Metales preciosos: con gran valor monetario y decorativo, y resistentes a la corrosión. También
llamados “metales nobles”. Se usan cada vez más en la actualidad en muchas aplicaciones técnicas.
El oro se usa para joyería y finanzas pero en la actualidad también se usa mucho en un amplio rango
32
de aplicaciones, desde la electrónica hasta la medicina. La plata, metal tradicional de monedas y
joyería, también se usa tecnológicamente en fotografía. El platino y los elementos de su grupo se
usan mucho por sus propiedades catalíticas en los procesos químicos y en los convertidores
catalíticos de automóviles.
 Metales especiales: tienen cada vez más importancia en las aplicaciones tecnológicas del siglo XXI.
El galio, germanio y las tierras raras encuentran aplicación en la sociedad moderna no por sus
propiedades metálicas propias, sino por las propiedades electrónicas únicas que proporcionan a
dispositivos como células solares, circuitos integrados, colorantes fosforescentes y láseres. El
antimonio, como retardante de fuego, el arsénico como conservante de madera, el litio en
utensilios de cocina resistentes a golpes, el berilio en barras de combustible nuclear y el escandio
en bates de béisbol.
Tema 7: Metales abundantes
LOS METALES Y SUS PROPIEDADES
Los metales son opacos, resistentes, dúctiles, maleables, fusibles y tienen una conductividad térmica
eléctrica elevada. Aproximadamente, la mitad de los elementos químicos posee algunas propiedades
metálicas, pero todos los metales verdaderos tienen dos o más propiedades metálicas especiales. Son
resistentes (pero no frágiles como la piedra), maleables y pueden fundirse y moldearse.
Actualmente, aproximadamente 35 elementos metálicos están disponibles gracias a la minería y el
tratamiento de sus menas. Aunque muchos elementos metálicos se utilicen en sus formas puras debido
a sus propiedades especiales, las mezclas químicas (aleaciones) de dos o más metales o metales y
metaloides, generalmente tienen características superiores. Las aleaciones son también metálicas, pero
tienen propiedades de dureza y durabilidad o resistencia a la corrosión que superan las propiedades de
los metales puros.




Acero: aleación en la cual el componente principal, el hierro, se combina con otros elementos
metálicos como el níquel, el vanadio o el molibdeno, o carbono, elemento no metálico. Los aceros
son más duros, menos frágiles y más resistentes al desgaste que el hierro puro
Latón: aleación de cobre y zinc. Se funde a una temperatura inferior al cobre, el metal al que más
se parece, lo que permite moldearlo con más facilidad
Bronce: fue la primera aleación utilizada. Esta aleación de cobre y estaño funde a una temperatura
relativamente baja, es muy fácil de moldear, es más dura que el cobre puro y es resistente a la
corrosión
Soldadura común o metal de soldadura: es una aleación de plomo y estaño que tiene una
temperatura de fusión especialmente baja. Presenta la propiedad especial de fundirse o
combinarse con determinados metales, los que permite, una vez enfriada y solidificada, servir de
unión entre dos partes del mismo metal o, en algunos casos, entre dos fragmentos de metales
distintos
NATURALEZA DE LOS YACIMIENTOS MINERALES
Numerosos factores determinan si una roca dad puede ser considerada una mena:
33
1. La mineralogía: forma de presentarse un metal. Junto con la ley, son los factores más importantes,
porque determinan el proceso y la energía necesarios para la extracción y el coste del producto
extraído.
2. La ley: proporción del contenido metálico. Junto con la mineralogía, son los factores más
importantes, porque determinan el proceso y la energía necesarios para la extracción y el coste
del producto extraído.
3. El tamaño de grano y la textura: de sus agregados con otros minerales determina el método de
tratamiento y extracción y puede, en caso de tamaño de grano muy fino, convertir las menas ricas
en realmente intratables.
4. El tamaño del yacimiento: junto con la profundidad del yacimiento, determinan el método de
explotación minera y, por consiguiente, la mayor parte del coste.
5. La profundidad del yacimiento: junto con el tamaño del yacimiento, determinan el método de
explotación minera y, por consiguiente, la mayor parte del coste
6. La posición geográfica: influye en la accesibilidad, las condiciones ambientales y hasta en los
gastos por derechos mineros e impuestos.
7. El valor del metal en el mercado
8. Los posibles subproductos: la recuperación de los
subproductos habitualmente ayuda a hacer más
rentable la explotación de los yacimientos
minerales; de hecho, algunos metales importantes
como el cadmio, el galio y el germanio, sólo se
obtienen como subproductos. Los metales
abundantes generalmente se producen a partir de
las menas en las que son los únicos componentes
que se extraen, pero muchas menas de metales
escasos sirven también para obtener una gran
variedad de metales útiles como subproductos. Los
subproductos no tienen ley suficiente para
rentabilizar su extracción independiente, pero se recuperan con un coste adicional mínimo o
ninguno, durante la extracción del metal principal, y su venta ayuda a rentabilizar la producción
minera. Los subproductos, que pueden incluir también las rocas estériles, permiten realizar
operaciones mineras provechosas cuando los precios de los metales principales descienden o
cuando la ley del metal principal es insuficiente para garantizar la rentabilidad de la explotación
minera.
Todos los minerales utilizados como menas son óxidos simples, hidróxidos o carbonatos. A pesar de que
los silicatos son mucho más abundantes en la corteza terrestre, raramente se usan como fuentes de
metales, porque su manejo y fundición es más difícil y muchísimo más cara. En la actualidad sólo dos
silicatos, la caolinita y la anortita, se muestran como fuentes potenciales de metales. En lo referente a los
metales geoquímicamente escasos, los silicatos se usan a veces en circunstancias especiales: el berilo
usado como mena de berilio, debido a que hay muy pocos minerales que contengan este metal y la
willemita, mineral que ha sido explotado por zinc en algunas localidades, en las que su alta concentración
permitió su recuperación.
34
EL HIERRO: LA COLUMNA VERTEBRAL DE LA INDUSTRIA
El hierro es el tercer metal más abundante en la corteza terrestre. En la actualidad, el hierro y su aleación,
el acero, supone más del 95% de todo el metal consumido, y una parte significativa del resto de los
metales (básicamente, níquel, cromo, molibdeno, wolframio, vanadio, cobalto y manganeso) se producen
principalmente para utilizarlos como componentes de aleaciones en la industria siderúrgica. Las causas
de la posición dominante del hierro son la abundancia y la accesibilidad de menas ricas en hierro, la
facilidad relativa del proceso de su fundición, el bajo coste y las propiedades especiales del hierro y sus
aleaciones, que les permiten templarse, conformarse, afilarse y soldarse para formar productos
excepcionalmente fuertes y duraderos.
MENAS Y YACIMIENTOS DE HIERRO
El hierro se extrae de forma rentable de los óxidos de hierro, hematites y magnetita, las menas más
importantes. La pirita, aunque se halla en todas partes y a veces es muy abundante, no se utiliza como
mena de hierro porque su tratamiento libera cantidades grandes de gases nocivos de azufre, y el hierro
que se produce a partir de ella es de calidad inferior, debido a la presencia del azufre no eliminado.
Los yacimientos de hierro se distribuyen por todo el mundo. El comportamiento del hierro en los procesos
geológicos, sobre todo en la superficie de la Tierra, está fuertemente influenciado por su capacidad de
presentarse en más de un estado de oxidación. En las condiciones reductoras que tienen lugar bajo la
superficie terrestre y en algunas aguas profundas y relativamente libres de oxígeno, el hierro puede existir
en estado ferroso (Fe2+) y puede formar minerales ferrosos como la siderita, chamosita y minerales
ferroso-férricos como la magnetita. Algunos compuestos de hierro ferroso son relativamente solubles. En
cambio, en la superficie de la Tierra, o en cualquier ambiente con oxígeno abundante, el hierro se oxida
al estado férrico (Fe3+) y forma compuestos muy insolubles. El hierro férrico se deposita en forma de
minerales férricos como la hematites o la goethita. Los yacimientos de menas de hierro se forman por
procesos ígneos, metamórficos y sedimentarios:
 Yacimientos formados por la actividad ígnea: Tres tipo de menas de hierro provienen de la actividad
ígnea:
1. Acumulaciones en intrusiones máficas extensas: las intrusiones máficas extensas generalmente
contienen concentraciones significativas de magnetita. En estas intrusiones, la magnetita se
precipita dentro del magma y forma capas gruesas que se sitúan en el fondo de la cámara magmática
a medida que el magma va cristalizando. El contenido total de magnetita en la roca ígnea puede ser
de tan sólo unas unidades porcentuales, pero su concentración en capas prácticamente puras
permite su explotación rentable.
2. Yacimientos producidos por metamorfismo de contacto: se forman cuando los fluidos que
contienen hierro, procedentes de las intrusiones ígneas reaccionan con rocas adyacentes, sobre
todo con las calizas. Los fluidos calientes reaccionan y a veces sustituyen completamente las rocas
encajantes, formando una mezcla de óxidos de hierro de grano grueso con minerales típicos de
metamorfismo de contacto.
3. Menas formadas por vulcanismo submarino: el vulcanismo de fondo oceánico casi siempre está
acompañado por fuentes termales submarinas que emiten disoluciones ricas en hierro y sílice. El
enfriamiento rápido y la oxidación de estas disoluciones, debidos a su mezcla con el agua marina,
provocan la precipitación del óxido de hierro y la sílice, formando los yacimientos de tipo Algoma,
35
llamados así por la localidad, situada en el Escudo Canadiense, en la que fueron reconocidos por
primera vez.
 Yacimientos residuales: se forman cuando el proceso de la meteorización lixivia los minerales solubles,
oxida el hierro ferroso y produce una concentración de minerales de hierro férrico insolubles. Este
proceso explica los colores marrones, amarillos y rojos, típicos de la mayoría de los suelo. En algunos
lugares, sobre todo en las regiones tropicales el proceso de meteorización elimina los minerales más
solubles, como son los feldespatos y el cuarzo, formando concentraciones residuales de óxidos e
hidróxidos de hierro. Los yacimientos de este tipo (yacimientos de ocres) son muy comunes y no se
consideran económicos en términos de operaciones de minería moderna. En las regiones tropicales, el
proceso de lixiviación intensa ha formado grandes áreas de suelos residuales competentes, las
lateritas. Estos suelos son muy pobres para la agricultura y a menudo empeoran cuando se utilizan
para el cultivo, ya que la exposición de este suelo al aire causa una deshidratación irreversible del
Fe(OH)3 a FeO·OH. Esta reacción de deshidratación es muy similar a la que sufren las arcillas durante
su cocción para formar ladrillos y da como resultado un suelo tan duro que no es capaz de absorber la
humedad y se hace improductivo. Las lateritas intensamente desarrolladas pueden contener más del
30% de hierro y representar grandes recursos de hierro del futuro, pero su explotación causaría graves
problemas ambientales.
 Yacimientos sedimentarios: en los procesos sedimentarios se forman tres tipos de menas de hierro:
1. Yacimientos de hierro de los pantanos: son los más pequeños. No se explotan en la actualidad. Se
forman localmente en regiones que han sufrido glaciaciones y en zonas de acumulación de
sedimentos costeros, en las que el hierro ferroso, generalmente puesto en disolución por las
condiciones reductoras creadas por materia orgánica en descomposición, se oxida y precipita en
forma de lentejones, o bien como cemento sedimentario de otras rocas.
2. Hierros oolíticos (ironstones): formaciones más grandes y más importantes que los hierros de los
pantanos. Forman capas sedimentarias continuas que pueden extenderse a lo largo de cientos de
km y tener espesores de unos metros a docenas de metros. Son similares a otras rocas
sedimentarias, pudiendo presentar estratificación cruzada, abundantes fósiles, oolitos, cambios de
facies y otros rasgos sedimentarios. La diferencia principal es que estos materiales contienen
cantidades importantes de goethita, hematites, siderita o chamosita (un aluminosilicato complejo
de hierro), que se halla envolviendo los fragmentos minerales, como oolitos, o sustituyendo partes
de fósiles. El origen de los hierros oolíticos no está claro, pero parecen representar sedimentos de
playa, zonas cercanas a la costa y, más raramente, sedimentos de agua dulce en los que se produjo
la formación de los minerales de hierro tanto por sedimentación directa como por sustitución
diagenética. La distribución está influenciada por la proximidad de la costa, la profundidad y la
cantidad de oxígeno en el agua. En las áreas más someras, la abundancia de oxígeno causa la
oxidación del hierro al estado férrico y la formación de goethita, mientras que en las zonas más
profundas, ricas en CO2 pero pobres en oxígeno el hierro precipita en forma de siderita o chamosita.
El hierro en estos ironstones debe haber sido transportado a los lugares de deposición en estado
ferroso soluble por acuíferos subterráneos o corrientes profundas. La formación de los hierros
oolíticos se han producido en climas cálidos y húmedos, que permitieron la generación de
abundante materia orgánica. Aguas subterráneas con cantidades importantes de ácidos orgánicos
y dióxido de carbono produjeron la reducción y disolución de minerales de hierro en suelos y rocas.
El hierro lixiviado se transportó lentamente mediante conductos de agua subterránea a lagos o
36
zonas de playa, en los que precipitó el hierro. En algunos casos, los minerales de hierro precipitaron
directamente en el fondo del mar o del lago; en otros, los minerales de hierro sustituyeron minerales
carbonatados, fósiles y oolitos, o precipitaron por procesos diagenéticos, rellenando espacios
intersticiales entre otros minerales. Las menas de este tipo se conocen a veces como de tipo
Fanerozoico. En Europa se los conoce también como menas de tipo mineta; En Norteamérica se
denominan tipo Clinton (o Wabana). En la actualidad, la importancia de estas menas ha disminuido
mucho porque las zonas más ricas ya han sido agotadas y porque las formaciones bandeadas de
hierro son más ricas y más rentables para la explotación.
3. Formaciones bandeadas de hierro: son las concentraciones más grandes de óxidos de hierro. Se
conocen como BIF (Banded Iron Formations), y hoy suministran la mayor parte de las menas de
hierro mundiales y cosntituyen el grueso de las
reservas mundiales de hierro. También se las
conoce como menas de tipo Lago Superior. Los
BIF se encuentran en rocas precámbricas de todos
Las menas de los hierros de los pantanos se forman cuando el hierro ferroso los continentes, y se explotan extensamente en los
disuelto en el agua subterránea se oxida y precipita en forma de compuestos
Estados Unidos, Canadá, Brasil, Venezuela,
insolubles de hierro férrico
Australia, Sudáfrica, India, China y Rusia. Los
nombre comúnmente empleados son taconita en EEUU, itabirita en Brasil, o jaspilita bandeada en
Australia. Muchos de estos yacimientos, han sufrido metamorfismo, de forma tal que ahora
consisten en magnetita y/o hematites de grano fino en una matriz de cuarzo, silicatos y carbonatos
de hierro en forma de una roca muy compacta finamente bandeada. Las formaciones bandeadas de
hierro, al igual que los ironstones, presentan normalmente un marcado desarrollo de facies,
indicando que, bajo distintas condiciones de formación, se produjo la formación simultánea de
zonas ricas en óxidos de hierro en las áreas más cercanas a la costa, y zonas ricas en carbonatos o
silicatos en áreas más profundas. Las formaciones bandeadas de hierro actualmente son la fuente
principal de hierro en el mundo. El origen de estos yacimientos sigue siendo algo enigmático. Todos
presentan el típico bandeado, todos tienen muy bajos contenidos de aluminio y casi no presentan
fragmentos sedimentarios detríticos comunes. Se parecen a los yacimientos de tipo Algoma, por la
presencia de capas finas de sílice y óxidos de hierro, pero los BIF ocupan extensiones mucho
mayores, y no muestran ninguna relación aparente con vulcanismo submarino. Estos yacimientos
se formaron en cuencas sedimentarias muy amplias después de periodos prolongados de
meteorización continental y erosión, al producirse la inundación de la superficie terrestre por mares
someros. La erosión habría eliminado previamente la mayor parte de los restos detríticos, de modo
que la deposición en las cuencas se produciría en gran parte por precipitación química. El origen del
hierro no está claro, pero es probable que procediera de varias fuentes diferentes, entre ellas la
meteorización de rocas continentales, la lixiviación de sedimentos marinos y sistemas hidrotermales
submarinos que descargaran fluidos ricos en hierro en el fondo oceánico. En la actualidad sería
imposible transportar estas cantidades enormes de hierro desde la superficie de la tierra
erosionada, por ríos y corrientes, o dispersarla de forma tan extensa a partir de las desembocaduras
porque el hierro se oxidaría rápidamente y precipitaría en forma férrica insoluble. Sin embargo
durante el Precámbrico, cuando se formaron los BIF, probablemente existía poco oxígeno libre en
la atmósfera de la Tierra y en disolución en aguas superficiales. En tales condiciones, el agua de
lluvia, las corrientes fluviales, las aguas de lagos y las aguas del océano habrían sido ligeramente
37
más ácidas y mucho menos oxidantes. El hierro se acumuló en las amplias cuencas someras y
gradualmente precipitó en forma de óxidos e hidróxidos. La atmósfera cambió, y lo mismo sucedió
con la capacidad del océano de transportar hierro. Cuando la fotosíntesis comenzó a aportar
grandes cantidades de oxígeno libre a la atmósfera, los yacimientos de hierro bandeado dejaron de
formarse; por lo tanto, no disponemos de ningún proceso análogo activo en la actualidad. Las
formaciones bandeadas de hierro contienen de un 20-40 % de hierro. En algunas regiones, la
meteorización química superficial ha eliminado los componentes silíceos y carbonatados, formando
menas residuales enriquecidas, que contienen un 55% o más de hierro. La tecnología de tratamiento
de menas de las BIFs se ha extendido por todo el mundo estas menas se han convertido en la
principal fuente mundial de hierro.
MINERÍA Y CONCENTRACIÓN DE MENAS DE HIERRO
En la actualidad, la producción de las menas de hierro en el mundo se extrae en operaciones a cielo
abierto, porque los cuerpos mineralizados suelen tener dimensiones grandes y muchos de ellos se
encuentran relativamente cerca de la superficie. Las explotaciones a cielo abierto tienen una mayor
capacidad de producción, su funcionamiento es generalmente más barato por tonelada de material
extraído y son más fáciles y seguras de mantener en comparación con las minas subterráneas. La minería
a cielo abierto se realiza principalmente con palas excavadoras grandes y con camiones. La mena se extrae
en una serie de escalones (bancos) mediante la perforación de sondeos en los cuales se coloca una mezcla
explosiva de nitrato de amonio con fuel-oil. Cada voladura puede liberar y fragmentar hasta 1,5 millones
de toneladas de roca.
Las menas de hierro más ricas se consideran menas de embarque directo. Éstas contienen más del 50%
de hierro y pueden ser eficazmente tratadas por fundición. Tales menas constituyen sólo una pequeña
parte de la mayoría de los yacimientos de hierro, y estas zonas, por lo general, se extraen primero. Cuando
las menas de embarque directo se agotan, las minas deben cerrarse o adatarse al procesamiento de
menas de leyes más bajas. Las menas de baja ley se llaman taconitas y están formadas por secuencias
bandeadas de óxidos de hierro y silicatos minerales. Estas menas generalmente contienen solamente un
50% de hierro y tienen leyes de un 30% de hierro. Para utilizar las taconitas, deben ser procesadas para
concentrar los minerales de hierro útiles y eliminar los silicatos minerales que no tienen valor, y también
otras impurezas como minerales que contienen fósforo y azufre. El producto final está formado por óxidos
de hierro en polvo o de grano fino, tamaño arena. Los granos de óxido de hierro se aglomeran en pellets
añadiendo aglutinante, generalmente bentonita, cenizas volcánicas finas o arcilla y luego calentándolos.
Los pellets han demostrado ser muy útiles para la industria siderúrgica por su fácil manejo, composición
uniforme de hierro y porque su porosidad natural les permite reaccionar rápidamente con el monóxido
de carbono gaseoso en el alto horno durante el proceso de fundición.
FUNDICIÓN DE HIERRO Y ACERO
El proceso de fundición se utiliza para separar el metal puro de la mena. El horno alto consiste en una
columna cilíndrica, con el interior recubierto por un material refractario, en la parte superior de la cual se
introduce la carga, mientras que el hierro fundido y las escorias se retiran por su parte inferior. Para
producir hierro es preciso cargar el horno con pellets de óxidos de hierro, coque y caliza. La mezcla se
introduce en el horno alto, donde reacciona con el aire a la temperatura de unos 600oC. Los procesos
38
químicos son la combustión controlada del coque para producir el monóxido de carbono y la reducción
de los óxidos de hierro por el monóxido de carbono, que
simultáneamente se oxida a dióxido de carbono.
𝐶 (𝑐𝑜𝑞𝑢𝑒) + 1⁄2 𝑂2 (𝑎𝑖𝑟𝑒)
→ 𝐶𝑂 (𝑚𝑜𝑛ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑜𝑠𝑜)
3𝐶𝑂 (𝑚𝑜𝑛ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑜𝑠𝑜) + 𝐹𝑒2 𝑂3
→ 2𝐹𝑒 (ℎ𝑖𝑒𝑟𝑟𝑜 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒)
+ 3𝐶𝑂2 (𝑑𝑖ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑜𝑠𝑜)
La caliza ayuda en la formación de escorias que flotan sobre el hierro
fundido y absorben elementos indeseables de la carga. El hierro
fundido (arrabio) se extrae del fondo del alto horno en un cubilote
para llevarlo al horno de fabricación de acero. La escoria, que se
retira por separado, encuentra numerosos usos como árido para
hormigón, balasto de ferrocarril o acondicionador de suelos.
Unas 2/3 partes de todo el arrabio producido se utiliza en la
fabricación de acero, una aleación de hierro con uno o varios elementos que proporcionan al metal las
características específicas deseadas. El acero al carbono, el de fabricación más sencilla y el más
extensamente usado, se produce ajustando la cantidad de carbono restante después de la primera
fundición del arrabio. Actualmente se añaden al hierro diversos metales para producir aceros con
propiedades diferentes, para usos específicos. La producción moderna de acero se realiza en hornos
separados, en los que cuidadosamente se le añaden los elementos de aleación. El acero refinado se
moldea, se lamina y se somete a otros procesos para convertirlo en formas útiles.
PRODUCCIÓN DE HIERRO Y ACERO
La cantidad de menas de hierro extraídas y la cantidad de hierro y acero producido han supero con mucho
la producción de todos los demás metales en conjunto. Canadá ha sido el proveedor más grande de menas
de hierro, mientras que la Unión Europea, Brasil y Japón han sido los proveedores más importantes de
acero importado.
RESERVAS Y RECURSOS DE MENAS DE HIERRO
Las reservas mundiales de menas de hierro son granes y geográficamente está muy extendidas. Parece
que existen suficientes fuentes de hierro para cubrir nuestras necesidades en el futuro.
MANGANESO
El manganeso es un metal esencial para la producción de hierro y acero. Existe en la naturaleza en más
de un estado de oxidación (Mn2+, Mn3+, Mn4+) que controlan su comportamiento geológico y su
distribución. El manganeso tiende a concentrarse por procesos químicos sedimentarios, y sus recursos
más importantes se encuentran en rocas sedimentarias y vulcanosedimentarias, o yacimientos residuales
formados por la lixiviación de yacimientos primarios. El Manganeso es muy soluble en soluciones ácidas
o reductoras que pueden transportarlo en forma de Mn 2+, pero cuando se oxida a Mn4+, es
completamente insoluble, y precipita en forma de minerales como pirolusita o psilomelano.
39
Este metal tiene poca aplicación en estado puro debido a su fragilidad, y se utiliza en cantidades pequeñas
como aleación en aceros. Sin embargo, no existe ningún otro sustituto para su uso como eliminador de
impurezas menores, pero perjudiciales durante la fundición del hierro y el acero, como el azufre y el
oxígeno.
Su aplicación más útil, el ferromanganeso, es una aleación de manganeso y hierro con un alto contenido
en manganeso. Existen también otros usos importantes para óxidos de manganeso en la industria
química; el permanganato de potasio es un
agente de oxidación poderoso utilizado para el
tratamiento y purificación del agua y el dióxido
de manganeso es un componente necesario de
las pilas eléctricas secas.
Las menas de manganeso, por lo general, son
óxidos de color marrón oscuro a negro
(pirolusita y romanechita) que presentan
variedades de duras y compactas a friables y
terrosas. Otras menas importantes son el Elementos añadidos al hierro para proporcionar propiedades
carbonato rodocrosita y el silicato rodonita. Los
específicas del acero
yacimientos sedimentarios más grandes y más importantes están en Australia, México, República
Sudafricana, Ucrania y Georgia. Actualmente, sólo los yacimientos que contienen el 35% o más de
manganeso se consideran reservas. Los yacimientos con leyes de manganeso más bajas son considerados
reservas base. La existencia de grandes reservas en muchos países probablemente asegurará las
importaciones de este metal.
Otro recurso de manganeso potencialmente explotable está en el fondo oceánico profundo, pues algunas
partes están cubiertas por una gran cantidad de nódulos negros, de hasta varios centímetros de diámetro
(nódulos de ferromanganeso o nódulos de manganeso), que se extienden por los fondos oceánicos y se
componen de mezclas complejas de óxidos e hidróxidos de manganeso y hierro, con cantidades menores
pero potencialmente importantes de otros metales. Los nódulos consisten en capas concéntricas, como
las de una cebolla, que se han formado sobre un núcleo central constituido por un fragmento de roca o
concha. El crecimiento parece ser muy lento y puede estar influenciado por la actividad bacteriana. El
manganeso y otros metales probablemente provienen tanto de los continentes, por procesos de
meteorización y erosión que liberan lentamente los metales y los transportan a los océanos, como de
aberturas hidrotermales y volcánicas submarinas situadas a lo largo de las dorsales oceánicas.
La explotación de los nódulos en el fondo oceánico presenta problemas económicos, tecnológicos y
legales.
ALUMINIO, EL METAL DEL SIGLO XXI
El aluminio es el segundo elemento metálico más abundante (después del silicio) en la corteza terrestre.
Sin embargo, la separación de este metal de sus menas es muy difícil. Ha resultado ser un metal de gran
utilidad. Su peso específico equivale a un tercio del peso de hierro o cobre, es maleable y dúctil, presenta
una trabajabilidad fácil y puede moldearse, es resistente a la corrosión y excelente conductor eléctrico.
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Hoy en día es el segundo metal más usado después del hierro. Los rubíes, los zafiros y el coridón (alúmina)
son óxidos de aluminio.
LOS USOS DEL ALUMINIO
Debido a su versatilidad, el aluminio tiene una gran variedad de aplicaciones en nuestra vida diaria. Los
usos principales son el transporte, embalaje y contenedores (principalmente, latas de bebidas), materiales
de construcción, electricidad (en líneas eléctricas de alta tensión) y productos de consumo duradero
(electrodomésticos). Los usos de los compuestos de aluminio son la alúmina y el hidróxido de aluminio
(bauxita activada). Ambos se usan mucho en la industria de los combustibles, como absorbentes durante
el refino del petróleo y gas. También se utilizan como retardantes de fuego y como carga en plásticos y
en papel. La alúmina ha servido mucho tiempo como un importante material refractario para la industria
siderúrgica, debido a su punto de fusión muy alto y su baja reactividad. También se emplea mucho como
abrasivo para el desbastado y pulido de materiales. Se encuentra en la producción de rubíes y zafiros
sintéticos, utilizados en la construcción de láseres, en mecanismos de precisión y como gemas sintéticas.
MENAS DE ALUMINIO
El aluminio es un elemento muy abundante que forma parte de muchos minerales comunes. Los más
importantes son el feldespato (mineral más abundante en la corteza terrestre), la mica y la arcilla. La
mayor parte del aluminio procede de la bauxita. Se trata de un material heterogéneo formado
principalmente por hidróxidos de aluminio-gibbsita, bohemita y diásporo. Estos minerales, relativamente
poco comunes, se forman por alteración de rocas que contienen aluminio, en condiciones especiales de
meteorización laterítica. Estas condiciones se dan con más frecuencia en climas subtropicales y tropicales,
con precipitación abundante, en sitios en los que las aguas subterráneas no sean demasiado ácidas, ni
tampoco demasiado alcalinas, donde existan rocas primarias que contengan aluminio, y donde se
desarrolle un drenaje subsuperficial, pero con relieve no muy acusado, de modo que la erosión mecánica
sea más lenta que la lixiviación química.
Las aguas de percolación, ligeramente ácidas debido a la descomposición de restos orgánicos, disuelven
lentamente las arcillas, eliminando la sílice y algo del hierro. Lo que permanece son los hidróxidos de
aluminio y hierro. Si la proporción de los hidróxidos de aluminio respecto a los hidróxidos de hierro es
alta, la roca laterítica resultante se llama bauxita.
Las rocas primarias de algunos yacimientos son a veces ricas en alúmina, pero las bauxitas pueden
formarse también por meteorización de cualquier roca que contenga aluminio. De hecho, algunas
bauxitas importantes, que se conocen como del tipo terra rossa, se desarrollan a partir de calizas que
contienen muy poco aluminio. En estos casos, el carbonato cálcico de las calizas se disuelve rápidamente
en las aguas ácidas subterráneas, en clima tropical. Este proceso deja un residuo de arcillas que puede
alterarse para formar lentejones de bauxita, discontinuos y locales, pero de alta calidad.
FUNDICIÓN Y PRODUCCIÓN DE ALUMINIO
La conversión de la bauxita en alúmina o en aluminio metal se lleva a cabo en varias etapas. La minería de
la bauxita es relativamente sencilla y barata, porque sus yacimientos se encuentran sobre o cerca de la
superficie terrestre porque las menas son generalmente blandas y fáciles de extraer. En cambio, el
procesado, y sobre todo la producción del aluminio metálico son complejos y requieren gran consumo
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energético. La mayor parte de la minería de la bauxita se sitúa en las regiones tropicales. La bauxita
primero se tritura, se lava para eliminar impurezas y luego se seca. El concentrado lavado se transporta a
las plantas donde se genere abundante energía eléctrica barata.
La producción del aluminio metálico se lleva a cabo por reducción electrolítica de la alúmina, disuelta en
un fundido de criolita natural o sintética que sirve a la vez como electrolito y como disolvente. La
producción se realiza en una serie de cubas electrolíticas parecidas a bañeras grandes, donde se producen
cientos de lingotes de aluminio. El proceso de reducción metálica necesita cantidades muy grandes de
energía eléctrica, porque las temperaturas deben mantenerse por encima de 950 oC, y porque las
intensidades de corriente eléctrica y las tensiones deben alcanzar 150.000 amperios y 1.000 voltios,
respectivamente.
La cantidad de energía que se utiliza para
obtener aluminio a partir de una bauxita media
es aproximadamente el doble que para hierro
extraído de una taconita, y casi tres veces mayor
que para la producción del cobre a partir de
menas de sulfuros.
La preocupación por los recursos existentes de
aluminio, además del gran consumo de energía
que se necesita para su obtención, han
condicionado el reciclado masivo de este metal.
El reciclado de las latas de bebida es importante
porque representa no sólo un ahorro de
recursos, sino también un gran ahorre de
energía. El reciclado y la nueva fundición de aluminio a partir de residuos requieren tan sólo un 5% de la
energía necesaria para extraer la misma cantidad de metal de la bauxita. Importar chatarras de aluminio
significa importar energía, la energía que otro país ha utilizado para la extracción del aluminio primario.
RESERVAS DE BAUXITA
Las reservas mundiales de bauxita se encuentran en regiones tropicales y subtropicales. Casi la mitad de
las reservas mundiales se concentra en dos países (Guinea y Australia), un 25% se encuentra en el
hemisferio occidental (Brasil, Jamaica, Guyana y Surinam)
La preocupación sobre la suficiencia de las reservas de bauxita como mena de aluminio ha llevado a
considerar otros tipos de materiales como fuentes posibles de aluminio. La alúmina se obtiene de nefelina
y alunita, además de las arcillas (caolinita), las pizarras bituminosas (que tienen residuos ricos en
aluminio, después de su procesamiento para la extracción de hidrocarburos) y la anortosita (roca
compuesta principalmente por la plagioclasa anortita). Las reservas potenciales de arcillas y de anortita
son enormes y están en todas partes. Lamentablemente, la extracción del aluminio de estos minerales
requiere aún más energía que el procesamiento de la bauxita.
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TITANIO
El titanio es el menos común de los metales abundantes. Tiene dos aplicaciones principales: forma parte
de una gran variedad de aleaciones, a las que aporta una buena relación entre fuerza y peso, un punto de
fusión alto y una gran resistencia a la corrosión. Por ello, se usa cada vez más en motores y fuselajes de
aviones, en centrales eléctricas, en soldaduras, y en una amplia variedad de equipos de tratamiento y
manejo de sustancias químicas. También se usa como preparación del pigmento blanco de óxido de
titanio. Debido a su blancura, opacidad, estabilidad del color y baja toxicidad, actualmente es el principal
pigmento blanco utilizado en pintura, papel, plásticos, caucho y muchos otros materiales.
El titanio se encuentra en pequeñas cantidades en la mayoría de las rocas, en forma de óxidos minerales
(rutilo, ilmenita, leucoxeno (producto de alteración de ilmenita)). Generalmente, estos minerales se
encuentran como minerales accesorios, dispersos en rocas ígneas y metamórficas. Sin embargo, en
algunos yacimientos, los procesos ígneos generadores de rocas máficas (de gabro a anortosita)
concentran grandes cantidades de óxidos de hierro y titanio, sobre todo de ilmenita, en forma de
letejoncillos o capas gruesas. Cuando el óxido de hierro presente es la magnetita generalmente es posible
la separación de los minerales de titanio en un concentrado relativamente puro, porque estos minerales
forman texturas de grano grueso y porque la magnetita es magnética. Por el contrario, los agregados de
ilmenita y hematites generalmente forman intercrecimientos de grano muy fino y son casi imposibles de
separar en concentrados puros por medios mecánicos. La única posibilidad de separar el titanio de estas
menas es utilizando procesos químicos caros, mediante disolución de las menas.
La mayor parte de las rocas sedimentarias contienen pequeñas cantidades de minerales formados por
óxidos de titanio, procedentes de rocas ígneas o metamórficas como resultado de la meteorización y la
erosión. La ilmenita y el rutilo son duros y resistentes a la disolución y al ataque químico, por este motivo,
estos minerales resisten intactos los procesos de meteorización y erosión. Debido a sus pesos específicos
elevados, más altos que los de los componentes comunes de arenas, los minerales de titanio pueden
concentrarse selectivamente en sitios específicos o en lechos sedimentarios (yacimientos tipo placer). Los
bateadores de oro hacen uso de las mismas propiedades para concentrar las arenas negras y el oro en su
batea; la arena negra a menudo consiste en gran parte de ilmenita y rutilo. Aunque las leyes en titanio de
los yacimientos de este tipo pueden ser menores que las de los yacimientos ígneos, la naturaleza no
consolidada de los sedimentos permite su procesamiento de forma más simple y más rentable.
En la actualidad, se extraen minerales de titanio tanto de los yacimientos de rocas ígneas (yacimientos
primarios) como de los placeres. Hay titanio suficiente para satisfacer nuestras necesidades durante
muchos años. Además, investigaciones recientes de los yacimientos detríticos en las plataformas
continentales han descubierto la presencia de recursos potenciales de minerales de titanio en placeres
muchísimo más grandes, que podrían ser explotados si las reservas de los yacimientos continentales se
agotaran.
El titanio, igual que el silicio el aluminio y el magnesio, requiere grandes cantidades de energía para ser
recuperado de sus especies minerales, tanto para producir pigmento como titanio metal. Los yacimientos
primarios con mayores reservas de ilmenita están en Quebec, Nueva York, Noruega y Finlandia. Los
placeres más importantes se explotan en Australia, India, la República Sudafricana, Rusia, Sri Lanka y Sierra
Leona.
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La explotación de minerales de titanio no crea ningún problema en especial, porque la minería
generalmente se realiza en operaciones simples a cielo abierto, o en las playas. El material excavado se
somete a procesos de concentración que se fundamentan en el peso específico de concentración que se
fundamentan en el peso específico alto de los minerales de titanio. No hace falta emplear voladuras ni
productos químicos. Tras el tratamiento, se recupera el 92-94% del material, por lo general sin dejar rastro
de la actividad minera previa. El procesado de la ilmenita para producir el pigmento genera sulfato tóxico
y ácido sulfúrico residual. El vertido de estos residuos en los ríos y en el mar antiguamente ha sido
sustituido actualmente por plantas de neutralización.
MAGNESIO
El magnesio, octavo elemento más abundante en la corteza terrestre, es el más ligero de los metales
abundantes. Se utiliza básicamente no como metal, sino como óxido MgO (magnesia) y como silicato
mineral, forsterita. Ambos compuestos se usan como refractarios en siderurgia y en algunas metalurgias
de metales básicos. Como metal, el magnesio, en muchos casos, se une al aluminio para fabricar
aleaciones ligeras y resistentes a la corrosión, que se utilizan mucho en latas de bebidas, automóviles,
aviones y todo tipo de maquinaria, cemento, caucho, fertilizantes, piensos, papel, aislantes y productos
farmacéuticos.
Las materias primas que contienen magnesio son abundantes y están muy extendidas. Se encuentran en
distintos minerales, salmueras y el agua del mar, además de en la magnesita. Se obtiene, también,
materiales refractarios magnesianos a partir de la dolomía, una roca sedimentaria muy común formada
por dolomita; durante este proceso se llevaba a cabo una cocción intensa (llamada calcinación) para
eliminar el CO2.
El magnesio es el único metal que se extrae directamente de salmueras y del agua del mar. Se encentra
en salmueras atrapadas en una potente serie de minerales evaporíticos. Le recuperación de magnesio de
agua del mar, en la que se encuentra este metal como tercer elemento disuelto más abundante, es
relativamente sencillo, pero requiere cantidades grandes de energía eléctrica.
Los recursos para la producción de magnesio metal y sus compuestos están muy extendidos, y las
estimaciones varían desde muy grandes a prácticamente ilimitados.
SILICIO
El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre y es componente esencial de todos
los silicatos minerales comunes, que componen la mayoría de las rocas. A causa de su fuerte afinidad con
el oxígeno, combinado con el cual forma el cuarzo (SiO2) y todos lo silicatos minerales, el silicio libre sólo
se encuentra en la naturaleza en circunstancias muy excepcionales. El silicio puro es una sustancia ligera
y muy frágil, de color plateado y aspecto semimetálico lustroso. La aplicación de silicio es como agente
desoxidante para los aceros (para eliminar el oxígeno) y dio lugar a una gran demanda de silicio por la
industria siderúrgica. El silicio (o una aleación de hierro y silicio llamada ferrosilicio) se obtiene por fusión
de cuarzo puro, generalmente cuarzo de grano grueso procedente de vetas hidrotermales o de cuarcita
compacta, junto con chatarras de hierro o acero y con carbón, coque, o carbón de leña (como agentes
reductores) en un horno eléctrico grande. Se descargan y el silicio o ferrosilicio fundido se cuela en
lingotes. El ferrosilicio se mezcla con el hierro o acero fundido para eliminar el oxígeno y formar una
aleación. Se reduce su craqueado o tendencia a descamarse al añadir un 17% de silicio al hierro y esto lo
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protege de la corrosión a temperaturas altas. También se añade en las aleaciones de aluminio y cobre
para mejorar sus propiedades de moldeado, aumentar su dureza y reducir la corrosión.
Sus aplicaciones fuera de la metalurgia son: al producirse silicio de suficiente pureza para su utilización en
transistores y otros semiconductores con los chips de silicio y se utilizan en muchos dispositivos
electrónicos, como computadoras, calculadoras y equipos de comunicación. Para fabricar chips primero
se obtienen monocristales de silicio muy puros, en los que después se introducen cantidades controladas
de ciertos elementos químicos, a fin de proporcionarles las propiedades eléctricas deseadas. Otro uso es
la fabricación de dispositivos fotovoltaicos, comúnmente llamados células fotoeléctricas o células
solares; en estos dispositivos, capas finas de silicio, dispuestas en forma de monocristales o de películas
amorfas, junto con otros compuestos, convierten la luz solar en energía eléctrica. Las células Fotovoltaicas
se utilizan mucho en las calculadoras de bolsillo y en los satélites artificiales.
Se utiliza también para obtener silanos (compuestos de silicio e hidrógeno) que se emplean en la
fabricación de muchos tipos de resinas de silicona, caucho, lubricantes, pegamentos, agentes
antiespumantes y compuestos impermeables. El carburo de silicio (SiC) también conocido como
carborundo se ha convertido en la actualidad en uno de los abrasivos comerciales de mayor uso y se
puede encontrar en las ferreterías en algunas variedades de papel de lija de la mejor calidad.
Los recursos mundiales de silicio, en forma de sílice contenida en el cuarzo y en otros silicatos, son
prácticamente ilimitados.
Tema 8: Metales geoquímicamente escasos
PRODUCCIÓN DE METALES GEOQUÍMICAMENTE ESCASOS
Los metales geoquímicamente escasos son los que mantienen la industria rentable, eficaz y saneada ya
que, usados en cantidades pequeñas, controlan las propiedades de aleación de los metales abundantes,
transportan la corriente eléctrica y hacen a los automóviles corres y a los aviones volar. Son los que están
presentes en la corteza terrestre en cantidades muy pequeñas, que no superan el 0,1% de la corteza.
DISTRIBUCIÓN DE LOS METALES ESCASOS EN LA CORTEZA
Los metales geoquímicamente escasos más comunes (cobre, zinc y cromo) son los que forman minerales
constituyentes de rocas, y unos pocos más en diversos minerales, con presencia muy limitada en la
corteza. Sin embargo, todos los elementos químicos naturales están presentes en cantidades traza en las
rocas comunes. Por lo general, la mayoría de las rocas contienen, al menos, tres o cuatro minerales
principales, más un número igual de accesorios. Ambos, minerales principales y accesorios, están
compuestos normalmente por entre 2 y 5 de los 9 elementos químicos principales. Pero estas mismas
rocas también contienen cantidades traza de todos los elementos geoquímicamente escasos, pues están
presentes en los minerales comunes por sustitución atómica o solución sólida. Cuando se sobrepasa el
límite de saturación, comienzan a crecer cristales de soluto; así también, cuando una solución sólida llega
a saturarse, debe formarse un nuevo mineral. Una regla aproximada es que a concentraciones superiores
a 0,1%, se formará un mineral nuevo. Por debajo de este nivel los metales escasos aparecen sólo en
solución sólida. Esta regla es correcta, aproximadamente, para muchos metales como cobre, plomo y zinc,
pero el límite es demasiado bajo para algunos metales como galio y germanio; y demasiado alto para
otros como oro, molibdeno y uranio.
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Los procesos de concentración natural de metales que operan en la corteza terrestre deben crear
concentraciones que son muchas veces más grandes que las que se encuentran en rocas colindantes. Los
yacimientos de metales geoquímicamente escasos tienden a ser pequeños y raros, en comparación con
los yacimientos de metales abundantes. Los factores de concentración mínima pueden variar al cambiar
los precios de los metales o al producirse desarrollos tecnológicos nuevos.
MENAS MINERALES DE METALES ESCASOS
Las menas minerales tienden a encontrarse en concentraciones localizadas, más bien que de forma
dispersa o diseminada. Los metales geoquímicamente escasos tienden a formar minerales que son
sulfuros u óxidos o, en unos pocos casos, metales nativos, relativamente fáciles de separar de la ganga de
silicatos sin valor. Algunos de los metales escasos (galio, germanio, cadmio…) nunca aparecen en
concentraciones suficientes como para ser el objetivo principal en una explotación minera. Por el
contrario, esos elementos aparecen en concentraciones pequeñas, pero extraíbles como soluciones
sólidas, en minerales más abundantes, y sólo se recuperan como subproducto. Por tanto, su aplicabilidad
industrial está controlada por la minería de otros metales.
CLASIFICACIÓN DE LOS METALES ESCASOS POR SU USO
Los metales geoquímicamente escasos pueden dividirse en cuatro grupos principales, en razón de sus
propiedades y uso:
 Metales ferrosos o metales para ferroaleaciones: se explotan y utilizan principalmente por sus
propiedades como aleaciones, especialmente en la fabricación de aceros especiales. Son el cromo,
vanadio, níquel y molibdeno, entre otros.
 Metales base o metales no ferrosos: son, por ejemplo, el cobre, plomo, estaño y mercurio.
 Metales preciosos: También llamados metales nobles pues no se degradan inmediatamente formando
compuestos con otros elementos químicos y, por tanto, están poco sujetos a la corrosión. Son el oro y
la plata, el platino, paladio, osmio, iridio, rodio y rutenio (también llamados elementos del grupo del
platino)
 Metales especiales: tienen propiedades poco comunes que los hacen importantes para la industria. El
tántalo se utiliza mucho para fines electrónicos, debido a sus propiedades eléctricas. El berilio es un
metal muy utilizado en la tecnología nuclear y para aviones de alta velocidad.
METALES PARA FERROALEACIONES
CROMO
Los cromatos se han utilizado en la industria del curtido de piel y en la fabricación de pigmentos para
textiles. Es un metal valioso para ferroaleaciones, como el ferrocromo (una mezcla de hierro-cromo
producida por reducción química del mineral cromita en horno eléctrico) que se añade al hierro fundido
para fabricar acero cromado.
El recubrimiento de cromo sobre acero y las aleaciones que contienen cromo, como el acero inoxidable,
forman las superficies metálicas lustrosas y no corrosivas. Existe un amplio uso del cromo en el acero
cromoaleado para motores de aviones, vehículos militares, armas e industria química. Además, encuentra
aplicaciones importantes en la metalurgia, la industria química y refractarios, ladrillos de alta temperatura
utilizados en la construcción de hornos. La metalurgia es una aplicación esencial del cromo, debido a sus
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propiedades únicas como aleación. Un acero que contenga cromo reduce enormemente su tenencia a
reaccionar con el oxígeno y el agua y se oxida muy lentamente. También se añade cromo al cero utilizado
en la fabricación de herramientas porque incrementa su dureza y durabilidad.
En la industria química, se producen pigmentos, que varían de un color verde oscuro y amarillo intenso a
naranja brillante. Estos pigmentos se utilizan con profusión en pinturas, tintas, materiales para techos y
tintes textiles. Un uso químico importante es la tinción de pieles animales. Las pieles finas utilizadas en
mobiliario, ropa, zapatos, carteras y objetos similares, se fabrican por inmersión de la piel de un animal
en disoluciones de sulfato de cromo, en condiciones controladas de temperatura y acidez. El cromo en
disolución forma enlaces químicos con los aminoácidos del cuero y así estabiliza la materia orgánica,
reduciendo su tendencia a la descomposición y, a la vez, incrementando su resistencia al calor.
En la metalurgia, el mineral cromita, es ideal para la fabricación de ladillos, que se utilizan en hornos de
fundición de alta temperatura, hornos altos y hornos de gas. Las cromitas de composición adecuada para
ladrillos se mezclan normalmente con MgO para conseguir resistencia física e incrementar su resistencia
térmica y su resistencia al ataque químico.
Presencia geológica
El cromo está presente en pequeñas cantidades en todas las rocas máficas y ultramáficas, esto es, en las
rocas ricas en hierro y en magnesio y pobres en sílice. La cromita es la principal mena de cromo. El
contenido en cantidades suficientes para formar yacimiento se restringe a las rocas ultramáficas. Aparece
en dos tipos de mineralizaciones:
 Podiforme: Los depósitos podiformes aparecen como lentejones irregulares, que pueden variar desde
pocos kilogramos de masa hasta varios millones de toneladas, aparecen siempre cerca de zonas muy
fracturadas y deformadas o de zonas tectónicamente activas. Una característica común a esos
yacimientos es la aparición de la cromita en forma de gránulos redondeados, como ojos. Los lentejones
se encuentran dentro de masas deformadas de dunitas, serpentinitas y otras rocas ultramáficas, que
se cree que son fragmentos sólidos del manto superior que se elevaron hasta la superficie por
colisiones tectónicas entre continentes. Aparecen en los Urales de Rusia y Kazajstán, en los Apalaches
y en las montañas de la Costa Pacífica de los Estados Unidos, en Cuba, en Filipinas y en los países que
bordean el límite oriental del Mediterráneo. Los cuerpos, aunque pequeños, contienen cromitas de
muy buena calidad.
 Estratiforme: Los depósitos estratiformes son niveles claramente delimitados de cromita
esencialmente pura que aparecen en grandes intrusiones máficas, en las que la estratificación se
desarrolló como consecuencia del proceso de enfriamiento y cristalización. Cada nivel monominerálico
de cromita puede tener varios metros de potencia en las mayores intrusiones, aunque son bastante
raros. Las capas más comunes de cromita tienen espesores de un metro o menos. Importantes son los
de Sudáfrica. Los niveles estratificados de cromita contienen la mayor parte de los recursos mundiales
conocidos de cromita; sin embargo, en muchos casos, las composiciones de las cromitas no son tan
apropiadas para usos metalúrgicos o refractarios como los son las cromitas de depósitos podiformes.
El origen de los niveles estratiformes de cromita aún es una hipótesis. Se supone que los estratos se
formaron por deposición de granos densos de cromita cristalizada en el fondo de la cámara magmática
cuando el magma se estaba enfriando, formando los niveles monominerálicos de cromita que
conocemos. Un mineral denso como la cromita se hundiría presumiblemente rápido, mientras que un
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mineral menos denso como el piroxeno lo haría más lentamente, originando así una separación en
niveles. Las texturas de los granos de cromita y la secuencia de minerales en los estratos sugiere que
algunos de los minerales crecieron en el fondo de la cámara. Los potentes niveles explotables de
cromita se formaron durante grandes periodos de tiempo, cuando la cromita era el único mineral que
cristalizaba a partir del magma. Otra hipótesis es que los periodos de formación de cromita, aun en
una escala relativamente larga, sufrieron temporalmente cambios en la composición del magma, que
originó contaminación por rocas superpuestas o subyacentes que habría alterado la química del
magma sólo lo suficiente para que durante un periodo cristalizara únicamente cromita; después de
este periodo cristalizaría de nuevo la secuencia normal de minerales ígneos. Los depósitos
estratiformes de cromita más importantes del mundo están en Sudáfrica y contiene los mayores
recursos mundiales conocidos de vanadio y de los minerales del grupo del platino.
Producción y reservas
Las mayores producciones y reservas se encuentran en la República de Sudáfrica, que junto con Kazajstán
son los mayores productores. También hay cromita en Finlandia, Zimbabwe y existen depósitos
podiformes en Rusia.
Las reservas mundiales conocidas de cromita son suficientes para cubrir las necesidades de muchos años.
Existe preocupación por la toxicidad de algunos compuestos de cromo, particularmente por los vertidos
de cromo al agua subterránea, procedentes de lixiviado de plantas industriales antiguas, en las que la
eliminación de residuos de cromo se llevó a cabo mediante vertido o enterramiento.
VANADIO
Se aplica en el teñido del cuero y en la preparación de pigmentos coloreados para textiles y cerámicas. El
vanadio endurece tanto el acero que lo hacía resistente al impacto de las balas, por lo que puede utilizarse
para fabricar blindajes. Además se utiliza en el filo de los cuchillos, espadas e incrementa enormemente
la resistencia de los aceros de construcción.
El acero al vanadio continúa siendo muy utilizado en automóviles en general, ya que incrementa
enormemente su resistencia física, su resistencia a la abrasión a altas temperaturas, su ductilidad e incluso
la facilidad con la que el acero se moldea. Además permite disminuir el peso del acero utilizado en los
automóviles, incrementa, en consecuencia, el rendimiento, y reduce la cantidad de combustible necesario
para el desplazamiento.
Presencia geológica
Los yacimientos de vanadio son raros pues el vanadio se sustituye rápidamente por hierro férrico (Fe 3+)
en minerales comunes, como la magnetita. Los yacimientos de vanadio más importantes son las
magnetitas ricas en vanadio. Se encuentran como niveles estratiformes monominerálicos de magnetita
en ciertas intrusiones estratificadas de rocas ígneas máficas. El depósito más importante de magnetita
vanadinífera está en Sudáfrica. Los niveles estratiformes de magnetita vanadinífera, al igual que los niveles
de cromita, parecen haberse formado por crecimiento cristalino monominerálico sobre el suelo de la
cámara magmática.
Cuando el vanadio se encuentra formando minerales propios, los yacimientos se forman, al parecer, por
meteorización. Al meteorizarse en climas áridos las magnetitas otros minerales portadores de vanadio,
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este metal se oxida a un estado más soluble y puede ser transportado en disolución a distancias largas. La
precipitación de los minerales de vanadio puede producirse por evaporación o bien mediante el contacto
con materia orgánica, que funciona como agente reductor y origina que el vanadio en disolución pase de
nuevo a la forma menos soluble. El uranio y el cobre también muestran un comportamiento similar al del
vanadio. El uranio y el vanadio se encuentran algunas veces en concentraciones paragenéticas. La región
de Colorado, Wyoming, Utah y Nuevo México tienen depósitos de este tipo y se conoce con el nombre de
Distrito Uravan, debido a la aparición conjunta de uranio y vanadio.
El vanadio tiende a concentrarse, al menos en cierto grado, donde haya concentraciones de materia
orgánica: en el carbón y en el crudo petrolífero. Ciertos alquitranes tienen contenidos altos. Se encuentra
vanadio en Canadá, Venezuela, Perú y Argentina.
El vanadio en los combustibles fósiles parece que la mayor parte del metal debe entrar en los yacimientos
después de la sedimentación, ya que los contenidos en vanadio de las plantas vivientes y los animales no
son altos. Parece que se introduce en la columna sedimentaria durante la degradación de la materia
orgánica original, quizá aportado por el agua subterránea y alojado en los compuestos llamados
porfirinas. Las estructuras atómicas de las porfirinas de vanadio encontradas en el crudo tienen el aspecto
de jaulas, con los átomos de vanadio en el centro. Estas celdas son idénticas a las estructuras de la clorofila
de las plantas verdes y las hemoglobinas (porfirinas centradas en hierro) de la sangre. El vanadio
probablemente intercambia su posición con magnesio y hierro en las estructuras durante la diagénesis.
Muchos compuestos de vanadio se consideran tóxicos para los humanos.
Producción y reservas
Los principales productores son Sudáfrica, Rusia y China. En menor medida, en el Oeste de EEUU, en el
Distrito Uravan. La recuperación de vanadio como subproducto, en las cenizas de la quema de
combustibles. La destilación del petróleo durante el proceso de refino concentra pequeñas cantidades de
metal en un residuo sólido denominado “coque de petróleo”. Cada vez más, este coque se utiliza para
generar el llamado gas sintético que puede ser un alimentador químico o que se quema para generar
electricidad. En el proceso, los metales, especialmente el vanadio, se concentran de nuevo y se depositan
en una escoria residual que puede tener concentraciones ricas.
Parece que las reservas mundiales de vanadio son suficientes, al menos, para otro siglo.
NÍQUEL
Ciertos minerales de níquel se parecen a los de cobre por su color y otras propiedades. El primer uso
práctico del níquel se dio en una aleación níquel-plata, la denominada plata alemana, utilizada para hacer
bandejas, teteras y otros utensilios caseros. Mediante el proceso de electrodeposición, los metales se
disuelven a partir de una placa metálica conectada al borne de una batería, y después se depositan sobre
otro objeto de metal conectado en el otro borne. El níquel se disuelve cuando se conecta al ánodo (+), se
mueve a través de la disolución mediante la corriente eléctrica, y después se deposita como una fina capa
sobre el objeto de metal conectado al cátodo (-). Las pátinas de níquel, o niquelado, llegaron a hacerse
muy populares, ya que es un metal muy resistente a la corrosión y puede pulirse, obteniendo un gran
brillo.
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La durabilidad de las aleaciones níquel-cobre hizo que se usara en monedas. Su uso de aleación con hierro
produjo aceros al níquel y al cromo que no se corroen ni se oxidan y, por tanto, permanecen inmaculados.
Se utiliza en la fabricación de aviones, camiones, vagones de ferrocarril y otras estructuras en las que se
requiera gran seguridad y alta resistencia.
Presencia geológica
Todos los yacimientos importantes de níquel del mudo se encuentran en rocas ígneas máficas o
ultramáficas, o adyacentes a ellas. El níquel es un elemento químico escaso en la corteza, pero abundante
en el manto. Por eso, las rocas ígneas máficas y ultramáficas, que derivan de magmas generados en el
manto, tienen tendencia a poseer altos contenidos de níquel. Está presente en las rocas ígneas máficas
en forma de solución sólida, en piroxenos y olivinos, en los que sustituye al magnesio y al hierro en las
estructuras.
Normalmente, las rocas ígneas máficas y ultramáficas no son lo suficientemente ricas en níquel como para
poder considerarse menas minerales. Las concentraciones pueden aparecer:
 En forma de segregación magmática y supone una inmiscibilidad en fase líquida. Cuando un magma
se enfría y comienza a cristalizar, minerales tales como los olivinos y piroxenos se forman y crecen en
el líquido. Supongamos que el magma en enfriamiento llega a estar saturado en un compuesto pero
que la temperatura está todavía por encima de la temperatura de fusión del compuesto. Esto es lo que
ocurre con la pirrotina. En lugar de formarse un cristal de pirrotina en el magma que se está enfriando,
se forman gotas diminutas de un fundido de sulfuro líquido de hierro. El magma silicatado y el sulfuro
líquido de hierro no se mezclan y se dice que son inmiscibles, como el aceite y el agua. El líquido
inmiscible no es sulfuro de hierro puro y tiende a recoger átomos de níquel, cobre, platino y otros
elementos químicos del magma, por lo que realmente se trata de un sulfuro líquido de hierro-níquelcobre. Las gotas de sulfuro inmiscible son más densas que el magma de silicatos y tienden a hundirse
y a formar zonas ricas en sulfuro, próximas al fondo de la cámara magmática. Cuando el sulfuro líquido
cristaliza, el principal mineral que se forma es pirrotina, pero intercreciendo con ella hay granos de los
únicos minerales importantes de níquel, pentlandita, junto con calcopirita y diminutos granos de
platino metálico y otros minerales del grupo del platino. Mediante estos procesos de concentración a
través de inmiscibilidad líquida y segregación magmática, los contenidos de níquel pueden
enriquecerse hasta el 3-4%. Durante muchos años, las mineralizaciones de níquel más ricas y más
importantes del mundo fueron las de sulfuros, formados por segregación magmática. Los yacimientos
más importantes están en Canadá
 Mediante la meteorización. Cuando las rocas ígneas máficas están sujetas a meteorización química
bajo condiciones tropicales o subtropicales, los minerales silicatados (piroxenos, olivinos y plagioclasas)
se rompen para formar compuestos hidratados y el hierro se oxida al estado férrico. La pequeña
cantidad de níquel presente en solución sólida en olivinos y piroxenos se elimina del proceso y forma
minerales que son silicatos de níquel, o se incorpora en la estructura de otros minerales formados
durante la meteorización. Los minerales de alteración (clorita y serpentina) contienen níquel; bajo
determinadas circunstancias, pueden formarse silicatos de níquel minerales, llamados ganierita. Los
minerales residuales de alteración se conocen como lateritas. Se encuentran en Nueva Caledonia, en
el Pacífico. Allí, una peridotita niquelífera sufrió meteorización y formó un yacimiento de garnierita
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laterítica. El desarrollo de nuevas tecnologías y los procesos de lixiviado ácido presurizado han
mejorado mucho la extracción del níquel de las menas lateríticas, aumentando su rentabilidad.
Producción y reservas
El níquel se encuentra en EEUU, Canadá, también hay una importante producción de mineral sulfurado
en Australia, Botswana, Finlandia, la República de Sudáfrica y Zimbabwe, y de menas lateríticas en
Australia, Indonesia y Nueva Caledonia.
MOLIBDENO
El molibdeno es relativamente desconocido fuera del sector metalúrgico. Se utiliza escasamente en su
forma pura elemental. Son minerales grises, blandos, fácilmente deformables, que parecen plomo y
galena. Es el caso del grafito y de la molibdenita. Se utiliza como aleación para producir un acero muy
duro y elástico, ideal para blindajes. También para fabricación de herramientas de acero al molibdeno.
Los aceros aleados con este metal podían sustituir a los aceros al wolframio, que tan ampliamente se
utilizaban en herramientas de corte rápido y en armamento. En la industria eléctrica se descubrió que sus
aleaciones tenían gran aplicabilidad como elementos para calefacción. Hoy en día se usa en aleación con
acero, moldes de hierro y superaleaciones, que aportan dureza, resistencia mecánica, resistencia a la
corrosión y a la abrasión y añaden resistencia a temperaturas altas. Los aceros producidos se utilizan ahora
en todos los segmentos de la industria, aunque encuentran especial demanda para herramientas de corte,
transporte y equipamientos para producción de gas y petróleo. Las propiedades anticorrosivas que aporta
el molibdeno mejoran las aplicaciones de estos aceros ante el ataque de diversos productos químicos y
el agua del mar.
Entre sus aplicaciones no metálicas se encuentran los lubricantes, los catalizadores y los pigmentos. La
molibdenita se emplea mucho como aditivo para grasas y aceites, ya que reduce el coeficiente de
rozamiento, y por ello se usa en motores de automóviles. Catalizadores de molibdeno se utilizan también
en la fabricación de productos químicos derivados del petróleo. El naranja de molibdeno es un pigmento
que se usa habitualmente en pinturas, tintes y tintas.
Presencia geológica
Prácticamente todos lo yacimiento de molibdeno conocidos están formados por molibdenita, un mineral
de aspecto metálico, de color gris plomo, que aparece en intrusiones ígneas de tipo porfídico, descritas
para el cobre. Los grandes yacimientos de tipo pórfido cuprífero, estrechamente relacionados con zonas
de subducción en bordes de plataforma continental, generalmente ricos en minerales de cobre, contienen
normalmente pequeñas cantidades de molibdenita. Una parte importante de la producción de molibdeno
aparece como subproducto de la minería de los pórfidos cupríferos. La molibdenita se muestra en granos
diseminados y en pequeños rellenos de fracturas que atraviesan la roca ígnea porfídica y las rocas
encajantes. La molibdenita se depositó, junto con grandes cantidades de cuarzo, por disoluciones
hidrotermales, emitidas de forma episódica desde el magma en cristalización.
La molibdenita también aparece en cantidades mucho menores y generalmente no rentables en zonas de
metamorfismo de contacto, adyacentes a rocas ígneas ricas en sílice, en venas de cuarzo y en pegmatitas.
Generalmente, se recupera en estos yacimientos como subproducto.
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Producción y reservas
Se encuentra en EEUU, países de la antigua Unión Soviética, Chile, Canadá, México y Perú.
COBALTO
El óxido de cobalto se utilizó como agente colorante azul brillante (azul cobalto) como un material
colorante de vidrios y cerámicas. Más adelante, en el uso del cobalto como compuesto de aleación se
descubrió que añadiendo cobalto al acero con cromo y wolframio aumenta enormemente su calidad
como herramienta. Esta aleación y otras, de cromo y cobalto, fueron las precursoras de las
superaleaciones actuales, que mantienen la resistencia mecánica y temperaturas elevadas y son
resistentes a la corrosión por gases calientes. Las superaleaciones se utilizan en motores de reactores,
inyectores de cohetes y turbinas de gas. Las aleaciones de cobalto tienen también importantes
propiedades magnéticas; el magnetismo es muy fuerte y permanente. Los imanes con los que se fabrican
los altavoces de alta fidelidad se hacen casi siempre con derivados del cobalto.
Presencia geológica
La mayor parte del cobalto mundial se produce como subproducto de la explotación minera y del
tratamiento metalúrgico de las menas de cobre, níquel y plata. Los yacimientos más importantes de
cobalto se encuentran en yacimientos estratiformes de sulfuros de cobre en El Congo. Contiene minerales
sulfurados de cobre (calcopirita) junto con sulfuros de cobalto (linneíta y pirita obaltífera). Estos
minerales se encuentran en estratos clásticos de grano fino. El origen de los depósitos estratiformes es
enigmático; los sulfuros parecen haberse introducido en los estratos sedimentarios poco después de la
deposición por disoluciones salinas calientes circulantes en acuíferos subterráneos. El cobalto también
tiende a concentrarse allí donde se concentra el níquel. Por tanto, es un importante subproducto de la
explotación de yacimientos de níquel de segregación magmática y de yacimientos lateríticos de níquel.
Producción y reservas
Se encuentra en Congo, Canadá, Australia, Rusia y Zambia. Las mayores reservas del mundo se encuentran
en los yacimientos estratiformes de El Congo y Zambia. El suministro futuro de este metal parece
asegurado.
WOLFRAMIO (O TUNGSTENO)
El wolframio es un metal blanco grisáceo que tiene muchas propiedades para aleación, similares a las del
cromo y el molibdeno. Es el metal con la mayor temperatura de fusión y, además, con la mayor resistencia
a tracción, por lo que las aleaciones de wolframio son extremadamente duras y extremadamente estables
a altas temperaturas. El wolframio metálico y sus minerales son muy densos.
Se añade pequeñas cantidades de wolframio a los raíles de hierro por los que circulan los trenes franceses.
Hoy en día los aceros al wolframio se utilizan en muchas ocasiones en las que se precisa dureza,
durabilidad y resistencia al impacto. El uso más extendido es la fabricación de carburo de wolframio (WC),
un compuesto con una dureza parecida a la del diamante. El carburo de wolframio se puede sintetizar por
calentamiento dando formas muy complejas, y se utiliza extensamente en la fabricación de herramientas,
dientes de perforación, filos cortantes, e incluso en blindajes contra proyectiles.
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La alta temperatura de fusión del wolframio permite su uso en la fabricación de filamentos de lámparas
eléctricas.
Presencia geológica
El wolframio es uno de los metales geoquímicamente escasos menos frecuentes. Forma sólo dos
minerales de importancia económica: la scheelita y la wolframita. Los yacimientos más importantes de
wolframio se han formado a partir de disoluciones hidrotermales. Estos fluidos son muy abundantes en
la corteza terrestre; existen más yacimientos generados por procesos hidrotermales que por cualquier
otro proceso formador de yacimientos. Las disoluciones depositan pequeñas cantidades de wolframita o
scheelita junto con minerales de estaño, en venas ricas en cuarzo, que normalmente están relacionadas
con rocas ígneas intrusivas de carácter félsico. Gran parte de la producción mundial de wolframio proviene
de venas de cuarzo y de redes densas de filones cuarcíferos que se conocen con el nombre de stockworks.
Una pequeña cantidad de la producción se obtiene como subproducto de la minería del oro, estaño o
cobre. También se encuentran yacimientos de wolframio en lugares en los que las rocas ígneas han
intruido en calizas, originando yacimientos de metamorfismo de contacto (tipo skarn). La mena habitual
de esos yacimientos es la scheelita y los yacimientos, aunque ricos, son generalmente pequeños.
Producción y reservas
Los principales países productores son China, Rusia, Canadá y los EEUU. También hay en Corea, Birmania
y Tailandia. Las reservas de wolframio parecen suficientes para cubrir las necesidades mundiales durante
este siglo.
METALES BASE
Un metal base es un metal o aleación de valor relativamente bajo, y que presenta propiedades, como la
corrosión, de características comparativamente inferiores. El bronce es la aleación de cobre y estaño, que
puede contener también otros metales. Se utilizaba el cobre en la fabricación de agujas, hachas, puntas
de flecha y otros objetos. Más adelante, se utilizó en tuberías de plomo, otro metal base. Los metales base
de la antigüedad fueron cobre, plomo, estaño y mercurio. Después se añadió el zinc. El últimos de los
metales base es el cadmio, que tiene propiedades similares a las del zinc.
COBRE
El cobre aparece a veces como metal nativo. Son características su maleabilidad y la facilidad con que este
metal y sus aleaciones para trabajar y moldear. El cobre metal y las principales aleaciones de cobre, el
bronce (cobre con estaño) y el latón (cobre con zinc), son atractivas a la vista, duraderas y relativamente
resistentes a la corrosión. El cobre y sus aleaciones encuentran innumerables aplicaciones en armas,
utensilios, herramientas, joyería, estatuas, tuberías, bóvedas y detalles arquitectónicos. Otra de sus
propiedades es su alta conductividad eléctrica. Los hilos de transmisión son flexibles y maleables, se
pueden unir y soldar fácilmente y pueden transmitir electricidad con una pérdida mínima de corriente.
Presencia geológica
La abundancia geoquímica del cobre es alta, la mayor de los metales geoquímicamente escasos. La mayor
parte de las menas de cobre explotadas hoy en día son sulfuros: calcopirita, digenita, calcosina, bornita,
enargita y tetraedrita. Históricamente, los yacimientos contenían cobre nativo; dos carbonatos, azurita
y malaquita. Los yacimientos de cobre nativo son infrecuentes. Los óxidos y los carbonatos minerales que
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forma el cobre son el resultado de interacciones de meteorización entre la atmósfera, el suelo y una
mineralización de sulfuros. Se encuentran en cubiertas secundarias oxidadas, en la parte superior de
sulfuros primarios. Debajo de las monteras oxidadas algunas veces se encuentra un nivel de sulfuros de
muy alta ley, llamado zona de enriquecimiento secundario, que se forma en lugares en que el cobre
lixiviado vuelve a precipitar en el nivel freático. Las técnicas de flotación utilizadas con los sulfuros no son
eficaces en los óxidos. Un nuevo proceso, llamado “extracción por disolventes” ha permitido obtener altas
tasas de recuperación de cobre de menas oxidadas y ha hecho que las reservas de cobre crezcan
espectacularmente. En el proceso se permite a los ácidos percolar a través de grandes pilas de mena de
óxido triturada; los ácidos disuelven el cobre y después el lixiviado se trata por electrolisis para que
precipita el cobre puro. Los yacimientos no son caros de explotar, ya que se encuentran en la superficie y
el único procesamiento necesario es su trituración, para permitir el fácil acceso del ácido.
Los yacimientos primarios de sulfuros de cobre se clasifican en tres tipos:
1. Yacimientos de segregación magmática: son los menos importantes por volumen de producción de
cobre. Tienen el mismo origen que los de níquel, formados por segregación magmática de sulfuros
líquidos inmiscibles. Las mineralizaciones se asocian con grandes cuerpos de rocas ígneas máficas y
ultramáficas. Todos los yacimientos de segregación magmática que se explotan por níquel producen
cantidades importantes de cobre.
2. Yacimientos hidrotermales: son numerosos. Se han formado por acción de disoluciones
hidrotermales, disoluciones calientes que circulan a través de la corteza. Los yacimientos
hidrotermales más comunes forman pequeñas venas que normalmente se encuentran cerca de
cuerpos de rocas ígneas intrusivas, aunque también en rocas metamórficas y sedimentarias, a veces
muy apartadas de intrusiones ígneas conocidas. Estas venas son generalmente ricas en cuarzo y casi
siempre tienen carácter secundario, y se han formado mucho después de que la roca que las aloja se
consolidara. Tienden a estar confinadas en lo que fueron una vez fracturas abiertas, por las que
circularon fluidos hidrotermales. Muchas venas son pequeñas, sólo contienen unas pocas toneladas de
mineral, y, por tanto, no tienen mucho interés económico. Cuando son grandes y ricas constituyen
algunos de los yacimientos más ricos y más rentables que se han encontrado jamás. Las disoluciones
hidrotermales son disoluciones acuosas calientes. El agua puede proceder de dos fuentes bastantes
distintas:
 El agua puede provenir de agua superficial, de lluvia o marina. Estas aguas circulan por las
innumerables discontinuidades y fracturas de la superficie de las rocas; por debajo del nivel freático
todos los espacios libres se encuentran llenos de agua. A suficiente profundidad, las rocas del
entorno están los suficientemente calientes como para que las aguas se conviertan en buenos
disolventes. Se disuelven pequeñas cantidades de material de las rocas encajantes y el agua caliente
llega a contener disueltos compuestos y algunas veces pequeñas cantidades de uno o más metales
geoquímicamente escasos.
 Pueden provenir también de un magma en enfriamiento. Cuando una roca se funde y se forma un
magma en profundidad, en la corteza o en el manto superior, el magma asimila cualquier agua que
esté presente. Los magmas formados en la corteza, como granitos y dioritas, tienen generalmente
cantidades variables de agua. Cuando se enfrían y cristalizan, mucha del agua disuelta es expulsada
en forma de disolución caliente, que se moviliza disolviendo los mismos constituyentes solubles que
las aguas superficiales que han sufrido enterramiento profundo.
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Como las disoluciones hidrotermales de los dos orígenes son similares en composición química, es muy
difícil decir cuál es el origen de un fluido dado. Cuando una disolución se calienta, se expande y se eleva
por convección, creándose de esta manera una circulación del fluido. Las principales fuentes de calor
que generan en la corteza flujos convectivos son los cuerpos poco profundos de magma en
enfriamiento y las innumerables acumulaciones de lava caliente, que expulsan disoluciones
magmáticas hidrotermales Pero las rocas en las que intruyen los magmas también contienen, en los
espacios porosos, disoluciones hidrotermales generadas por agua de lluvia y agua de mar, que
comenzarán también a fluir debido a fuentes magmáticas de calor. Una vez que comienza el flujo,
ambos tipos de fluidos hidrotermales se mezclan inseparablemente. Cuando una disolución
hidrotermal comienza a elevarse, puede ocurrir que comience a enfriarse y reaccione con rocas como
las calizas, ya que la disolución tiende a ser algo ácida; que la presión disminuya o bien puede comenzar
la ebullición. Estos cambios, o la combinación de todos ellos puede dar lugar a que la disolución alcance
la saturación y comiencen a precipitar los constituyentes disueltos. Si precipitan sulfuros de metales
geoquímicamente escasos, puede formarse un yacimiento. Una disolución hidrotermal ascendente
tiende a cambiar progresivamente, a medida que precipitan los minerales. Este cambio da lugar a una
secuencia de precipitación mineral.
El tipo principal de yacimiento de cobre hidrotermal es yacimiento de pórfidos cupríferos, ya que las
rocas ígneas intrusivas con las que siempre se asocian tienen textura porfídica. Los yacimientos
presentan innumerables fracturas muy finas, de espesor generalmente no mayor de un milímetro,
espaciadas cada pocos centímetros y que dan lugar a un cuerpo rocoso intensamente fracturado. La
situación geológica de los yacimientos de pórfidos cupríferos, y de las rocas con las que están
asociados, muestra que se formaron en ambientes subsuperficiales (hipoabisales), y en cámaras que
alguna vez dieron lugar a volcanes. El proceso de formación comienza con la intrusión de un magma.
Los minerales no hidratados, como los feldespatos, comienzan a cristalizar en el borde externo de la
intrusión, el contenido de agua del magma remanente se incrementa hasta que la presión es tan grande
que las explosiones de gas destrozan la roca cristalina. Las disoluciones hidrotermales que escapan
llevan sílice, sales de potasio y sodio, y también sulfuros de metales en fase líquida, que se desplazan
alejándose de la intrusión y precipitan minerales que sellan las fracturas. Al continuar el enfriamiento,
este proceso se repite varias veces, dejando muchas generaciones de fracturitas, varias de las cuales
contienen pequeñas pero significativas cantidades de minerales de cobre.
Cuando se explotan los yacimientos de pórfidos cupríferos, es antieconómico extraer el metal de las
finas venas, de forma individual. Se explota el cuerpo entero de roca fracturada. Hay cientos de
yacimientos pórfidos cupríferos que se distribuyen alrededor de la cuenca oceánica pacífica, donde se
formaron como resultado del vulcanismo asociado con la subducción de la corteza oceánica. Éstos, son
geológicamente jóvenes y están relacionados con la fase actual de la tectónica de placas. Se conocen
depósitos antiguos que, en todos los casos, parecen estar relacionados con antiguos bordes de placa,
en los que alguna vez hubo subducción. Los yacimientos hidrotermales de cobre pueden ser:
 Yacimientos metamórficos de contacto o skarn: cuando el magma granítico intruye un conjunto de
rocas que contienen calizas o mármoles, las disoluciones ácidas expulsadas por el magma al
enfriarse reaccionan con la caliza. La reacción origina una rápida precipitación de minerales de
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cobre, lo que da lugar a yacimientos muy ricos. Normalmente, los yacimientos de skarn forman
bolsadas que se asocian a grandes yacimientos masivos de tipo pórfido.
 Yacimiento vulcanogénico de sulfuros masivos: las rocas son de origen volcánico y tienen
características que indican que la erupción ocurrió en el fondo oceánico. Las menas minerales son
siempre sulfuros, y el término “masivos” refleja el hecho de que tienen muy pocos sedimentos
volcánicos incluidos y muy poca ganga de silicatos. Desafortunadamente, la pirita es generalmente
el sulfuro más abundante, pero la calcopirita, la esfalerita y otros sulfuros también se encuentran
en cantidades importantes. Puede observarse actualmente la formación de estos yacimientos en el
fondo oceánico. Son los yacimientos hidrotermales más comunes, aunque muchos son demasiado
pequeños como para poder ser considerados de interés económico. Se han descubierto fuentes
calientes en las cadenas montañosas volcánicas submarinas situadas en las dorsales oceánicas. El
agua se calienta, aparentemente por la acción de las cámaras magmáticas que se extienden por
debajo de la dorsal oceánica. Esta agua reacciona con las lavas basálticas que atraviesa y las altera,
a la vez que provoca una surgencia de salmueras en el fondo marino. Cuando este chorro entra en
contacto con las frías aguas oceánicas, se enfría rápidamente y su carga disuelta precipita, algunas
veces como partículas muy finas de sulfuros, parecidas al hollín (fumarolas negras), que forma una
capa de sulfuros masivos alrededor de la abertura.
3. Yacimientos estratiformes en sedimentos: Se encuentra siempre en rocas sedimentarias marinas
clásticas, normalmente lutitas o limolitas, que contienen cierta cantidad de materia orgánica y de
carbonato cálcico. Generalmente son estratiformes, lo que significa que la mineralización aparece en
capas. Los minerales son normalmente sulfuros, aunque también puede estar presente el cobre nativo.
El origen de los yacimientos se debe a disoluciones hidrotermales que circulan entre los estratos
sedimentarios ahora mineralizados. Las reacciones parecen haber ocurrido poco después de que los
sedimentos se depositaran y antes de que se consolidaran, transformándose en roca sólida. Estos
yacimientos se encuentran en Zambia, El Congo y EEUU
Producción y reservas
El cobre se obtiene de los yacimientos de pórfidos cupríferos yacimientos asociados a skarns, los
yacimientos de sulfuros masivos en rocas volcánicas y como subproducto de la minería del níquel, del
plomo y del zinc, y del lixiviado químico de vertederos de minas antiguas. Las reservas y recursos
mundiales parecen asegurados para un siglo o más.
PLOMO Y ZINC
Sus yacimientos aparecen generalmente juntos.
El plomo raramente aparece en estado nativo. Se utilizaba en pesas, láminas de metal, soldaduras,
vidriados y esmaltes cerámicos. Es un metal blando y fácilmente manipulable, es muy denso, tiene una
temperatura de fusión baja y posee buenas propiedades como agente de aleación; es resistente a la
corrosión y un excelente escudo contra radiaciones perjudiciales. Se utiliza en baterías eléctricas en
automóviles, en vidrios de alto índice de refracción, en señales en la industria de la construcción, para
municiones, en varias aleaciones. El plomo también tiene propiedades indeseables. Muchos compuestos
de plomo son tóxicos, esto ha generado una reducción del uso del plomo. También ha descendido el uso
del plomo en pinturas y gasolina.
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El zinc es un metal relativamente blando, de color blanco azulado. Se encuentra zinc en el bronce y en
artefactos de latón de Europa y Asia. La mayor parte de la producción mundial de zinc se usa para la
galvanización, proceso mediante el cual se coloca una cubierta protectora sobre el acero y el hierro,
principalmente mediante un proceso de baño con calor en el que el objeto a cubrir se sumerge en un baño
de zinc fundido. El zinc resiste la erosión y no se oxida. Tiene propiedades muy estimables en las aleaciones
y muchas piezas fundidas que no están sometidas a rozamiento se fabrican de aleaciones de este metal.
Es un constituyente del latón, y en forma de óxido se usa en pigmentos, pomadas, lociones y cremas para
prevenir quemaduras solares.
Presencia geológica
Hay cuatro tipos importantes de yacimientos con los mismos dos minerales, galena y esfalerita:
1. Yacimiento de tipo de vena o filón hidrotermal: como sucede con el cobre, el plomo y el zinc son muy
comunes en venas pero muchas son demasiado pequeñas. Se encuentran en Perú y EEUU. Los
yacimientos en venas todavía suponen una parte de la producción total.
2. Yacimiento de sulfuros masivos vulcanogénicos: son bastante ricos en zinc o en zinc y plomo. Los
mayores están en Japón y Canadá. Muchos de los yacimientos son de grano tan fino que no es posible
separar la galena y la esfalerita para obtener concentrados para fundición y no son rentables.
3. Yacimiento tipo Mississippi Valley (MVT): se trata de una importante provincia metalogénica de EEUU.
Yacimientos con paragénesis similares se han encontrado en Canadá, en el norte de África, Australia,
Rusia y Europa. Los yacimientos MVT aparecen siempre en calizas, en las que las menas minerales han
reemplazado los estratos calcáreos y han precipitado entre fragmentos de roca formando una brecha
caliza. Las disoluciones que forman los yacimientos MVT se desarrollan en cuencas sedimentarias y
fluyen lateralmente hasta que entran en contacto con las calizas que se sitúan en los márgenes de la
cuenca. Allí, la disolución puede atacar la caliza y precipitar galena y/o esfalerita. Las disoluciones
depositan después los minerales, algunas veces en cristales espectaculares, entre bloques de brecha
que se formaron por colapso de las cavernas o por fracturación tectónica.
4. Yacimientos por depósitos estratiformes alojados en sedimentos o estratoligados: El origen es
enigmático. Aparece un modelo zonal de mineralización de plomo y zinc alrededor de los yacimientos
de cobre. El origen de esta mineralización es la deposición debida a disoluciones hidrotermales que
circularon entre los sedimentos clásticos. La mayor parte de los grandes yacimientos estratiformes de
plomo-zinc son de edad precámbrica. Se encuentran en Canadá y Australia.
Producción y reservas
La producción mundial de plomo y zinc está dominada por China, Australia y Perú. El desarrollo del
conocimiento geológico ha condicionado el aumento de reservas encontradas. Se espera que la demanda
mundial de zinc crezca sólo débilmente y que la demanda mundial de plomo se estabilice o disminuya,
debido a las repercusiones ambientales. La demanda del plomo necesario para las baterías de los
automóviles continuará creciendo. Este uso contribuye a la gran proporción de plomo reciclado que
existe.
ESTAÑO
Su primer uso fue como elemento de aleación. Se hacían dos aleaciones de estaño: el bronce (aleación
con cobre en la que el estaño actúa como endurecedor), que es más duro y más duradero que el cobre
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puro y los utensilios de bronce duran más tiempo y son más eficaces que los de cobre; y el peltre (aleación
de estaño y plomo). El estaño es demasiado blando como para fabricar utensilios pero cuando se añade
plomo se obtiene una aleación barata, resistente y muy útil. Mediante la adición de pequeñas cantidades
de antimonio o cobre, el peltre puede hacerse incluso más duro y más tenaz.
El estaño es un metal blanco con temperatura de fusión baja. No se corroe ni se oxida y es un agente de
recubrimiento eficaz para cubrir metales alterables. Se usa para cubrir el cobre con estaño y el
recubrimiento de estaño sobre hierro. La baja temperatura de fusión del estaño y de las aleaciones de
estaño y plomo, hacen del estaño el componente principal de las soldaduras. El bronce se utiliza para
ciertas aplicaciones como metal blando, en ornamentación, en automóviles y en aviones.
Presencia geológica
Casi toda la producción procede de la casiterita. Se produce una pequeña cantidad de estaño como
subproducto de la minería de otros metales base, en estos casos, normalmente está presente en el
mineral estannina. La casiterita se encuentra algunas veces en pegmatitas asociadas con rocas graníticas,
aunque la mayor parte se encuentra en yacimientos hidrotermales relacionados con vulcanismo
andesítico o riolítico. Los yacimientos hidrotermales pueden estar en venas, diseminados en rocas
alteradas o en skarns.
La casiterita es un mineral denso y químicamente estable, que no se altera o disuelve por el agua. Por ello,
se concentra con frecuencia en placeres. Se produce más estaño de placeres que de roca dura, ya que la
extracción a partir de arenas es más económica.
Producción y reservas
La producción está dominada por China, Indonesia y Perú. Las reservas de estaño son razonablemente
grandes. Todo el estaño de los recursos estimados puede explotarse a cielo abierto. Existen reservas al
menos para 40 años pero se espera que duren mucho más.
MERCURIO
Es el único metal líquido a temperatura ambiente. Se combina fácilmente con todos metales para formar
aleaciones que se llaman amalgamas. Un uso común de la amalgama plata-mercurio es para empastes
en odontología.
Sólo hay un mineral importante de mercurio, el cinabrio. Es un mineral blando, de color rojo sangre, que
se encuentra en yacimientos hidrotermales en pocos lugares del mundo. El mercurio se obtiene en las
minas como metal primario, y también como subproducto de la minería del zinc y del cobre. Los
principales productores son China, México, Argelia y España. Aunque Italia no es país productor, tiene
grandes reservas de mercurio. Las necesidades mundiales están cubiertas al menos para otro siglo. Las
principales aplicaciones del mercurio se encuentran en la fabricación de pilas eléctricas y en instrumentos
científicos de medida.
CADMIO
El cadmio es un metal de color blanco plata, blando y maleable. Los minerales de cadmio son raros, pero
el elemento mismo se distribuye ampliamente como traza en el principal mineral de zinc por sustitución
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atómica, y puede recuperarse en la fundición del zinc. Toda la producción actual de cadmio procede de
los subproductos de la minería de este metal.
Se usa en compuestos químicos para pinturas. Los compuestos de cadmio tienen colores intensos y
brillantes amarillos, rojos, azules y verdes. También se usa en aleaciones de bajo punto de fusión y en
reactivos químicos. En el proceso de electrodeposición (el recubrimiento de cadmio es similar al del zinc)
se consume hoy la mayor parte de este metal. Otras aplicaciones se dan en baterías, pigmentos y
aleaciones.
Los principales productores son Canadá, China, Corea del Sur y Japón, que son los principales productores
de zinc.
El cadmio puede ser tóxico para los humanos y, en consecuencia, se han desarrollado muchos estudios y
regulaciones sanitarias, que tratan del cadmio en las pinturas y su lixiviado.
LOS METALES PRECIOSOS
Son metales de alto valor como el oro, la plata y los seis metales del grupo del platino (platino, paladio,
rodio, iridio, rutenio y osmio). Son raros y costosos de encontrar y de extraer, en grados diferentes, los
metales preciosos resisten a corrosión y tienen muy buenas propiedades de durabilidad. También
llamados metales nobles.
ORO
El oro metálico es blando y maleable, aunque también extremadamente resistente al ataque químico y
libre de corrosión. El oro es tan estable y tiene tan poca tenencia a la corrosión que la mayor parte del
oro que se haya explotado en cualquier época está todavía en uso. Puede fundirse repetidamente y usarse
de nuevo muchas veces.
Se utiliza como ornamentación, para fines monetarios, y ha crecido su uso para fines industriales ya que
se utiliza en productos electrónicos, aplicaciones aeroespaciales, aleaciones especiales y odontología. El
oro ha sido considerado, a través de la historia, una inversión segura en épocas de economía incierta.
Presencia geológica
Los yacimientos de oro se forman por disoluciones hidrotermales. El mineral más importante es el oro
nativo, aunque en unos pocos casos también son importantes los telururos calverita y silvanita. Los
yacimientos hidrotermales de oro forman venas en las que el principal mineral de la ganga es el cuarzo.
Muchos de los yacimientos de oro de más alta ley consisten en venas hidrotermales formadas muy cerca
de intrusiones ígneas graníticas o dioríticas. Estos yacimientos son muy variables en cuanto a su ley y su
espesor, y están formados principalmente por cuarzo con pequeñas cantidades de pirita y otros sulfuros.
La combinación de nueva tecnología y alto precio estimula la producción de oro y la exploración,
encontrándose nuevos yacimientos.
Hay dos tipos de yacimientos de oro de baja ley:
1. Representado por el yacimiento Carlin: formado por la circulación profunda de aguas calientes o
hidrotermales en la corteza terrestre a través de grandes fallas. Dichas aguas disolvieron cantidades
traza de oro y después las redepositaron cerca de la superficie. Estos yacimientos se encuentran muy
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cerca de la superficie de la Tierra y pueden explotarse en mina a cielo abierto mediante métodos de
bajo costo.
2. Yacimientos de grandes intrusiones de pórfidos cupríferos: formados cerca de los bordes de placas de
subducción. Se ha encontrado gran cantidad de oro en esos yacimientos, pero las leyes son bajas y no
han sido económicamente explotables hasta que las nuevas tecnologías de extracción y los altos
precios hicieron a este oro muy rentable. Muchos yacimientos, explotados originalmente para
extracción de cobre, con alguna recuperación de oro como subproducto, se explotan actualmente para
recuperar oro, mientras que el cobre ha pasado a ser un subproducto. El mayor yacimiento de oro está
en Indonesia. Se trata de un yacimiento de pórfido cuprífero.
El oro es un mineral denso e indestructible. Se concentra rápidamente en los ríos, en los que la acción de
la corriente arrastra los granos de arena menos densos y deposita el oro en las barreras y cerca de la base
del cauce. Estos depósitos se llaman placeres aluviales y fueron los primeros yacimientos en ser
explotados. Todavía hoy son importantes productores. Los mayores yacimientos de oro están en la
República de Sudáfrica y eran antiguos placeres. Ahora se está desarrollando una minería de extrema
profundidad que, junto con la gran escalada de los costes hacen más difícil que esas minas compitan con
los bajos costes de la gran minería. Los yacimientos Witwatersrand (Sudáfrica) están formados por
antiguos conglomerados, depositados en una cuenca marina poco profunda. Por la cuenca circulaban
antiguos ríos, y en la desembocadura de cada uno de ellos se formaba lentamente n delta. El oro y otros
minerales pesados se encontraban en los gruesos sedimentos clásticos, conglomerados, que formaban
los deltas y se supone que fueron aportados a la cuenca como partículas clásticas por las mismas
corrientes que trajeron los cantos de los conglomerados. La fuente primaria del oro no se conoce y se
supone que ha sido totalmente erosionada. La presencia de grandes cantidades de granos redondeados
de pirita en el placer, y de cantidades importantes de minerales de uranio, ha llevado a la interpretación
de que la erosión de la roca madre original, y la consiguiente deposición de los deltas de Witwatersrand,
tuvieron lugar cuando la atmósfera terrestre contenía muy poco oxígeno libre. Ya cimientos similares se
encuentran en Canadá y Brasil. Las minas de oro de Sudáfrica son las más profundas del mundo.
Producción y reservas
Se usan dos unidades en la producción de metales preciosos, la onza y el gramo. Una onza equivales a
31,104 gr. Se produce oro en más de sesenta países pero Sudáfrica se mantiene como el mayor productor
mundial. EEUU ocupa el segundo lugar. Con los niveles de producción actuales, las reservas conocidas
llegarán mara más de 20 años, sin embargo, habrá muchos nuevos hallazgos y las necesidades mundiales
en el siglo XXI se cubrirán con facilidad.
PLATA
Se utilizó para ornamento y utensilios y para la fábrica de monedas. Al igual que el oro, la plata aparece
como metal nativo, sin embargo, no es la forma mineral más común; son mucho más habituales los
sulfuros de plata.
Los principales usos de la plata son para hacer monedas, medallas, en aplicaciones industriales, joyería,
cubertería y fotografía. Su uso industrial está aumentando, incluyendo las aplicaciones médicas (donde
ayuda a reducir infecciones), baterías, soldaduras, convertidores catalíticos, teléfonos móviles, y
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amalgamas dentales. La sensibilidad a la luz de algunos compuestos de plata generó un gran uso de los
mismos en fotografía.
Presencia geológica
Existe sustitución atómica con el cobre en muchos minerales de cobre. La mayor parte de la plata
actualmente producida se extrae como subproducto del cobre. La plata también tiene afinidad por el
plomo y una parte importante de la producción mundial de plata se extrae también como subproducto
de la minería del plomo.
Los yacimientos de plata son fundamentalmente de origen hidrotermal, como los de cobre y plomo.
Todavía hay yacimientos que se explotan por plata de los minerales acantita y tetraedrita. Los
yacimientos son venas hidrotermales, y los contextos geológicos en los que se localizan son
principalmente rocas volcánicas de tipo andesítico y riolítico.
Producción y reservas
La plata se produce por un gran número de países como México, Perú, EEUU, Australia, China, Polonia y
Chile. Como la cantidad de plata en los yacimientos de pórfidos cupríferos y en los yacimientos de sulfuros
masivos vulcanogénicos es muy grande, la producción de este metal no cesará, aunque algún día bien
puede declinar.
METALES DEL GRUPO DEL PLATINO
Los 6 metales del grupo del platino son: platino, paladio, rodio, iridio, rutenio y osmio. Aparecen siempre
juntos y se encuentran en el mismo entorno geológico y pueden formar parte de los mismos minerales
por sustitución atómica. Muchas de sus propiedades físicas y químicas también son similares. El metal
más abundante es el platino. Todos son de color blanco de plata y aunque todos son maleables en cierto
grado, el platino y el paladio son tan maleables que algunas veces se pueden confundir con plata. El platino
aparece como metal nativo en placeres. Todos los metales del grupo son resistentes a la corrosión, tienen
altas temperaturas de fusión y presentan interesantes propiedades como catalizadores. Los principales
usos de todos los metales del grupo del platino son la aceleración de reacciones químicas por medio de
la catálisis, y su empleo en medios altamente corrosivos y en situaciones de temperatura muy elevada.
De particular importancia es el uso de estos metales en convertidores catalíticos de automóviles, en los
que se deposita platino o paladio sobre las superficies internas de las válvulas de base cerámica; de esta
forma se convierten gases nocivos en inertes.
Presencia geológica
Los metales del grupo del platino se encuentran como minerales nativos, sulfuros y arseniuros. Sólo hay
dos contextos geológicos importantes en los que esos minerales se encuentren en cantidades rentables:
1. En rocas máficas y ultramáficas: en las que se concentran en horizontes de cromita y en niveles de
sulfuros ricos en níquel, en intrusiones estratiformes. Por lo tanto, la producción de metales del grupo
del platino procede de los mismos yacimientos (Canadá y Sudáfrica, principalmente) en los que se
produce níquel, cobre y cromo en yacimientos de segregación magmática.
2. En placeres: al igual que el oro, estos minerales son densos y muy resistentes a la corrosión. Se
concentran en seguida en sedimentos aluviales. Normalmente, los minerales aluviales de este tipo
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proceden de rocas ultramáficas, como serpentinas y peridotitas. Se encuentran sobre todo en Rusia.
La serpentina de los Montes Urales contiene pequeñas cantidades de metales del grupo del platino;
por tanto, las corrientes que aportan sedimentos procedentes de la meteorización de la serpentina de
los Urales forman yacimientos de tipo placer.
Producción y reservas
La producción mundial de los metales del grupo del platino está completamente dominada por dos países,
Rusia y la República de Sudáfrica. En los EEUU existen grandes reservas de metales del grupo. Esos
yacimientos presentan estratos en una intrusión estratiforme.
LOS METALES ESPECIALES
Los metales especiales merecen este nombre por sus propiedades únicas, y por las aplicaciones especiales
para las que sirven en la tecnología moderna. Ninguno de ellos se explota en grandes cantidades, pero
todos desempeñan uno o más cometidos, que hacen que su abastecimiento permanente tenga vital
importancia para la sociedad.
NIOBIO Y TÁNTALO
El niobio o culombio y el tántalo tienen propiedades similares y normalmente aparecen juntos en la
naturaleza. “Coltán” es el nombre coloquial dado a los yacimientos de columbita-tantalita de la República
Democrática del Congo
El tántalo llegó a usarse en las industrias química y eléctrica. Se encontraron aplicaciones en
condensadores eléctricos y en aleaciones para armamento. En la actualidad, se emplea en la industria
electrónica para condensadores y rectificadores. Tienen mucha importancia en el mercado de
componentes esenciales de teléfonos móviles, reproductores DVD y ordenadores. Otras aplicaciones son
como carburo de tántalo para hacer herramientas de corte a alta temperatura y, debido a su resistencia
a la corrosión, inserciones de tántalo, clavos y engranajes, en el cuerpo humano para reparaciones
quirúrgicas.
El niobio se utilizó para fabricar aleaciones resistentes a muy altas temperaturas. En la actualidad, se usa
para aleaciones de alta resistencia, que se necesitan en medios como turbina de gas y motores de aviones
a reacción. También para fabricar imanes superconductores.
Los principales minerales que contienen tántalo y niobio son la columbita y la tantalita. La columbita
siempre contiene algo de tántalo en solución sólida y la tantalita siempre contiene algo de niobio, de
forma que los dos metales siempre se encuentran juntos. Los minerales de tántalo y niobio se encuentran
en varios tipos de rocas ígneas; en una roca rica en álcalis llama sienita nefelínica. Los contenidos son
demasiado escasos como para poder explotarse pero en Rusia alcanzan un grado suficiente de
concentración y se explotan. Otro tipo de roca ígnea es una carbonatita. Se trata de una roca rara y poco
frecuente que está formada principalmente por carbonato cálcico, y se conoce tanto en rocas ígneas
intrusivas como extrusivas. Las carbonatitas se han explotado para la extracción de niobio y tántalo en
Quebec y Brasil. El tercer tipo de rocas ígneas que contiene también cantidades interesantes de niobio y
tántalo es la pegmatita, una de las principales fuentes de tántalo en Norte América.
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Ambos minerales, columbita y tantalita, son químicamente estables, duros y densos. Por tanto, se
concentran en placeres, explotándose de esta forma en Brasil, el Oeste de Australia y el Oeste de África.
Los principales productores son Canadá, Australia y Brasil.
ARSÉNICO, ANTIMONIO Y BISMUTO
Estos tres elementos tienen propiedades similares y tienden a aparecer en los mismos tipos de ambientes
geológicos. El arsénico se utiliza poco en su forma elemental; es una sustancia gris, frágil, que carece de
la maleabilidad que normalmente se asocia a los metales, por lo que se clasifica como semimetal. El
principal uso del arsénico es en compuestos químicos, principalmente en arseniatos, utilizados para
preservar la lana, en fungicidas, insecticidas y pesticidas. Todo el arsénico producido se obtiene como
subproducto de la minería de metales base. Los principales productores fueron China, Chile, Marruecos y
Perú.
El antimonio es un semimetal pero tiene propiedades útiles para aleación. La producción encuentra uso
en forma metálica. El antimonio metálico se añade al plomo de las baterías para darle resistencia. También
se utiliza como agente de aleación con otros metales base, además del plomo, para endurecer las
aleaciones y hacerlas más resistentes a la corrosión. Los compuestos de antimonio se utilizan como
pigmentos en pinturas y plásticos, como agentes retardadores de llama o como estabilizadores en vidrios.
Los principales productores son China, Bolivia, Rusia y la República de Sudáfrica
El bismuto, el más duro de los tres semimetales, es también el más metálico en sus propiedades. Los dos
principales usos del bismuto son como compuestos medicinales y cosméticos. El tercer uso es como
aditivo en aleaciones de bajo punto de fusión. Los principales países productores son China y México.
El arsénico, el antimonio y el bismuto se producen como subproductos de los procesos de fundición de
metales más abundantes como el plomo, zinc y cobre, aunque el antimonio, el elemento más utilizado,
también se produce directamente en Sudáfrica. Todos los yacimientos, sean de explotación directa o
como subproductos, son hidrotermales, y todas las menas minerales son sulfuros.
GERMANIO, GALIO E INDIO
Todos ellos son subproductos del procesado de metales, principalmente del aluminio y zinc y también, en
menor cantidad de plomo y cobre.
El germanio tiene una alta conductividad eléctrica y es el material del que se hacen algunos de los
semiconductores y computadoras. El galio tiene la extraña propiedad de expandirse al cristalizar, y esto
da lugar a muchos efectos importantes en las aleaciones. El indio tiene una temperatura de fusión muy
baja y es muy bando y altamente maleable y, además, tiene propiedades de aleación muy especiales. Las
principales aplicaciones de los tres metales se encuentran en la industria electrónica. Las reservas de
germanio e indio se encuentran casi completamente en forma de soluciones sólidas en el sulfuro de zinc
esfalerita. Por tanto, la disponibilidad de estos elementos depende enteramente de la minería primaria
del zinc. El germanio también se encuentra en las cenizas volantes y los polvos que se producen en la
combustión del carbón. El galio aparece también en solución sólida en algunas esfaleritas, pero se
encuentra fundamentalmente en bauxitas.
63
BERILIO
Muchos de sus usos se producen en programas nucleares y espaciales. La esmeralda y la aguamarina son
variedades gema del mineral de berilio llamado berilo. Es un metal muy ligero, de color rojizo, muy
resistente y rígido, y con un alto punto de fusión. Mezclado con cobre, el berilio produce una aleación
muy dura y elástica. El bajo peso atómico de berilio lo hace transparente a los rayos X y a los neutrones,
por lo que se utiliza en la fabricación de ventanas de los tubos de rayos X. Hay dos fuentes principales de
berilio: 1- el mineral berilo, que se encuentra en muchas pegmatitas del mundo, y 2- el mineral
bertrandita, que aparece en ciertos yacimientos hidrotermales asociado con rocas volcánicas riolíticas. El
mayor yacimiento se encuentra en EEUU. Los yacimientos son pequeños y demasiado caros de explotar y
la separación del berilio de sus menas minerales es un proceso muy caro y arduo por lo que no se produce
en grandes cantidades.
ELEMENTOS DE LAS TIERRAS RARAS (REE)
Los elementos de las tierras raras (REE) son mucho más abundantes que muchos de los otros metales
geoquímicamente escasos. Hay 15 REE que comienzan en el lantano y terminan con el lutecio y todos
tienen similares propiedades químicas. Los óxidos de estos elementos son estables a altas temperaturas
y se añadían al óxido de torio de las lámparas. Actualmente, se usan como catalizadores en el craqueo del
petróleo, agentes para dar opacidad y color en las industrias de la cerámica y el vidrio, inhibidores de
radiaciones en los tubos de televisión, láseres y vidrios ópticos especiales.
Las REE se producen principalmente a partir de dos minerales: monacita y bastnaesita. Aunque las
fórmulas de ambos minerales se escriben como compuestos de cerio, todos lo REE ocupan las posiciones
de este elemento en las estructuras por sustitución atómica. Los minerales de REE se encuentran en
pequeñas cantidades en muchas rocas ígneas, principalmente en pegmatitas, carbonatitas y granitos.
Existen algunos yacimientos que se están explotando pero la producción principal llega de la monacita
que se concentra en placeres. Se recupera como subproducto de la minería del rutilo, ilmenita, casiterita
y otros minerales aluviales. La mayor producción se produce en Mongolia central.
Tema 9: Minerales para fertilizantes y productos químicos
INTRODUCCIÓN
Los minerales no metálicos son los recursos que no se procesan por los metales que contienen, y que no
se utilizan como combustibles. Se usan principalmente para fertilizantes y para uso químico. La industria
mundial de los fertilizantes está enfocada hacia la extracción, fabricación y distribución de nitrógeno,
fósforo y potasio.
MINERALES PARA FERTILIZANTES
El crecimiento de los cultivos precisa disponer de 10 elementos químicos: hidrógeno, oxígeno, carbono,
nitrógeno, fósforo, potasio, azufre, calcio, hierro y magnesio. Los tres primeros se suministran a través del
agua que drena el suelo y por el CO2 absorbido de la atmósfera. Los otros elementos las plantas los extraen
directamente de la materia mineral u orgánica del suelo o de las aguas subterráneas. Es muy importante
que las concentraciones estén disponibles en forma soluble en el agua que la planta puede absorber Los
procesos naturales de formación del suelo descomponen lentamente muchos de los minerales primarios
64
formadores de roca, y los transforman en arcillas, óxidos y sales solubles, de los que las plantas pueden
extraer los elementos necesarios.
NITRÓGENO
El nitrógeno es vital para el crecimiento de las plantas, ya que es parte esencial de todas las proteínas en
más de cien aminoácidos diferentes, y es una parte integral de la molécula de clorofila responsable de la
fotosíntesis. Muchos tipos de plantas aportan nitrógeno orgánico, en forma de amoniaco o nitratos, a los
suelos, en los que se fija con rapidez en la superficie de las partículas de arcilla.
Los primeros fertilizantes con nitratos fueron los desechos animales y el guano. Después fue desplazado
por la producción de nitrato mineral.
Los yacimientos de nitrato mineral son esporádicos, pues los compuestos de nitrato son muy solubles y
por tanto son fácilmente lixiviados por el agua de lluvia o por aguas subterráneas de percolación.
Generalmente aparecen como eflorescencias o costras, resultantes de la oxidación de sustancias con
nitrógeno en presencia de otras sales. El nitrato potásico es el más abundante de estos minerales. Aparece
en forma de costras como resultado de la evaporación de aguas subterráneas que disolvieron los
compuestos de nitrógeno derivados de la materia orgánica de los suelos que las cubren.
El nitrato sódico, o nitro, aunque mucho más restringido geográficamente que las formas potásicas o
cálcicas, es una fuente de nitrógeno mucho más importante. Se encuentra en grandes yacimientos en la
parte norte del Desierto e Atacama, uno de los lugares más secos de la Tierra. Se cree que estos nitratos
tienen su origen en el rocío marino que precipita en los suelos a causa de las frecuentes nieblas; la lluvia
ocasional disuelve los nitratos, que son muy solubles, y los concentra como cementos o caliches en los
suelos como resultado de la evaporación.
Puede prepararse amoniaco a partir de nitrógeno atmosférico por medio del proceso Haber-Bosch, que
consiste en la combustión controlada de un combustible fósil, carbón o gas, al mezclarla con vapor
produce monóxido de carbono e hidrógeno y, con la ayuda de un catalizador, el hidrógeno puede
reaccionar con el nitrógeno atmosférico para formar amoniaco. Hoy en día, el hidrógeno se sustituye por
gas natural. El amoniaco puede usarse directamente para hacer fertilizantes, o puede oxidarse para hacer
explosivos. La industria del nitrato sintético satisface más del 99,8% de las necesidades mundiales de
nitrógeno.
El nitrógeno es componente de fertilizantes. EEUU, India y Canadá son los principales productores de
nitrógeno atmosférico. Los compuestos de nitrógeno tienen una gran variedad de usos importantes:
plásticos, fibras, resinas, refrigerantes, agentes detonantes para explosivos y ácido nítrico, muy utilizado
en la industria química. La disponibilidad de nitrógeno atmosférico para la producción de nitrógeno fijado
es ilimitada.
FÓSFORO
El fósforo es indispensable para todas las formas de vida, ya que desempeña un papel vital en el ácido
desoxirribonucleico (ADN), en el ácido ribonucleico (ARN), y en las moléculas ADP y ATP, que funcionan
en el ciclo de energía de las células.
La mayor parte del fósforo está presente en forma de apatito, un mineral accesorio diseminado en
muchos tipos de rocas, aunque puede aparecer en concentraciones explotables en rocas ígneas y en rocas
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sedimentarias marinas. El fósforo también está presente en el guano y en los huesos. Los superfosfatos
se desarrollaron mediante un tratamiento de los huesos con ácido sulfúrico.
Los principales suministradores mundiales de fosfatos son EEUU, China, Marruecos y Rusia. Las fosforitas
marinas, que constituyen las principales reservas, parecen haberse desarrollado en aquellos lugares
donde las corrientes frías, saturadas en fosfato, ascendieron por las plataformas litorales hasta medios
cercanos a la costa. En estos lugares, el fosfato probablemente precipitó debido a complejos procesos
microbiológicos, en forma de lodos microcristalinos, nódulos y costras compactas. En algunas áreas hay
también grandes acumulaciones de espinas y dientes de pescado que con el tiempo darían lugar a
formaciones fosfatadas. La sustitución parcial de algunas conchas calcáreas por apatito sugiere que las
disoluciones ricas en fosfato también percolaron a través de los sedimentos tras la deposición.
La explotación de los depósitos de fosforita marina son objeto de controversias ambientales debido a: las
grandes cantidades de agua subterránea que se bombean fuera de las costas para facilitar la minería a
grandes profundidades, el vertido de cantidades traza de elementos radiactivos de los minerales, y la
generación de montañas de yeso de grano fino como subproducto del tratamiento con ácido sulfúrico.
Las reservas mundiales son grandes y, con el desarrollo de nuevos descubrimientos y de los avances
tecnológicos que permitan la minería de yacimientos de baja ley, serán suficientes para el consumo del
siglo XXI.
POTASIO
El potasio, el tercero de los macronutrientes importantes, es el octavo elemento en abundancia en las
rocas de la corteza terrestre. Se presenta en casi todas las rocas y suelos, aunque en cantidades muy
variables. Su génesis primaria se da en rocas ígneas y metamórficas, como feldespato potásico; su
alteración libera el potasio, que se incorpora a minerales de la arcilla tales como illita. El ión K + de los
minerales arcillosos se intercambia en las plantas por sustitución de un ión hidrógeno. El potasio no es
constituyente de partes sustanciales de los componentes de la planta, pero es vital como agente catalítico
en muchas de sus funciones (metabolismo del nitrógeno, síntesis de proteínas, activación de enzimas y
mantenimiento del contenido de agua). Las rocas que permiten la extracción del potasio y su conversión
en fertilizantes de forma rentable son las rocas evaporíticas. Se formaron por evaporación de grandes
cantidades de agua del mar en cuencas amplias (como en el caso de la halita). La evaporación del agua
del mar casi completa da lugar a yacimientos que contienen grandes cantidades de la halita y pequeñas
cantidades de un conjunto de sales de potasio y de potasio-magnesio, de las que las más importantes son
silvina, langbeinita, kainita y carnalita.
Como las sales de potasio son muy solubles, sólo se conservan en regiones muy áridas o en capas de sal
enterradas y aisladas de las aguas subterráneas. Aparecen generalmente en lechos horizontales. Las sales
se extraen con explosivo o se cortan en los frentes de explotación, y se transportan a instalaciones de
superficie, en las que el material se tritura y se separan los diferentes minerales mediante un complejo
sistema de flotación. Los concentrados de potasa se procesan para fabricar una gran variedad de
fertilizantes líquidos y sólidos. Las sales de potasio pueden extraerse de las evaporitas mediante minería
de disolución, un proceso en el que se bombea agua hacia el subsuelo por una perforación y
posteriormente la sal disuelta se bombea de nuevo hacia la superficie.
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La existencia de grandes cantidades de evaporitas con potasio, más las grandes cantidades disueltas en
los océanos, aseguran que no deberíamos tener ningún problema relacionado con las reservas de potasa
en un futuro previsible. La aplicación de fertilizantes tiene algunos efectos colaterales negativos. La
excesiva fertilización o las intensas precipitaciones pueden generar que cantidades significativas de
fertilizantes se introduzcan en las corrientes de agua, ríos, lagos, mares u océanos y estimulen el
crecimiento de las algas que al morir hacen descender el nivel de oxígeno del agua. Esto genera una “zona
muerta” en la que no puede sobrevivir la biota normal lacustre o marina.
AZUFRE
Es el cuarto gran elemento del mundo de los fertilizantes. Es abundante en la superficie terrestre como
azufre nativo, en forma de sulfuros, en sulfatos minerales (yeso), como sulfatos disueltos en los océanos,
como sulfhídrico (gas amargo) contenido en el gas natural, y como azufre orgánico en el petróleo y el
carbón.
Proceso Frash emplea agua caliente para fundir el azufre en las capas de caliza y yeso que lo contienen y
transportarlo a la superficie. Utilizado desde finales del s. XIX, sigue siendo un método importante de
recuperación de azufre. El azufre nativo que se recupera por el proceso Frash se presenta con anhidrita
en las cubiertas de los domos salinos, y en ciertas capas evaporíticas. Son especialmente abundantes a lo
largo de la Costa del Golfo de los EEUU. Cuando el yeso y la anhidrita, que recubren los domos de sal,
ascienden hasta zonas cercanas a la superficie, son atacados por ciertas bacterias anaerobias. La bacteria
extrae el oxígeno del yeso y su alimento de la materia orgánica (normalmente petróleo), convierte el yeso
en calcita y libera azufre. Hoy en día, la producción de azufre Frash ha cesado porque ya no es rentable
respecto a la recuperación de azufre del petróleo y el gas natural.
Se obtiene como subproducto en las refinerías de petróleo y durante el tratamiento del gas natural. El
azufre se eliminaba originalmente del petróleo y del gas para fabricar productos derivados más limpios y
gases inodoros, pero el azufre ha llegado a ser utilizable y adquirir valor por sí mismo. Muchas minas de
carbón del mundo contienen algo de azufre, tanto en compuestos orgánicos como en inclusiones de
sulfuros. Al quemar el carbón se libera SO2, que supone una aportación importante para la lluvia ácida.
Los gases liberados en el quemado (CO2, SOx y NOx) se pasan por depuradoras para reducir aún más las
emisiones nocivas. Cuando es posible, se captura el azufre para uso industrial.
Hoy en día, el azufre se utiliza en aplicaciones industriales y en muchísimos compuestos químicos como
en la fabricación de ácido sulfúrico. El principal uso del ácido es convertir los fosfatos naturales, muy
insolubles, en superfosfatos, que son más solubles y, por tanto, más útiles para las aplicaciones en
agricultura y también en productos como jabones, caucho, gomas, plásticos, acetato, celofán, rayón,
explosivos, blanqueadores para hacer papel y pigmentos de pintura blanca de óxido de titanio, como
lixiviadores para minerales de cobre y uranio, y en el decapado, como agente limpiador de superficies de
acero, antes de someterlo a procesados posteriores. Hay aplicaciones nuevas en desarrollo: pavimentos
de asfalto con azufre para autopistas, y hormigón con azufre para su uso en medios ácidos y ricos en sales,
en los que éstas atacan los materiales convencionales produciendo importantes deterioros. Las reservas
mundiales de azufre son muy grandes y previsiblemente bastarán para cubrir las necesidades estimadas
durante muchos años.
67
MINERALES PARA LA INDUSTRIA QUÍMICA
Son minerales no metálicos que sirven como importantes fuentes de materia prima de elementos o
compuestos utilizados en la industria química.
HALITA
La halita, o sal común, es una materia prima mineral básica que sirve como fuente de sodio, cloro,
carbonato sódico, sosa cáustica, ácido clorhídrico y otros compuestos indispensables en la fabricación de
centenares de productos y reactivos químicos. La sal es importante en la producción y conservación de
alimentos, el ablandamiento del agua y la eliminación de nieve o hielo. Es esencial en nuestra dieta.
La halita (NaCl) aparece de forma natural en disolución en el agua del mar, en mares salinos y en lagos y
en potentes secuencias de evaporitas marinas.
El cloruro sódico es con mucho el constituyente más abundante, seguido por el cloruro magnésico y el
sulfato magnésico, sulfato cálcico y cloruro potásico. La evaporación del agua del mar causa la
precipitación de cada sal cuando la salmuera llegue a estar saturada en ella. El carbonato cálcico es la
primera sustancia en precipitar, pero la cantidad es muy pequeña. Luego comienza a precipitar sulfato
cálcico. Después, la sal disuelta más abundante, NaCl, halita, comienza a precipitar. Comienza a cristalizar
una sal compleja de magnesio y potasio llamada polihalita. La secuencia de minerales que se separan del
4% final de la salmuera (aguas amargas) es compleja y variable, dependiendo de la temperatura y de que
el líquido final permanezca o no en contacto. Dos de los precipitados en el último estadio, silvina y
carnalita, constituyen las dos fuentes mundiales principales de potasio soluble que se utiliza para
fertilizantes.
Las potentes secuencias evaporíticas marinas se formaron a través de continuas evaporaciones de agua
de una cuenca parcialmente aislada que se iba rellenando episódicamente por agua del mar durante miles
de años o más. El agua fluyó a la cuenca por encima de una barrera somera; como el agua se evapora, la
salmuera remanente llega a estar más concentrada; el aumento de densidad provoca el hundimiento de
la salmuera hacia el fondo de la cuenca, en donde queda atrapada. Dependiendo de la relación entre la
cantidad de agua entrante y la tasa de evaporación, la salmuera de la cuenca puede precipitar sólo calcita,
o calcita y yeso, o ambos más halita.
El Mar Mediterráneo, con su único acceso a través del estrecho de Gibraltar, y su localización en una
región relativamente árida, es casi una cuenca evaporítica. Aquí, la evaporación incrementa el contenido
en sal y la densidad de las aguas superficiales hasta que comienzan a hundirse. Pero el Estrecho de
Gibraltar es suficientemente profundo para permitir que esas aguas escapen fuera del Mediterráneo, al
formar parte de una corriente submarina que fluye hacia el oeste, antes de que estén lo suficientemente
concentradas como para depositar sales.
En todo el mundo se encuentran secuencias evaporíticas que contienen halita. Los océanos del mundo
contienen cantidades prácticamente inagotables. Se conocen domos salinos en muchas zonas del mundo:
Europa, Sudamérica, Oriente Medio y Rusia. Son muy abundantes en el Golfo de México. Además de que
los domos aportan recursos evidentes para la minería de sal, también sirven como yacimientos
importantes de azufre, que se extrae de las rocas de cobertera por el método Frash y como fuentes
principales de petróleo, que puede presentarse atrapado (trampas petrolíferas) en capas adyacentes al
domo.
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Existe producción de sal en muchas partes del mundo, tanto procedente de la minería de sal en capas
como de domos de sal. La sal se utiliza en la industria química para la fabricación de cloro gas e hidróxido
sódico, se usa para el deshielo y para alimentación. El consumo de todos los países está bien abastecido.
Las grandes cantidades de evaporitas estratificadas y de sales disueltas en los océanos, junto con la
simplicidad de la extracción de sal, hacen que el suministro mundial de sal sea inagotable. Problema es el
impacto ambiental de las aguas saladas sobrantes del proceso químico o el vertido a ríos y lagos cuando
se utiliza la sal para el deshielo de carreteras.
SOSA (NA2CO3) Y SULFATO SÓDICO (NA2SO4)
El carbonato sódico (trona) y el sulfato sódico (thenardita) son minerales muy utilizados en la fabricación
de vidrio, jabones, tintes, detergentes, insecticidas, papel y en el tratamiento de aguas.
El carbonato y el sulfato sódicos son minerales evaporíticos que se forman en algunos lagos de regiones
áridas, en los que la meteorización de las rocas libera abundante sodio y, algunas veces, azufre. Los
mayores se encuentran en Wyoming (EEUU). En África oriental hay varios lagos alcalinos que contienen
grandes cantidades de sosa. Esos yacimientos y muchos otros conocidos, pero insuficientemente
evaluados, en América del Sur y Asia, cubrirán las necesidades mundiales durante muchos años. Las
reservas mundiales de sulfato sódico son muy inferiores a las de carbonato sódico, pero también son
suficientes para abastecer las necesidades mundiales durante al menos 600 años.
BORO
Los minerales de boro están muy restringidos en su génesis geológica. Se emplean compuestos de boro
en productos de vidrio, aislantes, detergentes para lavadoras, conservantes de alimentos, retardadores
de fuego, vidriados cerámicos y esmaltes.
Aunque limitados a unos pocos yacimientos, en los lugares en los que los fluidos de origen volcánico han
concentrado y formado minerales de boro, existen yacimientos en EEUU, Rusia, China, Turquía, Chile y
Perú de óxido de boro que serán suficiente para atender las necesidades mundiales a lo largo del siglo
XXI. Turquía es líder en reservas, pero EEUU y Rusia también están bien dotados.
FLÚOR
Los compuestos de flúor son de vital importancia para la producción de acero y aluminio, y se utilizan en
la producción de uranio para centrales nucleares. Se utiliza también en cerámica, para fluorar el agua con
el objeto de reducir las caries dentales, para fabricar teflón y en la sangre artificial experimental, para su
uso en seres humanos. Casi todo el flúor se extrae del mineral fluorita que aparece en cantidades menores
en muchos yacimientos hidrotermales, y en yacimientos calizos relativamente ricos, formados a baja
temperatura por salmueras de alta salinidad, desplazadas fuera de las cuencas sedimentarias. En estos
depósitos tardíos la fluorita está asociada normalmente con mineralizaciones de plomo y zinc y con
baritina. Las reservas mundiales de fluorita son grandes, lo cual es suficiente para abastecer el consumo
durante el siglo XXI. EEUU tiene unas reservas muy limitadas y México es el mayor productor del mundo.
69
Tema 10: Materiales de construccio n y otros minerales industriales
INTRODUCCIÓN
Normalmente, las explotaciones de materiales de construcción se diseñan para satisfacer las demandas
locales, ya que el coste de un transporte largo pocas veces se justifica. Los materiales de construcción se
pueden separar en dos grupos: productos de rocas sin elaborar y productos de roca elaborada.
PRODUCTOS DE ROCA SIN ELABORAR
Las dos principales categorías de productos de rocas sin elaborar son:


piedra de construcción
áridos, que comprenden áridos de machaqueo, arena y grava y áridos ligeros (aunque
normalmente la mayor parte de éstos últimos han sufrido un tratamiento térmico) Los áridos se
utilizan fundamentalmente para hacer hormigón, carreteras, vías de ferrocarril (balastro),
escolleras o rellenos
PIEDRA DE CONSTRUCCIÓN
La piedra natural es uno de los materiales de construcción más antiguos al ser muy accesible, perdurable,
fácil de mantener y de apariencia agradable.
Piedra ornamental: piedra extraída, cortada y elaborada a tamaños predeterminados.
Categorías de piedras de construcción y nombres especiales según el corte:








Piedra en bruto y piedra basta: grandes bloques de rocas en bruto que se usan en puentes y
soluciones constructivas similares, que deben ser muy resistentes, y a piezas más pequeñas de
rocas utilizadas para el recubrimiento de muros.
Piedra de escollera: grandes bloques de rocas de superficie toscamente labrada utilizados en
diques marítimos y fluviales, y para proteger embarcaderos y muelles de la erosión.
Piedra de sillar o de mampostería: piezas rectangulares de roca de tamaño no uniforme, que se
colocan en los muros de forma aleatoria pero estética. Puede ser toscamente labrada, desbastada
o lisa.
Piedra natural elaborada: piedras de construcción que se cortan con unas dimensiones precisas
en todas sus caras, y sus superficies se trabajan, alisan o pulen. Muchas piedras labradas se usan
en placas delgadas como revestimientos exteriores o interiores de edificios.
Roca ornamental para monumentos: material empleado en lápidas, estatuas, mausoleos o
monumentos más trabajados.
Bordillos, adoquines y pavimentos: para pavimentar y delimitar caminos, paseos y áreas públicas
en pueblos y ciudades.
Placas de pizarra: losas de pizarra utilizadas para techar y finas láminas de pizarra que se usan en
mesas de laboratorios, cuadros eléctricos, mesas de billar y otras aplicaciones en las que se
requiere una superficie lisa y exenta de vibraciones.
Terrazo: material granular, normalmente mármol o caliza, que se mezcla con cemento y se instala
en formatos diversos en suelos. Se distribuye como losas pulidas o acabadas, en las que resaltan
los materiales granulares componentes, una vez que el cemento se ha endurecido.
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Nombres de las rocas usados en la industria:


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

Granito comercial: incluye el granito (ígnea compuesta por cuarzo y feldespato), rocas cristalinas
granuladas que contienen feldespato pero no cuarzo (sienita), las que tienen cantidades
apreciables de minerales ferromagnesianos (diorita) e incluso con concentraciones altas de éstos
(gabro, norita) denominados como granitos negros. El “granito” se utiliza como roca de
construcción y roca ornamental por su atractivo y resistencia a la abrasión y alteración.
Arenisca: arena consolidada en la que los granos están formados por cuarzo y feldespato,
cementados por varios materiales (óxidos de hierro, calcita o arcilla). Es una roca clástica
sedimentaria con estratificación. Se utilizan mucho como piedra de talla, sillería y bordillo.
Caliza: en términos comerciales, roca sedimentaria compuesta por calcita (carbonato cálcico) o
dolomita (carbonato doble de calcio y magnesio) que más se utiliza en construcción. Incluye la
caliza y la dolomía. Se utiliza en sillería y como piedra natural elaborada, para construcción de
edificios públicos, catedrales….
Mármol: caliza o dolomía que ha recristalizado por metamorfismo. Incluye el mármol verdadero y
ciertas calizas cristalinas y una variedad de rocas ígneas ultramáficas alteradas compuestas por
silicatos magnésicos hidratados (serpentina). Al poderse cortar y tallar fácilmente se utilizan en
monumentos y revestimientos exteriores e interiores.
Pizarra: roca de grano muy fino formada por compactación durante el metamorfismo de
sedimentos ricos en arcilla, que endurece la roca y genera pizarrosidad, por la que la roca se exfolia
fácilmente en placas paralelas. Compuesta de cuarzo, micas y minerales planares. Utilizada para
pizarras de colegios, material techar.
ROCA TRITURADA (ÁRIDO DE MACHAQUEO )
Todo su valor proviene de los costes de extracción, machaque y transporte. Su uso principal es como árido
de machaqueo en la base de la construcción de carreteras y edificación, así como en áridos para hormigón.
También se utiliza para fertilizantes, industria del vidrio, refractarios, cargas y producción de terrazo.
Las rocas ideales para áridos de machaqueo deberían ser resistentes e inertes, pero fáciles de extraer y
triturar, e incluyen propiedades tales como el desgaste a la abrasión, la resistencia a los ciclos hielodeshielo, la distribución de tamaños de las partículas, y la ausencia de materiales que puedan reaccionar
con los álcalis de la matriz de cemento del hormigón. Reúnen los requisitos básicos para su uso como
árido, por orden de importancia, las calizas y dolomías, el granito y las rocas ígneas oscuras de grano fino,
fundamentalmente basaltos, areniscas o cuarcitas.
El hormigón, constituido fundamentalmente por áridos ligados con cemento, es el material de
construcción más ampliamente utilizado para multitud de obras, puentes edificios, muros, pavimentos…
siendo reforzado con barras interiores de acero.
ARENAS Y GRAVAS
Utilizados para fabricar hormigón y como soporte de las mezclas bituminosas para la capa de rodadura de
las carreteras. Se considera arena el árido fino que tiene un tamaño de partícula inferior a 2 mm de
diámetro, mientras que la grava puede alcanzar tamaños de hasta 9 cm.
71
Los principales yacimientos actuales se encuentran en los antiguos cauces de los ríos, sus llanuras de
inundación o sus abanicos aluviales, donde se acumulan los cantos rodados por la acción del transporte
aguas abajo, resistiendo únicamente los fragmentos de rocas más duras y más estables. También se
produce una clasificación según el tamaño de las partículas y los granos más finos son arrastrados aguas
abajo hasta el mar. Estos materiales tienen propiedades adecuadas para su uso como áridos en la
fabricación de hormigones (redondez, dureza y estabilidad química) y, además, se extraen fácilmente.
También son comercialmente importantes los depósitos glaciales, que quedaron abandonados tras el
retroceso de las grandes láminas de hielo que recubrieron gran parte del norte de Europa, Canadá y el
norte de los EEUU. Del mismo modo que el árido de machaqueo, la arena y la grava son recursos que se
explotan en zonas lo más cercanas posible a las áreas de consumo, para reducir los costes de transporte.
También aparecen bajo el mar, sobre la plataforma continental, zonas con abundantes gravas y arenas
que fueron depositadas por glaciares de la última glaciación que se explotan en la actualidad a gran escala
mediante dragado.
Los depósitos de arena y grava son normalmente fáciles de explotar usando palas, buldóceres y dragalinas.
El tratamiento requiere poco más que lavado y cribado para separar las diferentes granulometrías; puede
incluir machaqueo o algunos tratamientos de separación para eliminar impurezas no deseadas, tales
como partículas de arcilla.
La industria del árido natural (arena y grava) y las del árido de machaqueo están cada vez más involucradas
en pleitos relacionados con los daños medioambientales o por el uso del suelo.
VERMICULITA, PERLITA Y OTROS ÁRIDOS LIGEROS
Los áridos ligeros comprenden diferentes materiales que se usan mucho en tabiques, placas, hormigón y
aislamiento por su facilidad de manipulación en la construcción, y porque el aire atrapado que contienen
actúa eficazmente como aislante térmico, produciendo ahorros energéticos. Son materiales naturales
como la pumita y las cenizas volcánicas, cuyo único tratamiento después de la extracción es la trituración
y clasificación. Otros áridos ligeros requieren tratamiento, normalmente térmico, de su materia prima,
como la arcilla o lutita que se sintetiza o se tuesta en hornos para eliminar el agua y provocar su expansión.
La vermiculita (mineral de aluminosilicato hidratado de magnesio y hierro, en capas como la mica) y la
perlita se expanden al calentarlas. En ambas, la expansión es tan importante que el producto final es un
árido ultraligero.
Vermiculita: Cuando se calienta rápidamente a temperaturas cercanas a 230o C, las capas se separan al
perder el agua por evaporación (proceso llamado exfoliación, similar al que se produce al hacer
palomitas). Los yacimientos más importantes se encuentran en EEUU y Sudáfrica. Se trata de rocas ígneas
máficas llamadas piroxenitas o rocas ígneas alteadas denominadas carbonatitas. La minería se lleva a cabo
mediante minería a cielo abierto, cerca del mercado final. Se estima que los recursos mundiales totales
son, al menos, tres veces las reservas.
Perlita: es un vidrio volcánico que contiene una pequeña cantidad de agua combinada que se evapora por
calentamiento rápido, haciendo que la roca se expanda de entre 4 y 20 veces su volumen original. El
material resultante es un sólido repleto de burbujas y poros con un característico color blanco. La perlita
se encuentra en cinturones de rocas volcánicas en muchos lugares del mundo. Los mayores productores
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son Grecia, Hungría, Italia, Rusia y los EEUU. Se explota a cielo abierto, el mineral es triturado, secado y
cribado y enviado a las plantas de expansión, que están cerca de los lugares de consumo.
PRODUCTOS RESULTANTES DEL TRATAMIENTO DE ROCAS
Son materiales que deben procesarse químicamente, calentarse fundirse o alterarse de algún modo tras
su extracción, de forma que puedan ser moldeados y adaptados a las formas requeridas antes de su uso.
CEMENTO
El cemento es un aglomerante químico que se obtiene fundamentalmente a partir de caliza.
Generalmente, se mezcla con arena para formar morteros, que son los productos de unión para ladrillos,
bloques y otras piezas prefabricadas, y se mezcla con arena y grava para fabricar el hormigón.
Las materias primas que se necesitan para la fabricación del cemento Portland son cal, que generalmente
procede de una caliza, alúmina, que suele obtenerse de arcillas o lutitas, y sílice, que puede, a su vez,
proceder de arcilla, de lutitas o de arena. Las fábricas de cemento se localizan habitualmente cerca de las
canteras de caliza, ya que éste es el ingrediente principal. También se utilizan pequeñas cantidades de
materiales que contengan hierro y adiciones posteriores de yeso o anhidrita para retardar el tiempo de
fraguado.
El proceso de fabricación del cemento Portland pasa por una trituración y tamización inicial de las
materias primas, mezclado de los productos triturados, sea en forma de polvo seco o en forma de pastas,
por adición de agua. La mezcla se introduce en un horno rotatorio. La alta temperatura elimina el agua y
el dióxido de carbono y funde parcialmente algunos de los materiales formando un vidrio. El Clinker
resultante se enfría, se muele en molinos hasta tamaño polvo, se mezcla con yeso y se empaqueta en
sacos para su venta. El gran valor del cemento es que se transforma en una “roca instantánea” cuando se
añade agua al polvo fino. El agua reacciona con los complejos silicatos de calcio y aluminio, originando el
intercrecimiento en la masa de una serie de cristales artificiales, pero muy resistentes. Con el cemento se
fabrica hormigón que suele reforzarse posteriormente con la incorporación de barras de hierro o de acero,
constituyendo el hormigón armado. El material resultante es duro, mecánicamente resistente, durable,
resistente a la alteración y, además, puede moldearse mediante encofrado para adaptarse a casi cualquier
perfil.
China se ha convertido en el líder mundial de la producción de cemento.
No todas las calizas sirven para la fabricación de cemento; sólo las que tienen un alto contenido en
carbonato cálcico y son casi puras, con cantidades muy pequeñas de hierro, magnesio y manganeso
sirven. Éstas, se hallan en formaciones geológicas concretas, que se formaron por precipitación, en
tiempos geológicos antiguos, de calizas muy puras en mares tropicales cálidos.
La fabricación de cemento conlleva gran contaminación, pues la calcinación de la caliza pura reduce el
carbonato a óxido de calcio expulsando dióxido de carbono en casi la mitad del peso sobre la roca original,
por lo que la producción de grandes cantidades de cemento en países industrializados emite grandes
cantidades de CO2 a la atmósfera.
73
YESO
El yeso se fabrica mediante calentamiento o calcinación del mineral yeso o aljez, forma hidratada del
sulfato cálcico. Cuando el mineral yeso se calcina, el 75% del agua es expulsada y se forma un nuevo
compuesto, denominado yeso hemihidrato. Cuando este producto se mezcla con agua, solidifica por
rehidratación y por la formación de una fina masa interconectada de pequeños cristales de yeso dihidrato.
Con la inclusión de aditivos orgánicos tales como la cola y el almidón se retarda el fraguado. En muchos
edificios se aplicaba manualmente una capa de yeso húmedo, que se extendía sobre una pantalla de
alambre o de listones de madrea para cubrir paredes y techos. Hoy en día, el uso de placas de yeso en
tabiques interiores está enormemente generalizado en Europa y América. Otro producto acabado del
yeso, denominado cartón yeso, se fabrica mediante alimentación continua de una pasta de yeso sobre un
rollo continuo de papel resistente en movimiento. Posteriormente se coloca encima una segunda capa de
papel hasta formar una especie de sándwich. Estas placas se hacen pasar lentamente por un horno de
secado en el que la pasta de yeso se endurece y solidifica, y así quedan listas para su utilización.
El yeso es uno de los minerales que se forman en plataformas mareales tropicales por evaporación de
agua marina.
EEUU es el mayor productor y consumidor de yeso y anhidrita del mundo. Los principales productores
son, además de EEUU, Canadá, Alemania, Francia, Rusia, Gran Bretaña, España e Italia.
LADRILLOS Y PRODUCTOS CERÁMICOS
La industria cerámica consume una gran cantidad de materia prima, y genera una importante variedad de
productos. El más sencillo es el barro, formado principalmente por arcilla, que se moldea y se seca al sol
para formar ladrillos de adobe. Éstos, que incorporan a menudo pequeños cantos o guijarros, pajitas,
palitos y otros materiales, se descompondrían rápidamente en regiones lluviosas, pero son muy
resistentes en zonas áridas. En la mayor parte de los países desarrollados, los principales productos
cerámicos se fabrican fundamentalmente con arcillas susceptibles de ser moldeadas con las formas
deseadas antes de ser cocidas para endurecerse. Los productos de cerámica estructural (baldosas,
ladrillos y tuberías), son parte principal de esta industria. La arcilla es el principal constituyente del
esqueleto y la principal materia prima utilizada en esta industria. Arcilla: grupo de minerales de tamaño
de grano muy fino, con estructuras en capas hidratadas a nivel atómico. La capacidad de muchas arcillas
para adquirir plasticidad por absorción de agua, las hacen moldeables. La cocción en horno a altas
temperaturas expulsa el agua y hace que fundan algunas de las partículas, que después sueldan el
material.
Las rocas constituidas principalmente por minerales de la arcilla (argilitas o arcillas) se forman en la
superficie de la Tierra por alteración de rocas como granitos, basaltos y gneises, que contienen minerales
de aluminosilicato, como feldespatos y micas. Las arcillas pueden acumularse como depósitos residuales
o pueden ser transportadas y depositadas como sedimentos en lagos, mares u océanos. Las arcillas se
transforman pronto en otras rocas sólidas cunado se deshidratan y se calientan por enterramiento, por
eso se encuentran únicamente cerca de la superficie de la Terra y no a profundidades grandes en la
corteza.
74
Se obtienen en grandes cantidades en canteras de yacimientos superficiales, situadas lo más cerca posible
de los centros de transformación y de los mercados. En algunas explotaciones, las arcillas se recuperan
por minería hidráulica con monitores de agua a alta presión.
Las arcillas que se utilizan en la fabricación de ladrillos y baldosas se encuentran en muchos puntos y sus
reservas son muy abundantes. Los productos de cerámica estructural se fabrican por extrusión de una
masa de arcillas plásticas, formada por una mezcla de la arcilla de la cantera con agua, a través del cabezal
adecuado, secando la masa extruída en condiciones de humedad controlada, y cociéndola después en un
horno. La deshidratación y vitrificación genera un material resistente formado por vidrio rico en sílice,
mullita, cuarzo y otros materiales, todos ellos soldados.
Se utiliza también en la elaboración de convertidores catalíticos para sistemas de escape en automóviles.
En la industria cerámica se utilizan también otras arcillas especiales cuyos yacimientos son mucho más
escasos:


Caolín o china clay: silicato alumínico hidratado particularmente puro, utilizado principalmente
para la elaboración de porcelana de alta calidad y materiales refractarios.
Arcillas de cocción blanca o ball clays: también constituídas principalmente por caolinita, se
utilizan fundamentalmente en la elaboración de porcelana eléctrica, baldosas para pavimentos y
revestimientos, vajillas, y productos similares. Los yacimientos se encuentran en EEUU, Gran
Bretaña e India. En la elaboración de la porcelana blanca (sanitarios y porcelana de mesa) se
utilizan arcillas de cocción blanca para dotar de plasticidad y resistencia al secado, mientras que el
caolín proporciona el color blanco de cocción. Mezclada con esas arcillas también se utiliza sílice
muy finamente pulverizada, que se llama pedernal de alfarero, para disminuir la retracción que
aparece durante el secado y la cocción, y feldespato como fundente para disminuir la temperatura
de cocción. Las arcillas también se utilizan para la preparación de cosméticos, desde pinturas a
polvos faciales.
VIDRIO
En la actualidad, el vidrio se produce mediante la fusión conjunta de ciertas rocas y minerales que se
enfrían de manera que no se produzca la cristalización. Por tanto, el vidrio está constituido por átomos
enlazados sin la ordenación característica de los cristales, como en el estado líquido.
El material más importante y común es la sílice, que se obtiene del cuarzo contenido en las arenas y
areniscas. Sin embargo, el alto punto de fusión del cuarzo y la alta viscosidad de la sílice fundida hacen
difícil fundirla y trabajarla, de modo que los productos de sílice fundida sólo se utilizan cuando sus
propiedades características son esenciales, tales como alto punto de reblandecimiento, baja expansión
térmica y resistencia a la corrosión.
Las dos materias primas básicas para la producción de vidrio, arena y caliza, tiene un bajo coste inicial, ya
que son muy abundantes y están muy extensamente distribuidas en la corteza terrestre. El Na 2O es el
componente más caro.
Producción del vidrio: se mezclan los componentes y se fusionan conjuntamente en cubetas y crisoles o
grandes tanques, que se calientan mediante gasoil o gas. Después, el vidrio se enfría lentamente o bien
se somete a un recocido para reducir tensiones internas, y durante este estado puede ser laminado para
75
formar placas de vidrio, o bien someterse a muchos procesos diferentes, desde la inyección del vidrio
fundido en moldes para hacer botellas o vasos, hasta el soplado tradicional del vidrio artístico.
El vidrio de origen natural se presenta de dos formas:
1. Como fulgurita, formada por delgados tubos de vidrio fundido muy raros, que resultan de la caída
de rayos en la arena.
2. Como obsidiana, vidrio volcánico natural formado cuando el magma se enfría muy rápidamente.
La industria moderna ha continuado produciendo nuevos tipos de vidrio con propiedades muy diversas,
aislamiento de fibra de vidrio, vidrio fotosensible, vidrio para aislamientos especiales y fibras ópticas. La
abundancia de gran parte de las materias primas necesarias para la elaboración del vidrio asegura su
futuro y el desarrollo de productos con nuevas propiedades que deberá desembocar en la ampliación de
sus aplicaciones.
Productos que se le añade al vidrio para obtener características especiales:
Finalidad
Aditivo
Para disminuir la Se añade
temperatura de óxido de
fusión de la sílice sodio (Na2O).
Desde el “vidrio de
agua”, para
Cal, como
aumentarla
agente
durabilidad química y
estabilizante
disminuir la
solubilidad
Para mejorar la
Alúmina
resistencia química
Para el vidrio Óxido de
borosilocatado boro
Para el vidrio de alto
Alúmina
contenido en alúmina
Para el vidrio al Óxido de
plomo plomo
Se obtiene de
Carbonato o nitrato sódico o del
tratamiento por reacción de sal
gema y caliza
Resultante y características
Se obtiene “vidrio de agua”.
Poca durabilidad química y
soluble en agua
Calizas o dolomías trituradas
Feldespatos de pegmatitas y aplitas
Se obtiene vidrio básico de sosacal-sílice que se usa para
fabricar artículos de vidrio
común (botellas y vidrio de
ventanas)
Minería del Bórax
Vidrios resistentes a la corrosión
y pueden calentarse y enfriarse
muchas veces, por lo que se
utilizan en hornos, vajillas y usos
industriales (pyrex)
Minería de rocas ricas en
feldespato, como pegmatitas,
aplitas y sienita nefelínica, roca
ígnea compuesta
fundamentalmente por feldespato
y feldespatoides
Para la producción de fibras
ciertos utensilios de cocina
Plomo rojo, obtenido como
subproducto de la minería de
metales base
Usado para vajillas de alta
calidad y para ciertos usos
ópticos
Óxidos de metales como el cromo,
Para colorear el vidrio cobalto, níquel, cobre, hierro,
vanadio, manganeso y uranio
Estos agentes colorantes se aplican en capas
sucesivas para fabricar ornamentos de vidrio
de intrincados diseños
76
Agentes decolorante como el óxido
Para decolorar el
de selenio y cobalto o ciertos óxidos
vidrio
de tierras raras
Tienen el efecto de absorber la luz de colores
espectrales que no absorben los óxidos de
hierro y de esta forma se anula su efecto
sobre el observador. Son los materiales más
caros que se usan en la industria del vidrio
Para el refinado Sulfato sódico, óxido de arsénico y minerales como fluorita y sal gema
OTROS MINERALES INDUSTRIALES DE INTERÉS
Se incluyen todos los recursos minerales salvo los metálicos, los energéticos, el suelo, el agua y los
materiales ya analizados.
Los asbestos son minerales fibrosos, resistentes, flexibles, inertes y resistentes al calor. Hay una gran
cantidad de minerales y rocas capaces de resistir mucho calor y se utilizan para hacer productos
refractarios, mientras que otros son fundentes debido a que favorecen la fusión de los materiales en
hornos rebajando su punto de fusión. Otro grupo de minerales y rocas se utilizan debido a que son inertes
y física y químicamente estables. Para pigmentos, o agentes colorantes, se requieren minerales más
especializados. La barinita encuentra aplicaciones industriales debido a su elevada densidad y estabilidad
química, el diamante lo hace debido a su dureza y las zeolitas debido a su compleja estructura cristalina.
ASBESTOS
Es un grupo de minerales silicatados con hábito fibroso. “Asbesto es un término aplicado a 6 especies
minerales, que se explotan comercialmente por sus propiedades físicas, las cuales en parte derivan de su
hábito asbestiforme (fibroso). Los 6 minerales son: el crisotilo, mineral del grupo de las serpentinas, y los
anfíboles grunerita o amosita, riebequita o crocidolita, antofilita, tremolita y actinolita. Las propiedades
más destacables de los asbestos son resultado de su estructura cristalina.
El valor de los asbestos se debe a que las fibras, resistentes y flexibles, se pueden separar, retorcer y tejer
igual que fibras orgánicas. También dan flexibilidad a diferentes materiales cuando se mezclan con ellos
en una matriz apropiada. Las fibras de asbesto son resistentes al fuego y al calor, estables en muchos
ambientes corrosivos y buenos aislantes eléctricos y térmicos. También son resistentes al desgaste y
tenaces, como lo demuestra su resistencia a la tracción.
La longitud y flexibilidad de las fibras también varía dentro de un mismo yacimiento, y entre distintos
yacimientos. Los asbestos se clasifican comercialmente según la longitud de sus fibras y el grado de
apertura (o separación) entre las mismas.
Se utilizan en una gran variedad de productos; en la industria del motor para zapatas de frenos, forros de
embragues y otros materiales de fricción; y en tejidos aislantes empleados en la industria eléctrica. El
principal uso de los asbestos se halla en los productos de asbesto-cemento o fibrocementos, donde se
emplea el gran volumen de fibras cortas que no sirven para hilarse, se mezclan con cemento para hacer
tuberías, camisas, chapas, láminas o planchas corrugadas o planas. La adición de asbesto incrementa la
flexibilidad y resistencia del producto. También se añade a ciertos papeles, cartones, pinturas, tejidos,
masillas y plásticos para proporcionarles las propiedades deseadas.
El asbesto crisotilo, que representa la mayor parte de la producción mundial, se forma por alteración de
rocas ricas en magnesio (ultrabásicas), tales como la peridotita y la dunita. Esta alteración por soluciones
77
hidrotermales genera los minerales del grupo de la serpentinita, antiorita, lizarita y crisotilo, todos ellos
silicatos magnésicos hidratados. Muchas rocas ultramáficas han sufrido este proceso de serpentinización,
pero pocas contienen yacimientos explotables del asbesto crisotilo. Normalmente, esas rocas son parte
de complejos ofiolíticos, nombre que se da a macizos de rocas máficas y ultramáficas con rocas volcánicas
asociadas, que se formaron originalmente como parte de la corteza oceánica, y posteriormente llegaron
a formar parte de los continentes por acreción durante los episodios de formación de montañas.
Como sólo una pequeña parte de los macizos de serpentinita contiene asbestos explotables
comercialmente, la disponibilidad de este producto es similar a la de los metales escasos. La producción
mundial está dominada por Rusia y Canadá. La República de Sudáfrica es el principal productor de crisotilo
y el único gran productor de crocidolita y amosita. En Finlandia se extrae antofilita y en Italia pequeños
depósitos de tremolita. La mayor parte de la minería de los asbestos se realiza a cielo abierto, con cierta
minería subterránea en yacimientos profundos, cuya disposición los hace inaccesibles para una
explotación superficial. El mineral se tritura y muele en seco, con posterior tamizado para separar las
impurezas.
La asbestosis es una enfermedad provocada por la inhalación de partículas muy finas de polvo de asbesto,
que se depositan en el pulmón y origina la formación de tejido cicatrizado (fibrosis) lo que provoca fatiga
y falta de capacidad respiratoria después de algunos años. Otras enfermedades asociadas son el cáncer
de pulmón y el mesotelioma, un cáncer raro que se asocia exclusivamente con la crocidolita.
En la mayoría de aplicaciones, las formas de asbesto quedan totalmente encapsuladas en diferentes
matrices y de esta manera no pueden ser inhaladas y no originan riesgos para la salud. Sin embargo,
durante la extracción y el tratamiento, o también por el deterioro de la matriz, las fibras de asbesto se
pueden liberar y constituyen un riesgo para la salud.
REFRACTARIOS, ARENAS DE MOLDEO Y FUNDENTES
Refractarios: materiales que pueden soportar altas temperaturas sin agrietarse, descascarillarse o
reaccionar, a pesar de estar en contacto con metales fundidos, escorias u otras sustancias. También están
sujetos a abrasión, impactos, cambios de temperatura, ataques químicos y a cargas altas bajo condiciones
extremas. Con estos materiales se fabrican los hornos que se utilizan en la fundición y refino de metales,
y en la producción de aleaciones, los hornos de la industria cerámica, de la industria del vidrio y de la
producción de cemento, así como los hornos de coque o las calderas utilizadas en las plantas de
generación de gas o electricidad.


Arcillas refractarias o fire clays: minerales industriales más utilizados en la fabricación de
refractarios. Son de origen sedimentario y se encuentran a menudo bajo las capas de carbón en
series sedimentarias. El mineral arcilloso dominante es la caolinita, con diversas impurezas, que
afectan a propiedades tales como la plasticidad de la arcilla. Las arcillas refractarias tienen la
ventaja de que pueden moldearse antes de la cocción para fabricar ladrillos, baldosas o productos
más elaborados y tienen una gran variedad de aplicaciones en hornos y calderas. También se usan
en la producción de cementos refractarios. Se encuentran en Inglaterra, Alemania y EEUU. Se
dispone de grandes reservas en todo el mundo.
Sílice (SiO2): se suele utilizar en la fabricación de refractarios. Algunas areniscas se cortan
directamente en forma de ladrillos, y la cuarcita o el cuarzo se trituran y se hacen reaccionar con
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



caliza para fabricar ladrillos de sílice. Estos ladrillos no se reblandecen por debajo de su punto de
fusión se utilizan en procesos metalúrgicos.
Refractarios con alto contenido en alúmina: fabricados utilizando bauxita y otras formas de
alúmina natural como el diásporo y minerales aluminosilicatados como la sillimanita, andalucita y
cianita o distena, que se usan también como refractarios de alto contenido en alúmina. Éstos son
comunes en rocas metamórficas y los yacimientos que se explotan comercialmente se encuentran
en Sudáfrica, Suecia, Australia y EEUU
Refractarios con magnesita: procedente del magnesio del agua del mar y de canteras de magnesita
y dolomita, es un componente importante en los refractarios utilizados en la industria del acero.
Refractarios con cromo: procedente de la cromita, junto con la circonia, son las mejores materias
primas utilizadas para refractarios de alta temperatura. Se utilizan extensamente en la industria
del acero
Refractarios con circón: de la circonia, junto con el cromo, son las mejores materias primas
utilizadas para refractarios de alta temperatura. Puede resistir temperaturas de 2.500 oC y se utiliza
para el refino de metales preciosos. Se encuentra en arenas de playa de la India, Brasil, Australia y
Florida.
Arenas de moldeo: se usan para construir moldes en los que se vierten los metales fundidos. El tipo
particular de arena utilizada depende de la naturaleza de las operaciones que haya que llevar a cabo. La
materia prima para producir arenas de moldeo es muy abundante.


Arena verde o greensand: es la arena de moldeo más ampliamente utilizada. Es una mezcla de
sílice, arcilla y agua. En algunos casos, la sílice es una arena libre de arcilla que se obtiene por
dragado de lagos o se recoge en dunas, y después se lava, se clasifica y se seca. Después, se añade
arcilla, agua y algo de celulosa, para dotarla de las propiedades necesarias de aglomeración.
Silicatos: como el olivino, el circón y la cromita.
Fundentes: son sustancias que ayudan a fundir un material durante el proceso de fundición o en trabajos
de soldadura.
 Fundición: Los fundentes que se utilizan en fundición contribuyen a una eficaz separación del metal y
los residuos que forman la escoria. La escoria debe tener un punto de fusión y una temperatura de
formación relativamente bajos, debe ser fluida a las temperaturas de fusión, debe tener un peso
específico apreciablemente inferior al del metal no debe tener disueltas cantidades importantes de
metal fundido.
 Caliza: es un fundente básico utilizado en la metalurgia del hierro y la no ferrosa. El óxido de calcio
que se forma cuando la caliza se descompone produce escorias de bajo peso específico y bajo
punto de fusión en la fundición de minerales de cobre y plomo. Se utiliza también en la siderurgia
y en la fabricación de acero.
 Sílice: es un fundente ácido que se usa también en la fabricación del acero.
 Fluorita: fundente neutro que se emplea para hacer que las escorias sean más fluidas y más fáciles
de fundir. Los yacimientos de fluorita, que se forman a partir de fluidos hidrotermales a
temperaturas relativamente bajas, son abundantes pero pequeños e impuros.
 Soldadura y soldadura dura: son operaciones metalúrgicas de unión, en las que ésta se lleva a cabo
por la formación de un metal de composición diferente y punto de fusión más bajo que el de aquellos
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de las piezas que se unen. Los fundentes actúan ayudando en la difusión del metal de soldadura y
eliminando las impurezas que pueden impedir la formación de una soldadura adecuada. Durante la
soldadura, que difiere de la soldadura fuere sólo en que se produce a una temperatura de proceso
menor, los fundentes que se usan pueden contener varios cloruros de zinc, sodio, amonio y estaño
junto con diversos compuestos orgánicos y ácidos. Los fundentes de la soldadura fuerte contienen
normalmente bórax y varios boratos o diversos fluoruros y cloruros de sodio, potasio, litio y zinc. Los
fundentes también se usan para la unión de metales a alta temperatura con o sin metal de relleno. En
este caso, los compuestos que se utilizan en los fundentes son principalmente sílice y óxidos de
manganeso, titanio, aluminio, calcio y circonio.
CARGAS Y PIGMENTOS
Cargas: minerales formados por finas partículas de sustancias minerales químicamente inertes y baratas
que se añaden a un gran número de productos para darles cuerpo o para modificar propiedades del
producto aportando peso, dureza, opacidad u otras características.





Silicato de magnesio o talco: mineral muy blando principalmente conocido por su uso en
cosméticos.
Caolín: mineral arcilloso de pequeño tamaño, originalmente utilizado en la fabricación de
porcelanas, se emplea actualmente en grandes cantidades en la industria del papel. Las arcillas de
mejor calidad, de alta pureza y blancura, se utilizan para cubrir o satinar papel de alto brillo. EEUU
y Gran Bretaña son los principales productores de caolín. Procede probablemente de la alteración
profunda del sustrato rocoso que posteriormente ha sido depositado por un sistema fluvial.
También hay depósitos que derivan de la alteración hidrotermal de feldespatos de masas
graníticas.
Tierras de batán: aparecen en series sedimentarias, aunque probablemente se originaron por la
descomposición y alteración de cenizas volcánicas intercaladas en dichas series. Muchos de los
depósitos de tierras de batán son bentonitas, aunque también están formados en parte por los
minerales paligordkita y sepiolita. Tales depósitos pueden no haberse formado por alteración de
materiales volcánicos y posiblemente se generaron por precipitación en el agua del mar por
evaporación en un medio de llanura mareal. El nombre tierra de batán viene del proceso de
abatanado, que consiste en eliminar la grasa de la lana o de otras fibras orgánicas. Estas arcillas,
que también se utilizan como cargas, tienen importantes aplicaciones debido a sus propiedades
absorbentes y se emplean como filtros y purificadores de aceites, grasas y varios productos
químicos.
Bentonita: compuesta fundamentalmente de minerales del grupo de las esmectitas, como la
montmorillonita, saponita y hectorita. La mayor parte de las bentonitas parecen haberse formado
a partir de cenizas volcánicas transportadas en medio aéreo a lo largo de distancias considerables
para luego depositarse en el mar o en lagos, donde se transformaron en minerales arcillosos.
Algunas bentonitas parecen haberse formado por actividad hidrotermal y se presentan como
cuerpos irregulares en rocas que muestran otras evidencias de dicha alteración hidrotermal.
Diatomita: roca sedimentaria compuesta de esqueletos silíceos de unos microorganismos
llamados diatomeas, también tiene importantes aplicaciones en la purificación y la filtración. EEUU
es líder mundial de producción de diatomita.
80
Pigmentos: polvos derivados de minerales. Se añaden con el fin exclusivo de dar color. Algunos pigmentos
son minerales naturales sin tratar, otros se generan por calentamiento o sublimación de minerales
naturales y un tercer grupo se fabrica químicamente. Son pigmentos naturales los ocres, sombras y sienas,
que proceden de óxidos e hidróxidos de hierro (hematites, limonita) mezclados algunas veces con arcillas
y óxidos de manganeso, así se fabrican rojos, amarillos y naranjas intensos. El tostado de algunas mezclas
genera los colores marrones de sombra tostado o siena tostada. Los colores verdes se obtienen de los
silicatos ricos en hierro y magnesio, y el blanco, del yeso, la baritina y las arcillas blancas. El óxido de zinc,
el sulfato de bario (baritina) y el dióxido de titanio (rutilo) se utilizan en la fabricación de pintura blanca,
que consume importantes cantidades de estos productos. Los pigmentos naturales, como los ocres,
sombras y sienas se encuentran generalmente en depósitos residuales superficiales que resultan de la
alteración de menas y rocas. Principalmente, los ocres amarillos proceden de Francia y EEUU, el siena de
Italia, las sombras de Chipre y los óxidos rojos de España.
DIAMANTE Y OTROS ABRASIVOS
Los abrasivos, y el diamante como el más importante, son materiales utilizados para cortar, tallar, afilar y
pulir todas las aleaciones modernas y las cerámicas.
Diamante: El diamante, la forma más densa del carbono, es la sustancia natural o sintética más dura
conocida. Esta dureza es fundamental para muchas de sus aplicaciones y lo hace mucho más eficiente que
otros abrasivos para los usos más variados. Sus usos principales se encuentran en sierras diamantadas,
coronas de perforación, hilos diamantados, corte de vidrio, ruedas de desbaste y abrasivos sueltos o
aglutinados para el rectificado o el pulido.
El diamante requiere altas presiones para su formación, presiones que sólo se consiguen a profundidades
de 150 km o más en el interior de la Tierra. Las rocas en las que se encuentra el diamante (kimberlitas) se
originan en el manto y ascienden hasta la superficie a través de chimeneas o diatremas que a menudo
tienen menos de 50 m de diámetro. Las chimeneas kimberlíticas son relativamente raras. El país mejor
conocido en cuanto a chimeneas diamantíferas. La viabilidad económica de una chimenea kimberlítica
depende tanto del número de quilates de diamante por tonelada como del porcentaje de diamantes que
son de calidad gema.
Como los diamantes son muy duros y resistentes a la alteración se acumulan en depósitos de tipo placer.
Aunque los placeres pueden aparecer en cualquier río que atraviese las kimberlitas, los más importantes
que se explotan en la actualidad se extienden a lo largo de centenares de kilómetros en las costas del
suroeste de África. La recuperación del diamante, sea cual sea su origen, se basa en su elevado peso
específico, su facilidad de pegarse a la grasa y su fluorescencia característica a los rayos X (presenta una
fuerte fluorescencia visible cuando se expone a esta radiación).
La producción de diamantes se divide en dos categorías:
1- Diamantes industriales: comprenden todas las piedras pequeñas y muchas de las grandes (si
tienen impurezas, grietas o están coloreadas). Australia y la República D. del Congo y Rusia
dominan su producción. Hoy en día, los diamantes sintéticos proveen el 90% de los requerimientos
mundiales de la industria por lo que suministrarán fácilmente todas las necesidades futuras.
Recientemente se han desarrollado también técnicas eficaces para sintetizar películas de
diamante a partir de gases de carbono a bajas temperaturas, utilizando ondas de radiofrecuencia.
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Las películas de diamante pueden generar superficies permanentes que protegen contra el
deterioro por el uso. Además el diamante tiene propiedades eléctricas muy útiles, de forma que
se pueden encontrar aplicaciones potenciales en la fabricación de películas finas de diamante para
semiconductores e incluso chips de computadoras.
2- Diamantes de calidad gema: tienen precios arbitrarios. Los diamantes, junto con los rubíes, zafiros
y esmeraldas, sean los recursos minerales más caros.
Otros abrasivos: otros abrasivos naturales son:



Coridón: forma hexagonal del óxido de aluminio, es la segunda sustancia natural más dura. Se usa
de forma casi exclusiva finamente molido y clasificado para el desbaste y pulido de vidrio óptico
y metales. Puede ser sustituido totalmente por otros abrasivos, pero mantiene un cierto uso
debido a su tendencia a cortar con un borde cincelado más que por abrasión.
Esmeril: es una mezcla granular de color gris a negro de coridón, magnetita, espinela, hematites,
granate y otros minerales, en cantidades variables. Ha sido reemplazado casi por completo por
abrasivos sintéticos debido a su variabilidad, sin embargo, todavía se utiliza en papeles de lija,
pavimentos no deslizantes y en tiras abrasivas para escalones.
Granate: sigue siendo un abrasivo muy común en papeles de lija para el acabado de maderas y
metales blandos. En volumen, el principal uso del granate es como chorro de arena y como
granalla y polvo para el desbastado y pulido de vidrio óptico. El granate se utiliza casi
exclusivamente como abrasivo. EEUU líder de producción. Este mineral silicatado cúbico sin
exfoliación se extrae de rocas metamórficas, especialmente de los gneises de grano muy grueso.
La producción a gran escala de abrasivos sintéticos, como las alúminas alfa y gamma, y varios carburos y
nitruros (materiales de calidad uniforme, dureza superior y precio comparable a los abrasivos naturales)
hacen tambalearse el futuro económico de la industria de los abrasivos naturales.
BARITINA (BASO4)
La baritina se utiliza casi exclusivamente en la industria del petróleo y gas ya que su gran densidad ayuda
a evitar explosiones que pueden producirse con las altas presiones que existen en profundidad. Se moltura
(muele) finamente para su empleo en lodos de perforación, que al circular lubrican el varillaje, enfrían la
corona y sellan las paredes del sondeo. También se usa en la fabricación de diferentes productos químicos,
en la producción del vidrio y para fines médicos y farmacéuticos. El mineral baritina, que es sulfato de
bario, ha sido muy utilizado para aumentar el contraste de órganos del cuerpo en imágenes de rayos X.
Este mineral se encuentra muy repartido por todo el mundo en yacimientos filonianos y rellenando
cavidades, en depósitos residuales superficiales de alteración y en masas estratiformes. Gran parte de la
baritina parece haberse depositado por disoluciones hidrotermales que rellenan fracturas o por
precipitación química sobre el fondo marino, cerca de chimeneas volcánicas. El principal productor
mundial es China. Se explota en gran cantidad de países que tienen su propia industria del petróleo.
ZEOLITAS
Las zeolitas son un grupo de silicatos alumínicos hidratados de sodio, calcio, potasio y, en menor medida,
bario y magnesio. Tienen estructuras cristalinas en las que grupos tetraédricos de átomos se unen para
formar redes, en las que hay grandes huecos que contienen moléculas de agua. Los huecos pueden estar
82
interconectados en una, dos o tres direcciones, y cuando las zeolitas se deshidratan por calentamiento se
forma un cristal atravesado por un sistema de canales en hasta tres direcciones. El tamaño de esos canales
es de un orden tal que permite el paso de ciertas moléculas pequeñas pero no de las grandes. Por esto,
las zeolitas tienen gran importancia comercial como tamiz molecular.
Las tobas zeolíticas, formadas por la alteración de depósitos de cenizas, se han usado como materiales
ligeros de construcción y en cemento puzolánico. Desde 1950 se explotan los minerales zeolíticos para
hacer uso de su extraordinaria capacidad de intercambio iónico y de sus propiedades de absorción. Sus
aplicaciones: tratamiento de aguas duras, extrayendo el calcio y el magnesio del agua potable y
reemplazándolos por sodio, extracción selectiva de elementos radiactivos de las aguas contaminadas, la
extracción de los nocivos iones amonio de aguas residuales y de los efluentes de la agricultura, la
extracción de óxidos de azufre y nitrógeno de las emisiones gaseosas de las chimeneas y del CO2 y H2S del
gas natural.
Hoy en día, zeolitas sintéticas se elaboran a partir de disoluciones de hidróxido, silicatos y aluminatos de
sodio. Las zeolitas sintéticas tienen grandes huecos estructurales y pueden fabricarse con dichos huecos
específicamente diseñados, de forma que se pueden usar para romper selectivamente grandes moléculas
orgánicas en el refino del petróleo. Por eso, estas zeolitas sintéticas se emplean como catalizadores en las
unidades de craqueo catalítico en las principales refinerías de petróleo. El uso de las zeolitas es más eficaz
que el uso del simple craqueo térmico (el calentamiento del petróleo simplemente origina su rotura en
pequeñas unidades de hidrocarburos) y puede usarse para añadir hidrógeno al petróleo (hidrogenación),
que da lugar a un incremento de la producción de gasolina por barril de petróleo.
Las zeolitas se presentan en una amplia variedad de rocas, aunque la mayoría procedían de cavidades o
fracturas (vesículas) en rocas ígneas alteradas. Las zeolitas también son constituyentes importantes de
varias rocas sedimentarias y metamórficas de bajo grado (que se forman por metamorfismo en
condiciones relativamente bajas de temperatura y presión). Se pueden formar por reacción de minerales
de la arcilla, feldespatos y feldespatoides con el agua que rellena los poros durante el metamorfismo o el
enterramiento de los sedimentos. En los sedimentos, la rotura y reacción del vidrio volcánico parecen ser
las vías de formación de las zeolitas, aunque también pueden formarse por procesos de meteorización o
alteración, por acción de disoluciones hidrotermales.
El interés comercial se centra en depósitos estratificados de zeolita próximos a la superficie. Los
yacimientos formados a partir de material volcánico en lagos salinos que, aunque sólo acumulan
espesores de entre unos centímetros y algunos metros, contienen normalmente depósitos casi
monomineralíticos de chabazita y erionita. Los depósitos formados en ambientes marinos o en sistemas
de aguas subterráneas, pueden tener varios cientos de metros de espesor y se caracterizan por tener
clinoptilolita y mordenita. EEUU, Japón, Italia, Hungría, Yugoslavia, Bulgaria, México y Alemania lo
producen.
MATERIALES BITUMINOSOS
Bitumen es nombre general de un grupo de materiales constituidos por mezcla de hidrocarburos, entre
los que se incluyen el petróleo, asfaltos, asfaltitas, pirobitúmenes y resinas minerales. El petróleo es una
fuente de un amplio rango de productos orgánicos, entre los que se sitúan los plásticos y otros polímeros
de amplio uso en la industria, a menudo en unión con otros. El asfalto es un hidrocarburo sólido (o casi
83
sólido) que se encuentra en estado natural en las fisuras y poros de las rocas, y en ocasiones formando
pequeños lagos. Probablemente esté formado por la lenta destilación fraccionada natural de crudo
petrolífero en la superficie de la Tierra o cerca de ella. Debido a su resistencia y a sus características de
impermeabilidad, se utiliza mucho en la construcción de carreteras, solados, techumbres y compuestos
impermeables más específicos. Aunque la mayor parte del asfalto se obtiene durante el refino del crudo
de petróleo, se explotan rocas asfálticas (areniscas y calizas bituminosas) en EEUU y en Francia, Alemania,
Italia y Suiza, donde encuentran aplicación en industrias locales. Los yacimientos de asfalto mejor
conocidos se encuentran en lagos muy ricos en las Indias Occidentales. Otros bitúmenes naturales son las
asfaltitas, los pirobitúmenes y las resinas o ceras minerales. Los dos primeros son sólidos oscuros que se
encuentran fundamentalmente en venas y fisuras. Las resinas minerales son más blandas, como su
nombre sugiere. Son recursos minerales poco comunes que se usan en pinturas, tintas y barnices en
fábricas de caucho y plásticos.
GEMAS
Son materiales empleados para el adorno personal. Las gemas se tasan en función de un precio por unidad
de tamaño o peso. Las propiedades más importantes de las gemas son color, brillo, transparencia,
durabilidad y rareza. Normalmente las gemas se denominan en función de sus precios en el mercado,
como preciosas (diamante, rubí, zafiro, esmeralda y perla) o semipreciosas (todas las demás). Son muy
utilizadas en joyería debido a su belleza aunque también se les han atribuido poderes místicos.
Las gemas se miden generalmente en unidades de peso denominadas quilates (equivalentes a 0,2 g). Las
piedras pequeñas se miden en puntos, siendo cada punto 1/100 quilates. Hoy en día todas las gemas
cristalinas se tallan y pulen para conseguir el mejor juego de luz y color. De este modo los diamantes se
transforman de cristales rugosos equidimensionales o fragmentos de los mismos en brillantes y
sorprendentes piedras talladas. La forma en la que se talla una gema se decide en función de su tamaño
original, forma e impurezas.
En la actualidad, se sintetizan millones de quilates de diamante para usos industriales, sin embargo,
todavía no se han desarrollado procesos económicamente rentables para la producción de piedras calidad
gema. Las técnicas de síntesis más comunes, especialmente para el zafiro y el rubí, son los procesos de
materia fundida en los que se hace un monocristal de forma redondeada a partir de una semilla. Esta
masa monocristalina se conoce como bola o pera y puede alcanzar una achura de varios centímetros y
diez o más de longitud. A muchas gemas modernas, naturales o sintéticas, se les aplican tratamientos para
resaltar su aspecto (decoloraciones, tinciones, tratamientos térmicos y por radiaciones…)
Las gemas se encuentran en muchos lugares del mundo y se forman en diferentes ambientes: dentro del
manto de la Tierra (diamantes), en rocas metamórficas de alto grado de metamorfismo regional y de
contacto (rubí y zafiro), en pegmatitas (esmeralda), en las ostras (perlas) y en los árboles (ámbar). En lo
que concierne al comercio, el diamante es la gema más importante, habiendo sido Sudáfrica el lugar de
procedencia más importante de diamantes de calidad gema, en placeres, formados por erosión de las
chimeneas o diatremas de diamantes, generadas a su vez en procesos volcánicos que aportaron los
diamantes desde el manto de la Tierra.
Los placeres diamantíferos se explotan todavía hay en día, aunque las mayores minas son las propias
chimeneas. En los últimos, Australia, Botswana, Rusia, Canadá y Sudáfrica han sido los mayores
84
productores. Existen pocos datos sobre las reservas mundiales de gemas; sin embargo, la producción
creció a lo largo del siglo XX y probablemente continuará haciéndolo a lo largo del presente siglo.
Las perlas son únicas entre las gemas porque se cultivan y no se extraen de minas, y también por su
capacidad de ser un verdadero recurso renovable. Se forman dentro de las conchas de ostreidos como
resultado de la deposición de niveles concéntricos de carbonato cálcico (en forma del mineral aragonito)
alrededor de un grano de arena o de otra impureza irritante. La aparición de perlas naturales es
impredecible, ya que sólo algunos ostreidos tienen granos accidentales de arena en su interior y la única
manera de descubrir si tienen perla es abriéndolas. Las perlas cultivadas se obtienen mediante la
colocación intencionada de granos o de otras semillas de crecimiento dentro de las ostras permitiendo
luego que éstas vivan en condiciones ideales durante unos años.
Tema 11: Recursos hí dricos
LA DISTRIBUCIÓN GLOBAL DEL AGUA
La mayoría del agua, un 97,2%, se localiza en los océanos, otro 2,15% está en forma de hielo en los
casquetes polares y en los glaciares. El agua salada no es útil para el consumo humano. El agua glacial y
polar es dulce, pero inaccesible. En consecuencia, la mayor parte de nuestras necesidades deben
satisfacerse con el 0,65% que constituye el agua dulce restante. La distribución de esta pequeña fracción
de agua es función del ciclo hidrológico, de la capacidad natural de almacenamiento de las rocas y de la
disponibilidad de reservas superficiales. Por ello, los problemas del suministro de agua son mucho más
complejos que la mera abundancia global; depende también de las pautas de distribución local, de las
velocidades de recarga y de pérdida naturales y, cada vez más, de la pureza del agua. La disponibilidad de
agua potable determinará el número de personas que podrá vivir en un área geográfica y también la
utilización que harán de los demás recursos, y sus formas de vida.
EL CICLO HIDROLÓGICO
La atmósfera es una gran máquina térmica alimentada por el Sol, que eleva el agua por evaporación, la
transporte en forma de vapor y la condensa en nubes, que luego la descargan en forma de lluvia o nieve.
El agua precipitada completa el ciclo hidrológico porque sufre transporte por ríos y corrientes, tanto
superficiales como subterráneas, y vuelve de nuevo al mar; también puede evaporarse de nuevo a la
atmósfera, directamente desde la superficie o a través de la transpiración de las plantas. Cada región del
mundo tiene un balance hídrico natural, en el que intervienen precipitación, evapotranspiración y
escorrentía.
El agua tiene la mayor capacidad calorífica o calor específico de todas las sustancias conocidas. En
consecuencia, el movimiento de cantidades enormes de agua en la atmósfera y en los océanos, en forma
de corrientes, supone el desplazamiento de ingentes cantidades de energía térmica, lo que juega un papel
fundamental en el control de los climas del mundo.
La evaporación de agua desde una superficie húmeda requiere un consumo de 540 calorías por cada
gramo que pasa del estado líquido a vapor. Debido a que este calor proviene del ambiente que rodea a
dicha superficie, la evaporación es un proceso de enfriamiento muy eficaz. Durante la condensación del
vapor de agua en agua líquida se invierte el flujo de calor liberándose 540 calorías por gramo de agua
85
líquida condensada. La fusión del hielo también requiere energía (80 calorías/gramo) y por eso es también
eficaz como método de enfriamiento.
MECANISMOS DE PRECIPITACIÓN Y EVAPORACIÓN
La zona con mayores precipitaciones es el cinturón ecuatorial. El lugar más húmedo de la Tierra está cerca
del ecuador, en las montañas de Colombia. La zona húmeda ecuatorial está flanqueada por dos áreas en
las que se encuentran muchos de los mayores desiertos y en las cuales la precipitación es muy escasa.
Generalmente, las precipitaciones aumentan en las regiones templadas para disminuir luego en las
regiones polares. Estas zonas se forman por la recepción de la energía solar por parte de la Tierra, y por
la convección del aire a través de las grandes células atmosféricas (células de Hadley). La zona de altas
precipitaciones en el ecuador se genera como consecuencia de la elevación del aire caliente y húmedo a
niveles altos de la atmósfera, en los que el enfriamiento reduce su capacidad para contener agua; se
producen por tanto, lluvias torrenciales. Por el
contrario, las regiones áridas que rodean a la
zona ecuatorial se forman por descenso del aire
frío y seco desde la atmósfera superior.
Conforme el aire desciende se calienta por la
proximidad de la superficie terrestre, y aumenta
rápidamente su capacidad de contener agua. Así,
en lugar de liberarla, el aire absorbe agua y da
lugar a regiones áridas.
Los mecanismos de precipitación del mundo
también se ven afectados por las grandes
corrientes oceánicas y por la presencia de
grandes cadenas montañosas; tal es el caso de las
regiones desérticas del oeste de EEUU. El lugar
más seco de la Tierra se encuentra en el norte de
Chile por la suma de los efectos de las células
convectivas atmosféricas y de las corrientes frías
oceánicas adyacentes.
El agua vuelve a la atmósfera desde la superficie
sólida o líquida por evaporación y transpiración. La tasa de evaporación media anual de un lugar es más
alta allí donde la insolación solar (radiación) y los vientos son mayores, y especialmente, donde la
humedad es menor. Las tasas menores se dan donde las temperaturas son más bajas. La transpiración es
función del tipo de plantas, así como de las condiciones climáticas, y puede variar fuertemente
dependiendo de la cubierta vegetal de un área. Los efectos de la temperatura y de la evaporación se
combinan para devolver el agua a la atmósfera, enfriar la superficie y reducir la disponibilidad de agua
libre para el uso agrícola, doméstico e industrial. Los valores medios de la evapotranspiración son mucho
más altos en áreas de escasas precipitaciones y altas temperaturas, y mucho más bajos en regiones con
altas precipitaciones y de clima más frío. En países áridos, tales como Australia, la fracción de agua que se
pierde por evapotranspiración es muy grande; en climas húmedos, como el de Gran Bretaña, la fracción
perdida por este proceso es relativamente pequeña.
86
El tipo y la densidad de la vegetación natural reflejan normalmente la disponibilidad de agua de una
región. En áreas de bajas precipitaciones, la cubierta vegetal se desarrollará hasta el punto en el que toda
el agua e precipitación se haya consumido por evapotranspiración y no quede nada para la escorrentía
superficial; sólo crecerán nuevas plantas si existe suficiente aporte de agua subterránea.
La evapotranspiración contribuye de forma importen a los problemas del agua superficial y de la calidad
del suelo en muchas partes áridas del planeta. Las altísimas tasas de evaporación producen la pérdida de
enormes cantidades de agua almacenada. Estas pérdidas de enormes cantidades de agua almacenada.
Estas pérdidas reducen la disponibilidad de agua para cualquier uso y la capacidad de las presas de generar
energía hidroeléctrica. Además, la evaporación en ríos y embalses provoca el deterioro de la calidad del
agua, debido a la concentración de sales residuales. La cristalización de sales en la superficie de los campos
de cultivo por regadío en áreas de alta evapotranspiración ha llevado al deterioro o pérdida de millones
de hectáreas de tierras de labor antes productivas.
AGUAS SUPERFICIALES: RÍOS Y LAGOS
La presencia de ríos y lagos con frecuencia indican que la precipitación en un área supera las pérdidas por
evapotranspiración y la infiltración del agua subterránea. Áreas de altas precipitaciones son también áreas
de alta escorrentía y zonas extensas con bajas precipitaciones carecen en absoluto de escorrentía. Muchas
áreas en las cuales la evaporación media anual supera la precipitación conservan todavía corrientes de
agua, al menos durante una parte del año. Esto se debe a que ni la lluvia ni la evaporación son constantes
durante todas las estaciones del año y durante todos los momentos del día. La precipitación puede ser
estacional pero puede ocurrir a cualquier hora del día, mientras que la evaporación aumenta fuertemente
durante los meses de verano y las horas del mediodía. Además, en periodos de altas precipitaciones, gran
parte del agua puede salir del área considerada antes de que tenga tiempo de evaporarse o infiltrarse
hacia las aguas subterráneas y volver a emerger posteriormente en fuentes o manantiales.
El modelo de disponibilidad de agua ha jugado, y seguirá jugando, un papel importante en la distribución
de asentamientos poblacionales, en el uso de la tierra y la explotación de los recursos de un país.
AGUA SUBTERRÁNEA
Las rocas próximas a la superficie y los suelos sirven como lugares de almacenamiento de una cantidad
de agua estimada en unas 3.000 veces superior al volumen de agua que existe en todos los ríos y lagos en
un momento dado, y 35 veces superior al volumen de todos los lagos y mares interiores. Aunque el agua
subterránea representa con diferencia la mayor cantidad de agua dulce accesible, normalmente es un
recurso no renovable, porque las velocidades de movimiento y recarga son muy lentas, en comparación
con las altas tasas de extracción. El agua subterránea profunda normalmente quedó, en algún momento,
atrapada y aislada en sedimentos en algún momento del pasado geológico. Por el contrario, el agua
subterránea somera está íntimamente relacionada con el flujo de agua superficial. Dependiendo de la
pendiente de la superficie del terreno, de la vegetación, la profundidad del suelo y el tipo de roca, cierta
cantidad de agua de precipitación y de escorrentía pueden percolar por los poros intergranulares y a lo
largo de fracturas. El agua se infiltra hacia los acuíferos hasta alcanzar el nivel freático, superficie por
debajo de la cual los poros y fracturas se encuentran saturados de agua. El nivel freático no es una
superficie plana, sino que más bien presenta una forma similar, aunque suavizada, a la de la topografía
del terreno en acuíferos someros. Por encima del nivel freático, se encuentra la zona no saturada o
87
vadosa. Los poros de la parte superior de esta zona (suelo edáfico) están ocupados por agua cuando
llueve, aunque drena relativamente rápido, salvo el agua que queda adherida a las superficies de las
partículas sólidas (orgánicas e inorgánicas). Esta pequeña cantidad de agua adherida es la principal fuente
de suministro para la mayoría de las plantas. Durante los periodos de sequía, la zona superior del suelo
puede perder gran cantidad de agua directamente por evaporación; bajo tales condiciones, el agua
asciende por capilaridad. El suelo y la zona vadosa no se consideran recursos directos de agua, pero son
esenciales para la recarga de las aguas subterráneas.
La mayoría de las corrientes de agua y lagos, en equilibrio con su entorno, representan la intersección del
nivel freático con la superficie topográfica. Es la lenta descarga lateral de agua subterránea quien
suministra agua a las corrientes cuando no llueve y no hay escorrentía superficial. En regiones áridas, en
las que el nivel freático se sitúa muy profundo, las corrientes fluyen a menudo después de las tormentas,
pero sólo hasta que el agua se evapora o percola hacia el subsuelo. En estas áreas, las altas tasas de
evapotranspiración normalmente hacen que la mayor parte del agua sea devuelta a la atmósfera. La
escasa penetración del agua de lluvia en el suelo antes de evaporarse permite frecuentemente que el
agua disuelva sales, que precipitarán cerca de la superficie como un cemento del suelo (caliche o costra)
que hace que el suelo sea menos permeable y reduce así su valor para la agricultura.
Acuíferos: formaciones geológicas que poseen la suficiente porosidad y permeabilidad como para permitir
el almacenamiento y movimiento del agua en su interior. En numerosas zonas áridas del mundo, los
acuíferos constituyen la única fuente importante de agua. Incluso en zonas más húmedas, en las que hay
agua en la superficie, se utilizan normalmente los acuíferos como fuente principal de agua, porque
aportan un caudal constante de agua de buena calidad.
Los mayores problemas relacionados con la utilización del agua subterránea son:



La velocidad de recarga: bajo gran parte de la superficie continental subyacen rocas metamórficas
e ígneas, en las que las únicas y escasas cantidades de agua disponible están localizadas en
sistemas de fracturas y diaclasas, o a lo largo de fallas. La interconexión de las diaclasas permite el
movimiento fácil del agua, sin embargo, la cantidad almacenada en tales rocas es, a menudo, muy
limitada. Incluso en muchas regiones constituidas por rocas sedimentarias, la porosidad y
permeabilidad son demasiado bajas como para permitir una velocidad del flujo del agua
aprovechable. Para que un acuífero alimente un caudal permanente, debe haber una recarga
constante desde la superficie a través de procesos, generalmente lentos, de infiltración.
La velocidad de la extracción: El problema de la lenta recarga de los acuíferos se ha evidenciado
en algunas partes del mundo porque las velocidades de extracción llegan a superar en 100 veces
las de recarga, lo que hace que el nivel freático descienda rápidamente y el agua puede llegar a
agotarse. El efecto de la pérdida de agua en el valor de la tierra es tan evidente que hasta se
permite que los agricultores propietarios de la misma deprecien sus terrenos cuando ha habido
un descenso apreciable del nivel. La extracción del agua desde los acuíferos, a velocidades que
exceden las de recarga, crea problemas como el agotamiento de los pozos por descenso del nivel
freático y la intrusión de agua salada en capas que previamente contenían agua dulce.
la calidad del agua: A medida que el agua circula a través de las rocas, disuelve los constituyentes
más solubles. El problema varía en función del tipo de roca y de la velocidad del flujo, y en los
últimos años se ha agravado enormemente con la introducción de contaminantes agrícolas,
88
industriales y urbanos. Las bacterias presentes en el suelo pueden limpiar el agua que se mueve
lentamente de contaminantes naturales biológicos perjudiciales. Desgraciadamente, los
contaminantes sintéticos químicos complejos han limitado seriamente la utilidad de algunos
acuíferos, particularmente aquéllos en los que el movimiento del agua es muy rápido, lo que hace
que los contaminantes se dispersen mucho más rápidamente, e impide que puedan ser filtrados o
descompuestos por las bacterias.
CASQUETES Y GLACIARES
Alrededor de 2,15 % del agua superficial de la Tierra, más del 70% del agua no salina, se encuentra en
forma de hielo en los casquetes polares y los glaciares. Durante el mayor avance glacial aumentaron las
precipitaciones de nieve sobre las áreas polares y templadas-frías, permaneciendo durante largos
periodos de tiempo, con el resultado de que los glaciares tuvieron una gran extensión, y el nivel del mar
descendió hasta situarse unos 100 m por debajo del nivel actual. Por el contrario, durante los periodos
interglaciales más cálidos, el nivel del mar se elevó significativamente con respecto a los niveles actuales.
Una de las mayores preocupaciones con respecto al aumento de CO2 en la atmósfera y el consiguiente
calentamiento global, es la drástica reducción del hielo de las regiones Ártica y Antártica, que provocaría
un posible aumento del nivel del mar, que inundaría muchas de las mayores ciudades costeras del mundo
así como gran parte de las superficies agrícolas, afectando los hábitat de las especies.
ESCORRENTÍA SUPERFICIAL, INUNDACIONES Y SU CONTROL
La mayoría de las lluvias produce escorrentía superficial, que es función de la cantidad de precipitación
caída, de la pendiente y de la longitud de la cuenca de drenaje, del tipo de roca y suelo de la misma, de la
cubierta vegetal y de la extensión de las áreas impermeables de la cuenda. La escorrentía puede ir desde
cero hasta más del 90% del total del agua caída en la cuenca determinada; el resto se pierde por
evapotranspiración a la atmósfera, percola hacia el sistema de aguas subterráneas o queda retenida en
las instalaciones de almacenamiento.
La escorrentía superficial puede caracterizarse median un hidrograma o un hidrograma de retardo. En
ellos se representa tanto la cantidad de agua precipitada como el caudal de escorrentía durante un tiempo
dado, todo ello referido a una cuenca de drenaje. Las cuencas pequeñas tienen tiempos de retardo que
se miden en minutos u horas, mientras que las grandes poseen tiempos de retardo de horas o días, e
incluso semanas. Una vez determinadas las características de la escorrentía para una cuenca, es posible
predecir niveles de caudal del agua y estimar las condiciones potenciales de inundación.
Actividades como la minería, la explotación maderera, las labores agrícolas y la construcción, con
frecuencia provocan un incremento de la cantidad de escorrentía superficial y de su velocidad. La suma
de las precipitaciones y del agua de escorrentía de un área se conoce como precipitación equivalente.
Gran parte del agua de escorrentía realmente no drena hacia tierras adyacentes, sino que es transportada
por las arroyadas de tormenta hasta las corrientes o ríos. No obstante, esta agua extra aparecerá en
alguna parte de la cuenca de drenaje. Cuanto más agua se deslaza por la superficie y cuanto más
rápidamente lo hace, menos agua se infiltra hacia los acuíferos.
El aumento de escorrentía que se produce inevitablemente al aumentar las áreas impermeables por la
construcción de una urbanización puede controlarse, o bien aumentar el caudal habitual de una corriente.
Se puede desviar la escorrentía procedente de áreas impermeables a cuencas fluviales someras, desde las
89
cuales el agua se infiltra para recargar los acuíferos. De esta forma, se evita el que una cantidad excesiva
de agua dulce se vierta en los estuarios salobres, donde sus efectos de dilución causarían un deterioro de
la vida marina.
Se producen inundaciones cuando la escorrentía superficial supera la capacidad de drenaje normal de un
cauce y el agua se extiende por la llanura aluvial o más allá. Las llanuras aluviales se utilizan habitualmente
como tierra de cultivo porque son tierras llanas, muy húmedas y fértiles debido al material que se deposita
en sucesivas inundaciones ocasionales. Una inundación relativamente corta de los campos de cultivo,
excepto en el momento de la siembra y la recolección, no supone un problema grave. Las grandes
inundaciones pueden ocasionar zonas de erosión extensas, el enterramiento de cosechas por un aporte
incontrolado de limos, o bien la putrefacción de la cosecha por una cantidad excesiva de agua. La
eliminación de la cubierta vegetal de grandes partes de las cuencas de drenaje y la consiguiente expansión
de las superficies impermeables, necesariamente aumentarán la escorrentía y contribuirán a una posible
inundación.
En la actualidad, se cuestiona la efectividad de los aliviaderos y el valor de las presas como elementos de
control del caudal. Se ha reconocido que los diques de muchas áreas retenían el agua en los canales
principales, y permitían que el flujo fuera más rápido aguas abajo por lo que, en algunos casos, empeoró
la inundación.
Como consecuencia de las inundaciones, los dos procedimientos que más se usan hoy en día son:

Construcción de presas: Las presas sirven como barreras temporales del agua, y retienen los
caudales excesivos, antes de que lleguen
a áreas vulnerables y de ahí que sirvan
para prevenir inundaciones. También
sirven como almacén de agua de riego,
para la producción de energía eléctrica,
como lugar de recreo, como abrevadero
para el ganado y para el control de las
avenidas. El control de las avenidas
requiere el vaciado de los embalses, al
menos antes de unas precipitaciones
intensas, para tener una amplia
capacidad de almacenamiento durante
el periodo de alta escorrentía. La
generación de electricidad requiere de
un caudal de agua continuo o cíclico,
para hacer frente a la demanda de
energía. Para usarlos con fines
recreativos, los lagos necesitan tener un
nivel elevado de agua. A medida que la
presa se llena, el nivel freático
generalmente sube, debido al a percolación del agua en el subsuelo. Los inconvenientes son la
acumulación de sedimentos, el aumento de la evaporación, la pérdida de tierras inundadas, la
90

interrupción del transporte fluvial, la interrupción de la migración de las aves y la alteración del
medio ambiente.
Canalización de ríos: La canalización proporciona un sistema eficaz por el cual el agua puede ser
alejada de un área lo suficientemente rápido como para que no alcance el nivel de crecida. La
construcción de aliviaderos sirve para
impedir el movimiento lateral del agua,
además de servir como canal principal
para el movimiento del agua hacia abajo.
En muchas regiones, la canalización se ha
evidenciado como un método expeditivo
de control de las crecidas. El principio en
que se basa es reemplazar el cauce
sinuoso de un río por otro más corto y
recto que permita que el agua sea
evacuada con rapidez de una zona con
riesgo de inundación. La velocidad del
agua aumenta debido a que un canal más
recto ofrece menor resistencia y a que la
pendiente del nuevo canal, más corto, es
más pronunciada que la del antiguo, más
largo y serpenteante. Los efectos
secundarios, son, entre otros, la
disminución del nivel freático y el drenaje
de las tierras pantanosas adyacentes a los
ríos, tales tierras adquieren, pues, un considerable valor urbanístico. El método de canalización
de los ríos tiene algunas desventajas importantes como el aumento de la erosión, la transferencia
de las inundaciones de unas zonas a otras, la reducción de filtración natural de las aguas
subterráneas y la pérdida de los ecosistemas de los humedales. Salvo si la canalización se prolonga
hasta un embalse de control de las crecidas, o hasta el océano, el rápido transporte del agua de
una parte de la cuenca del río a otra, sólo para descargar el agua en su canal original aguas abajo,
lo único que hace es transferir el problema de inundación de una zona a otra, es decir, trasladarlo
aguas abajo.
NUESTRO USO DEL AGUA
USO Y CONSUMO DEL AGUA
Captación o uso: agua físicamente extraída de sus fuentes.
Consumo: agua extraída que no vuelve a quedar disponible puesto que se evapora, transpira, incorpora
en productos o cosechas, se consume por el ser humano o por el ganado o es retenida de cualquier otra
forma que impida la vuelta a su fuente original.
Usos del agua:
1. Doméstico-comercial
91
2.
3.
4.
5.
Industria-minería
Energía termoeléctrica
Riego-ganadería
Generación de energía hidroeléctrica: en la que el agua se utiliza únicamente para llevarla hasta
las turbinas con el fin de producir electricidad
AGUA DOMÉSTICA Y COMERCIAL. ABASTECIENDO NUESTRAS CIUDADES
El uso doméstico y comercial del agua se refiere a la que se usa en viviendas y hoteles, restaurantes,
moteles, oficinas, tiendas y negocios, así como por los centros de gobierno y militares. Más del 80% del
agua que utilizamos se devuelve a los sistemas hídricos, y la mayoría se trata en instalaciones públicas de
reciclado.
El crecimiento de las ciudades siempre ha requerido la disponibilidad de aportes continuos de agua dulce.
Cuando las necesidades superaban los suministros locales, se desarrollaban sistemas de transporte hasta
los centros urbanos de distribución. Los primeros sistemas de transporte de agua (acueductos), fueron
probablemente cauces naturales, que se modificarían o ampliarían para que el agua fluyera hacia áreas
más accesibles. En las ciudades modernas, han sido reemplazados casi completamente por sistemas de
tuberías de acero enterradas y estaciones de bombeo.
EL RIEGO
El riego ha llegado a ser un requisito esencial para el cultivo agrícola en grandes áreas del mundo en las
cuales los suelos son suficientemente fértiles, pero la lluvia es tan escasa o tan irregular que no basta para
mantener las cosechas que se quieren obtener. Los sistemas de regadío van desde sencillos sifones en los
que la gravedad lleva el agua desde el canal principal hasta los mismos surcos, hasta enormes sistemas
mecanizados móviles denominados “pivots”, que distribuyen agua regularmente desde un pozo central
mediante un mecanismo transportable que gira cubriendo un área circular. Con dependencia de las
condiciones climáticas y de las cosechas, el riego puede consumir enormes cantidades de agua.
La demanda de agua para riego ha llevado a la construcción de sistemas complejos de recogida y
transporte de aguas superficiales. Ha llevado también a la explotación intensiva del agua subterránea en
algunos acuíferos. La mayor parte del agua se usa para regar césped de viviendas, parques, campos de
golf o cultivos de alimentos. Este uso de agua ha llevado a numerosos conflictos entre grupos de
ambientólogos, que tratan de conservar el agua, con particulares deseos de tener jardines campos de
césped exuberantes. Por ello, se está incrementando el uso de aguas recicladas para el riego de campos
de golf y de parques. A pequeña escala, cada vez más casas utilizan cisternas para capturar y almacenar
el agua de lluvia procedente de los tejados, o de las unidades de aire acondicionado. También se está
poniendo mucho énfasis en fomentar la xerojardinería, y que las zonas ajardinadas sean de plantas
autóctonas que requieren menos agua para desarrollarse.
AGUA PARA LA INDUSTRIA Y LA MINERÍA
El agua de uso industrial comprende la que se emplea en procesar, limpiar y enfriar en las industrias del
acero, las químicas, las del papel y petroleras. Los problemas ambientales que se relacionan con el uso
del agua para fines industriales se plantean sobre todo en relación con la limpieza del agua que se
recupera.
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La minería utiliza el agua en la extracción y molienda de minerales y, excepto para esos fines, por lo
general, la presencia del agua en las minas representa un obstáculo para el laboreo. En las minas a cielo
abierto se recogen grandes cantidades de agua durante las fuertes lluvias, y tanto las minas superficiales
como las subterráneas tienen problemas con la entrada de aguas subterráneas. En consecuencia, una gran
mayoría de las minas produce toda el agua que se necesita en la propia explotación, y muchas de ellas
deben deshacerse del exceso de agua bombeándola hasta los ríos. La normativa de la minería moderna y
del agua obliga a que toda el agua que vierten las instalaciones mineras esté lo suficientemente limpia
como para asegurar el desarrollo de las colonias de peces. Como muchos productos químicos utilizados
durante el procesado del mineral son muy tóxicos, las modernas compañías mineras reciclan todos los
efluentes que contienen productos químicos. Así se evitan problemas de relaciones con las comunidades
circundantes, se disminuye el impacto ambiental y se recuperan costosos productos químicos.
ENERGÍA TERMOELÉCTRICA
Las centrales térmicas utilizan agua durante la producción de electricidad a partir de combustibles fósiles,
nucleares y a partir de fuentes geotérmicas. La mayor parte del agua se destina al enfriamiento del
condensador y del reactor. En la producción de energía termoeléctrica se utiliza agua adicional marina
que procede de estuarios costeros. Los enormes requerimientos hídricos de las plantas termoeléctricas
obligan a situarlas en lugares con un abundante suministro, casi siempre sobre grandes ríos o a lo largo
de la costa.
El agua utilizada en las centrales temoeléctricas casi nunca tiene ningún problema de contaminación. El
principal impacto ambiental se produce por el agua caliente de retorno que se vierte en ríos o estuarios,
que puede afectar gravemente la vida acuática.
ENERGÍA HIDROELÉCTRICA
Existe un repetido uso del agua dentro del sistema de bombeo y almacenamiento de las centrales
eléctricas, en las que el exceso de capacidad producida se emplea para bombear agua a la cerrada, de
forma que pueda utilizarse de nuevo. Además, se utiliza de forma repetida por parte de sucesivas
centrales hidroeléctricas situadas a lo largo del mismo río y del uso para el riego de parte del agua antes
de que se evapore o se consuma. El proceso de producción de energía hidroeléctrica consume en sí mismo
una cantidad de agua muy pequeña, pero el represamiento de agua, formando grandes embalses aguas
arriba de las presas, especialmente en regiones áridas, tiene como resultado la pérdida por evaporación
de importantes cantidades de agua.
Los embalses producen un gran impacto medioambiental en las zonas que inundan y modifican
sustancialmente los hábitats de la fauna acuática y las trayectorias de migración.
COMPOSICIÓN Y CALIDAD DEL AGUA
En general, las aguas con más de 500 ppm de sales disueltas no son adecuadas para el consumo humano,
mientras que las aguas con más de 2.000 ppm (0,2%) se sólidos son inadecuadas para la mayoría de los
usos.
Los compuestos disueltos en las aguas superficiales y subterráneas proceden de la atmósfera y de los
suelos y rocas con los que entran en contacto. El agua de la lluvia y la nieve por lo general contiene sobre
todo bicarbonato (procedente de la disolución de dióxido de carbono atmosférico), pero sólo unas pocas
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partes por millón de sales, fundamentalmente cloruro sódico, transportado por los vientos desde la niebla
marina. Otras fuentes naturales de sales atmosféricas son las erupciones volcánicas, que pueden liberar
cantidades importantes de sulfatos y cloruros a la atmósfera, el polvo arrastrado por el viento desde
regiones continentales y los aerosoles orgánicos liberados por la vegetación, debido a la ignición de
combustibles fósiles, la liberación de gases por industrias y las partículas sólidas. Existe un aumento de la
acidez de la lluvia en ciertas regiones (lluvia ácida) que ha demostrado ser perjudicial para la vegetación,
los peces y muchos organismos terrestres, y aumentar la velocidad de alteración de los materiales de
construcción y de las rocas naturales. En los últimos años, el pH del agua de lluvia ha descendido
alarmantemente. Las dos causas más importantes de la lluvia ácida parecen ser el dióxido de azufre (SO2)
y los óxidos de nitrógeno (NOx) producidos por la quema de combustibles fósiles en las centrales
eléctricas, en las industrias y en los motores de los vehículos.
La mayoría de las sustancias disueltas en las aguas continentales proceden de las rocas circundantes, pero
el grado de concentración varía no sólo con el tipo de roca sino también con la duración del contacto y
con la tasa de evaporación. La disolución parcial de las calizas provoca mayores concentraciones de calcio,
magnesio y bicarbonato; la evaporación conlleva mayores concentraciones de todas las sustancias,
especialmente en cloruro sódico. La mayoría de las aguas superficiales pueden utilizarse directamente
para cualquier finalidad, aunque la alta evaporación ha causado un deterioro importante en ciertas aguas
de las regiones áridas.
Numerosos suministros públicos y privados, especialmente en regiones áridas y en muchos países en
desarrollo, reparten aguas que superan este límite (normalmente lo superan en cloruro sódico), sea
porque no se dispone de una agua mejor o porque los costes para conseguirla son prohibitivos.
AGUA SUBTERRÁNEA
El agua subterránea existente en los acuíferos en realidad sólo ocupa los poros y fracturas del sedimento
o roca; únicamente en las cuevas subterráneas de algunas calizas karstificadas el agua fluye en forma de
auténticos ríos subterráneos. La mayoría de los acuíferos en rocas sedimentarias en realidad sólo
contienen de un 15 a un 30% de poros abiertos y las fracturas en las rocas ígneas y metamórficas
constituyen sólo un pequeño porcentaje de su volumen. Además, gran parte del agua no circula, sino que
es retenida como una película que rodea los granos y tapiza las fracturas por acción capilar (retención
específica).En conclusión, un acuífero con espesor de 100 m podría contener tan sólo el equivalente a 25
m de agua, de la que sólo podrían extraerse entre 12 y 15.
La extracción del agua subterránea no sólo depende de la cantidad que haya sino también de la rapidez
con la que puede desplazarse a través de los poros. El agua subterránea generalmente se mueve a
velocidades de cm o mm, o incluso menos, por hora. El agua que se extrae de un pozo es, a menudo, muy
antigua, y la velocidad de recarga es lenta en comparación con la de los recursos superficiales.
-
Coeficiente de almacenamiento: está relacionado con la tasa máxima de bombeo continuo de un
acuífero
Caudal específico: tiene relación con la velocidad máxima a la cual el agua puede bombearse sin
que el nivel freático descienda
Las rocas metamórficas e ígneas normalmente contienen mucha menos agua que las sedimentarias
puesto que el volumen de fracturas es pequeño; sin embargo, el agua puede fluir más rápido debido a
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que las fracturas son más largas, continuas e interconectadas. Además, si intersectan zonas con cauces
superficiales, los acuíferos pueden recargarse más rápidamente que los acuíferos sedimentarios típicos.
La minería puede hacer descender tanto los niveles freáticos locales como los regionales, cuando se
bombea agua y se extrae para permitir las operaciones por debajo del nivel freático original. Después de
que las operaciones mineras finalicen, el nivel freático normalmente vuelve a su nivel original, los trabajos
mineros subterráneos se inundan y las cortas se transforman en lagos.
LOS DERECHOS AMBIENTALES DEL AGUA
En EEUU, la Ley Federal sobre Especies Protegidas y la Ley de los Humedales tienen como objetivo
específico la preservación de las poblaciones animales y los hábitats necesarios para su supervivencia. Son
bastante evidentes los efectos de la extracción de las aguas superficiales sobre la vida silvestre, y puede
evidenciarse su relación con la disminución de peces, castores o aves acuáticas. La captación de aguas
subterráneas tiene efectos menos inmediatos y obvios, pro los ríos descienden de nivel, las fuentes se
secan y las tierras húmedas pantanosas se convierten poco a poco en praderas. Los efectos combinados
del drenaje superficial y la extracción de agua subterránea son especialmente evidentes en los flujos
migratorios de aves.
Ya no es suficiente con tratar de satisfacer las exigencias de agua para hacer crecer las cosechas o para
abastecer las ciudades Cada nuevo uso importante y cada captación de agua desde las fuentes
superficiales o subterráneas debe considerarse en términos de impacto, tanto como de necesidad. El
resultado es una consideración mucho más cuidadosa de las necesidades del agua, unas prácticas mucho
mejores sobre ahorro y, con frecuencia, unos precios más elevados.
DESALINIZACIÓN DEL AGUA
Desalinización o desalación: resultado de cualquiera de los siguientes procesos o combinación de ellos:
1- Destilación: de una salmuera para obtener agua dulce. El agua salada se lleva a ebullición y el
vapor originado se condensa como agua dulce. La sal disuelta permanece, haciendo que la
salmuera que queda después del proceso sea más salada.
2- Electrodiálisis: utiliza dos membranas especiales que permiten el paso selectivo del sodio (Na +) o
el cloro (Cl-). Conforme el agua salada pasa entre las dos membranas, los iones sodio son
conducidos a través de una membrana hasta el cátodo y los iones cloro a través de otra membrana
hasta el ánodo. El resultado es un caudal de agua dulce que sale del centro de la celda y una
salmuera más salada desde los laterales que contienen los electrodos.
3- Ósmosis inversa: produce agua dulce a partir de un agua salada al forzar a las moléculas de agua a
atravesar una membrana semipermeable, al someter al agua a una gran presión. La membrana
tiene poros que permiten pasar a su través a las pequeñas moléculas de agua, pero impide el paso
de los grandes iones hidratados (Na+ y Cl-). Alrededor del 30% del agua salada original pasa a través
de la membrana para producir agua dulce, mientras que se descarga el agua residual, más salada.
4- Congelación: se basa en el hecho de que, cuando el agua salada se enfría, el hielo que se forma
está constituido por agua dulce y la sal se concentra en la salmuera residual. El proceso consiste
en llevar el agua salada al interior de una cámara frigorífica, en la que los cristales de hielo que se
forman se separan y recogen para producir agua dulce. La salmuera, ahora más salada, se separa
de los cristales de hielo mediante el uso de pequeñas cantidades de agua dulce y luego se la extrae.
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En todos los procesos de desalinización se obtiene como subproducto una salmuera que puede ser tóxica
y
corrosiva.
Todos
los
procedimientos
de
desalinización requieren la
aplicación
de
cantidades
considerables de energía y son
relativamente caros, si se
compara con lo que cuestan los
sistemas de suministro de agua
superficial o subterránea que
surten a la mayoría de
comunidades. La consecuencia,
la desalinización normalmente
se utiliza sólo cuando no
existen otras alternativas.
Puesto que los suministros de
agua dulce son cada vez más
escasos, los países y ciudades
de áreas desérticas y de islas
contemplan cada vez más la
desalinización
como
una
posibilidad viable, aunque más
cara, de agua potable. Esto
ocurre sobre todo en países como Arabia Saudí a lo largo del Golfo Pérsico, donde el petróleo es
abundante y barato pero el agua es escasa.
PROBLEMAS POTENCIALES DEL AGUA
El agua se distribuye irregularmente sobre la superficie de la Tierra. Esto ocasiona frecuentemente
problemas de suministro y calidad y se prevé claramente que tales problemas irán en aumento en los
próximos años. En áreas con una intensa concentración de población, especialmente las que están
alejadas de los grandes ríos, la demanda local puede fácilmente superar los aportes. Las regiones áridas
se ven constantemente afectadas por aportes de aguas superficiales inadecuados, con el consiguiente
deterioro en la calidad del agua debido a alta concentración de sales por evaporación, y en algunas áreas,
con el agotamiento de las aguas subterráneas.
APORTES SUPERFICIALES LIMITADOS. EL PROYECTOS DEL RÍO COLORADO
Los desiertos, en virtud de su escasez de agua han sido siempre algunas de las áreas más inhóspitas del
mundo. Hemos superado en parte la aridez de los desiertos al hacer que los ríos los atraviesen y al
bombear el agua subterránea de los acuíferos. Sistemas más modernos han permitido la extensión de la
agricultura por regiones áridas de todos los continentes y han convertido partes de desiertos de Israel y
California en algunas de las regiones más productivas del mundo, permitiendo el desarrollo de grandes
centros de población en lugares donde el agua superficial disponible de forma natural no hubiera podido
abastecer tales poblaciones.
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Las regiones desérticas de bajas latitudes han demostrado ser buenos lugares para la agricultura y el
desarrollo a gran escala, ya que muchas de ellas permiten el crecimiento de cosechas todo el año, pero
una agricultura extensiva en estas áreas requiere el consumo de enormes cantidades de agua. Las altas
tasas de evaporación hacen que el agua llegue a ser un recurso no renovable, puesto que el reciclado es
bajo. La fuente de las enormes cantidades necesarias para el desarrollo y el mantenimiento de nuestras
actividades son los ríos existentes en áreas adyacentes más húmedas y el agua subterránea. Los proyectos
planificados se encuentran con graves problemas como las fluctuaciones anuales y estacionales, las presas
almacenan agua para el uso, pero también han provocado un incremento de la salinidad al producirse una
evaporación excesiva. Una posible solución es la construcción de una planta desalinizadora, pero el
subproducto salino procedente de la planta habría que conducirlo al mar. Además, las presas han
eliminado el problema de las inundaciones que antes se producían periódicamente en la cuenca baja del
río, sin embargo, ahora es habitual que las presas se encuentren tan llenas de agua destinada al riego que
no pueden almacenar más agua para impedirlas inundaciones. Además, las llanuras aluviales aguas debajo
de las presas están ahora superpobladas; la presencia de esta población limita la rápida liberación del
exceso de agua, imprescindible para el control de inundación. Hay que añadir la necesidad de generar
energía hidroeléctrica para hacer frente al aumento de la demanda exigida por el bombeo de agua a varias
áreas servidas por la cuenca. La presencia de presas ha alterado la distribución natural estacional de
sedimentos y ha afectado el hábitat fluvial natural necesario para la supervivencia de la pesca nativa.
EL AGOTAMIENTO DEL AGUA SUBTERRÁNEA Y EL PROBLEMA DEL ACUÍFERO DE LAS MESETAS
En condiciones normales, la cantidad de agua subterránea y el nivel freático se encuentran, a la larga, en
equilibrio; la recarga se compensa con la descarga. Cuando comienza el bombeo este equilibrio se rompe
y el nivel freático desciende. Si se bombean sólo pequeñas cantidades de agua el descenso puede ser
local, y se manifiesta en un cono de depresión alrededor de un único pozo. Si se bombean grandes
cantidades desde muchos pozos, la caída del nivel puede afectar a grandes extensiones. Puede también
llevar consigo la disminución de la descarga natural hacia los ríos, hacia el mar o de las tasas de
evapotranspiración.
El agua subterránea se considera un recurso seguro y es sostenible cuando la cantidad que se bombea
permite la extracción durante largos periodos de tiempo sin que haya un descenso continuado del nivel
freático. La sobreexplotación del acuífero produce un descenso progresivo del nivel freático y, al final, un
descenso de la velocidad a la cual se puede seguir sacando agua.
Sólo del 15 al 25% de la capa de agua de un acuífero es realmente extraíble. Además, conforme el nivel
freático desciende por el bombeo, el espesor de la capa saturada también lo hace, y la capacidad de las
extracciones adicionales también baja porque la mayor parte del movimiento del agua se hace lateral, en
lugar de fluir directamente hacia abajo por la fuerza de la gravedad.
Tendremos, o bien que encontrar la forma de vivir con el agua disponible en la región en la que
habitamos, o bien estar dispuestos a pagar por los sistemas masivos de transporte de agua; nunca
encontraremos un modo de vivir sin agua.
SUBSIDENCIA DEL TERRENO PRODUCIDA POR LA EXTRACCIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA
La extracción de grandes cantidades de agua subterránea en algunas zonas ha llevado no sólo al descenso
de los niveles freáticos sino también a una importante subsidencia local de la superficie del terreno. La
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captación del agua subterránea de la mayoría de los acuíferos no tiene efecto alguno o muy pequeño
sobre la superficie del terreno, debido a que el agua sólo se encuentra de forma intersticial entre los
granos de la roca, que son los que realmente soportan la columna de roca suprayacente. Sin embargo, en
algunos acuíferos confinados o semiconfinados constituidos por sedimentos de grano fino, el agua
atrapada soporta parcialmente el peso de la roca situada por encima. Así, cuando el agua es bombeada al
exterior se produce una subsidencia lenta y generalmente irreversible de la superficie del terreno.
Ocasionalmente, se originan colapsos repentinos. Aunque las velocidades de subsidencia rara vez son muy
rápidas, los efectos y daños que se producen pueden ser: daños en el revestimiento de los pozos, daños
estructurales en los edificios, carreteras y puentes, daños en los cables enterrados, tuberías y alcantarillas,
cambios en la inclinación y en la eficacia de los sistemas de riego, aumento de la susceptibilidad de
inundación en áreas costeras de baja pendiente…
INTRUSIÓN DEL AGUA MARINA EN LOS ACUÍFEROS
En condiciones normales, la presión y flujo del agua subterránea hacia el mar en la mayoría de las áreas
costeras, es suficiente para evitar que el agua salada marina penetre dentro de los acuíferos tierra
adentro. La localización del límite de la interfase agua dulce-agua salada varía de una línea de costa a otra,
dependiendo de la recarga y de la permeabilidad de rocas y sedimentos, y cambia ligeramente en un área
determinada en función de las condiciones climáticas anuales o de periodos más largos.
La extracción de grandes cantidades de agua desde los acuíferos para abastecer las áreas metropolitanas
ha alterado el balance hidrológico natural. La consecuencia de la extracción de grandes cantidades de
agua en zonas costeras es el movimiento de la interfase agua dulce-agua salada tierra adentro, lo que
origina la intrusión del
agua salada dentro de los
acuíferos que antes tenían
agua dulce. Por ello, se
han abandonado pozos de
agua dulce y el aumento
de la salinidad amenaza
los suministros de agua
utilizable en muchas
ciudades
que
están
creciendo rápidamente.
Aunque la intrusión del
agua salada se presenta
fundamentalmente
en
áreas costeras, en otras
regiones, por debajo de
los acuíferos de agua dulce hay un gran acuífero de agua salada. Existe cierta preocupación de que el agua
salada pueda ascender contaminar los acuíferos de agua dulce suprayacentes.
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DETERIORO DE LOS SUELOS DEBIDO AL ENCHARCAMIENTO, LA SALINIZACIÓN Y LA ALCALINIZACIÓN
La irrigación de regiones áridas ha causado también el deterioro o la pérdida de tierra. En las regiones
áridas se originan problemas cuando se aporta agua para los sistemas de riego a ritmo del que los suelos
pueden absorber o drenar. El exceso de agua eleva el nivel freático hasta cerca de la superficie del terreno,
lo que causa el encharcamiento del agua, y la evaporación provoca la concentración de las sales disueltas.
El estancamiento de las aguas es un problema en sí mismo, porque la mayor parte de las cosechas no
pueden sobrevivir si sus raíces se encuentran bajo el agua (excepto algunas como el arroz). El crecimiento
de costras minerales formadas por haluros (salinización) o por sales alcalinas (alcalinización) impide el
crecimiento de las plantas; además, el vertido por escorrentía a los ríos de aguas cargadas de sales reduce
la utilidad del agua para riego en todas partes.
Los suelos salinos pueden rehabilitarse mediante la instalación de costosos sistemas de drenaje
subsuperficial que permiten al agua de riego percolar hacia abajo a través del suelo. Este movimiento
hacia abajo es similar al movimiento natural de las aguas en los suelos de las áreas húmedas y elimina la
formación de sales solubles en la superficie del suelo. Esta práctica sólo se ha llevado a cabo en áreas muy
específicas debido a los excesivos costes para instalar los sistemas de drenaje, porque requiere cantidades
de agua adicionales para lavar los suelos ricos en sales y también porque las sales lavadas pueden alcanzar
los acuíferos ue haya debajo, o simplemente pueden depositarse en otras zonas, aguas abajo.
DESERTIFICACIÓN Y DEFORESTACIÓN
Desertificación: proceso de deterioro de tierras que anteriormente eran útiles, adyacentes a una región
desértica. Puede ser causada por actividades humanas relacionadas con prácticas de laboreo o pastoreo
inadecuadas. Tiene como consecuencia una reducción de la productividad de la tierra y degradación
ambiental, que en ocasiones tiene efectos catastróficos para las poblaciones.
Incluso en áreas de altas precipitaciones las actividades humanas que producen la deforestación pueden
tener efectos devastadores. El exceso de tala de árboles, sobrepastoreo con cabras y prácticas agrícolas
pobres, ha denudado colinas que se han erosionado y reducido la productividad agrícola. En el pasado,
los bosques retenían el agua, y los cauces tenían flujos más regulares. Hoy toda la vegetación ha
desaparecido por lo que en periodos de lluvias los ríos son torrenciales y cuando no llueve permanecen
secos.
Tema 12: El suelo como recurso
INTRODUCCIÓN
Suelo: capa superficial de origen natural que contiene materia viva y que es capaz de mantener el
crecimiento de plantas con raíces. Es el resultado de la meteorización física y química de las rocas
subyacentes mediante procesos que involucran a la hidrosfera y la atmósfera y a los organismos vivos de
la biosfera, que juegan un papel fundamental en la formación y desarrollo del suelo.
Regolito: material suelto no consolidado sin materia viva que se encuentra en superficie y que oculta las
rocas.
El suelo está compuesto por materia inorgánica (mineral) y por materia orgánica, tanto viva como muerta.
Constituye el recurso que explotamos por medio de la agricultura, es renovable, en el sentido de que
99
puede ser preservado y nutrido mediante el uso de fertilizantes y la rotación de cultivos, pero también
puede ser destruido o irreparablemente dañado por agentes naturales o por una intervención humana
poco cuidadosa.
FORMACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE SUELOS
FORMACIÓN: LOS FACTORES MÁS IMPORTANTES
El tipo de suelo es el resultado de diferentes procesos que actúan sobre materiales muy distintos. Se
pueden definir 6 factores principales que actúan en la formación del suelo:
1234-
Roca madre: roca subyacente o los restos de rocas
Clima
Vegetación
Pendiente del terreno: determina la velocidad con la que el agua de lluvia drena y hasta qué
profundidad penetra en el terreno
5- Tiempo: indica el ritmo en la actuación de los procesos
6- Micro y macro-organismos: como bacterias, lombrices de tierra…
PROCESOS GENÉTICOS
Meteorización: Cuando las rocas quedan expuestas en superficie sufriendo constantemente un proceso
de destrucción. El proceso implica desintegración mecánica (meteorización física) y descomposición
química (meteorización química). Es la primera etapa en la formación de suelo.
 METEORIZACIÓN FÍSICA: las rocas se rompen en fragmentos cada vez más pequeños por la actuación
de varios agentes naturales. Depende del tipo de roca que está siendo meteorizada y del clima bajo el
cual sucede este proceso (el viento, la lluvia, la acción del hielo y la diferente expansión y contracción
térmica contribuyen a la rotura de las rocas). La mayoría de las rocas contienen planos de debilidad.
Cuando el material original formado en profundidad se expone en superficie, la disminución de la
presión confinante de las rocas suprayacentes provoca expansión, fracturación y formación de
diaclasas. También se forman cuando una roca ígnea se enfría. Los planos de estratificación de las rocas
sedimentarias, o los planos de fractura originados durante movimientos grandes (tectónicos) o
pequeños, son otras formas de planos de debilidad. En las amplias regiones templadas la presión del
hielo es probablemente el agente de meteorización física más importante. Las cuñas de hielo producen
tensiones capaces de producir la fracturación de la mayoría de las rocas. Además, las plantas y los
animales pueden contribuir significativamente a la meteorización física a través de la acción de cuña
de las raíces de las plantas y árboles de las madrigueras de los animales.
 METEORIZACIÓN QUÍMICA: implica la destrucción de los minerales primarios dela roca para formar
nuevos minerales secundarios, que son más estables en las condiciones de superficie, o para firmar
materiales que pueden ser transportados en disolución. El índice de meteorización es la relación entre
el contenido de un elemento común que hay en un mineral secundario comparado con el contenido
total de dicho elemento en el suelo. El agua es el principal agente de meteorización química, ya sea
reaccionando con los minerales directamente o transportando compuestos de disolución. Aunque
existen muchas reacciones complejas, se pueden agrupar en 6 categorías:
100
Procesos de meteorización química
Hidrólisis
Hidratación
Carbonatación
Oxidación
Intercambio
iónico
Quelación
Reacción de descomposición de los minerales con el agua. Es frecuente en los principales silicatos
formadores de rocas. Ejemplo: 𝑀𝑔2 𝑆𝑖𝑂4 + 4𝐻 + + 4𝑂𝐻 − → 2𝑀𝑔2+ + 4𝑂𝐻 − + 𝐻4 𝑆𝑖𝑂4 
olivino + 4 moléculas ionizadas de agua  iones magnesio e hidroxilo en disolución + ácido
silícico en disolución
Es la adición de una molécula completa de agua a la estructura mineral. Es especialmente
frecuente en minerales de la arcilla y juega un importante papel en la desintegración, puesto que
produce el hinchamiento de los minerales y la separación progresiva de éstos a partir de las
superficies de roca meteorizada.
Es la reacción con el ácido carbónico, que se forma por la disolución del CO2 atmosférico en el
agua de lluvia: 𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 → 𝐻2 𝐶𝑂3  anhídrido carbónico gas + agua  ácido carbónico. El
ácido carbónico reacciona con los minerales, en particular con los carbonatos (calcita, dolomita)
principales componentes de las calizas: 𝐶𝑎𝐶𝑂3 + 𝐻2 𝐶𝑂3 → 𝐶𝑎2+ + 2𝐻𝐶𝑂3−  calcita + ácido
carbónico  iones calcio + iones bicarbonato disueltos
Es la reacción producida por la unión del oxígeno, que se encuentra en abundancia disuelto en
aguas superficiales, con los elementos metálicos (K, Ca, Mg y Fe) de los minerales primarios. Un
ejemplo es la formación de hidróxidos de hierro de color anaranjado o marrón rojizo en las
superficies de las rocas constituidas por minerales de hierro. Así, en el caso del término ferroso
del olivino, la fayalita, el hierro ferroso es el primo en liberarse durante la hidrólisis. Los iones
hidrógeno generados por oxidación del hierro para forma goethita ayudan a proseguir la
meteorización
Implica transferencia de iones (átomos cargados) como Ca, Mg, Na y K, entre otros, entre las
aguas ricas en uno de los iones y un mineral rico en otro. Particularmente importante en la
transformación de un mineral de la arcilla en toro distinto (por ejemplo, la illita, mineral de arcilla
rico en K, puede perderlo cuando éste pasa a la disolución, y adquirir Mg para formar otro mineral
de la arcilla, el montmorillonita
Es una reacción por la cual las moléculas de hidrocarburos absorben metales; se trata de un
proceso biológico que tiene lugar en los suelos.
Los distintos tipos de minerales primarios se alteran a diferentes velocidades, puesto que su capacidad de
meteorización es muy variable. Los minerales secundarios resultantes de procesos de meteorización
dependen directamente de la naturaleza de los minerales primarios y, por tanto, del tipo de rocas que
hay en el subsuelo. El clima es, después de la roca madre, el factor principal en el control de la formación
del suelo. Controla la meteorización y la formación de los suelo directamente a través de la cantidad de
precipitaciones y de la temperatura. Esto incide indirectamente en el tipo de cubierta vegetal del área:
 Climas húmedos tropicales: conducen a una intensa meteorización química que produce suelos
constituidos principalmente por residuos insolubles.
 Cimas de latitudes medias: con congelación estacional, permiten una acumulación mucho mayor
de restos vegetales (una capa de humus) y las especies disueltos pueden no ser eliminadas,
recombinándose para formar minerales de la arcilla, estables.
 Climas áridos cálidos: permiten el crecimiento de una vegetación escasa y aportan muy poca agua,
lo que no permite una meteorización química importante. Consecuentemente, en tales regiones
no se desarrollan verdaderos suelos. En cambio, en la superficie o cerca de ella pueden depositarse
sales, formadas por la evaporación de la escasa agua, o existir una gran variedad de costras de
101

roca, que se conocen con el nombre de calcretas o caliches. La meteorización implica la rápida
destrucción mecánica y física de los silicatos menos resistentes. Los minerales de la arcilla que se
forman son muy pequeños y suelen ser transportados hasta grandes distancias, dejando atrás la
mayor parte de los granos de cuarzo.
Climas fríos: como los que se experimentan en la Antártida, pueden también ser muy secos, debido
a que toda el agua se encuentra en estado sólido y la meteorización química es extremadamente
lenta. La actividad biológica de las plantas y los microorganismos es también muy reducida, pero
la lenta descomposición de la materia orgánica puede conducir a su acumulación, formando
turberas o los llamados muskeg, potentes paquetes de materia orgánica en descomposición, que
se encuentran en Canadá. La rotura mecánica (por la tensión del hielo) es el proceso de
meteorización más importante.
El grado con que los procesos biológicos, sobre todo los relacionados con la vegetación y los
microorganismos, contribuyen a la formación del suelo, dependen de la temperatura y de la humedad
disponibles. Las plantas vivas toman ciertos elementos químicos como nutrientes esenciales, pero éstos
vuelen a la superficie del suelo cuando las plantas pierden sus hojas o cuando mueren. Las plantas también
controlan el contenido de humedad del suelo mediante la transpiración y sirven de protección frente a la
erosión del suelo. Los animales que excavan en el suelo también juegan un importante papel. Estos
procesos biológicos están, a su vez, influenciados por el clima y por la roca madre a partir de la cual se
forma el suelo. Dichos procesos controlan el crecimiento de la vegetación la cual, a su vez, puede permitir
que los animales se desarrollen.
QUÍMICA DEL SUELO
Los suelos son sistemas complejos dentro de los cuales tienen lugar constantemente reacciones químicas.
Estas reacciones se producen, sobre todo, como consecuencia de la presencia de agua y de aire en el
suelo. El aire existente en los poros aporta gases atmosféricos (O, N, CO2), que disueltos en agua juegan
un importante papel en las reacciones. El agua del suelo contiene un gran número de átomos disueltos
en forma de iones cargados positivamente (cationes) como Al3+, Ca2+, K+, Mg2+, Na+, Fe2+ y Fe3+, NH4+
(amonio), H+ e iones cargados negativamente (aniones) como Cl-,SO42- (sulfato), HCO3- (bicarbonato), OH(hidróxido) y NO3- (nitrato).
La temperatura del suelo ejerce un control importante sobre los procesos químicos y bioquímicos:



>0o C: no hay actividad biológica apreciable y los procesos químicos no existen
0o C - 5o C: tanto el crecimiento de las raíces de la mayoría de las plantas como la germinación de
la mayoría de las semillas no pueden llevarse a cabo, pero el agua sí puede desplazarse a través
del suelo, por lo que comienzan a producirse reacciones químicas
6o C - 24o C: la actividad biológica aumenta a temperaturas más altas, aunque las semillas de
muchas plantas de latitudes bajas no germinan hasta que el suelo alcanza una temperatura de 24 o
C.
Las temperaturas varían tanto en ciclos diurnos como anuales y dependen de la profundidad a la que nos
hallemos por debajo de la superficie. Las temperaturas exigen el reconocimiento de varios regímenes de
temperatura del suelo (definidos por la temperatura media anual del mismo y por la media de las
fluctuaciones estacionales, con respecto a la temperatura media). El agua también juega un papel clave
102
en la química y bioquímica del suelo. La cantidad de agua disponible conduce a la definición de los
regímenes de humedad del suelo. Ambos regímenes son factores importantes en la clasificación global
de los suelos.
Los procesos químicos que se desarrollan en ellos están particularmente influenciados por la presencia
de los minerales de la arcilla. Estos minerales presentan una estructura cristalina en la que los átomos
están dispuestos en láminas y las fuerzas de enlace entre las capas son mucho más débiles que las que
existen dentro de la misma capa. Esto permite que las moléculas de agua y otros iones disueltos en ella
penetren entre las capas y lleguen a adherirse fácilmente a la estructura. Los iones pueden quedar fijados
igualmente en la superficie de las partículas arcillosas. Iones y moléculas, unidos de esta forma a las
partículas de arcilla, pueden ser sustituidos por otros, mediante procesos de intercambio. Lo más habitual
es que se produzca un intercambio catiónico. Los cationes comunes sustituyen selectivamente a otros
según la secuencia: Al 3+ Ca2+ Mg2+ K+ Na+. Capacidad de intercambio catiónico: es la capacidad
de un suelo para retener e intercambiar cationes de esta forma. Los minerales de la arcilla formada en las
primeras etapas de meteorización o a partir de una meteorización poco intensa generalmente tienen una
alta capacidad de intercambio, mientras que los que se forman en etapas más avanzadas o por
meteorización intensa tienen una capacidad de intercambio mucho menor. Los suelos con una alta
capacidad de intercambio normalmente tienen una gran capacidad para almacenar nutrientes y suelen
ser más fértiles que los que presentan una baja capacidad de intercambio.
Otro factor importante en la fertilidad del suelo es su acidez o alcalinidad, medidas en términos de pH.
Ciertos cationes, además del H+, especialmente el Al3+ y Al(OH)2+ dan lugar a condiciones ácidas en el
suelo, y se dice que son generadores de acidez; otros, como Ca 2+, Mg2+, K+ y Na+ generan alcalinidad.
Ciertas cosechas requieren valores cercanos a la neutralidad (pH=7) mientras que otras plantas muestran
considerables preferencias por suelos ácidos o alcalinos. Si se quiere que la mayoría de las cosechas sean
satisfactorias, se requiere la adición de correctores calcáreos. Los suelos ácidos a menudo carecen de
ciertos nutrientes y pueden necesitar la adición de correctores calcáreos, además de otros correctores
para elevar su pH. La lluvia ácida, generada por el incremento de gases de azufre y nitrógeno enviados a
la atmósfera, ha disminuido el pH de los suelos de algunas regiones y ha contribuido a lavar y eliminar
nutrientes valiosos, reduciendo así su fertilidad y productividad. La acidez, afecta reduciendo la fertilidad
por lixiviación de Ca, Mg, K, y muchos metales traza que son importantes para el desarrollo de las plantas.
CARACTERÍSTICAS DEL SUELO
Color
Textura
Consistencia
Estructura
del suelo
A veces el color viene dado por la roca madre de la que procede el suelo, pero normalmente se
origina durante los procesos de formación del mismo
Se utiliza para clasificar suelos y viene definida por los porcentajes de arena, limo y arcilla
presentes en él. Un suelo constituido por una mezcla en la que están presentes en cantidades
apreciables los tres componentes o fracciones granulométricas se denomina fango. La textura
de un suelo es importante, en tanto que determina directamente la cantidad de agua que será
retenida o se escapará.
Es una propiedad que se relaciona con la tenacidad del suelo mojado o la plasticidad del suelo
húmedo.
Se refiere a la presencia y naturaleza de terrones, formados por agregados de partículas
individuales. La estructura del suelo se establece describiendo forma, tamaño y estabilidad de
los agregados o terrones y es una propiedad de considerable importancia en agricultura, pues
103
afecta a la facilidad del laboreo, a la susceptibilidad a la erosión y a la facilidad con que el agua
penetra en el suelo seco. Los cuatro tipos básicos son: laminar, prismática, en bloques y granular.
Son las distintas Horizontes
orgánicos: Horizonte O1: se pueden reconocer las
capas
constituidos por restos de plantas originales
horizontales que plantas y animales
Horizonte O2: formado por material
quedan expuestas
descompuesto (humus)
en un perfil del
Horizontes
minerales:
se Horizonte A: se superpone al B. Con más
Horizontes suelo vertical. Los
de
partículas materia orgánica
se componen
edáficos horizontes
de
arena, Horizonte B: con más materia mineral y
distinguen por su detríticas
fragmentos minerales de menos friable (fácilmente desmenuzable)
composición
química y su tamaño limo y minerales de la Horizonte C: compuesto por el material
arcilla y otros productos original meteorizado
estructura.
similares, resultado de la Horizonte R: formado por la roca
meteorización
consolidada subyacente
CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS
Según el Sistema de Clasificación Comprensivo de Suelos (CSCS) se clasifican los suelos basándose en
características de los suelo tales como la morfología y la composición, y se esfuerza en realizar un intento
para definir cuantitativamente estas características y usar los rasgos observables realmente. El CSCS está
basado en una jerarquía de 6 niveles:






Órdenes
Subórdenes
Grandes Grupos
Subgrupos
Familias
Series
La división distinguible más pequeña de un suelo en un área geográfica determinada es el polipedión y
cada polipedión cae dentro de uno de los 10 órdenes de suelos solamente.
TIPO DE SUELO Y USO DE LA TIERRA
El uso potencial del suelo depende de sus propiedades particulares. El que los suelos sean adecuados no
es suficiente para su uso satisfactorio en agricultura; existen otros factores como el de la disponibilidad
de agua.
SUELOS Y AGRICULTURA
Los suelos que pueden utilizase para el cultivo se dice que son fértiles. Esto significa que el suelo es lo
suficientemente rico en los nutrientes necesarios como para permitir el crecimiento sostenido de las
plantas y árboles útiles para el ser humano. La capacidad real de un suelo para mantener tal crecimiento
es la productividad y depende de que el suelo sea fértil y de que tenga una estructura y consistencia
adecuada que permita trabajarlo con facilidad. El arado airea el suelo, permite la circulación de agua y
facilita el crecimiento de las raíces de las plantas. El suelo puede ser improductivo si se drena demasiado
rápido, es decir, si es muy permeable, y también pueden ser estériles si son impermeable.
104
Suelos productivos
 Entisoles y aridisoles: suelos de áreas montañosas y desérticas
 Oxisoles y la mayoría de los ultisoles: se encuentran en regiones
tropicales y subtropicales. Sus nutrientes esenciales se han movilizado,
dejando un suelo estéril que tiende a ponerse duro como un ladrillo.
 Inceptisoles: suelos de las áreas de tundra son incapaces de sostener un
cultivo, pues a menudo están congelados
 Histosoles: suelos orgánicos de la mayoría de las áreas pantanosas son
demasiado ácidos
Suelos no productivos
 Mollisoles, alfisoles y
espodosoles: suelos de las
regiones templadas y más
húmedas del planeta
Solo alrededor del 10% de la superficie sólida de la Tierra está constituida por campos de cultivo
productivos. Estas tierras productivas generan el 97% del alimento del mundo. Los desiertos tienen
algunas áreas potencialmente fértiles y productivas, el principal factor que se los impide es la falta de
agua. Para compensar las pérdidas por evaporación es necesario un enorme volumen de agua, para que
los desiertos lleguen a ser fértiles.
Problemas relacionados con la permeabilidad del subsuelo, o con la ausencia de nutrientes, podrían
resolverse mediante determinadas prácticas agrícolas y mediante el uso de productos químicos y
fertilizantes. Se necesitan 7 elementos químicos en cantidades importantes para el crecimiento de las
plantas: H, O, N y C (los cuatro se encuentran originalmente en el aire y el agua), además de fósforo (P), K
y Ca (provenientes de los minerales del suelo). Otros 9 elementos se necesitan en cantidades menores o
traza: Mg, S, B (Boro), Cu, Fe, Mn, Zn, Mb y Cl. N, P y K se añaden como fertilizantes en cantidades
importantes.
LA GESTIÓN DEL SUELO
La tierra (y por tanto el suelo) es un recurso extraordinario, debido a que puede dársele diferentes usos,
muchos de los cuales se excluyen mutuamente. La utilización del suelo como recurso agrícola
necesariamente entra en conflicto con otros usos alternativos, que podrían aplicarse en un área
determinada. La utilización de la tierra para fines alternativos de la agricultura, ya sea para el desarrollo
urbano, para la construcción de carreteras o para trabaos de minería, supone una gran amenaza para el
suelo como recursos y para la cadena de producción de alimentos que depende de él. Sin embargo, otra
amenaza es la que supone la degradación y el deterioro de los suelos por procesos naturales por
intervención humana o por ambas causas.
EROSIÓN Y DETERIORO DEL SUELO
LA EROSIÓN DEL SUELO
Sin el efecto de fijación y estabilización que proporciona la materia orgánica y la vegetación, el suelo
pronto sería arrastrado por el viento y la lluvia hasta los ríos o el mar. De hecho, éste es el último destino
de cualquier suelo, que continuamente renueva la superficie terrestre. Lo que nos preocupa es la
velocidad con que dichos procesos de renovación tienen lugar, cómo afecta la intervención humana a
dicha velocidad y si de lo que se está regenerando por meteorización química.
La velocidad de la erosión natural varía claramente de un área a otra y depende de la geología local, del
clima y de la topografía. Después de la intervención del hombre con el cultivo extensivo, los ríos
transportan unas dos veces y media más suelo que la cantidad original. La subsiguiente degradación de la
105
tierra se estima que ha dañado o destruido una tercera parte de la superficie cultivable del planeta, y sus
efectos se harán pronto evidentes en el descenso de la producción agrícola mundial.
AGOTAMIENTO, DETERIORO Y ENVENENAMIENTO
Los nutrientes orgánicos e inorgánicos vuelven de forma natural al suelo cuando las plantas pierden las
hojas o cuando mueren. No hay pérdida de nutrientes, a menos que, por razones climáticas, haya un
exceso de lavado. Sin embargo, la mayoría de las cosechas se retiran totalmente del suelo sin permitir que
éste se aprovisione de nuevo. Si no se toma ninguna medida para contrarrestar este agotamiento, la
producción desciende con el tiempo y las plantas se vuelven enanas, deformes o enfermas, y al final, el
suelo acaba siendo estéril.
Los suelos pueden también ser incapaces de mantener el crecimiento de las plantas debido a la presencia
de ciertas sustancias tóxicas en cantidades relativamente importantes. Una cantidad excesiva de una
sustancia necesaria para el crecimiento de las plantas podría llegar a ser tóxica. También pueden
encontrarse de forma natural sustancias tóxicas que se pueden haber introducido como subproductos de
industrias de la extracción y producción.
DESERTIFICACIÓN Y DEFORESTACIÓN
Desertificación: término utilizado para escribir la transformación de una tierra agrícola productiva en un
desierto. Aunque las prolongadas sequías son la causa más evidente de la desertificación, el ser humano
es el verdadero culpable, pues puede haber sido causada por el sobrepastoreo, por la tala intensiva de
madera, el abuso de la tierra, la mala administración del suelo y del agua y, en general, por la alteración
del paisaje.
A menudo, donde la desertificación daña el suelo, la deforestación lo elimina totalmente. Los árboles y
otras formas de vegetación, juegan un papel muy importante en la retención del suelo, disminuyendo
además la escorrentía del agua de lluvia y aumentando su humedad. La eliminación de la vegetación lleva
inevitablemente a la erosión y pérdida de suelo, reduciendo el valor agrícola de cualquier tierra.
CONSERVACIÓN: LA CLAVE DE LA CIENCIA DEL SUELO
La conservación se relaciona con el esfuerzo por hacer mínima la erosión del suelo, minimizar también la
pérdida de nutrientes por lixiviado y prevenir la acumulación excesiva de sales o álcalis por medio del
control del drenaje y la reposición nutrientes que fueron extraídos durante el cultivo. Son bien conocidas
ciertas prácticas de conservación, como la rotación de cultivos, que supone la sucesión de cosechas
diferentes plantas en la misma parcela de suelo. El principio de esta práctica se basa en que allí donde
una cosecha ha sometido el suelo a una erosión intensa, deben plantarse cosechas de grano pequeño que
tienen menor riesgo, al tiempo que la hierba protege al suelo frente a la erosión. Otra práctica habitual
es la de arar siguiendo las curvas de nivel, de forma que la escorrentía superficial sea retenida por los
surcos. El terreno en pendiente puede ser también aterrazado para reducir la escorrentía y prevenir la
formación cárcavas, mientras que los canales naturales pueden controlarse mediante la construcción de
presas y zanjas. La tierra de cultivo puede protegerse de la erosión mediante vallas y áreas de arbolado y
pradera; la eliminación de estas protecciones puede resultar desastrosa, ya que el suelo arado es muy
vulnerables frente al viento y la lluvia. En muchas áreas, el arado convencional está dando paso a la
siembra “perforadora”, en la que las semillas se entierran en un hayo practicado a una profundidad
106
apropiada. Este procedimiento reduce la cantidad de energía consumida ya que sólo se necesita una
pasada del tractor en lugar de dos o tres, aunque hay que descontar de los beneficio es el coste adicional
que se genera por la necesidad de una mayor cantidad de herbicidas que destruyan las malas hierbas que
normalmente se eliminan por el arado.
El peligro en que se encuentra este recurso es grave. La causa principal de esta amenaza es la población
humana, que desnuda la tierra de los árboles y otras coberteras; también es la causa del exceso de
plantación y de la sobreexplotación agrícola. No tiene en cuenta las prácticas adecuadas de fertilización,
irrigación y rotación de cosechas; además, se vende buen suelo agrícola para desarrollar los núcleos
urbanos.
Tema 13: Los recursos del futuro
RECURSOS MINERALES FUTUROS
Aun cuando el suministro global de material es enorme o incluso inagotable, los yacimientos individuales
son pequeños y finitos. El agua y el aire se reciclan rápidamente y, por tanto, se renuevan de forma
constante, sin embargo, muchos recursos minerales aparecen en cantidades determinadas en ciertos
lugares y llegan a agotarse. Los recursos minerales se han formado mediante ciclos geológicos y
geoquímicos. La explotación humana de los mismos sigue otros ciclos.
Llegará el día en el que se habrán encontrado ya todos los yacimientos de fácil acceso. Esto producirá un
cambio, probablemente por diferentes vías: por ejemplo, las tierras previamente consideradas
inexplotables, tales como la Antártida, serán investigas y, con el tiempo, explotadas. Otro paso será
explora los fondos oceánicos: en las profundidades del mar hay una gran cantidad de nódulos de
manganeso, y en las dorsales oceánicas, a profundidades de unos 1.500 m, hay depósitos de ciertos tipos
de metales. El hecho de que otros tipos de yacimientos minerales del registro geológico parezcan haberse
formado mediante los mismos procesos submarinos, hace pensar que la exploración continua del fondo
oceánico podría revelar la existencia de algunos de esos yacimientos. En este sentido, podemos concebir
el fondo oceánico como otro continente, similar a la Antártida, para la exploración de minerales.
Un lugar más probable para buscar yacimientos es en las partes más profundas de los continentes. Se cree
que la mayoría de los yacimientos están todavía sin descubrir, ya que algunos se han descubierto por
casualidad o a consecuencia de brillantes deducciones; también hay muchos que se encuentran a miles
de metros de profundidad y solo afloran en la superficie cuando la erosión los pone al descubierto.
En la actualidad, algunos países disponen de programas cuyo objetivo es la modelización tridimensional
de la corteza, que será el comienzo de un mapa detallado d la corteza, a profundidades de 10.000 m o
más. Cuando esto se logre, se abrirá una nueva frontera, mayor que la superficie de todos los continentes.
La explotación de yacimientos profundos se realizará en medios hostiles, porque la ubicación será remota,
y la presión y la temperatura, extremas; se requerirán nuevos descubrimientos, como la tecnología minera
robótica. Los grandes costos de extracción limitarán esa minería los yacimientos más ricos, y a que la
minería puede depender en gran medida de la recuperación de materiales. En la actualidad explotamos
grandes cantidades de minerales, que una vez fueron considerados escombreras, gracias a los avances
tecnológicos en minería y en técnicas mineralúrgicas y metalúrgicas. Futuros avances harán posible la
explotación de leyes aún más bajas, hasta que la cantidad de metal recuperado no cubra los costes del
107
procesado de la mena, por lo que explotar metales escasos incluido en soluciones sólidas resultará
extremadamente caro.
EL MEDIO AMBIENTE EN EL FUTURO
El aumento de la población durante el siglo XXI demandará mayor espacio para vivir, más agua, energía y
recursos minerales, que producirán cada vez mayor presión sobre el medio ambiente y un probable
incremento de la contaminación de la atmósfera y del agua de la Tierra. El factor medio ambiental que
más preocupa hace referencia al calentamiento global. Si continúa la tendencia del último siglo, el
calentamiento de la atmósfera de la Tierra se incrementará, teniendo como consecuencias la subida del
nivel de mar y cambios en los patrones de precipitación.
METALES PARA EL FUTURO
METALES ABUNDANTES
El hierro y el aluminio se han convertido en dos metales principales para la construcción de edificios,
transportes y muchos otros aspectos de nuestras vidas, y así continuarán hasta su agotamiento. Sus
reservas son grandes, las tecnologías están bien desarrolladas, los costes son bajos en comparación con
otros metales y la infraestructura para su abastecimiento y reciclado está disponible y es eficaz. No hay
metales que puedan sustituirlos de forma rentable. Los otros metales abundantes: Si, Mg, Mn Ti, también
tienen grandes reservas y modelos de uso que continuarán.
METALES ESCASOS
Los metales escasos continuarán sirviendo en miles de aplicaciones en el siglo XXI. Algunos, como Cu, Pl y
Be, encontrarán mayor uso en nuevas innovaciones electrónicas, mientras que otros (Pb y Ag) verán cómo
disminuye por nuestro deseo de reducir su impacto ambiental negativo.
 Las reservas de metales escasos han crecido hasta alcanzar los niveles más altos de todos los tiempos
por el mejor conocimiento de la tectónica de placas y de sus tipos de yacimientos así como por los
avances de las tecnologías necesarias para su recuperación.
 Los metales preciosos tendrán su atractivo en joyería, lo que se valorará en términos monetarios y
encontrarán cada vez más aplicaciones tecnológicas.
 Los metales ferroaleados serán cada vez más importantes, a medida que se desarrollen esquemas de
aleaciones nuevas.
 Los metales especiales encontrarán muchas nuevas aplicaciones en el creciente mundo de la industria
electrónica.
LOS FETILIZANTES Y PRODUCTOS QUÍMICOS PARA EL FUTURO
El crecimiento de la población mundial exigirá un gran incremento en el uso de fertilizantes, para
enriquecer los tipos de cultivos antiguos y nuevos, y para conseguir su máxima productividad.
 El suministro de Ni a partir de la atmósfera de la Tierra es inagotable, pero convertirlo en compuestos
útiles requiere importantes cantidades de energía.
 Los yacimientos de K marino y de fosfatos son extensos, y los suficientemente abundantes para cubrir
las necesidades hasta mucho más allá del siglo actual. Las reservas de fosfato de alta ley son grandes;
además hay inmensas cantidades de yacimientos de baja ley.
108
 Los depósitos de sal son accesibles en muchas regiones y los océanos contienen reservas inagotables.
 Los yacimientos de S natural son grandes, aunque nuestra continua dependencia de los combustibles
fósiles como fuente de energía y de los yacimientos de sulfuros para metales garantizará cantidades
enormes e S como subproducto. Además, los océanos contienen grandes cantidades de S disuelto. Una
gran preocupación, sin embargo, derivada del uso creciente de fertilizantes, ha sido el descubrimiento
de amplias “zonas muertas” en desarrollo, donde los grandes ríos llevan los nutrientes a los océanos.
LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Y LOS MINERALES INDUSTRIALES PARA EL
FUTURO
La Tierra dispone de una gran variedad de rocas y minerales para construcción y usos industriales, con
tal distribución y cantidad que siempre habrá recursos. Puede producirse alguna escasez local en regiones
con una demanda muy alta o con una alta exigencia social de limitar la extracción en las áreas fuente. Los
costes de transporte de los productos se incrementarán, pero esto no limitará gravemente su
disponibilidad. Algunos materiales naturales, como el asbesto, se verán cada vez más reemplazados por
otros sintéticos La síntesis de gemas se incrementará, los diamantes sintéticos encontrarán nuevas
aplicaciones tecnológicas y pueden comenzar a competir con las gemas naturales en el mercado de la
joyería.
ENERGÍA PARA EL FUTURO
COMBUSTIBLES FÓSILES
Existen grandes preocupaciones sobre el impacto ambiental relacionado con la quema de combustibles
fósiles, que de forma irreversible está alternado el contenido de CO2 en la atmósfera y acelerando el
calentamiento global.
Todavía el principal producto que se elabora a partir del crudo sigue siendo la gasolina para vehículos de
motor. La naturaleza cambiante de los precios de la gasolina promovió el interés por coches más pequeños
y eficientes incluyendo el desarrollo de modelos híbridos, y habrá un incremento significativo de otros
combustibles; flexibles (para poder utilizar más de un tipo de combustible líquido), híbrido (capaz de
funcionar con combustible líquido o electricidad) y, además, coches eléctricos. La producción de
biocombustibles probablemente se incrementará.
ENERGÍA NUCLEAR PARA EL FUTURO
La preocupación medioambiental en lo concerniente al incremento de los niveles de CO2 en la atmósfera
y el consecuente calentamiento global durante el siglo XXI, han llevado a EEUU a reconsiderar el empleo
de energía nuclear como la mejor fuente de energía eléctrica, a pesar del problema del almacenamiento
de residuos nucleares de alta actividad no está solucionado.
La fusión nuclear, a pesar de todo lo cuestionada que ha estado en el mudo de la energía, proporciona la
misma energía del Sol. Actualmente, se encuentra en una etapa de desarrollo muy inicial y no se espera
que pueda comercializarse durante la primera mitad del siglo XXI
ENERGÍAS RENOVABLES PARA EL FUTURO
Entre las principales razones que han suscitado el interés por estas energías, están el temor de un futuro
desabastecimiento de los combustibles fósiles finitos, los que supondría una mayor dependencia de las
109
importaciones, un coste cada vez más elevado, y el calentamiento global derivado de los combustibles
fósiles por emisiones de CO2 en la atmósfera. Las energías verdes renovables, hidroeléctrica, solar, eólica,
geotermal, biocombustible, oceánica y el poder del hidrógeno, están todas creciendo a nivel mundial,
pero probablemente no superará a los combustibles fósiles y a la energía nuclear como principales fuentes
de energía hasta después de 2025.
 La naturaleza “verde” de la energía hidroeléctrica está ahora eclipsada en algunos países por razones
medioambientales relacionadas con la alteración de sistemas fluviales y el impacto sobre la migración
de los peces.
 La energía solar, aunque se ha incrementado batanes rápido, contribuye muy poco a las necesidades
de abastecimiento de electricidad. Se prevé que en un futuro, la mejora de la eficiencia de los paneles
solares, así como de los diseños de las edificaciones que permitan la instalación de paneles solares
sobre los tejados, incrementarán su producción.
 La energía eólica es la fuente de energía renovable que se ha incrementado más rápidamente y que
probablemente continuará haciéndolo durante los próximos 25 años. La instalación de algunos molinos
de viento gigantes ha sido muy criticada, aludiendo a que causan la muerte de lagunas aves migratorias.
En la actualidad se continuará desarrollando diseños innovadores que mejoren la eficiencia de los
molinos.
 La energía geotérmica continuará desarrollándose lentamente y contará con la limitación geográfica.
 La energía oceánica cuenta también con limitaciones similares, quedando reducida a pocas zonas
costeras, por lo que también crecerá lentamente.
 El empleo de biocombustibles, especialmente el biodiesel, se espera que continúe desarrollándose en
los próximos años. Por otra parte, estos combustibles generan preocupación sobre un posible
desabastecimiento mundial de alimentos, así como otros problemas medioambientales asociados.
 El hidrógeno como fuente de combustible para el transporte queda todavía para el futuro y llegará
dentro de muchos años.
EL AGUA Y EL SUELO PARA EL FUTURO
En muchos lugares ya estamos experimentando restricciones importantes de suministro de agua potable.
El agua es fundamental para la vida y no tiene sustituto; por tanto, o bien restringimos nuestras
actividades de zonas con mucha agua, o construimos infraestructuras para llevar el agua al lugar en que
se precise. El crecimiento de las poblaciones y la correspondiente necesidad de alimentos nos obligarán a
construir más sistemas de transporte y depuración en centros de población y zonas agrícolas. El reciclado
del agua será más frecuente y los sistemas de riego más eficaces. El incremento de la demanda someterá
a tensión la disponibilidad de algunas fuentes superficiales y tenderá a agotar los acuíferos subterráneos,
generando problemas ambientales. Como los océanos son el único suministro inagotable de agua,
inevitablemente se desarrollarán más proyectos de desalinización, lo que consumirá grandes cantidades
de energía.
Para alimentar la población de finales de este siglo se necesitarán más tierras de cultivo. Al mismo tiempo,
las mejores se han perdido en aras del desarrollo, o se han degradado por erosión. Además el desarrollo
de nuevas tierras de cultivo conduce normalmente a una fragmentación mayor de las reservas forestales
mundiales y de las praderas y los pastos, y rompe los hábitats de los animales.
110
Tema 14: Los recursos geolo gicos de Espana
España tiene una gran variedad de yacimientos minerales metálicos y de rocas y minerales industriales,
así como importantes recursos energéticos e hídricos. Es el país con el mayor nivel de producción de
materias primas para uso interno. Ocupa el primer lugar como productor de diferentes minerales no
metálicos, tales como celestina, sulfato sódico, magnesita, potasa, sepiolita y rocas ornamentales, en
particular, granito y mármol. Hay grandes canteras activas de yeso, arcilla, pizarra y áridos. Algunas
mineralizaciones españolas constituyen ejemplos mundiales de yacimientos. A pesar de la existencia de
grandes reservas metálicas en nuestro país, actualmente sólo existe minería activa de cobre-sulfuros
complejos, estaño, wolframio y níquel.
Hasta los años 80, el deterioro medioambiental se consideraba una consecuencia inevitable de la industria
extractiva. Esto produjo muchos problemas ambientales vinculados a la contaminación de agua, aire y
suelos. En 2006, la UE cambia la ley sobre gestión de los residuos de industrias extractivas. La
incorporación al ordenamiento interno español de esta directiva se lleva a cabo mediante un Real Decreto
en 2009 sobre gestión de los residuos de las industrias extractivas y protección y rehabilitación del espacio
afectado por actividades mineras, y que además, unifica y mejora las disposiciones relativas a la
protección del medio ambiente en el ámbito de la investigación y aprovechamiento de los recursos
minerales regulado por la Ley de Minas.
Respecto a los recursos energéticos, el país tiene una gran tradición en la minería del carbón, que se
remonta unos 160 años atrás. La producción nacional de carbones ha menguado considerablemente, si
bien España cuenta con abundantes reservas. Las reservas de uranio también son considerables. La
producción de petróleo y gas, que proviene fundamentalmente de los campos Mediterráneo, Atlántico y
terrestre (Sevilla-Huelva) es muy limitada, y España depende principalmente del suministro externo de
hidrocarburos. Hay un grupo de minas pequeñas en las que aparecen algunos tipos de gemas y otros
minerales especiales aunque su interés económico es muy limitado.
RECURSOS METÁLICOS
Los yacimientos minerales metálicos de España comprenden los formados en contextos plutónicos y
volcánicos, los yacimientos hidrotermales (filonianos, en skarn y en zonas de cizalla) y los yacimientos
estratoligados, de muchos tipos diferentes. Se produjo, o está influenciado, por los dos eventos
orogénicos principales que afectaron a España, de forma que los yacimientos minerales se clasifican en
términos del tiempo al que pertenecen: “Variscos” (rocas afectadas o producidas por la Orogenia Varisca)
o “Alpinos” (rocas afectadas por la colisión de las placas Africana Ibérica-Europea)
YACIMIENTOS PRE-VARISCOS Y VARISCOS (PALEOZOICOS)
Mercurio: En la Península Ibérica se encuentra la mina de mercurio más famosa del mundo y yacimientos de
cinabrio en rocas de edad paleozoica a mesozoica. Entre estos yacimientos pueden citarse los estratoligados,
relacionados con baritina, en calizas cámbricas y dolomías en Badajoz, yacimientos epigenéticos y estratoligados
asociadas a rocas cámbricas y carboníferas en Asturias, filones en dolomías Triásicas en el Sistemas Ibérico y en
areniscas del Bundsandstein en Castellón. El más importante es el yacimiento de Almadén, del que ha salido,
aproximadamente, la tercera parte de todo el mercurio mundial.
111
Almadén se encuentra dentro de la sucesión Paleozoica de la Zona Centroibérica, y se caracteriza por una
secuencia relativamente monótona de sedimentos siliciclásticos de plataforma marina, con algunas rocas
carbonatadas y algunas rocas ígneas máficas. La minería de mercurio aquí es tan especial por 4 razones:
1. El distrito de Almadén ha sido explotado de forma continua desde épocas anteriores a los romanos
2. La gran cantidad de mercurio presente, con reservas originales estimadas de cercas de 8 millones de
frascos
3. La clara relación entre magmatismo mantélico (el manto como origen del magma) y mineralización
4. La riqueza y la naturaleza monometálica de la mineralización, con pequeñas cantidades de elementos
relacionados geoquímicamente, tales como oro, plata, arsénico o antimonio.
En la zona e Almadén, el principal problema ambiental asociado con la minería el mercurio ha sido el
envenenamiento progresivo de los trabajadores, que llevaban a cabo su trabajo en contacto directo con los
vapores de mercurio; fundamentalmente los mineros que trabajaban en interior y los trabajadores de la planta
metalúrgica. Se trató de minimizar estos problemas mediante la introducción de programas de tiempo reducido.
Otro problema es que el nivel de mercurio en los suelo y en el agua es anormalmente alto en los alrededores de
las minas de Almadén. Esto es el resultado de la actividad minera humana, combinada con la dispersión primaria
y secundaria del mercurio desde el yacimiento. Tales niveles no parecen haber causado ningún efecto anormal
sobre la flora o la fauna local. Este hecho se debe probablemente a la relativa escasez de la pirita en estos
yacimientos, junto con la abundancia e carbonatos, lo que ha impedido la formación de drenajes ácidos. El pH
de aguas y suelos en la zona es por tanto típicamente neutro o incluso levemente alcalino, inhibiendo la
disolución, transporte y reconcentración de los metales pesados en general y de mercurio en particular.
Sulfuros masivos: la Faja Pirítica: La Faja Pirítica es un tipo mundial de provincia metalogénica. Se extiende a
través del suroeste de la Península Ibérica, desde la costa atlántica, en Portugal, a la cuenca del Guadalquivir, en
España. Se caracteriza por la abundante presencia de yacimientos de sulfuros masivos gigantes y supergigantes,
y de pequeños yacimientos asociados de manganeso. Estos yacimientos de sulfuros masivos se han explotado
desde épocas prerromanas, aunque los principales descubrimientos se hicieron en la década de 1960 e incluyen
los principales yacimientos de España y Portugal. La estimación de reservas de sulfuros continuó aumentando
debido a nuevos descubrimientos.
Los yacimientos de la Faja Pirítica muestran características similares a otras provincias vulcano-sedimentarias del
mundo, aunque la cantidad de sulfuros masivos depositados en la región hacen única esta zona. La deposición
de estas grandes masas de sulfuros no puede explicarse por simples cambios fisicoquímicos en el ambiente
deposicional. La Faja Pirítica tiene un carácter intermedio entre yacimiento volcánico y sedimentario de sulfuros
masivos y señala el interesante papel clave que juegan ambos, el sistema hidrotermal volcánico y los procesos
sedimentarios relacionados, en la formación de esta excepcional provincia metalogénica. La primera actividad
minera conocida en la Faja Pirítica data de hace 5.000 años, con descubrimientos relacionados con unas raras
impregnaciones de malquita en rocas volcánicas. Más adelante, explotaron los gossan para la obtención de Au y
Ag, así como minerales secundarios en el área de cementación de cobre. En ambos casos se produjo y se acumuló
abundante material de escombrera que causaron el primer problema medioambiental conocido, asociado con
las mineralizaciones e la Faja Pirítica. La siguiente explotación intensiva apareció en la segunda mitad del s. XIX,
y se centró en los altos niveles de cobre de los sulfuros de la zona de cementación. Minerales con contenidos de
cobre se acumulaban en grandes áreas, directamente o mediante calcinación previa (“teleras”), para lixiviación
y posterior recuperación del cobre. Esos materiales, parcialmente lixiviados, producían contaminación
atmosférica durante las calcinaciones, y también contaminación fluvial por aguas ácidas metalíferas,
especialmente en los ríos Tinto y Odiel. Has comienzos del s. XX no se cerraron los grandes y numerosos agujeros
de mina que se abrieron para extraer los sulfuros (pirita) Estas minas producían azufre como elemento principal,
y cobre, plomo, zinc, oro y plata como elementos residuales. En Río Tinto se obtenía cobre por flotación, a partir
de stockworks. Todas las explotaciones de esta época produjeron grandes escombreras ricas en sulfuros, que
dieron lugar a un gran impacto visual e incrementaron la contaminación de los ríos. El Río Tinto, altamente
contaminado, con pH entre 2 y 2,5 y altos niveles de cationes metálicos, ha ocasionado un especial ecosistema
que se desarrolla en condiciones extremas (éste es objeto de estudio por los científicos interesados en el
desarrollo temprano de la vida en la Tierra). A pesar del riesgo superficial extremo, la contaminación de los
acuíferos no es un gran problema en esta zona debido a la impermeabilidad de las rocas de la Faja Pirítica, con
la excepción de aquellas minas situadas cerca de las secuencias sedimentarias del Mioceno-Cuaternario.
112
Entre 1970 y 2001, las explotaciones se han concentrado en la recuperación de metal utilizando flotación de
sulfuros en las zonas ricas de cobre y en zonas polimetálicas ricas. Otros metales preciosos se han recuperado
mediante el lixiviado de gossan. La actividad minera durante esta época ha ocasionado los mismos problemas
medioambientales que antes, más un nuevo riesgo, que se relaciona con la acumulación de varios millones de
toneladas de colas estériles, con abundantes sulfuros metálicos. Tras la rotura del cierre de la balsa de estériles
contaminados, y su vertido al sistema fluvial, ocurrida en Aznalcóllar se llevaron a cabo trabajos urgentes para
gestionar la recogida y controlar el derrame. En 2002 se paralizan, al menos temporalmente, todas las
explotaciones de la Faja Pirítica. La actividad productiva vuelve en 2009 con la mina Las Cruces y se retoma la
explotación de Aguas Teñidas.
Cromo y elementos del grupo del platino (EGP): Aunque no hay minas de cromo en España, en rocas máficas y
ultramáficas del NO y del SO de España aparecen cromitas ricas en elementos de grupo del platino (EGP) de
potencial interés económico.
Níquel: El yacimiento de níquel más interesante de España está en la mineralización de Ni-Cu-EGP de Aguablanca
y está formado por sulfuros magmáticos y EGP alojados en rocas ígneas máficas y ultramáficas. Este
descubrimiento es importante por ser la primera mineralización de este tipo encontrada en la Península Ibérica
Hierro: Aunque el hierro se ha extraído en España desde épocas prerromanas, la principal fase de actividad tuvo
lugar al final del s. XIX. Los yacimientos y hierro paleozoicos más importantes son los yacimientos oolíticos
sedimentarios del NO y el skarn de Cala en el SO (Huelva). Otros skarn con hierro están en Badajoz y Sevilla y son
de importancia relativamente menor. Las explotaciones más importantes en el Sistema Ibéricos del este de
España contienen óxidos (hematites y gohetita) y carbonatos, en dolomías del Ashgill (parte más moderna del
Ordovícico superior).
Estaño-wolframio: Es una de las mineralizaciones variscas más características de España. Aunque la minería del
estaño es una de las más antiguas de España (junto con la del oro, plata, cobre y plomo), la minería del wolframio
es mucho más reciente. A partir de los ’80 la producción fue descendiendo espectacularmente hasta que, primero
para el estaño y después para el wolframio, la producción entró en crisis. En Salamanca se mantiene una mínima
actividad extractiva de mineral de estaño. En 2007 vuelve a activarse la minería del wolframio en Salamanca en
un yacimiento tipo skarn, constituido principalmente por scheelita. Muchos yacimientos españoles de Sn-W se
concentran dentro de la zona Centroibérica del Macizo ibérico. En España se encuentran diferentes tipos de
yacimientos de Sn-W aunque sólo los de tipo filoniano y las diseminaciones en cúpulas graníticas son de interés
económico.
Antimonio: En España se han encontrado muchos yacimientos, la mayor parte de ellos dentro del dominio varisco,
principalmente en la Zona Centroibérica. En Badajoz está la más importante desde el punto de vista económico,
ahora sin actividad. La geología y la metalogenia de los yacimientos ibéricos de antimonio son del tres tipos:
1. Yacimientos estratoligados de Sn-W-Hg, asociados con lutitas y calizas paleozoicas con vulcanismo
interestratificado
2. Yacimientos tipo filoniano de Sb-Au, alojados en rocas metasedimentarias precámbricas y paleozoicas y
relacionados con granitoides variscos tardíos
3. Yacimientos de antimonio en diques volcánicos variscos tardíos que atraviesan rocas carboníferas
Oro: España ha producido metales preciosos desde la antigüedad. Las principales zonas son la Faja Pirítica (en
gossan y en sulfuros complejos) y la zona NO de la Península, que ha sido considerada como una zona aurífera,
al menos desde los tiempos de los romanos. Se han reconocido 4 tipos de yacimientos variscos de oro:
1. Yacimientos filonianos de oro-sulfuros en zonas de cizalla regional con intensa alteración hidrotermal
2. Yacimientos hidrotermales de oro-sulfuros en granitoides, con alteración hidrotermal bien desarrollada
ligada a la mineralización.
3. Mineralizaciones de skarn sobreimpuestas por alteración hidrotermal
4. Filones Sb (As)-Au
Plomo-zinc: Los yacimientos de Pb-Zn en España son numerosos y variados, se presentan en avientes geológicos
muy diferentes y son principalmente filones o yacimientos estratoligados. Las mineralizaciones filonianas
incluyen un gran número de yacimientos. Los yacimientos estatoligados se presentan en carbonatos aunque su
origen no parece ser sedimentario y ninguno se explota en la actualidad.
113
Yacimientos de plata y metales base: La actividad hidrotermal varisca tardía generó un importante yacimiento
filoniano hidrotermal plata-metal (Pb-Zn-Cu) en la parte este del Sistema Central, así como un yacimiento
filoniano menor Ba-F-metal en ganitoides. Durante la Orogenia Varisca, la corteza Centroibérica fue engrosada
por tectónica compresiva, y fue calentada debilitada por intrusiones graníticas varíscas masivas y tardías. El
colapso extensional de esta corteza llevó a la formación de una provincia de tipo bloques de falla dentro de la
que el vulcanismo andesítico y la actividad hidrotermal indujeron sistemas epitermales que lixiviaron,
transportaron y precipitaron plata y metales base a lo largo de fracturas que cortaban los complejos
metamórficos.
YACIMIENTOS ALPINOS (MESOZOICO Y CENOZOICO)
Yacimientos estratoligados de Fe: Estos yacimientos son muy numerosos en la Cordillera Bética del sur de España.
La mineralización aparece normalmente en cuerpos estratiformes e irregulares, dentro de mármoles triásicos.
Se considera que tuvieron un origen sedimentario-diagenético con claros controles estratigráficos, litológicos y
paleogeográficos, formados en una facies sedimentaria de transición continental marina de lagoon (intrusión
marítima, se forma como un lago con una pequeña apertura al mar abierto). Los minerales principales son
114
hematites, siderita, anquerita, gohetita y magnetita, con sulfuros como accesorios. Hay también numerosas
mineralizaciones de hierro, conocidas desde la zona Subbética hacia el norte.
Mineralizaciones de Cr-Ni y grafito: Los pequeños volúmenes de yacimientos de cromita, niquelina y sulfuros de
Fe-Ni-Cu que se asocian con rocas ultramáficas en la Cordillera Bética del sur de España no tienen importancia
económica. Sin embargo, algunas de ellas tuvieron importantes episodios de explotación en el pasado. Hay dos
tipos de mineralización:
1. Cromita y Ni-arseniuros con piroxenos y/o cordierita en una asociación inusual y geoquímicamente anómala
que muestra Cr+Ni o sólo mineralización de Cr
2. Sulfuros de Fe-Ni-Cu con cantidades variables de grafito y proporciones menores de cromita, piroxenos,
plagioclasa y flogopita.
El contenido en EGP en los sulfuros es extremadamente bajo en comparación con los contenidos de sulfuros
magmáticos, pero hay algo de enriquecimiento en platino y paladio
Concentración de oro en sedimentos detríticos del Neógeno y Cuaternario: El oro de origen aluvial se encuentra
tanto en el norte como en el sur de España y aparece en hojas pequeñas, de tamaño milimétrico a centimétrico.
Este tipo de yacimiento fue de importancia estratégica particular en la época romana. En Granada se ha bateado
desde tiempo de los romanos y también se ha explotado los conglomerados de la Formación Alhambra. Esta roca
es un conglomerado de abanico aluvial plioceno. En las Médulas el oro fue trabajado por los romanos desde el
siglo I a.C. utilizando el método “ruina montium”, excavando la montaña mediante la fuerza hidráulica y
desplazando los productos resultantes a través de canales de los que el otro se extraía por procesos gravitatorios.
Actualmente, estas minas tienen sólo interés histórico y arqueológico.
Mineralización de Pb-Zn: Los yacimientos de Pb-Zn aparecen tanto en la cuenca Vasco-Cantábrica en el norte,
como en la Cordillera Bética, en el sur de España. En la cuenca Vasco-Cantábrica se trata de mineralizaciones
estratiformes en carbonatos y lodolitas del Cretácico Inferior relacionadas con yacimientos tipo Mississipi Valley
o tipo Sedes. Las mineralizaciones muestran típicamente una paragénesis simple de esfalerita, galena, pirita,
marcasita o baritina. Las texturas coloformes son muy comunes, con dolomita y anquerita alternando con
esfalerita.
MINERALIZACIONES POST -ALPINAS
El cinturón volcánico Cartagena-Almería: La esquina SE de España ha sido intensamente explotada para oro, plata
y metales base desde épocas anteriores a los romanos. La mineralización está relacionada con el cinturón
volcánico Cartagena-Almería, una zona pequeña y estrecha de edad miocena. El vulcanismo cambia en el tiempo
desde calcoalcalino rico en Au y pobre en Sn, a series ricas en Sn y pobres en Au de magmas calcoalcalinos altos
en K, shoshoníticos (o alcalinos) y lamproíticos (rico en K y Mg). Los yacimientos son principalmente epitermales
y asociados con complejos de estructuras tipo caldera y domos.
Mineralización de Mn-Co del Plioceno-Cuaternario en la región central de España: En Ciudad Real (centro de
España) se encuentran una serie de mineralizaciones de tipo hot spring de Mn-Co ligadas al vulcanismo miocenoplioceno en la parte centro-sur de la Península Ibérica. Los yacimientos son pliocenos y muestran características
químicas y mineralógicas inusuales, incluyendo contenidos muy altos en Co, contenidos bajos en As, Sb y otros
elementos traza y una mineralogía de óxidos de Mg constituida por litioforita, birnesita, todorokita y
criptomelana. Estas mineralizaicones muestran una variedad de morfologías, diseminaciones, capas de wad (tipo
de óxido), capas de pisolitos, costras y filoncillos. Las mineralizaciones, de tipo spring aprons, se encuentran a lo
largo o cerca de las fallas normales que limitan pequeñas cuencas y altos topográficos. Los yacimientos de Mn se
encuentran cerca de las fuentes termales, mientras que las capas pisolíticas y wads son claramente facies distales
que aparecen dentro de las cuencas pliocenas.
115
ROCAS Y MINERALES INDUSTRIALES (RMI)
En España está representada toda la gama de rocas sedimentarias, metamórficas e ígneas. Por ello existe
disponibilidad de muchos materiales útiles, explotados algunos desde épocas anteriores a los romanos.
Aunque la minería antigua explotaba principalmente yacimientos metálicos, los fenicios iniciaron la
explotación de sal en Iberia, una práctica que continuó ininterrumpidamente durante muchos siglos. En
la cartaginense Cartago Nova (actualmente Cartagena, en el SE de España) hubo importantes
explotaciones de salmueras marinas. Los romanos usaron ampliamente el mármol español como roca
ornamental para monumentos, no sólo el famoso mármol de Macael (Almería), sino también algún otro
afloramiento menos conocido, como uno de cerca de Talavera de la Reina. La riqueza mineral de Iberia
fue una razón más para su conquista por los romanos.
Después de al menos dos milenios de historia minera, España produce rocas y minerales industriales (RMI)
y es un destacado productor a nivel mundial de recursos minerales, en particular en RMI (rocas y
minerales industriales) de distintos tipos. Es el séptimo productor mundial de rocas ornamentales, siendo
China e India los mayores productores en la actualidad. España es líder en producción de celestina (2º
productor mundial, después de China), sulfato sódico (único productor europeo), fluorita (2º productor
europeo y 3er productor mundial), feldespato (con las mayores reservas de Europa de arenas
feldespáticas), sepiolita (70% de las reservas mundiales) y arcillas rocas (destacado productor mundial).
Una buena parte de la producción RMI está relacionado con la industria de la construcción. La producción
ha crecido en casi todas las materias primas, y es el único subsector de la industria minera que incrementa
todavía sus salidas al mercado.
ÁRIDOS: Los áridos siguen teniendo el liderazgo en el sector de la minería no metálica en España. Se trata de un
sector muy dinámico, aunque muy diseminado. Más de la mitad del consumo nacional de áridos es de rocas
calcáreas, seguido de arena y grava y de las rocas ígneas y metamórficas.
ALABASTRO: Ha sido muy utilizado a lo largo de la historia de España en la construcción de monumentos
SILICATOS ALUMÍNICOS (ANDALUCITA ,
CIANITA , SILLIMANITA ): El principal uso de este grupo de minerales es la
manufactura de mullita sintética, con aporte de aluminio los productos refrectarios. Nunca se han explotado
intensivamente, sólo hay explotaciones artesanales.
BARITINA: La producción ha venido reduciéndose progresivamente. Las mineralizaciones de baritina se
encuentran en una gran variedad de ambientes geológicos.
CARBONATO CÁLCICO: El carbonato cálcico artificial obtenido por precipitación química ha perdido mercado
gradualmente al ser sustituido por carbonato cálcico molido micronizados, producido en las minas, debido a que
los avances tecnológicos han conseguido que los productos sean ahora más finos y presenten mejores
propiedades a menores costes. El mercado está dominado por el uso de cargas para papel, pinturas y plásticos,
para alimentación animal y para cerámica y vidrio, donde se utiliza como agente químicamente activo. El
carbonato cálcico molido se obtiene por trituración y micronización de rocas calcáreas. En el E y S de España
afloran muchas formaciones calizas sedimentarias de diferentes edades, de forma que la materia prima para el
carbonato cálcico es variada. Los principales factores que deben estudiarse y controlarse son la blancura y la
pureza química.
CELESTINA: España es el 2º productor mundial de celestina y el único europeo. Los depósitos españoles
constituyen las mayores reservas de celestina conocidas en el mundo.
ARCILLA COMÚN: Este grupo incluye las arcillas rojas para ladrillos, tejas y baldosas cerámicas, ball clays usadas
en baldosas de paredes y suelos, y arcillas blancas sericíticas (formadas por alteración supergénica e hidrotermal
de pizarras paleozoicas) utilizadas en cerámica y para cemento. La industria cerámica española ha sufrido grandes
116
cambios en los que se refiere al uso de plantas de homogeneización y secadoras, necesarios para la preparación
de baldosas cerámicas modernas.
ARCILLAS
ESPECIALES : Incluyen el caolín y las arenas caoliníferas, sepiolita, paligorskita y bentonita. Estos
materiales son más valiosos que la arcilla cerámica común, y se emplean en diferentes industrias para fabricar
morteros y refractarios, cargas, absorbentes, sellantes, lodos de sondeo e intercambiadores iónicos. El caolín es
también ampliamente usado en sanitarios, porcelanas, y en la industria del papel como agente cubriente.
PIEDRA NATURAL: 7º productor mundial de rocas ornamentales tras China, India, Irán, Turquía, Italia y Brasil. El
mármol y las calizas marmóreas representan el 50% de la producción, seguido del granito, la pizarra y las piedras
de cantería. Este sector se encuentra ampliamente distribuido en el territorio nacional.
DOLOMÍA: La producción de dolomita sintetizada de uso refractario no es suficiente para cubrir la demanda por
los que las importaciones están creciendo. España cuenta con grades recursos de dolomías jurásicas y cretácicas
que todavía no han sido investigados. Muchos de esos yacimientos son grandes macizos de dolomía secundaria,
muy fracturados o brechificados, que requerirían bajo consumo de explosivos y serían de fácil explotación.
FELDESPATO: La producción española de feldespato ha caído bruscamente por la caída del mercado cerámico,
aunque sigue siendo de los minerales industriales que mejor se mantiene, ya que una gran parte se destina al
sector de los talleres de pintura, sector muy exportador. Gran parte se consume por las industrias cerámicas
(sanitarios, vajillas, baldosas esmaltadas, porcelana, refractarios) y del vidrio.
El término comercial “feldespato” incluye tanto feldespatos y feldespatoides de alta pureza como rocas
feldespáticas trituradas, que contienen cantidades importantes de cuarzo, mica u otras impurezas. Los
principales yacimientos son filones o diques, rocas plutónicas, rocas volcánicas, rocas sedimentarias y suelos
(resultantes de la meteorización de granitos con megacristales de feldespato). Se explotan feldespatos
pegmatíticos en Lugo y Gerona y han sido explotados en el Macizo Ibérico (Galicia, Zamora, Salamanca, Ávila,
Segovia, Madrid, Extremadura y Córdoba). Muchas pegmatitas están asociadas con cuerpos plutónicos félsicos
pero, en España, la mayor parte del feldespato industrial proviene de arenas feldespáticas de origen fluvial pero
retrabajadas posteriormente por el viento, formando dunas continentales
FLUORITA: La producción fue muy importante pero actualmente sólo se obtiene de dos yacimientos en Asturias
y Granada. España es el segundo mayor productor de Europa, después de Francia. La morfología de sus
yacimientos es en filones
YESO: España es uno de los productores más importantes del mundo de yeso, probablemente el tercero tras
EEUU y China. En Europa, es el primer productor y consumidor y el mayor exportador. Las formaciones con yeso
y anhidrita se encuentran repartidas en una gran variedad de afloramientos de rocas mesozoicas y cenozoicas y,
muchas de ellas, no se explotan. Las principales formaciones marinas se presentan en series del Triásico SuperiorJurásico Inferior en el centro de España, las rocas jurásicas y cretácicas del Sistema Ibérico, la cuenca antepaís
miocena de los Pirineos y las evaporitas neógenas de la costa mediterránea. Las formaciones continentales de
yeso se localizan en las series terciarias de la cuenca del Ebro, del Duero y del Tajo. Pequeñas cuencas
intramontanas neógenas en el Sistema Ibérico, la Cordillera Costero Catalana y la Cordillera Bética tienen
también importantes yacimientos.
ÓXIDOS DE HIERRO (PIGMENTOS): España es un tradicional productor de pigmentos de óxidos de hierro, que son
componentes básicos en la fabricación de esmaltes cerámicos (el óxido rojo de hematites se conoce como
“Spahish red”). Sin embargo, en los últimos años la mayor parte de la producción de óxidos de hierro se destina
a la industria del cemento. Las zonas productivas se sitúan en Zaragoza, Jaén, Córdoba, Granada y Málaga.
MAGNESITA: Las aplicaciones de la magnesita son ladrillos refractarios y fabricación de hormigón, alimentación
y en la industria química y la agricultura. Los principales yacimientos se localizan en Navarra y Lugo
SALES POTÁSICAS: En la actualidad, sólo se explotan sales potásicas en Barcelona, donde también se explota sal
gema. Estos yacimientos de potasa se encuentran dentro de la cuenca del Ebro, en una gran cuenca marina que
cubrió el sur de Francia y el nordeste de España durante el Mioceno. Se utiliza en la fabricación de fertilizantes y
cloruro sódico.
117
SAL
COMÚN: Las fuentes de donde procede son: minería de sal gema, minería de potasas, sal marina y sal
manantial. Se produce en muchas regiones, pero Cantabria es la zona principal, seguida por Valencia y Cataluña.
La producción total procede de minas de halita, como subproducto de la explotación de potasas, de salinas
costeras y de salinas interiores. Los principales usos del cloruro sódico son en la industria química para la
producción de sosa, control de heladas en carreteras, tratamiento de aguas y conservación de alimentos.
MINERALES Y ROCAS SILÍCEAS: El uso industrial de los materiales de sílice es muy amplio y comprende abrasivos,
arenas de moldeo para moldes de fundición, ladrillos refractarios, filtros de arena, fibra de vidrio, cerámica,
industria química(silicato sódico), cemento, vidrio y en la construcción, principalmente como áridos para mortero
y hormigón.
SULFATO SÓDICO: España es el único productor europeo y primer productor mundial de sulfato sódico natural.
Se produce en Madrid, Toledo y Burgos, donde se extraen glauberita, por minería de disolución a cielo abierto
(Madrid y Burgos) y Thenardita por minería subterránea de cámaras y pilares (Toledo). La cuenca terciaria de
Madrid contiene importantes yacimientos de Glauberita y thenardita. También hay depósitos importantes en las
cuencas terciarias del Duero y del Ebro. Se utiliza para papel, vidrio, detergentes, industria química y otros usos
menores.
TALCO: Los yacimientos españoles de talco se localizan en León (cerrada la producción por agotamiento del
recurso) y Málaga. Tiene múltiples aplicaciones industriales, como en cerámica, refractarios, selladores, papel,
absorbentes industriales, producción de aceite de oliva, productos para pulido, farmacia y cosmética. Los
yacimientos pertenecen a dos grupos genéticos principales: 1. Relacionados con la alteración metasomática o
hidrotermal de dolomías, y 2. Asociados con la alteración de rocas ultramáficas ricas en Mg. La serpentinización
es previa a los procesos de formación del talco. Éstos se producen por circulación de fluidos hidrotermales ricos
en SiO2-CO2 a través de una gran fractura en la serpentinita, generando una banda de talco muy puro, que pasa
lateralmente a talco y serpentinita inalterada mezclados.
ROCAS Y MINERALES DECORATIVOS: Las rocas de las facies Weald del Cretácico Inferior de la Rioja contienen uno
de los mayores y más sorprendentes yacimientos de cristales cúbicos perfectos de pirita. Se explotan en una
mina a cielo abierto. El dique de cuarzo rosa de Cáceres se explota igualmente para fines decorativos y para
coleccionistas. Otro material decorativo que se explota en Asturias es el azabache, utilizado en la joyería artesana
tradicional de plata de Santiago de Compostela. El origen del azabache se relaciona con la impregnación de
carbones por aceites/petróleos migrados de sedimentos subyacentes en estadio tempranos de su evolución
diagenética.
DUNITA: Solo existe una explotación, en La Coruña. Se emplea como refractario en la producción de acero.
GRANATE: en los años 90 se explotaba en Almería. El granate original aparece como xenocristales en rocas
dacíticas. Actualmente hay un yacimiento de grosularia en Teruel para producir áridos densos y granate abrasivo.
GRAFITO: Existe minería esporádica desde, al menos, el s. XVIII y hasta el s. XX. La situación geológica de los
grafitos españoles es muy variada. En muchos casos está relacionado con pizarras o mármoles con material
carbonoso afectado por metamorfismo regional o de contacto. En otros casos, el origen es tectónico, asociado
con fallas en un régimen compresivo. Algunos indicios se asocian con diques y filones en las peridotitas
ultrabásicas.
TURBA Y
LEONARDITA : Ambas sustancias se explotan o se han explotado para usos agrarios. Los depósitos de
turba se explotan de forma habitual y son de 2 tipos: montañoso y costero. La leonardita se explotaba en las
zonas oxidadas, cercanas a la superficie, de los niveles terciarios de lignito.
VERMICULITA: Se explotó durante unos pocos años del s. XX y en cantidades muy pequeñas. Los yacimientos
conocidos se asocian con rocas máficas y ultramáficas, plutones gabro-dioríticos que generan un skarn en rocas
carbonatadas, e incluso intrusiones graníticas. En todos los casos, la génesis apunta a alteración supergénica (por
fluidos hidrotermales de baja temperatura o infiltración de aguas meteóricas) de micas flogopita o biotita
preexistentes.
118
WOLLASTONITA: Hay muchos indicios de wollastonita en el Macizo Ibérico, la mayor parte de ellos relacionadas
con calizas afectadas por metamorfismo de contacto en un contexto tectónico de baja presión. Las fibras cortas
de wollastonita se usan en la industria cerámica.
RECURSOS ENERGÉTICOS NO RENOVABLES: PETRÓLEO Y GAS
En España se perforó el primer pozo fuera de tierra en la cuenca Cantábrica en los años 60. A finales del
año 2000 se habían perforados pozos, tanto en tierra (onshore) como en el mar (offshore), en las
diferentes cuencas españolas. Las rocas madre de petróleo, depositadas durante el Estefaniense,
Dominiense, Encomiense, Luteciense, Burdigaliense y Tortoniense han sido identificadas como
responsables de las acumulaciones rentables descubiertas en España. Además, hay varias rocas madre de
diferentes edades que están relacionadas con el petróleo y el gas.
Durante los últimos años se ha incrementado notablemente la actividad de exploración en España,
especialmente en los relacionados con el gas no convencional (gas natural que no puede ser producido
con rentabilidad a menos que el yacimiento sea estimulado pro fracturación hidráulica masiva o
recurriendo a la perforación de multilaterales desde un pozo principal). Dentro de estas características
entraría el metano en capas de carbón hidratos de gas, depósitos de arenas y esquistos bituminosos,
“shale gas” (gas de lutita) y “tight gas”. Para que se dé la existencia de gas no convencional se requiere:



Existencia de una roca madre
Generación de hidrocarburos
Permanencia de esos hidrocarburos en la roca madre o cercanas de baja permeabilidad
Composicional y genéticamente el gas convencional y el no convencional son exactamente iguales. La
extensión de un yacimiento no convencional está ligada a la roca madre, con lo que es mucho mayor que
en el convencional (roca almacén sellada). Por otra parte, la obtención del hidrocarburo requiere la
estimulación de la roca madre mediante fracturación hidráulica, que cree una permeabilidad artificial que
permita fluir el gas.
REPASO DE LAS CUENCAS PRODUCTIVAS
Dadas las nuevas oportunidades que aportan las modernas tecnologías, en combinación con el continuo
crecimiento de los mercados, varias zonas de España se han convertido en objetivos atractivos para un
nuevo esfuerzo de exploración. Estas zonas se encuentran en:




Cuencas del río Guadalquivir y Golfo de Cádiz
Cuenca del Golfo de Valencia
Cuencas Cantábrica y del Golfo de Vizcaya
Cuenca Pirenaica
RECURSOS ENERGÉTICOS NO RENOVABLES: CARBÓN
El carbón es el único recurso energético abundante en España. Durante los últimos más de 160 años, la
actividad minera ha contribuido enormemente al desarrollo económico del país. Aunque todavía quedan
reservas importantes, la mayoría de los carbones españoles son difíciles y caros de explotar.
119
CUENCAS DE CARBÓN PRE -WESTFALIENSES
Los carbones más antiguos, todos ellos con un interés económico mínimo, se localizan en el suroeste de
España (Zona de Ossa Morena), en Badajoz, Sevilla y Córdoba. Los carbones de estas cuencas son todos
bituminosos y forman parte de una secuencia transgresiva-regresiva, litológicamente variada que aparece
discordante sobre el basamento paleozoico.
CUENCAS DE CARBÓN WESTFALIENSES
Están presentes en el suroeste (Zona de Ossa Morena) y norte (Zona Cantábrica) de España y muestran
un afloramiento más extenso, un mayor espesor de sedimentos, y contienen las minas más rentables
desde un punto de vista económico.
CUENCAS DE CARBÓN WESTFALIENSE SUPERIOR -ESTEFANIENSES
Se encuentra en la Zona Cantábrica, Zona de los Pirineos y Zona del Centro-sur de España.
CUENCAS DE CARBÓN ESTEFANIENSES-PÉRMICAS
Incluye las cuencas de Fuente del Arco, Guadalcanal, Alanís y San Nicolás del Puerto, que representan los
restos de una gran cuenca diseccionada por la erosión.
CUENCAS DE CARBÓN MESOZOICAS
Las cuencas de carbón mesozoicas de España se formaron durante el Aptiense-Albiense. Contienen los
más importantes carbones subbituminosos (lignito negro) de España, con los mejores ejemplos en el
suroeste de la provincia de Tarragona.
CUENCAS DE CARBÓN CRETÁCICO-TERCIARIAS
Se encuentra en el Nordeste de España y Baleares, en el Noroeste de España y en la Cordillera Bética.
DEPÓSITOS CUATERNARIOS DE TURBA
En muchas partes de España aparecen depósitos de turba, pero sólo raramente han tenido valor
económico. Hay turberas en Asturias, de turba negra y turba parda. También hay turberas en Castellón,
Valencia y Alicante. Actualmente, en España no se emplea la turba con fines energéticos.
DESARROLLO FUTURO
La minería del carbón muestra en la Unión Europea un continuo descenso. En España, a comienzos de los
2000, el carbón aportaba más de la cuarta parte de la producción de energía primaria, sólo por detrás de
la nuclear. 10 años después sólo supone ya algo más del 8% de esta producción quedando muy por detrás
de la biomasa y las energías solar y eólica.
El carbón consumido para la generación de energía eléctrica ha ido disminuyendo. Sin embargo, ha
aumentado mucho la participación de las centrales de ciclo combinado y las de régimen especial –
básicamente energías renovables- en dicha generación de energía.
 Gasificación de carbón: La gasificación de carbón subterráneo se basa en una oxidación parcial de
carbón por medio de oxígeno y vapor de agua, para producir una mezcla de CO, H 2 y CH4, que puede
ser extraído y quemado, con el objeto de producir electricidad.
120
 Metano de capas de carbón: el metano de capas de carbón se obtiene mediante la perforación de
pozos a varias profundidades, fracturando las capas mediante la inyección de fluidos a alta presión, y
produciendo la recuperación del metano preservado en ellas.
Consecuencias medioambientales
La minería y la combustión del carbón crean problemas ambientales a escala global, regional y local. El
problema continúa, e incluso se realza, tras el cierre de las minas, porque problemas como las aguas
ácidas, las acumulaciones de gas, la subsidencia y la estabilidad de las escombreras precisan de
seguimiento y solución.
Drenaje ácido: en general, las aguas que circulan a través de las minas de carbón son ácidas y contienen altas
concentraciones de sulfatos, hierro y metales pesados como Zn, Cu y As. Los problemas de contaminación de
este caudal de aguas de mina son complejos, ya que cada cuenca presenta una serie de problemas específicos.
Flujo de gas a la superficie: Una vez que la mina está cerrada, el carbón residual continúa emitiendo gas metano,
que tiende a buscar su camino hacia la superficie. El gas puede acumularse en bolsadas, que se sitúan por encima
de la mina inactiva, hasta llegar a producir concentraciones explosivas y generar desastres, si no se prevé un
seguimiento y la adopción de soluciones. En algunos casos, es posible la utilización de este gas.
Subsidencia: la subsidencia es común en zonas mineras y el peligro no desaparece tras el cierre de la mina. La
subsidencia por encima de largos túneles puede llevar a una manifestación topográfica lineal característica, que
se conoce con el nombre de “minados”.
Escombreras: los desechos mineros no son inertes y hay que situarlos bajo vigilancia y control para prevenir
desastres potenciales como deslizamientos o combustiones espontáneas. El control ambiental y la remediación
de las zonas mineras abandonadas seguirán siendo muy importante durante muchos años.
RECURSOS HÍDRICOS
Si España no regulara el agua mediante el uso de presas y a través de la utilización de las aguas
subterráneas, sólo podría haber satisfecho el 9% de la demanda de la industria y el riego, en comparación
al 40%. Igualmente, muchos países europeos no necesitan regar la tierra, mientras que en España hay que
regar, y dedicar un 80% del total del agua consumida a ello. En orden a satisfacer esas necesidades, España
tiene unas 1.200 presas, ocupando el tercer lugar en número de presas en Europa, y el 5º del mundo.
El uso del agua subterránea no es menos intenso que el del agua superficial. Hoy en día, aproximadamente
una cuarta parte de la población, recibe el suministro hídrico necesario procedente de las aguas
subterráneas que se extraen de las numerosas masas de agua subterránea existentes en todas las
demarcaciones hidrográficas.
El 80% de los recursos hídricos de España se utiliza en agricultura, el 12% se consume directamente por
los habitantes y turistas y el resto se utiliza en la industria (8%). La distribución de recursos hídricos en
España refleja la extrema diversidad geográfica y meteorológica que se encuentra a lo largo y ancho del
país.
Aunque son frecuentes las nevadas en las regiones montañosas, la retención de nieve nunca supera los 4
meses, excepto en algunas zonas de los Pirineos. La diferencia entre precipitación y evapotranspiración
es la parte de agua (conocida como “precipitación útil”) que queda disponible para las funciones
ambientales y para su utilización, como escorrentía superficial y subterránea.
121
AGUA SUPERFICIAL
La red fluvial de España es asimétrica, con el 69% de la península drenando hacia el Atlántico y el 31% al
Mediterráneo. Las cuencas más importantes son la del Tajo, el Ebro, el Duero, el Guadiana y el
Guadalquivir. Muchas regiones de España son propensas tanto a la sequía como a las inundaciones. En las
4 sequías más recientes y graves, el
descenso en la precipitación anual llegó a
alcanzar el 35%. Estas sequías
recurrentes afectaron a extensas zonas
de la península y causaron grandes
problemas de riego y suministro de agua,
llegando a generar auténticas situaciones
de emergencia. Las inundaciones se
generan por precipitaciones anómalas,
cuando la lluvia de unas pocas horas
puede llegar a exceder la media anual.
Este es un problema especialmente
recurrente en las cuencas mediterráneas.
La geomorfología de las zonas afectadas,
la actividad de deforestación humana y la
edificación en las cuencas, además de
otros factores, pueden exacerbar los efectos de las avenidas de los ríos.
AGUA SUBTERRÁNEA
Los acuíferos, formaciones geológicas capaces de almacenar y transmitir agua, están irregularmente
distribuidos en España. Hay varios tipos de acuíferos: detríticos, kársticos, volcánicos, plutónicos y
metamórficos, aunque los dos últimos tienen una importancia menor en el territorio español.
Acuíferos kársticos: se presentan en todas las zonas donde afloran rocas carbonáticas en España,
concentradas notablemente a los largo de las formaciones mesozoicas y, en menor grados, en depósitos
paleozoicos y cenozoicos. Las rocas karstificadas recogen rápidamente el agua de lluvia y de escorrentía,
formando importantes redes subterráneas y numerosos manantiales, caracterizados por sus caudales
abundantes pero muy fluctuantes en el tiempo. En los Montes Cantábricos ocupan extensas áreas, con
muchas surgencias importantes que descargan grandes cantidades de agua en el río Sella y otros, e incluso
en la cabecera del río Ebro. También aparecen en los Pirineos.
Entre el Sistema Ibérico y las Sierras de Cazorla y Segura hay grandes y continuos acuíferos de caliza y
dolomía que alimentan las aguas de cabecera de los ríos Tajo, Gabriel, Júcar y otros. Las aguas superficiales
del río Guadiana discurren entre lagos pantanosos en la alta plataforma de Montiel y luego desaparecen
por infiltración en el gran acuífero de La Mancha de Ciudad Real, que descarga naturalmente en Los Ojos
y las Tablas de Daimiel, uno de los humedales más importantes de España, aunque con notables
problemas de conservación.
122
Las Sierras de Cazorla y Segura están drenadas por manantiales que dan lugar a los ríos Segura, Mundo y
Guadalquivir. De Cádiz a Alicante, y en Ibiza y Mallorca, la zona meridional de la Cordillera Bética muestra
una falta de continuidad hidrológica, con numerosos acuíferos muy compartimentados.
Acuíferos detríticos: están relacionados principalmente con sedimentos cenozoicos, sobre los que se ha
formado los extensos valles de los grandes ríos de la Península, como el Duero, el Tajo, y la parte baja del
Guadalquivir. Estos acuíferos son los más extensos de España se presentan en grandes afloramientos,
principalmente arcillosos y limosos, que están más o menos consolidados, con baja permeabilidad, pero
que contienen niveles interestratificados de arena y grava, en los que mediante el uso de las tecnologías
disponibles y con pozos de 400 ó 500 m de profundidad pueden obtenerse caudales de más de 100 l/s.
Son también de gran importancia los depósitos aluviales cuaternarios a lo largo de los ríos y en las llanuras
costeras. Estos depósitos tienen una alta permeabilidad y capacidad de almacenamiento y, al estar
conectados a los ríos son fácilmente explotados por medio de pozos.
Acuíferos volcánicos: son muy raros en la Península, pero muy comunes en las Islas Canarias. La estructura
hidrogeológica de esas islas es muy compleja y está formada por numerosos pequeños acuíferos, que no
están interconectados debido a las numerosas discontinuidades presentes. Excepto en Lanzarote,
Fuerteventura y El Hierro, el flujo de agua desde las zonas altas de las montañas desciende por profundas
barrancadas hasta la costa. Este fenómeno natural casi ha desaparecido en la actualidad a causa de la
explotación intensiva de las aguas subterráneas, mediante galerías y pozos de gran diámetro.
El agua subterránea se utiliza normalmente para complementar el suministro procedente de
almacenamientos de superficie. La estrategia más común es alternar el uso para garantizar el suministro
de agua en periodos de sequía. Una práctica complementaria de este uso conjunto es la recarga artificial
de acuíferos para almacenar escorrentía superficial o agua reciclada de plantas locales de tratamiento.
Esta mejora en la gestión de los acuíferos se ha desarrollado particularmente donde se aprecia descenso
de los niveles de los acuíferos o donde hay problemas con instrusiones marinas, pero no es todavía una
práctica generalizada. La desalinización del agua del mar, recolectada mediante pozos en zonas costeras
y de otras aguas continentales suplementarias se emplean en usos urbanos y turísticos, industriales o para
la agricultura. Esto le da a España el número más alto de plantas de desalinización de Europa.
CALIDAD DEL AGUA Y CONTAMINACIÓN
La rede de Control Oficial de la Calidad del Agua (COCA) define el Índice General de Calidad (ICG) y la
adecuación del agua para el consumo humano. El ICG aporta una medida de la calidad del agua para el
consumo humano. El ICG aporta una mediad de la calidad del agua en los ríos españoles. Además de la
red COCA, se estableció la red ICTIOFAUNA, para analizar la adecuación del agua para la vida de los peces.
La degradación potencial del agua subterránea depende de la vulnerabilidad de los acuíferos a las
actividades contaminantes. Los problemas más graves de la contaminación de las aguas subterráneas son:
1. La presencia de nitratos, debido al uso intensivo de fertilizantes para la agricultura
2. La intrusión marina, ocasionada por la explotación incontrolada de acuíferos costeros
3. La salinización del agua producida por la sobreexplotación de acuíferos y la presencia de
formaciones yesíferas o salíferas
4. La acumulación de residuos ganaderos, fundamentalmente orgánicos y bacteriológicos
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5. La disolución de pesticidas y metales pesados, ocasionados por vertidos de residuos urbanos, o
precedentes de la minería y otras actividades industriales.
Con respecto a los lagos y embalses, la causa principal de la contaminación de estos grandes volúmenes
de agua superficial es el vertido de aguas residuales urbanas o agrícolas, que contienen restos orgánicos
y causan la eutrofización de las aguas. Esta eutrofización, es un proceso de enriquecimiento en sustancias
nutritivas, especialmente Ni y P, en formas que son fácilmente asimiladas por la vegetación acuática, lo
que genera un crecimiento de las algas y de la productividad de todos los niveles de la cadena trófica,
junto con un deterioro de las características físicas y químicas originales del agua. Dependiendo de la
concentración de clorofila, el agua se clasifica con contaminación decreciente como hipereutrófica,
eutrófica, mesotrófica, oligotrófica y ultraoligotrófica.
EXPOSICIÓN FINAL
Dada la tendencia actual hacia el calentamiento terrestre, pareces existir una evolución hacia el
decrecimiento futuro en el caudal medio de los ríos españoles. Los sugieren que un incremento de 1oC en
la temperatura meda anual disminuiría el caudal medio de los ríos en un 5%, con valores extremos del
11% en las cuencas del Segura y del Guadiana. Existe ya alguna evidencia sobre el cambio geomorfológico
inducido por una caída en la cantidad de sedimentos fluviales, tales como la reducción del delta de Ebro
y la formación de barras de arena en el río Guadiana. Otro cambio claramente evidente es la progresiva
desecación de los humedales. En los últimos 10 años, la superficie total de humedales en España ha
decrecido un 25%. Otros problemas medioambientales se producen por la sobreexplotación de acuíferos,
entre ellos, la subsidencia y el deterioro de la calidad del agua.
En términos generales, pueden observarse dos tendencias opuestas en la sociedad española con respecto
a la conservación del agua. Algunos defienden la mejora en la gestión de los recursos hidrogeológicos,
unida a contundentes medidas de conservación. Otros mantienen conceptos profundamente arraigados
en la cultura nacional del agua; por ejemplo, el agua descargada por los ríos en el mar se considera un
despilfarro. Hay presiones continuas para redistribuir los recursos hídricos mediante transferencias entre
cuencas, para compensar el desequilibrio climático natural. Dado que, aparentemente, el nivel actual del
uso del agua está alcanzando el límite de la sostenibilidad económica y ambiental, y la posibilidad de un
cambio climáticos futuro importante, la buena gestión de los recursos hídricos en España se están
convirtiendo en un tema cada vez más trascendente.