Introducción 1 GL 54A Metalogénesis; Semestre de Primavera 2001 Profesor: Victor Maksaev OBJETIVOS DEL CURSO El objetivo principal de este curso es proveer una introducción al estudio de depósitos minerales, normalmente referido referido como geología económica. Al finali finalizar zar el curso ustedes deben tener una comprensión de los procesos que resultan en la formación de depósitos minerales, las razones porque existen los depósitos minerales, las características generales de los tipos comunes de depósitos minerales y que buscar cuando se explora por distintos tipos de depósitos minerales minerales o metales. Asimismo deberían tener una primera visión de las metodologías utilizadas para estudiar y entender los depósitos d epósitos minerales. La geología económica corresponde esencialmente al estudio de depósitos minerales. Esto incluye tanto recursos metálicos como minerales industriales (no metálicos). metálicos). La definición incluye también los combustibles , porque ellos son de importancia económica, pero este curso se centra exclusivamente en depósitos minerales metálicos, por lo que no veremos geología del petróleo y muy poco de los minerales industriales. El curso también será enfocado en los tipos de depósitos minerales que existen en Los Andes chilenos, particularmente los pórfidos cupríferos y los epitermales de metales preciosos, pero se verán también otros tipos de depósitos depó sitos metalíferos. DEPOSITOS MINERALES ALGUNAS DEFINICIONES BASICAS Ocurrencia Mineral: es una concentración anómala de un mineral que se considera valiosa por alguien en alguna parte o que es de interés científico o técnico. Depósito Mineral: es una ocurrencia mineral (concentración anómala de un mineral o elemento de tamaño (volumen) y ley suficiente para que en circunstancias favorables,metálico) sea considerado con potencial económico. Yacimiento: es un depósito mineral que ha sido examinado y ha probado tener suficiente tamaño, ley y accesibilidad, como para ser puesto en producción y ser rentable (producir ganancia económica). La rentabilidad de un yacimiento depende de sus características características intrínsecas (como tonelaje y ley), pero a veces depende de condiciones ajenas al cuerpo mineral, como las tasas de impuesto, precio de metales, etc. Mina: corresponde a las labores de explotación de un yacimiento, las que pueden ser subterráneas o a cielo abierto. Rajo: excavación a cielo abierto para la extracción minera. Ej. Rajo abierto de Chuquicamata. Introducción 2 Mena: Un mineral o minerales que pueden ser beneficiados y extraídos de una roca con ganancia económica (utilidad). Es un agregado mineral sólido, natural, natural, utilizable, ya sea tal como se extrae o del cual uno o más componentes valiosos se pueden recuperar económicamente. Ej. Menas de Cu: Calcopirita (CuFeS2), bornita (Cu5FeS4), Calcosina (Cu2S). Ganga: Aquellos minerales los cuales ocurren con los minerales de mena, pero que no tienen valor económico, tales como por Ej. cuarzo (SiO2), calcita (CaCO3) o pirita (FeS2). Mineralización : Término general el cual se refiere usualmente a minerales de mena, pero que a menudo se utiliza utiliza para referirse a otros minerales metálicos metálicos como pirita. El término se usa en dos sentidos (1) referido al proceso por el que se producen concentraciones de minerales de mena y (2) referido referido a los cuerpos de mena mismos. mismos. Para evitar confusiones, se recomienda su uso exclusivamente para designar el proceso de formación de menas. Epigenética: Mineralización que ha sido introducida con posterioridad a la formación de su roca de caja. Ej. una veta. Singenética: Mineralización que se deposita simultáneamente con sus rocas huéspedes. Ej. depósitos de placeres, cuerpos de sulfuros masivos de origen exhalativo, calizas, etc. Hipógena o Primaria: Mineralización endógena, es decir producida por procesos internos de la tierra. Supergena o Secundaria: Mineralización o efectos exógenos sobre cuerpos mineralizados, como meteorización, oxidación, descomposición de minerales y formación de nuevos minerales estables en el ambiente supergeno. Roca huésped: La roca dentro de la cual se presenta el depósito mineral. Ej. Pórfido Chuqui en Chuquicamata. Roca de caja: La roca que rodea al depósito, por ejemplo las rocas a ambos lados de una veta. Ley: La concentración de cada metal de mena en una muestra de roca, usualmente expresado en porcentaje en peso (Ej. 1,2% Cu). Si las concentraciones son muy bajas, como las de Au, Ag, Pt y otros, la concentración puede expresarse como gramos por tonelada (g/t). La ley promedio de un depósito se calcula sobre la base del promedio ponderado de ensayes de un gran número de muestras recolectadas el depósito (superficie, canales, sondajes, etc.) y a menudo usando procedimientos estadísticos sofisticados (geoestadística) y su estimación será más exacta y confiable a mayor densidad de muestreo. Ley de corte (cut-off grade): Es la ley más baja, definida arbitrariamente (en términos económicos), con la cual puede explotarse un yacimiento mineral y generalmente define el límite del mismo. mismo. Por ejemplo, si la la ley promedio de un pórfido cuprífero es de 1,2 % Cu, la ley de corte puede ser 0.4 % Cu, de modo que para los efectos mineros toda roca bajo 0.4 % será considerada estéril e irá a botadero. Introducción 3 Estéril: Término minero utilizado para referirse a la roca que no constituye mena explotable, en oposición a rocas mineralizadas. Usualmente se refiere a las rocas no m mineralizadas ineralizadas o con minerales no económicos que deben ser removidas durante el proceso normal de explotación minera para extraer el mineral de mena. Este material se deposita deposita en botaderos o desmontes. Recursos: Un Recurso Mineral es un tonelaje o volumen de roca mineralizada u otro material de interés económico intrínseco, cuyas leyes, límites y otras características apropiadas están conocidas con cierto grado certeza certeza y que es candidato para una extracción económica.. La cantidad, ley, características geológicas y continuidad de un Recurso Mineral se conocen o se estiman, o se interpretan interpretan de datos geológicos específicos y del conocimiento del depósito. Los recursos minerales se subdividen, de acuerdo a su creciente confianza geológica en categorías de Inferidos, Indicados y Medidos. Las porciones de un depósito que no son candidatos para una eventual extracción económica no deben incluirse en un Recurso Mineral. Reservas: La porción o volumen de un Recurso Mineral en el que se han efectuado estudios técnicos y económicos (muestreo sistemático, sondajes, evaluación económica) para demostrar que este mineral puede justificar extracción minera rentable en el momento de la determinación y bajo condiciones económicas específicas. La planificación de operaciones mineras requieren que las reservas de mineral están definidas garantizando que su extracción sea con beneficio económico. El volumen y ley de las Reser Reservas vas Minerales permiten establecer establecer la vida del yacimiento y determinar el respectivo flujo de caja. Hidrotermal: Fluidos calientes, generalmente dominados por agua, a veces ácidos, los cuales pueden transportar metales y otros compuestos en solución al lugar de depositación o producir p roducir alteración de la roca de caja. Alteración hidrotermal: Un cambio de la mineralogía de la roca huésped como una reacción química con soluciones hidrotermales. hidrotermales. Por Ej., minerales máficos como hornblenda o biotita pueden alterarse a clorita y los feldespatos alterarse a arcilla por efecto de la circulación de fluidos calientes por las fracturas de las rocas. Zona de alteración hidrotermal: Una zona con rocas que han sido alteradas a un grupo específico de minerales secundarios o de alteración, por efecto de la circulación de fluidos calientes, usualmente alrededor del perímetro de un depósito mineral. Veta: Depósito tabular generalmente formado por depositación de minerales mena y ganga en espacios abiertos en una fal falla la o fractura, o también también por reemplazo. Corresponde a una mineralización controlada estructuralmente. Reemplazo: Un proceso químico por el cual los fluidos hidrotermales que pasan por rocas permeables reaccionan con las rocas ro cas disolviendo minerales originales y reemplazándolos con minerales de mena y/o ganga. Cf. Metasomatismo. Sulfuro masivo: Un depósito estratiforme, normalmente de origen exhalativo, generalmente con forma de lente, consistente de al menos de 60% de sulfuros. Introducción 4 Skarn: Un reemplazo de calizas (carbonato de calcio) u otra roca rica en carbonato adyacente a un contacto intrusivo por minerales calco-silicatados (piroxenos, granates, anfíbolas), generalmente por adición de sílice y otros elementos. Algunos skarn presentan mineralización mineralización metálica resultante de etapas de metasomatismo. Gossan o sombrero de hierro: Una cubierta oxidada en la zona de meteorización que se produce por oxidación de pirita y que resulta en óxidos de hierro secundarios. Dado que la pirita está a menudo asociada a depósitos minerales, los gossans pueden ser guía para localizar menas. Estructura a escala de depósito Concordante: Cualquier cuerpo geológico, tal como un depósito mineral, el cual se encuentra dentro de o paralelo a estratificación volcánica o sedimentaria y no corta a través de las estructuras de estratificación. Discordante: Un cuerpo geológico, como un dique o veta, el cual corta a través de estructuras de roca primarias, tales como estratificación. Estratiforme: Un depósito mineral que se presenta como un nivel o capa estratigráfica (o sedimentaria). Estratoligado: Un depósito mineral que se presenta dentro de niveles estratigráficos específicos u horizonte (estratos), pero el cual no comprende la capa (s) completa (s). Bolsonada: Se refiere a un cuerpo de mena de mayor potencia o mayor ley dentro de una falla, zona de cizalle o veta de fisura. También se utiliza para designar cuerpos de mena irregulares. Brecha: Fragmentos angulosos de roca producidos por movimiento a lo largo de fallas o actividad ígnea o hidrotermal explosiva. El material que rodea los fragmentos se denomina matriz y el que los une cemento. Masa fundamental es un término general general no-genético que incluye a la matriz y cemento. Stockwork: Un enrejado de gran número de venillas con diferentes orientaciones (polidireccionales) que atraviesan una masa masa de roca. El término es en idioma inglés, pero frecuentemente se utiliza en castellano, aunque corresponde a un enrejado de vetillas. Veta: Depósito mineral tabular, normalmente discordante con las rocas encajadoras, producto de mineralización controlada por fallas fallas o fracturas en rrocas. ocas. La veta puede ser de relleno en el plano o zona de falla, de reemplazo o una combinación de relleno y reemplazo metasomático. Sistemas de venillas paralelos (Sheeted vein): Un conjunto denso de venillas subparalelas entre sí atravesando una masa masa de roca. Algunos autores llaman a la venillas venillas paralelas también stockwork, pero otros prefieren hacer la distinción puesto que tiene implicancias en el control estructural de la formación de venillas. Introducción 5 Chimenea (Pipe): Un cuerpo cilíndrico de orientación vertical, a menudo una brecha con mineralización de relleno o de reemplazo. Manto: Depósito tabular subhorizontal generalmente de mineralización de reemplazo o singenética estratiforme o estratoligada. Zona de cizalle: Una zona planar de debilidad, similar a una falla, pero consistente en varias zonas paralelas de desplazamiento generalmente en un ancho más grande que de una falla individual. Yacente: El contacto inferior de una veta inclinada o la roca de caja que se encuentra en la parte inferior de una veta con inclinación (ídem para mantos). Pendiente: El contacto superior de una veta inclinada (ídem para mantos). Escala de muestra de mano Bandeamiento: Puede representar estratificación a pequeña escala en un depósito singenético tal como un sulfuro masivo o pulsos repetidos de depositación de minerales en una veta. Bandeamiento crustiforme o crustificación: Cuando los minerales crecen dentro de una veta generalmente lo hacen hacia dentro de la pared de la veta. Distintas capas de distintos minerales, representado pulsos de fluidos hidrotermales pasando por la estructura, pueden observarse en una sola veta. Estas bandas a menudo están están alineadas simétricamente simétricamente al centro de la veta. Estructura en peineta: Cuando los minerales cristalizan hacia adentro de una veta a partir de paredes opuestas, a menudo se encuentran en el centro formando un patrón interdigitado de cristales, generalmente cuarzo, los cuales tienen forma de peineta o cresta de gallo. Huecos u oquedades: Espacios abiertos o cavidades dentro de vetas, o vetillas. Cockarda: Bandeamiento crustiforme que rodea fragmentos de brecha Introducción 6 EL VALOR DE LOS DEPOSITOS MINERALES En el caso de minerales metalíferos o metálicos un factor determinante en su valor económico es el contenido metálico o ley de los mismos, por otra parte los minerales nometálicos o minerales industriales pueden ser cualquier roca u otra substancia mineral de valor económico, excluyendo las menas metálicas, combustibles minerales minerales y gemas. gemas. En algunos casos es el mineral mismo el que puede tener valor (Ej. baritina, diamantes industriales) o el óxido o algún compuesto derivado de cualquier mineral (pero no un elemento metálico) que tiene aplicación industrial industrial (uso final). Estos incluyen rocas como granito, granito, arena, gravas, calizas que se usan en construcción, así como minerales más valiosos con características químicas o físicas específicas como fluorita, caolinita, perlita y fosfatos. En el caso de los minerales no-metálicos su valor económico está determinado por características físicas y químicas (especificaciones técnicas) requeridas para un uso específico, no necesariamente solamente la concentración como en muchos de los metálicos. metálicos. Las especificaciones técnicas varían de acuerdo al uso del material, por Ej. las calizas pueden usarse para fabricar cemento para construcción, usos farmacéuticos como antiácido y en pastas dentales, o como suplemento alimenticio en gallineros. Cada uno de estos usos tiene diferentes especificaciones técnicas y la caliza requerida tendrá un valor acorde a la dificultad con que puede cumplir tales especificaciones. La importancia económica de los minerales industriales tiende a subestimarse, porque que los metales parecen haber atraído siempre más la atención de la civilización por su uso en armas, sus cambios cíclicos y rápidos de precios, la ocurrencia ocasional de depósitos muy ricos como las bonanzas de oro. Sin embargo los minerales industriales tienen variadas aplicaciones en bienes durables y no durables y muchas actividades industriales y productos que van desde la construcción de edificios, cerámicas de mesa o de sanitarios. El consumidor frecuentemente ignora que los minerales industriales son esenciales para la fabricación de numerosos los bienes que van desde libros a productos farmacéuticos. En los países desarrollados como EEUU e Inglaterra la producción de minerales industriales es más financiero. importante que la producción metálica, tanto en término de de tonelaje, como en el aspecto El consumo de los minerales industriales depende la industrialización de los países y en el caso de Chile ellos representan en la actualidad 9 a 10% del total de la producción minera del país en términos financieros (en valor v alor de los productos). Hace menos de una década atrás ellos representaban menos de 5% del valor de la producción minera nacional, de modo que los minerales no metálicos han tenido un significativo aumento en su importancia en la economía chilena. Chile exporta salitre, yodo, carbonato de litio, sal común y algo de lapislazuli, pero la mayor parte de la producción no-metálica es para consumo interno (cemento, cal, yeso, arcillas, caolín, boratos, diatomitas, etc.). La producción de metales en el ámbito mundial ha sido siempre creciente desde la segunda guerra mundial, a mediados de los setenta hubo una caída de la demanda, pero la tendencia al crecimiento se mantuvo hasta la reciente crisis asiática de 1998. Las curvas de producción Introducción 7 muestran fluctuaciones en detalle que representan variaciones cíclicas de los precios y en algunos casos como los del Pb, Sn, W y Zn parecen estar en un alto que podría conducir a una baja en los precios. Los factores que q ue afectan los precios de estos metales, como el reciclaje, usos más económicos de metales y sustitución por otros materiales como los cerámicos y plásticos. Sin embargo, cabe hacer notar que muchos minerales no-metálicos se utilizan como carga o relleno en plásticos p lásticos o neumáticos. La producción de plásticos aumentó en 1529% entre 1960 y 1985 y una importante fracción de la demanda de plásticos se debe a la sustitución de metales (antiguamente los parachoques de los autos eran metálicos). EL PRECIO DE LOS METALES; El mecanismo del mercado La mayor parte del negocio de minerales ocurre dentro de la economía de mercado mundial y los precios de los metales están regidos por factores de oferta y demanda. Los medios modernos de transporte hacen que muchas substancias tengan un mercado mundial, de modo que un cambio de precio en una parte del mundo afecta al resto. Substancias tales como el trigo, algodón, goma, oro, plata y metales base tienen una amplia demanda y son susceptibles de ser transportadas con costos relativamente bajos comparados con el valor de las substancias. El mercado de gemas de diamantes es mundial, mientras mientras que el de ladrillos ladrillos es local. En los últimos siglos se han organizado mercados formales. Los metales base son comercializados en la Bolsa de Metales de Londres (LME) o el “New York Commodity Exchange” (COMBEX), el oro y plata se vende Mercado de Metales Preciosos de Londres. Esto se debe a que estos mercados incluyen a especialistas en la compra y venta de metales y están en constante comunicación entre ellos y los precios son sensitivos a cualquier cambio en la oferta y demanda mundiales. Los precios de los metales de COMEX y LME son publicados diariamente, son accesibles vía Internet http://www.metalprices.com y en guías de precios en revistas como el Engineering and Mining Journal, Industrial Minerals, Mining Journal, etc. FACTORES QUE DETERMINAN LOS PRECIOS a) Oferta y Demanda. La demanda puede variar en períodos cortos de tiempo tiempo por varios motivos. Cuando una substancia sustituye significativamente a otra el precio de la primera cae, pero la demanda por el material sustituto sustituto sube haciéndola más cara y su demanda baja consecuentemente. El cobre y el aluminio aluminio están relacionados relacionados en esta forma forma en cierto grado. Cambios tecnológicos pueden aumentar la demanda por un metal (Ej. el titanio usado en los motores de los aviones a reacción) o pueden disminuirla (Ej. Sn; desarrollo de capas más delgadas de estaño o sustitución por otros materiales. La oferta se refiere a cuanta substancia se está ofreciendo para la venta a un precia dado en un determinado período de tiempo. La cantidad depende del precio de la substancia y las Introducción 8 condiciones del suministro. suministro. (Ej. el 28/07/00 el precio del cobre en el LME es de 83 centavos de dólar la libra y existe un inventario de 496,925 toneladas métricas del metal el que ha disminuido en 3,375 ton; tendencia decreciente del inventario). Los altos precios estimulan el suministro y la inversión de los productores para aumentar la producción. La caída de los precios tiene el efecto contrario y algunas minas pueden cerrar o puestas en un período de mantención para esperar mejores precios a futuro. Las condiciones de suministro pueden variar muy rápido debido a: 1) circunstancias anormales como desastres naturales, guerras, otros eventos políticos, incendios, huelgas en minas de productores mayores; 2) mejoras en las técnicas de explotación; 3) descubrimiento y explotación de nuevos depósitos mayores o de mayor ley. b) Acción gubernamental Los gobiernos pueden estabilizar o cambiar los precios. La estabilización puede intentarse intentarse acumulando un volumen (stockpile) de metal, aunque el acumular el metal en forma importante aumenta la demanda y puede redundar en un alza de precio (!). Teniendo una cantidad acumulada esta se puede usar para prevenir aumentos bruscos de precios mediante ventas o compras en el caso de caídas bruscas de precios. Sin embargo, como los mercados son mundiales es casi imposible para un país individual controlar los precios por sí mismo. Han existido grupos de países que han intentados ejercer control sobre los precios sobre el estaño (ITC) y del cobre (CIPEC), pero con c on escaso éxito. La acción gubernamental vía nuevas regulaciones legales puede incrementar el consumo de algunos metales, Ej. El platino y rodio debido a las leyes de emisión de gases de vehículos en los EEUU y la Unión Europea (en Chile también están en uso los catalizadores, pero el mercado es relativamente pequeño, estos artefactos se importan y el país es uno de los pocos países latinoamericanos que ha incorporado los catalizadores a los vehículos). En 1993 se adquirió la cifra récord de 1,7 millones de onzas de platino para uso industrial a nivel mundial por ese motivo. c) Reciclaje El reciclaje de metales tiene un efecto importante sobre los precios de algunos Consideraciones económicas y ambientales han conducido al incremento de productos. materiales reciclados y se prevé un aumento del reciclaje en el futuro cercano. El reciclaje permite prolongar la vida de los recursos no renovables y reducir los deshechos mineros y de fundiciones, y está afectado en menor medida por las alzas repentinas de precios, escasez de suministro y acciones de grupos. Además, tiene ventajas económicas y ambientales porque los requerimientos de energía para materiales reciclados son usualmente mucho más bajos que el tratar menas (en el caso del aluminio se necesita un 80% menos de energía eléctrica). En EEUU en el período 1977 a 1987 el uso de chatarra de hierro subió de 35% a 42% de todo el hierro consumido, el aluminio de 26% a 37%, mientras el cobre ha permanecido en el rango de 40% a 45% y el zinc 24 a 29%. El potencial del reciclaje es más alto para algunos materiales que para otros. A diferencia de los metales los minerales no-metálicos son menos reciclables y el reciclaje se restringe a algunos materiales tales como bromuros, compuestos de flúor, diamantes Introducción 9 industriales, yodo y feldespato y sílice en forma de vidrio, de modo que su precio está menos afectado por este factor. La mayor parte del reciclaje de metales se realiza en los países industrializados y representa una competencia para los países pa íses productores de materias primas a partir de minas como Chile. d) Sustitución y nueva tecnología Ambas pueden conducir a una disminución en la demanda. Por ejemplo la demanda de plomo se ha visto afectada por baterías de automóviles que duran más tiempo y ocupan menos plomo, la sustitución de cañerías de plomo y/o cobre por plástico (PVC) y el cambio a gasolina sin plomo. Sin embargo, un factor que afectó a todos los metales fue la crisis del petróleo en 1973, la cual condujo a significativos aumentos en los precios del petróleo y otros combustibles, forzando la demanda hacia materiales que tienen una baja sensibilidad a altos costos de energía y favoreció el uso de sustitutos más livianos y más baratos para los metales (Ej. mayor uso de plásticos en vehículos). PRECIOS DE METALES Y MINERALES precio de los metales juega un rol a) Metales: La minería metálica es un negocio en que el precio fundamental para su rentabilidad. rentabilidad. Sin embargo, los precios de los metales son erráticos y imprevistos difíciles de predecir. En el corto plazo, los precios fluctúan en respuesta a imprevistos que afectan la oferta y demanda, Ej. huelgas en minas grandes o fundiciones, aumentos no previstos de los inventarios (stocks), tal como resultó por la crisis asiática de 1998. 199 8. En el el mediano plazo (varias décadas) los precios claramente responden a aumentos y caídas en la actividad económica mundial, lo cual en cierta medida permite predecir las tendencias de los precios. precios. Durante los períodos períodos positivos de actividad económica el consumo de los metales aumenta, disminuyendo los stocks en el mercado y los precios suben, pero en los períodos recesivos el efecto es el contrario, se acumula un sobre-stock y se reduce el valor del metal. Esto ha sido una constante constante en las variaciones del precio precio del cobre. El pronóstico para algunos metales es poco prometedor, particularmente para el hierro, manganeso, plomo, estañomenores y tungsteno por algunas de las previamente discutidas. Son metales como(wolframio), el titanio, tantalio tantalio y otros, los razone que probablemente tengan un futuro más brillante. El oro ha tenido una historia aparte desde la Segunda Guerra Mundial. Desde 1934 a 1972, el precio del oro permaneció fijo a US$ 35 por onza troy, debido a que estaba garantizada la conversión del dólar a oro. En 1971 Richard Nixon removió la fijación entre el oro y el dólar, dejando que el mercado determine el precio diario del metal precioso. En la década siguiente el precio del oro se disparó hasta un precio récord de US$ 850 /oz, un precio inconcebible a comienzos de los setentas; luego bajó hasta un nivel algo superior al de los treintas (al usar el IPC de los EEUU el equivalente de US$ 35 en 1935 sería de US$ 289 en 1987, de manera que el precio de US$ 400 /oz de ese año equivalía a un precio 38% más alto en términos reales del precio de 1935). 193 5). A la gente de diversos países se le permitió poseer oro tanto en barras como en monedas y muchos invirtieron invirtieron en el metal. Desafortunadamente, para los que intentan predecir futuros cambios de precios del oro, la demanda de este metal no está determinada por Introducción 10 requerimientos industriales, sino por la moda y sentimiento, factores que son variables y nopredecibles. El mayor uso del oro actualmente es en joyería y en barras para inversión, aunque su uso como metal moneda está en proceso de ser abandonado y los bancos de diversos países están vendiendo sus reservas de oro en barras. El aumento del precio del oro desde 1971 condujo a un gran aumento de la exploración y al descubrimiento de muchos depósitos de gran tamaño. tamaño. Esto fue acompañado del progresivo aumento de la producción, manteniéndose el precio alrededor de US$ 400 /oz hasta fines de 1997, para caer luego luego por debajo de US$ 300 oz y no ha repuntado hasta la actualidad. La caída del precio del oro es atribuible al efecto de la crisis asiática y al aumento de la producción, pero pe ro también ha estado significativamente afectada por las ventas de las reservas de oro de los bancos. Es muy difícil predecir el comportamiento futuro futuro de este metal metal considerado precioso históricamente por la humanidad. La pregunta es ¿Podrán la moda y el sentimiento absorber la creciente oferta de este metal a futuro? b) Minerales industriales o no-metálicos: Muchos de los minerales industriales pueden ser comercializados internacionalmente, las excepciones son los productos de bajo valor tales como la arena, gravas y ripio, los cuales tienen un bajo valor unitario y son producidos para los mercados locales. Minerales de valor intermedio desde cemento ce mento a sal pueden ser transportados en distancias intermedias a largas, siempre que su transporte sea en masa y con bajo costo. Los minerales industriales de mayor valor son comercializables a nivel internacional, aun cuando se transporten transporten en lotes pequeños. Chile exporta nitratos, nitratos, yodo, carbonato de litio, sal común y cantidades menores de lapislazuli, pero el resto de la producción es para consumo interno; en esta última destaca la explotación ex plotación de carbonato de calcio (calizas) y puzolana utilizados en la fabricación de cemento para construcción. Los minerales de bajo valor unitario se encarecen por el transporte a larga distancia y su extracción solo se realiza si se encuentran cerca de los mercados de consumo. Para productos de alto valor como los diamantes industriales, mica en hojas y grafito la ubicación de los yacimientos es en gran medida irrelevante. Los precios de los minerales industriales al igual que los metales responden a la intensidad de la actividad comercial internacional, pero en conjunto nunca varían tanto como los metales y sus precios generalmente más estables. de sustitutos los metales el potencial potencialson de reciclaje de son minerales industriales es bajo y Alosdiferencia materiales competidores frecuentemente más caros y menos eficientes (Ej. calcita en vez de caolinita como carga en la fabricación de papel). FACTORES IMPORTANTES EN LA EXPLOTACION ECONOMICA DE MINERALES Las etapas principales para llegar a la explotación de un cuerpo mineralizado pueden resumirse en: 1. Exploración minera: para descubrir cuerpos de mena. Los minerales son recursos no renovables que progresivamente se consumen y se agotan, por lo que la exploración de nuevos cuerpos mineralizados provee nuevos recursos para su eventual explotación. 2. Estudios de factibilidad: para determinar su viabilidad comercial. La minería es un negocio que debe ser rentable y se requiere analizar los costos – beneficios involucrados Introducción 11 en la minería de un depósito mineral para determinar si puede ser explotado económicamente. 3. Desarrollo de mina: construcción construcción de toda la infraestructura. Esto involucra tanto el desarrollo de las respectivas labores mineras (subterráneas o a rajo abierto), como la construcción de la planta de procesamiento y medios de transporte. 4. Minería: extracción del mineral del suelo. 5. Procesamiento del mineral: molienda, concentración por separación de la mena de la ganga en plantas de procesamiento (Ej. producción de concentrados de Cu; separación y refinación de minerales industriales). 6. Fundición: recuperación de metales a partir de los concentrados. 7. Refinación: purificación del metal (Ej. electrolítica del Cu o al fuego). 8. Mercadeo: Transporte del producto (o concentrado del metal en el caso que no se funde y no se refina en la mina) a los mercados. Factores Importantes en la evaluación económica de un yacimiento potencial a) Ley: la concentración de un metal en un yacimiento se conoce como ley y normalmente se expresa en % en peso (Ej. % Cu, Pb, Zn) o en gramos/tonelada (Ej. Au, Ag; 1 gr/t = 1 ppm; partes por millón). La ley de un depósito mineral se determina mediante un muestreo sistemático (numerosas muestras en superficie, labores subterráneas y de sondajes), análisis químicos y por el cálculo de un promedio ponderado dentro de un volumen dado de roca roca mineralizada. Antiguamente los cálculos de leyes y tonelajes se realizaban en forma manual, pero en la actualidad se realizan en computadores mediante métodos geoestadísticos geoestadísticos sofisticados. La ley mínima explotable se determina por consideraciones económicas y se denomina ley de corte. Los límites que se establecen para un yacimiento mineral, particularmente en los casos en que la ley decrece gradualmente, son determinados totalmente en base a consideraciones económicas (ley de corte) y pueden no estar delimitados por ninguna característica geológica particular. Si el precio de un metal aumenta entonces es posible bajar la ley de corte y aumentar el tonelaje de reservas. Esto produce una baja de la ley global del yacimiento, pero si el rritmo itmo de producción mantiene aurequiere aumenta menta la un vida de la mina Las hacer leyes varían de unundepósito a otro y claramente asemenor ley se tonelaje mayor. para económico depósito. La tendencia general en las últimas décadas en la minería metálica ha sido explotar menas de leyes cada vez más bajas. Esto ha llevado al desarrollo desarrollo de operaciones mineras de mayor escala con extracciones de >40.000 ton/día. En los y yacimientos acimientos en explotación también es necesario determinar cual será la ley de cabeza, que es la ley del mineral que va a la planta de tratamiento. Frecuentemente la ley de cabeza es menor que la ley media del yacimiento debido a la dilución por la incorporación inadvertida o inevitable de rocas de caja o huésped estériles en el mineral durante su extracción. La ley de los minerales industriales industriales o no metálicos no es tan crítica. crítica. En estos minerales las características químicas y físicas para un determinado uso son las determinantes en su valor económico y en muchos casos estos materiales se utilizan tal cual se se extraen. Esto significa que para minerales no metálicos es importante la homogeneidad ; los parches de material con Introducción 12 diferentes propiedades deben descartarse o mezclarse para formar un producto uniforme. Ej. los carbonatos (calizas) tienen uso en cemento de construcción, para producir cal, como complemento alimenticio para aves de corral o en aplicaciones farmacéuticas, cada uno de estos usos requiere de distinto grado de pureza del carbonato y/o ausencia de ciertos componentes indeseables. Un depósito de minerales industriales debe ser investigado investigado primero por las propiedades del material, ya sea antes o después del procesamiento, para un uso específico y después ver si hay reservas adecuadas para una demanda particular. En muchos depósitos se pueden producir productos con distintas propiedades, lo que significa que para lograr la explotación económica de un depósito no metálico pueden requerirse varios mercados distintos. b) Subproductos : En algunos depósitos existen varios metales presentes y la venta de uno puede financiar la minería del otro. Ej. Chile produce molibdeno como subproducto de la minería de pórfidos cupríferos; asimismo se recupera oro durante la refinación electrolítica del cobre proveniente de los mismos depósitos. c) Forma mineralógica: las propiedades de un mineral determinan la la facilidad o dificultad dificultad para la extracción y refinación de ciertos metales con la tecnología metalúrgica existente. Ej.: Los óxidos y sulfuros metálicos tienen procesamientos diferentes y los costos involucrados son distintos. distintos. Esto puede afectar la la ley de corte de un depósito o incluso determinar la viabilidad económica de este. (Ej.: oro refractario; oro incluido en arsenopirita o pirita que difícilmente se recupera mediante cianuración, requiriendo una tostación previa para liberar el oro, con el consiguiente costo de energía). Los minerales industriales industriales presentan problemas distintos. distintos. Por ejemplo las arenas silíceas para producir vidrio de alta calidad deben tener un contenido de <0.035% Fe2O3 (<350 ppm Fe2O3). Algunas arenas silíceas silíceas de color café pueden ser mejoradas si el Fe2O3 está en pátinas por lixiviación ácida o abrasión, pero si el Fe se encuentra como inclusiones en el cuarzo, no se puede mejorar. d) Tamaño del grano y forma: el tamaño y forma cristalina de los minerales de mena influyen en la recuperación. Esta última es el porcentaje del total del metal o mineral industrial conteni contenido la mena que contenido se recupera el concentrado. Unaenrecuperación de 90% significa quedoel en 90% del metal en en el mineral se recupera el concentrado y un 10% se pierde en los relaves. Se podría pensar que una molienda suficientemente suficientemente fina para liberar las fases minerales permitiría recuperar el 100% de la mena, pero esto es imposible y de hecho la mayoría de las técnicas de procesamiento metalúrgico fallan en el rango de granos ultrafinos. e) Sustancias contaminantes: Existen sustancias indeseables que pueden estar presentes en los minerales minerales de mena y ganga. Ej. la tenantita (Cu12As4S13) en menas de cobre introduce As no deseable y a veces Hg en los concentrados de cobre. Estos contaminantes al igual que el fósforo en el hierro y As en concentrados de Ni reciben castigos pecuniarios por parte de los fundidores. f) Tamaño y forma de los depósitos: la forma, tamaño y naturaleza de los depósitos minerales afectan la minería de los mismos y también la ley explotable. Los depósitos que Introducción 13 se encuentran en superficie o cerca de ella pueden explotarse por métodos de rajo abierto a bajo costo, mientras que cuerpos tabulares como las vetas requerirán de métodos más caros de extracción subterránea, aunque estos últimos pueden ser trabajados en volúmenes más pequeños y se requiere de un capital capital inicial menor. Aunque la inversión inicial es mayor para depósitos más grandes, los rajos abiertos, con manejo masivo (minería no selectiva) de tonelajes de >30.000 ton/día ha conducido a la minería a gran escala de depósitos de baja ley. La explotación de rajos implica implica una variación de la razón estéril/mineral con el tiempo y cuando supera razones de 2/1 en depósitos de baja ley debe ser abandonado o convertido en una explotación subterránea. g) Carácter del mineral: Una grava aluvial no consolidada puede ser explotada por excavadoras o dragado y no requiere molienda (Ej. en placeres de or oro). o). Por el contrario en operaciones mineras en roca dura es necesario realizar perforaciones, volar con explosivos y moler las rocas. Las rocas más más duras requieren mayor consumo de energía y de explosivos para su su beneficio. Por otra parte, las rocas rocas fracturadas o cizalladas serán débiles y se romperán requiriendo por ejemplo soporte del techo en operaciones subterráneas (Ej. enmaderado) y trabajar con ángulos más bajos en rajos afectando la razón estéril/mineral. h) Ubicación : los factores factores geográficos pueden determinar si un cuerpo mineralizado es viable económicamente. En lugares remotos remotos puede no haber energía eléctrica, caminos, caminos, líneas férreas, casas, escuelas, hospitales, hospitales, etc. Todos estos elementos de infraestructura deben construirse, el transporte de los productos de la mina a los mercados puede ser caro y los sueldos deben ser atractivos para que trabajadores capacitados vayan a trabajar a lugares remotos (Ej. trabajos a gran altitud). i) Consideraciones ambientales: La minería es una actividad que produce un significativo impacto en el medio ambiente. Se contaminan aguas que se utilizan en el procesamiento procesamiento de minerales, se contamina el aire por la emisión de gases de las fundiciones, se ocupan grandes áreas con relaves y se depositan botaderos con material estéril para efectos mineros, pero que pueden contener sulfuros cuya oxidación puede producir drenaje ácido. Asimismo, el desplazamiento de una gran masa de trabajadores y las construcciones necesarias para modifican significativamente el medio natural afectando la flora y fauna delala actividad zona minera. Actualmente en Chile existe una regulación ambiental que obliga a toda actividad minera y de exploración a minimizar el impacto ambiental, lo cual obviamente involucra costos. impuesto varían de país en país y determinan la economía de los j) Impuestos: las tasas de impuesto depósitos minerales. En Chile la tasa de impuesto a las utilidades de las empresas mineras privadas es de 35%. En algunos países, Ej. Argentina, los gobiernos regionales exigen regalías para autorizar la explotación de depósitos, las que representan una carga impositiva adicional para las compañías mineras. k) Factores políticos: Muchas compañías mineras grandes no invertirán en países políticamente inestables. La minería usualmente requiere de grandes inversiones iniciales, las que se recuperan solo en el largo plazo, por lo que el temor a las nacionalizaciones con compensaciones inadecuadas o sin compensación hace que las compañías mineras dejen Introducción 14 de invertir en países con inestabilidad inestabilidad política. Los cambios inesperados en políticas de impuestos tienen el mismo efecto. l) Costo de capital: Las operaciones mineras mayores requieren de enormes capitales en la inversión inicial y las sumas que exceden US$ 500 millones y 1.000 millones no son raras. Esto implica que pocas compañías pueden desarrollar una nueva mina con sus propios recursos (esto (esto puede ser incluso válido para algunos estados). Las compañías deben conseguir prestamos de bancos u otros inversionistas, capital que debe ser repagado con intereses. Consecuentemente la operación m minera inera debe cubrir los costos mineros, impuestos, regalías, pago de capital más intereses y proveer ganancia a los inversionistas que arriesgaron su capital para explotar una mina. Introducción 15 RECURSOS Y RESERVAS DE MINERAL El presente capítulo está basado en un extracto y traducción de la “Guía para informar la información de exploración, recursos minerales y reservas minerales” elaborada por el “Comité de Recursos y Reservas” de la “Sociedad para la Minería, Metalurgia y Exploración” de los EEUU, del 01 de Marzo de 1999. 199 9. Recurso Mineral: es una concentración u ocurrencia de material de interés económico intrínseco en o sobre la corteza terrestre (un depósito) en tal cantidad y forma que razonablemente es prospecto para su extracción económica. La ubicación, cantidad, ley, características geológicas y continuidad de un Recurso Mineral se conocen o se estiman o interpretan de datos geológicos específicos específicos y conocimiento del depósito. Los recursos minerales se subdividen, de acuerdo a su creciente confianza geológica en categorías de Inferidos , Indicados y Medidos. Las porciones de un depósito que no son un prospecto un potencial razonable para p ara una eventual extracción económica no deben incluirse en un Recurso Mineral. El término Recurso Mineral cubre depósitos los cuales han sido identificados y evaluados a través de exploración y muestreo y de los cuales pueden definirse Reservas Minerales mediante la consideración de factores técnicos, económicos, legales, ambientales, sociales y gubernamentales. El término prospecto razonable para eventual extracción económica implica un juicio (aunque preliminar) por una Persona Competente en lo que se refiere a los factores técnicos y económicos que probablemente influenciarán la extracción económica del prospecto, incluyendo los parámetros mineros aproximados. En otras palabras, un recurso mineral no es un inventario de todo el mineral sondeado o muestreado, sin consideración de ley de corte, dimensiones mineras probables, ubicación o continuidad. Es un inventario realista de mineral, el cual bajo condiciones supuestas y condiciones técnicas y económicas justificables, podría llegar a ser extraído económicamente. Una Persona es alguien que es miembro de una sociedad profesional científicos de laCompetente tierra o ingenieros tierra de minas o que tiene otras calificaciones apropiadas.para La Persona Competente debe tener un mínimo de 5 años de experiencia en el tipo de mineral y depósito en consideración y en la actividad que dicha persona está rrealizando. ealizando. Sí la Persona Competente está estimando o supervisando la estimación y evaluación de Recursos Minerales, la experiencia relevante debe ser en estimación y evaluación de Recursos Minerales. Minerales. . Sí la Persona Competente está estimando o supervisando la estimación y evaluación de Reservas Minerales, la experiencia relevante debe ser en estimación, evaluación y análisis económico de Reservas Minerales. Cuando la Persona Competente lo considere apropiado, las estimaciones puede incluir suposiciones relacionadas a minería, las cuales deben estar expresadas claramente. Recurso Mineral Inferido: es la parte de un recurso mineral para el cual se ha estimado el tonelaje, ley y contenido mineral se han estimado con un bajo nivel de confianza. Se infiere y Introducción 16 se supone a partir de características geológicas, pero no se ha verificado su continuidad geológica y/o de ley. Se basa en información de calidad incierta incierta o de poca confiabilidad obtenida por técnicas apropiadas de afloramientos, ttrincheras, rincheras, cateos, labores y sondajes. Un Recurso Mineral Inferido tiene el nivel de confianza más bajo que aquel que se aplica a un Recurso Mineral Indicado. La categoría se intenta para cubrir situaciones en las cuales la concentración mineral u ocurrencia ha sido identificada y se ha completado solo un limitado muestreo y medidas, pero donde los datos son insuficientes para permitir la interpretación confiable de continuidad geológica y/o de ley. Las suposiciones involucradas en la evaluación de un Recurso Mineral Inferido deben ser razonables, después de considerada toda información disponible. Debido a la incerteza que tienen los Recursos Minerales Inferidos, no se puede suponer que toda o parte de un Recurso Mineral Inferido pueda ser elevado a categoría de Recurso Indicado o Medido a futuro como resultado de la continuación de la exploración. La confianza en la estimación no es suficiente para permitir la aplicación apropiada de parámetros económicos y técnicos o para dar una evaluación de viabilidad económica que valga hacer pública. Se debe tener precaución cuando esta categoría de recursos se considera en estudios económicos. Recurso Mineral Indicado: es aquella parte de un Recurso Mineral para el que el tonelaje, densidad, forma, características físicas y contenido mineral pueden ser estimados con un nivel de confianza razonable. Está basado en exploración, muestreo y análisis análisis obtenidos por las técnicas apropiadas de afloramientos, trincheras, cateos, labores y perforaciones (sondajes). Las ubicaciones de las muestras están ampliamente distribuidas o el espaciamiento es inadecuado para confirmar la continuidad geológica y/o continuidad de ley, pero están suficientemente espaciadas como para suponer la continuidad. Un Recurso Mineral Inferido tiene un grado de confianza menor que el de un Recurso Mineral Medido, pero tiene un nivel de confianza más alto que el de un Recurso Mineral Inferido. Un depósito puede clasificarse como un Recurso Mineral Indicado cuando la naturaleza, calidad, cantidad y distribución de datos es tal que permite a la Persona Competente determinar confiablemente que el Recurso Mineral se ajusta a un esquema geológico interpretado y a asumir la continuidad de la la mineralización. La confianza en la estimación es suficiente para permitir la aplicación de parámetros técnicos y para la evaluación de viabilidad económica. Recurso Minero Medido: en la parte de un Recurso Mineral para el cual se han estimado con un alto nivel de confianza el tonelaje, densidad, forma, características físicas, ley y contenido mineral. Está basado en exploración detallada detallada y confiable, la información del muestreo y análisis se han obtenido mediante técnicas apropiadas de ubicaciones tales como afloramientos, trincheras, cateos, labores y sondajes. Las ubicaciones están estrechamente espaciadas lo suficiente para confirmar continuidad geológica y/o de ley. Un depósito puede ser clasificado como un Recurso Mineral Medido cuando la naturaleza, calidad, cantidad y distribución de los datos es tal como para no dejar duda razonable, en opinión de la Persona Competente que estima el recurso Mineral, que el tonelaje y ley del depósito puede ser estimado dentro de límites definidos y que cualquier variación de la Introducción 17 estimación no afectaría significativamente la viabilidad económica potencial. Esta categoría requiere un alto nivel de confianza en, y la comprensión de la geología y controles del depósito mineral. La confianza en la estimación estimación es suficiente para permiti permitirr la aplicación de técnicas apropiadas y parámetros económicos como para realizar una evaluación de la viabilidad económica. La elección de la categoría apropiada de Recurso Mineral depende de la cantidad, distribución y calidad de datos disponibles y el nivel de confianza confianza de esos datos. La categoría apropiada de Recurso Mineral debe ser determinada por la Persona Competente. Reserva Mineral: en la parte económicamente explotable (“minable”) de un Recurso Mineral Medido o Indicado. Ella incluye materiales de dilución y considera pérdidas que pueden ocurrir durante la explotación del material. Se han realizado en ella evaluaciones apropiadas, las cuales pueden incluir estudios de factibilidad, han sido realizados e incluyen la consideración de, y modificación por factores mineros, metalúrgicos, económicos, de mercado, ambientales, sociales, y gubernamentales realistas. realistas. Estas evaluaciones demuestran demuestran que al tiempo del informe la extracción se justifica justifica razonablemente. Las Reservas Minerales se subdividen en orden de aumento de confianza en Reservas Minerales Probables y Reservas Minerales Probadas. Las Reservas Minerales son aquella porción de Recursos Mineros, la cual después de la aplicación de todos los factores mineros, resulta en una estimación de tonelaje y ley, los cuales en opinión de la Persona Competente realizando la estimación, puede ser la base de un proyecto viable después de considerar los factores relevantes de metalurgia, economía, mercado, legales, ambientales, sociales y gubernamentales. Las Reservas Minerales incluyen los materiales de dilución que tendrán que ser minados y enviados a la planta de tratamiento o equivalente. El término economía implica que se ha establecido es tablecido o se ha demostrado analíticamente que la extracción de la Reserva Mineral es viable y justificable bajo supuestos razonables de inversión y mercado. El término Reserva Mineral no necesariamente significa que la infraestructura para la extracción esta construida u operativa, tampoco que los permisos gubernamentales han sido otorgados. Significa que hay expectativas razonables de que los respectivos permisos estarán vigentes a tiempo. Para planificar una operación minera es necesario que el volumen mineralizado esté en categoría de Reservas Minerales. Minerales. Sin embargo, se destaca que esta guía no implica que para una operación económica deban forzosamente existir Reservas Probadas. En algunas situaciones las Reservas Probables por si mismas pueden ser suficientes para justificar la extracción, como por ejemplo en algunos depósitos aluviales (placeres) (placeres) de estaño u oro. Esto es materia del parecer de la Persona Competente y de la administración de la entidad que posee la información. Reserva Mineral Probable: es la parte económicamente explotable de un Recurso Minero Indicado y, en algunas circunstancias, de Recursos Mineros Medidos. Ella incluye los materiales de dilución y considera las pérdidas que pueden ocurrir cuando el mineral es minado. Para colocar el mineral en esta categoría se han llevado llevado a cabo las estimaciones Introducción 18 apropiadas, que pueden incluir estudios de factibilidad, e incluyen la consideración de, y modificación por, factores mineros, metalúrgicos, económicos, de mercado, legales, ambientales, sociales y gubernamentales basados en suposiciones ajustadas a la realidad. Estas evaluaciones demuestran que al tiempo del informe la extracción está justificada razonablemente. Una Reserva Mineral Mineral Probable tiene un nivel de confianza menor que una Reserva Mineral Probada. Reserva Mineral Probada: es la parte económicamente minable de un Recurso Mineral Medido. Ella incluye los materiales de dilución y considera las pérdidas que pueden ocurrir cuando el mineral es minado. Para colocar el mineral en esta categoría se han llevado a cabo las estimaciones apropiadas, que pueden incluir estudios de factibilidad, e incluyen la consideración de, y modificación por, factores mineros, metalúrgicos, económicos, de mercado, legales, ambientales, sociales y gubernamentales basados en suposiciones ajustadas a la realidad. Estas evaluaciones demuestran demuestran que al tiempo del informe la extracción está justificada razonablemente. La ubicación en la categoría apropiada de Reserva Mineral está determinada primariamente por el Recurso Mineral y debe ser hecho por la Persona Competente. Figura 1. Relaciones generales entre Información de Exploración, Recursos Minerales y Reservas Minerales. Introducción a la Economía Minera 1 INTRODUCCION A LA ECONOMIA MINERA: DEFINICION Y APLICACIÓN Apuntes obtenidos de la traducción de parte de “Economic Guidelines for Mineral Exploration; Seminar Notes” de Brian Mackenzie (1992). La economía minera incluye un amplio rango de actividades, intereses y responsabilidades relacionadas con el sector minero. minero. El propósito de esta introducción es describir la disciplina, explicar su existencia, hacer un esbozo de la experiencia requerida para esta especialidad e ilustrar sus áreas de aplicación. Definición La economía minera puede definirse como la aplicación de la economía al estudio de todos los aspectos del sector minero. La economía minera entonces es una subdivisión de la economía general.1 Aunque esto puede parecer obvio, plantea la interrogante interrogant e de ¿qué es la economía? La economía es una disciplina que puede clasificarse en tres grandes áreas de interés, a saber: Teoría Económica Políticas de Gobierno Principios de Administración Planificación de Empresas Técnicas de Toma de Decisión Evaluación de Proyectos Cada una de esas áreas económicas ha evolucionado para satisfacer distintas necesidades prácticas. La teoría económica, enseñanza e investigación se centra en departamentos de economía de universidades y está dirigida principalmente al apoyo para formulación de políticas gubernamentales y responder a las necesidades de planificación del sector público. Los principios de administración, que es el área de especialización de los departamentos de comercio y programas de MBA, están dirigidos a asistir las funciones de planificación de empresas o corporaciones, particularmente en organizaciones de gran tamaño del sector privado. Las técnicas de toma de decisión cubren un rango de métodos cuantitativos, los cuales en conjunto pueden denominarse investigación de operaciones, ingeniería económica, teoría de decisión y ciencias administrativas. Esas herramientas analíticas, que pueden desarrollarse y ser enseñadas en una variedad de departamentos académicos (ingeniería industrial, comercial, matemáticas, economía, negocios y ciencias de la computación) se aplican para evaluar y optimizar proyectos particulares, programas, operaciones y oportunidades de inversión tanto en departamentos gubernamentales, como en compañías privadas. Obviamente que las tres áreas de interés mencionadas arriba no pueden separarse tan claramente, porque existen importantes interrelaciones entre ellas tanto en la teoría como en la práctica, de modo mod o que la coordinación coo rdinación de esfuerzos, aunque au nque no siempre presente, es a menudo esencial para obtener resultados adecuados. 1 No confundir con “Geología Económica” que es una rama especializada de las ciencias geológicas que se dedica al estudio de los depósitos minerales. Introducción a la Economía Minera 2 Esta visión general de la economía provee un marco útil para la definición de le economía minera. Consecuentemente, Consecuentemente , este tema puede considerarse como comprendiendo las tres áreas de interés de la economía, pero en el contexto específico del sector minero. En este sentido, la economía minera es una disciplina bastante poco usual, tradicionalmente las especializaciones especializaci ones en economía se han desarrollado en líneas funcionales. Por ejemplo, en teoría económica se internacional da atención y especial a temas como finanzas públicas,social. políticas monetarias, comercio consideraciones consideracio nes económicas de la seguridad La especialización en áreas sectoriales o industriales se encuentra solamente en economía agrícola y economía minera, de las cuales la primera es más reconocida que la segunda. En ingeniería existe una distinción similar. Las especialidades especialida des funcionales tradicionales incluyen por ejemplo: e jemplo: ingeniería in geniería mecánica, eléctrica y civil. civi l. Especialidades industriales se encuentran encu entran en minería, minería, metalurgia, agronomía e ingeniería forestal. Notablemente tanto en economía como en ingeniería las especialidades tienden a estar asociadas con el sector de recursos naturales. Por lo tanto el economista minero es tanto un especialista como un generalizador, se especializa en un solo sector de la economía, pero generaliza un amplio rango de temas del sector minero. La economía minera es un campo de especialización más de ingenieros que de geólogos, pero los conceptos económicos básicos y las particularidades del sector minero deben ser comprendidas por ambos profesionales para una toma de decisiones coordinada y para que exista una comunicación c omunicación fluida entre en tre distintas áreas área s empresariales o gubernamentales guber namentales involucradas en minería. La minería que es el tema central de la economía minera puede visualizarse convenientemente como un proceso de suministro por el cual los minerales se convierten desde recursos geológicos hasta productos negociables o vendibles. Los elementos principales de este proceso se presentan en la figura 1. Consecuentemente una existencia geológica de minerales (“stock”), que constituye el recurso básico, fluye a través de una serie de actividades del sector minero que involucran múltiples etapas para suministrar al mercado de minerales. La economía minera se centra en este proceso de suministro de materiales naturales de origen mineral. Es necesario llevar a cabo varios tipos de estimaciones de recursos y reservas para determinar las existencias de minerales existentes y los minerales que potencialmente pueden estar disponibles. La determinación de los costos, riesgos y ganancias característicos de la exploración minera, desarrollo minero, minería, procesamiento de minerales, energía y transporte reflejan la economía global del proceso secuencial de conversión. Finalmente la economía de los materiales minerales Introducción a la Economía Minera 3 (“commodities”) incluye la documentación y proyección de las condiciones del mercado de minerales (oferta, demanda y factores de precio) en el contexto del mercado de materiales. Entendiendo las características técnicas y económicas básicas del sector minero como un proceso de asuministro, la áreas economía minera consiste en la aplicación de los económicos las distintas de interés específicas. Haciendo un paralelo conprincipios el marco general de la economía, estas incluyen la formulación de políticas mineras gubernamentales, planificación de empresas mineras y la evaluación y optimización de proyectos mineros. Obviamente existen interconexiones interconexio nes importantes importantes entre estos campos de especialización. Por ejemplo existe una relación biunívoca entre las políticas de gobierno y las decisiones corporativas de inversión. Justificación ¿Por qué existe la economía minera como área de especialización?, la respuesta puede ser extensa, pero lo fundamental es que se trata de una actividad económica que tiene características característic as especiales, las que no tienen paralelo completo en economía general. Estas características especiales invariablemente degeológico un elemento el . Las características característic as delderivan ambiente tienendistintivo relevanciaesencial: para todas ambiente geológico las áreas de interés de la economía minera. Cuatro factores implícitos en el ambiente geológico son de particular interés. Los depósitos minerales, que constituyen la base geológica para el suministro minero son: • inicialmente desconocidos • fijos en tamaño • variables en calidad • fijos en ubicación Ya que los depósitos minerales son inicialmente desconocidos, ellos deben ser encontrados y delineados antes de considerar decisiones normales de desarrollo industrial y producción. Consecuentemente la exploración minera es una parte integral del sector minero , de hecho la exploración exitosa es esencial para que las compañías mineras puedan sobrevivir en el tiempo. En un contexto de largo plazo el proceso de suministro mineral comienza con la fase de exploración, en la cual típicamente no solo existe un largo período de inversión sin retorno, sino también un alto riesgo de pérdida total si no se encuentra un depósito mineral económico. La naturaleza de alto riesgo de la exploración minera implica obviamente que hay un factor de suerte o azar asociado al éxito a este campo (“cueva” como dijo Richard Sillitoe en el Congreso Geológico Chileno del 2003). Esto hace que la determinación de tendencias de largo plazo en el sector minero sea particularmente difícil. Los depósitos minerales vez a descubiertos por la de el tamaño fijo determinado naturaleza y, por lo tanto, una sujetos agotamiento son durante curso normal de la producción minera. El tamaño fijo de las dimensiones de los depósitos minerales impone impone restricciones técnicas y económicas en la capacidad que puede justificar un nuevo desarrollo minero y en la tasa de producción que puede lograrse en una operación minera existente. En términos más generales, por cada tonelada que se extrae de un depósito particular, compañía, región o país de interés, queda una tonelada menos en la mina. Consecuentemente, Consecuentemente , se requieren esfuerzos de exploración continuos y exitosos solo para mantener los niveles de producción existentes. Los depósitos minerales son recursos no renovables e invariablemente se agotan al ser Introducción a la Economía Minera 4 explotados y la naturaleza agotable de los recursos minerales es la fuente de preocupaciones respecto a la escasez global de estos recursos, los límites al crecimiento y respecto al rol de la minería en el desarrollo económico sustentable. Los depósitos minerales no solo son fijos geológicamente en tamaño, también son de calidad variable. La variabilidad de calidad dentro de depósitos individuales plantea algunas oportunidades mineras en términos de ley de corte y secuencia de decisiones mineras (Ej. Las porciones de alta ley pueden explotarse primero para producir utilidades temprano y reducir así el período de recuperación e intereses de los capitales invertidos en el desarrollo minero). La variabilidad de calidad entre distintos depósitos tiene una influencia crítica en un amplio espectro de asuntos de política y planificación relacionados por ejemplo con la rentabilidad económica y productividad minera. Finalmente los depósitos minerales no pueden moverse a una ubicación conveniente, consecuentemente el desarrollo, minería y generalmente parte del procesamiento mineral debe ser realizado en el lugar físico/geográfico físico/geogr áfico donde está el depósito. Esto involucra requerimientos de transporte, energía, agua e infraestructura social, los cuales en regiones remotas pueden representar una parte sustantiva de los costos de capital y de operación minera. En términos generales el hecho que los depósitos estén en ubicaciones fijas significa que existe una diferencia entre regiones y países ricos en recursos y regiones o países que son grandes consumidores de minerales/metales. Esto explica porqué los productos minerales destacan dentro del mercado doméstico e internacional. internaciona l. Este factor geológico también es la fuente de muchas cuestiones y/o conflictos socio-políticos. En resumen, los problemas económicos y oportunidades que surgen del ambiente geológico no tienen un paralelo completo en economía general. Esto implica que se requiere de habilidades y experiencia especial, lo que constituye el fundamento de la economía minera. El objeto de estudio: El Proceso de Suministro Mineral La comprensión de las características técnicas y económicas del sector minero como un proceso de suministro suminis tro para todas las áreas á reas de aplicación aplicaci ón en economía minera. Características técnicas El rol del sector minero en la economía es encontrar, delinear y desarrollar depósitos minerales y entonces extraer, procesar y vender productos obtenidos de ellos. Consecuentemente los depósitos minerales son un punto central del proceso de suministro mineral (de la minería). Las características económicas están definidas por una serie de características técnicas que reflejan, en parte, el ambiente geológico asociado con los depósitos minerales. El proceso de lograr una producción económica de minerales consiste en una secuencia de actividades con múltiples etapas por las cuales los minerales se transforman desde un recurso geológico desconocido hasta materiales negociables como se ilustra en la figura 2. La existencia física de depósitos minerales en la naturaleza y la demanda de materiales minerales (“commodities”) en la economía doméstica o mundial constituye el estímulo básico para el suministro mineral. En otras palabras, lo que mueve la industria minera es la existencia de un negocio minero. Por su parte, la selección de ambientes ambientes favorables para exploración se basa en la combinación de una percepción favorable de los geólogos de exploración y de los investigadores de mercado en lo que se refiere a los factores geológicos y oportunidades de mercado respectivamente. Introducción a la Economía Minera 5 Figura 2. El proceso de Suministro Mineral La fase de exploración minera es un proceso secuencial de inversión para la obtención de información. En la exploración básica o primaria, inicialmente se seleccionan áreas geográficas potencialmente favorables dentro de un ambiente geológico de interés y son objeto de una serie de estudios geológicos, geofísicos y geoquímicos. Si tiene ésta exploración primaria tiene éxito resultará en el descubrimiento de ocurrencias minerales. En esta etapa, el tamaño y valor de cada ocurrencia mineral todavía se desconoce. Introducción a la Economía Minera 6 Cuando se ha realizado suficientes trabajos de delineación (Ej. muestreos sistemáticos de sondajes, trincheras y labores mineras) se debe tomar una decisión respecto si el depósito mineral debe o no ser desarrollado para producción. producción . Si las características del depósito mineral delineado justifican económicamente el desarrollo minero, éste constituye formalmente un yacimiento y es el producto final de la exploración minera. La etapa de desarrollo establece la capacidad de minería (tasa de extracción) y de procesamiento mineral. El procesamiento se requiere para mejorar el producto de la mina a un concentrado de metal para su transporte y venta. Consecuentemente la construcción de plantas de procesamiento se realiza en paralelo con el desarrollo desa rrollo de la mina. Puede requerirse requerirs e la instalación de una planta aledaña a la mina o podría ser una planta común para que sea usada para tratar minerales provenientes de varias minas de una región. La producción comienza cuando la mina ha sido desarrollada y se ha construido la planta. La etapa de minería puede incluir la remoción de estéril en minería a rajo abierto, la preparación de frentes de extracción en minería subterránea, subterránea , el desarrollo de reservas, sondajes/perforaciones, tronadura, manejo de materiales para la planta de procesamiento, relleno de sectores explotados, servicios técnicos y de planificación asociados. Para operaciones de metales base la etapa de procesamiento normalmente incluye chancado, molienda, flotación, secado, disposición de relaves y la carga de concentrados para su transporte. De este modo el mineral de la mina que puede contener 1% Cu puede mejorarse a un concentrado de cobre de 25% Cu, con una pérdida de 10% del cobre contenido en el mineral en el relave (90% de recuperación). Los productos minerales elaborados en el complejo mina/planta pueden entonces transportarse a fundiciones y plantas de refinación para procesamiento adicional antes de ser enviados al mercado. El proceso de suministro minero es dinámico, ya que las condiciones de mercado en lo referente a la demanda de productos minerales varía en el tiempo debido a distintos factores, incluyendo variaciones de requerimientos en sus usos, cambios en las propiedades y costos relativos de materiales sustitutos, así como el desarrollo de nuevos productos en el mercado y modificaciones en las condiciones de transporte, fundición y refinación. Por otra parte, el agotamiento es inherente a la explotación de depósitos minerales, lo que implica que debe existir exploración minera en forma continua solo para mantener el nivel de producción minera. Además, la exploración minera es un proceso de largo plazo guiado por conceptos geológicos y la experiencia tendiente a encontrar primero aquellos depósitos que son más grandes, de mejor ley, más cercanos a la superficie o más cercanos a los centros de consumo. Como consecuencia, los mejores depósitos o más cercanos a los mercados en términos generales serán los primeros en ser descubiertos, desarrollados y agotados. Los depósitos que quedan para el futuro son entonces de menor calidad, más pequeños, más difíciles de ubicar o a mayor profundidad. Consecuentemente el progresivo agotamiento de los depósitos hace que el costo del suministro mineral aumente en el tiempo. Afortunadamente, existe una fuerza dinámica que contrarresta lo anterior, que corresponde a los avances en tecnología. Estos avances pueden incluir tanto técnicas de exploración más eficientes y exhaustivas, como mejoras en los métodos de procesamiento y de minería. Los avances tecnológicos permiten reducir el costo del suministro minero (incrementan la eficiencia de la minería y exploración).. Entonces el mejoramiento o empeoramiento de la economía del suministro exploración) minero depende de la interacción de esas fuerzas del mercado, agotamiento y avances en tecnología. Introducción a la Economía Minera 7 Características Económicas La economía del suministro mineral involucra los costos, riesgos y ganancias del proceso de tres fases. Dado que el centro del proceso lo constituyen los depósitos minerales la economía del proceso de suministro puede medirse por la relación entre los gastos de exploración requeridos para encontrar y delinear un yacimiento y la ganancia neta asociada con su posterior desarrollo desa rrollo y producción. producc ión. La estimación de costos, riesgos y ganancias del suministro mineral se aplican para determinar lo atractivo del proceso como para invertir dinero. Los criterios económicos pueden subdividirse convenientemente convenientement e en consideraciones consideracio nes de largo y corto plazo. Lo atractivo en el largo plazo se determina usando medidas de valor esperado. Los problemas de corto plazo asociados con el cumplimiento de expectativas se estiman por criterios de riesgo. Las medidas de valor esperado miden el valor promedio que el suministro mineral entregará en el largo plazo, cuando los éxitos y fracasos asociados con un gran número (teóricamente infinito) de descubrimientos se consideran. Basado en la estimación de los costos, riesgos y ganancias del proceso de suministro mineral los criterios de valor esperado se derivan de la distribución en el tiempo de los flujos de caja promedios para el descubrimiento de un depósito mineral económico. El flujo de caja por definición corresponde a las entradas de dinero (beneficios) menos la salida de dinero (costos), típicamente durante el período de un año; por convención a fines de un año determinado y en valor actual (constante) del dinero. La distribución inicialmente se evalúa en su valor potencial sin impuestos como se ve en la Fig. 3. El valor potencial del suministro mineral, incluyendo todos los costos directos y ganancias través del ciclo minero fases, capacidad productiva de los recursos minerales aa la sociedad e indica quede es tres lo que haymide para la compartir entre la industria minera y el gobierno antes de las consideraciones de impuestos. Entonces para proveer una medida del incentivo para invertir desde el punto de vista de la empresa minera, la estimación del valor potencia se realiza descontando descontand o los impuestos como se muestra en la Fig. 4. La compañía minera decide sobre la base de después de impuestos si vale la pena o no invertir en el proceso de suministro suminis tro mineral. Impuestos En Chile existen dos niveles de impuestos que se aplican a las utilidades, el impuesto a nivel de compañía y el impuesto a nivel de propietario. En efecto, las compañías mineras están sujetas al régimen de tributación general que afecta a cualquier empresa obligada a declarar la renta efectiva sobre la base de contabilidad completa. Esto implica afectar con impuesto de Primera Categoría los resultados devengados por la respectiva sociedad al 31 de diciembre y con impuesto Global Complementario o Adicional las distribuciones de utilidades efectuadas a los propietarios propietarios,, socios o accionistas. La carga efectiva de impuesto impuesto en Chile para una compañía minera miner a y sus propietarios propietar ios es de 35% de las utilidades. uti lidades. La tasa del impuesto de Primera Categoría para el año comercial 2002 era 16%. Este porcentaje se incrementó a 16,5% para el año comercial 2003 y 17% para los años comerciales 2004 y siguientes por m modificacione odificacioness legales introducidas por el gobierno. El Impuesto Adicional grava a las personas naturales o jurídicas sin domicilio ni residencia en nuestro país, respecto de la remesa de utilidades, y su tasa es 35%. El Impuesto de Primera Categoría es un crédito en contra de los Impuestos Global Complementario o Adicional. Introducción a la Economía Minera 8 Para la aplicación del impuesto a la renta las disposiciones distinguen entre sociedad anónima y otro tipo de sociedades. Como parte de estas últimas se encuentran las sociedades de responsabilidad limitada, sociedad contractual minera, sociedad colectiva o sociedad en comandita. Las principales diferencias se refieren al impuesto único, con tasa del 35%, que deben pagar las sociedades anónimas sobre los gastos rechazados y a la tributación de los dividendos que, independiente del Fondo de Utilidades Tributables, siempre se afectan con los impuestos personales. En caso que la propiedad de la empresa corresponda a inversionistas extranjeros, éstos pueden optar por el régimen de invariabilidad tributaria establecido en el Estatuto de Inversión Extranjera, D.L. 600. Este decreto permite mantener invariable por un tiempo determinado, 10 o 20 años según sea el caso, el régimen tributario vigente al celebrarse el contrato de Introducción a la Economía Minera 9 inversión extranjera. extranjer a. En la actualidad la tasa de invariabilidad asciende a un 42% como carga impositiva efectiva total a la renta. La Minera Escondida es una empresa que se acogió al régimen de invariabilidad tributaria cuando invirtió en el desarrollo de la mina Escondida, es decir optó por pagar una tasa impositiva más alta a condición que esta fuera invariable. Las empresas que obtengan créditos desde el exterior de instituciones bancarias o financieras autorizadas por el Banco Central de Chile, deberán retener impuesto adicional con tasa del 4% sobre los intereses que se paguen con relación a estos créditos. No obstante, la Ley sobre Evasión y Elusión Tributaria" aprobada en el año 2001 ha dispuesto que aquellas empresas que determinen una razón de endeudamiento relacionado (deuda con entidades relacionadas/patrimonio) superior a 3, tributarán con tasa del 35% en reemplazo del 4% sobre el exceso de endeudamiento. De igual forma, según esta ley los créditos contraídos con empresas relacionadas independiente de su monto y de la relación existente entre patrimonio/deudaa siempre tributarán patrimonio/deud tributará n a una tasa del 35%. Depreciación Acelerada Existe en el sistema de tributación chileno el llamado beneficio por depreciación acelerada del activo fijo, el cual se puede utilizar cuando se trata de inversiones sobre cierto monto (50 millones de dólares) y cierta categoría (proyectos industriales incluyendo los mineros), el cual es usado por las empresas mineras. Consiste en que las empresas pueden depreciar para efectos tributarios más rápido que la depreciación contable normal. Por ejemplo, si un bien tiene una vida útil económica de 12 años, puede tener, a modo de ejemplo, una vida útil tributaria de 4 años. Esto implica que en los primeros años (4 en el caso del ejemplo) se va a tener un mayor gasto por depreciación (se va a depreciar para efectos tributarios el activo en sólo 4 años, en vez de 12), por lo cual para efectos de impuestos se va a declarar una utilidad menor y, por ende, se pagan menos impuestos (menor renta líquida imponible), o no se pagan impuestos en que caso de que no hayan utilidades. Después de haber terminado de depreciar para efectos tributarios (4 años a ños para el ejemplo) e jemplo) contablemente c ontablemente el bien bie n sigue sig ue existiendo, ex istiendo, pero ya no se puede llevar su depreciación a gasto, porque eso se hizo en forma anticipada (el bien deja de existir para efectos tributarios). En otras palabras, si se depreciara el bien normalmente (por 12 años), se tendría un gasto durante 12 años, pero como se depreció solo en 4, en los años siguientes ese gasto no existe para efectos tributarios), por lo cual la utilidad tributaria ahora es mayor. Así que después de esos 4 años, la empresa tiene que pagar más impuestos. ¿Por qué se hace esto? Las empresas mineras mineras al principio tienen que hacer grandes inversiones para poner en marcha un proyecto minero (mina, planta, mineroducto, etc.), y durante los primeros años corresponde a un período de inversión sin retorno. Entonces la idea es que durante esos primeros años tengan menos carga tributaria y después cuando la operación minera ya esté andando y generando utilidades los paguen. Es decir, en palabras simples, lo que se hace es postergar el pago de impuestos para pagarlos más adelante. La "Ley sobre Evasión y Elusión Tributaria" aprobada en el año 2001 incorporó cambios respecto al tratamiento de la depreciación acelerada, la que se mantiene sólo para efectos del impuesto de Primera Categoría y no para la tributación con los impuestos finales; Global Complementario o Adicional. De esta forma, se debe agregar al Fondo de Utilidades Tributables, como una utilidad sin crédito, la diferencia entre la depreciación acelerada y la normal. Toda distribución efectuada con cargo a estas utilidades quedará afecta a los impuestos Global Complementario o Adicional, según proceda, sin derecho al crédito por impuesto de Primera Categoría. Introducción a la Economía Minera 10 ¿Cómo se calculan la utilidades para efectos tributarios? Las utilidades se estiman en base: Ganancias – Costos de Operación = Ingreso Neto antes de Créditos de Impuestos Se restan entonces: - Las pérdidas de arrastre (desde año X – 1) - Los créditos de impuestos por gastos de exploración - Los créditos de impuestos por gastos de desarrollo de mina - los créditos de impuestos por depreciación acelerada de activos fijos Si el saldo es negativo: Pérdida de arrastre (desde año X + 1) Si el saldo es positivo: Se aplican impuestos correspondientes a las utilidades. Riesgos en la estimación del valor esperado de un recurso mineral Existen tres tipos principales de riesgos asociados para que se concrete el valor esperado: - Riesgo de mercado: La sensitividad sensitivida d de la economía del suministro mineral mineral a las incertezas del precio de los metales - Riesgo geológico: La incerteza del nivel de ganancia dado un descubrimiento de un depósito económico que surge de la variabilidad geológica entre depósitos. - Riesgo de descubrimiento: El riesgo asociado con el descubrimiento de depósitos minerales. Estos riesgos, individual y colectivamente, presentan desafíos a la ganancia en el largo plazo, supervivencia y crecimiento de organizaciones mineras activas en el proceso de suministro mineral. El primer tipo de riesgo está asociado con el mercado de minerales minerales o metales. Típicamente hay un alto nivel de incertidumbre asociado al pronóstico de fluctuaciones de corto plazo y tendencias de largo plazo en los precios de los productos minerales. Además, en este riesgo hay que agregar el riesgo de variaciones de las tasas de cambio de monedas cuando el producto se vende en mercados internacionales internaciona les e inflación. La economía del proceso de suministro mineral es altamente sensitiva a los precios . Se requiere de flexibilidad en la planificación para poder lidiar con cambios inesperados en las condiciones de mercado que inevitablemente ocurren durante la vida de las minas. Deben establecerse estrategias corporativas para manejar este riesgo una de las cuales es la diversificación de la producción (no ser monoproductor) o invertir en depósitos polimetálicos. El segundo riesgo surge de la variabilidad en la posible ganancia dado el descubrimiento de un depósito económico (yacimiento). No existe un “depósito típico” en la naturaleza, de modo que el riesgo potencial, positivo o negativo, asociado a la variabilidad de los parámetros geológicos entre depósitos tiene importantes implicaciones para la planificación de la empresa Introducción a la Economía Minera 11 minera. La posibilidad de que cualquier programa de exploración pueda conducir a un descubrimiento multi-billonario, aunque extremadamente improbable, sin duda es un gran incentivo para invertir en el suministro mineral. Un blanco gigante de ese tipo probablemente implica decisiones de inversión muy por encima de cálculos de valor esperado para una compañía minera. El tercer riesgo es el de encontrar un depósito de valor económico dado el descubrimiento de una ocurrencia mineral.décadas El análisis de los de gastos de exploración minera de empresas a nivel mundial en las últimas y hallazgos yacimientos indica que en promedio se requiere gastar US$ 20 millones en 10 años para encontrar un nuevo yacimiento metálico. Sin embargo, no se trata de gastar solo US$ 20 millones, sino que una serie de inversiones más pequeñas (Ej. 100 veces US$ 100.000) y siempre cabe la posibilidad de gastar los US$ 20 millones y no encontrar nada. Las empresas que realizan exploración minera deben ser persistentes e invertir inv ertir más para sobrepasar so brepasar el riesgo rie sgo de d e descubrimiento. desc ubrimiento. Alternativamente las empresas pueden comprar yacimientos descubiertos por otros, pero en ese caso deberán pagar los gastos incurridos por los descubridores, más el valor del mineral in situ que se ha delineado, más un porcentaje de ganancia, lo que reducirá las potenciales ganancias netas. Debido al alto riesgo que caracteriza a la exploración minera la asignación de fondos limitados con este propósito no garantiza el valor esperado y los recursos de exploración pueden ser gastados gast ados sin éxito. Cabe señalar, que siempre existe cierto grado de incertidumbre antes del desarrollo de un proyecto minero en las estimaciones de ley-tonelaje y la recuperación metalúrgica que se obtendrá al procesar el mineral. Además, siempre existen factores intangibles tanto geológicos, como de mercado y sobre todo respecto a futuras políticas de gobierno que pueden afectar afe ctar la rentabilidad del negocio negoci o minero. Por ejemplo, las la s grandes cifras monetarias monetaria s que mueve el negocio minero hacen que frecuentemente surjan ideas, sobre todo a niveles políticos gubernamentales, gub ernamentales, de obtener ob tener regalías o “royalties” adicionales ad icionales a las tasas ta sas impositivas legales de parte de las compañías mineras, lo cual afecta la rentabilidad e inmediatamente perjudica las decisiones d ecisiones de inversión inv ersión en minería. Dadas las características técnicas y económicas de este rubro la aplicación de la economía minera puede considerarse ventajosa para gobiernos, empresas e individuos que asumen responsabilidades en el suministro mineral (minería). Aplicación de Economía Minera en Evaluación de Proyectos El proceso minero típicamente involucra una serie secuencial de decisiones tanto en la etapa de exploración, desarrollo, como en la minería extractiva, de modo que se aplican técnicas de toma de decisión para evaluar y optimizar proyectos mineros, programas, operaciones y oportunidades de inversión, tanto en departamentos gubernamentales como en compañías mineras. Estas técnicas consisten en una serie de métodos métodos cuantitativos los cuales se pueden clasificar como investigación de operaciones, ingeniería económica, teoría de decisión y ciencias administrativas. La aplicación de técnicas de toma de decisión a nivel estatal incluyen: - Análisis estadístico para estimar el potencial de recursos minerales desconocidos regionales. Introducción a la Economía Minera 12 - Análisis de costo-beneficio costo-benef icio para evaluar investigación minera minera y proyectos de desarrollo, oportunidades de procesamiento y alternativas de control ambiental. - Técnicas de evaluación económica para determinar los costos, riesgos y ganancias característicos del proceso de suministro mineral (minería). - Métodos econométricos para examinar las tendencias de producción minera y predicción de las condiciones futuras de mercado. - Análisis de ingreso-egreso ingreso-egr eso para determinar el impacto de las políticas y proyectos mineros minero s en la actividad económica e conómica global nacional. na cional. La aplicación de técnicas de toma de decisión en compañías mineras incluyen: - Teoría de decisión estadística aplicada a la formulación de estrategias corporativas de exploración. - Aplicación de técnicas de evaluación para proveer guías económicas para la planificación de exploración. - Técnicas de análisis de riesgo para la optimización de las variables de desarrollos mineros. - Análisis de costos para estimar la posición competitiva en los mercados internacionales. - Análisis geoestadístico aplicado al delineamiento de decisiones de inversión y control de ley de corte en minas en operación. Introducción a la Evaluación Económica La transformación de rocas mineralizadas en riqueza económica, que constituye el proceso de suministro mineral, involucra una serie de inversiones y costos que deben ser restados al valor in situ de un material mineral o metal que será comercializado en los mercados de minerales domésticos o internacionales (Fig. 5), de modo que el valor económico real o rentabilidad de un proyecto minero debe establecerse en base a una evaluación económica detallada. Introducción a la Economía Minera 13 Fig. 5 El punto de partida de una evaluación económica para una decisión de inversión en una alternativa o proyecto debe estar basada en una experiencia relevante y la compilación de datos económicos confiables de: - Parámetros geológicos: Reservas (tonelaje y ley) - Ingeniería: Plan minero, método de procesamiento - Costo de Capital - Costo de Operación - Pronósticos de Mercado: Demanda Demanda y condiciones de precios de minerales - Políticas gubernamentales: gubernamentale s: impuestos, control ambiental, provisión de infraestructura social Introducción a la Economía Minera 14 Entonces se aplican las técnicas de evaluación para reducir esas estimaciones a futuro a unos pocos indicadores del atractivo económico de la alternativa de inversión, que se pueden denominar medidas de decisión para inversión. Estas en términos de valor esperado, sensitividad y análisis de riesgo. Al mismo tiempo se debe tener atención a una serie de factores “intangibles” no calificables. Las medidas de decisión para inversión dan apoyo a la decisión, lo que se requiere para saber si o no seleccionar e implementar la alternativa de inversión. Las técnicas en si mismas no son particularmente complejas, son las que se enseñan en los ramos de economía o evaluación de proyectos y en la actualidad la mayoría se obtiene mediante cálculos y modelos computacionales. Sin embargo, lo importante es que el nivel de información y confiabilidad confiabilida d de las estimaciones sean las correctas. Los resultados deben ser creíbles y aceptados por las personas que toman las decisiones. Si no fuera así, el tiempo gastado en la evaluación económica sería tiempo perdido. Las técnicas de evaluación económica se usan para transformar la información disponible y la experiencia en lo concerniente a ambientes de exploración, programas y proyectos de interés en valores esperados y criterios de riesgo. Estos miden el atractivo económico del proyecto y permiten valorizar, valoriza r, comparar y seleccionar seleccio nar entre alternativas altern ativas disponibles. dispon ibles. La estructura de las técnicas de evaluación económica se muestra en la Fig. 6. Los métodos se basan en la estimación del flujos de caja previstos para el proyecto y las relaciones tiempovalor del dinero. Los flujos de caja se proyectan primero libres de impuesto y luego se les aplican las respectivas políticas de impositivas que incluyen tanto los créditos de impuestos, como los pagos para pa ra la determinación d eterminación del flujo de caja después de d e impuesto. El flujo de caja puede ser s er afectado significativamente por la inflación o tasas de cambio de moneda, para lo cual deben tomarse las provisiones necesarias. Algunos de los parámetros económicos están basados solamente en la distribución en el tiempo de los flujos de caja futuros, estos incluyen: la ganancia total, tamaño del proyecto, costo relativo y período de recuperación del capital. Por otra parte, los conceptos básicos de flujo de caja y del valor del tiempo para el dinero se combinan de varias maneras para evaluar los flujos de caja descontados; se determinan principalmente cuatro parámetros: valor Anual Equivalente, Valor Actual Neto (VAN), Razón del valor actual neto (IVAN) y Tasa Interna de Retorno (TIR). Los valores de los indicadores de flujos de caja descontados se obtienen combinando los valores individuales estimados para condiciones futuras esperadas de variables geológicas, de ingeniería, de mercado y de políticas gubernamentales. Este Análisis de Valor Esperado constituye la primera etapa de la evaluación económica de una alternativa de inversión minera. Introducción a la Economía Minera 15 Fig. 6 Técnicas de Evaluación Económica. En una segunda etapa se realiza un análisis de sensitividad para examinar los efectos de variaciones positivas y negativas de las variables consideradas fuera de su valor esperado y los cambios resultantes en los indicadores de flujo de caja descontado. Los análisis de sensitividad pueden aplicarse también para determinar las condiciones en que la alternativa deja de ser rentable (costo - beneficio = 0), lo cual es una aproximación que ayuda cuando existe una alta incertidumbre en asociada a una variable particular. En su forma más simple los análisis de sensitividad examinan el efecto de una variable a la vez. Analizando todas las variables, una a la vez, permite definir que criterios de decisión son Introducción a la Economía Minera 16 más “sensitivos” y a esas variables más sensitivas se les puede dar más atención durante la fase de estimación. Luego el análisis de riesgo transforma las incertezas percibidas en lo referente a mercado y variables del proyecto en distribuciones probabilísticas de posibles valores de indicadores de flujo de caja descontado. Las distribuciones probabilísticas pueden ser usadas entonces para aplicar técnicas de simulación como la Montecarlo, que consiste en un muestreo al azar de las distintas distribuciones probabilísticas de las variables consideradas y entonces calcula los parámetros de flujo f lujo de caja descontado; d escontado; este e ste proceso se hace hac e repetitivamente (Ej. 500 veces) y se obtienen distribuciones de los parámetros de flujo de caja descontado. de esta manera es posible estimar el riesgo asociado al logro futuro de valores esperados. ¿Cuál es el límite inferior de nuestro resultado?, ¿Cuál es la probabilidad de pérdida económica si se elige una determinada alternativa económica? ¿Estamos razonablemente confiados que si echamos a andar el proyecto este será económico? Las distintas alternativas y su impacto en los parámetros económicos permiten optimizar las especificaciones del proyecto y el Valor Esperado, Sensitividad y Análisis de Riesgo, junto con la apreciación de los factores intangibles no-calificables se utilizan en último término para tomar la decisión gerencial respecto a la viabilidad económica de un proyecto minero. PRECIOS DE LOS METALES Determinados por: - Oferta y Demanda - Acción Gubernamental - “Stockpile” ⇒ estabilización - Nuevas leyes. Ej. catalizadores Pt-Rd - Impuestos, regalías, etc. - Reciclaje- ⇒ demanda Importante en metales: preserva recursos, reduce deshechos mineros y de fundiciones. Requiere de menos energía; <80% electricidad para Al. -Sustitución y nueva tecnología - Menor demanda: Ej. Baterías con menos Pb, gasolinas sin Pb, cañerías de PVC en vez de Pb. Radiadores de Al en vez de Cu. CONSECUENCIA: Los precios de los metales son erráticos y difíciles de predecir. Los aumentos de “stocks” (Ej. ventas de grandes volúmenes de metal), huelgas en minas o fundiciones, repercuten en fluctuaciones de precios. correlación entre la actividad económica mundial y las variaciones de precios de los metales. En períodos recesivos claramente los Sin embargo, hay precios han bajado y han alcanzado valores más altos en épocas de alta actividad económica. El precio del Fe, Mn, Sn, W y Pb ha ido bajando sistemáticamente en las últimas décadas, por lo que su pronóstico a futuro no es muy bueno. El Cu y Al han mantenido un nivel relativamente parejo (con fluctuaciones) y dado que son metales de consumo industrial se espera que mantengan sus niveles de precios. Esto a pesar del precio actual del Cu de 66,61 ccentavos entavos de US$ por libra (0.45356 kg) y de 62,40 centavos de US$ por libra de Al. El Zn y precios. Ag son metales que han mantenido un nivel relativamente estable de El oro tiene una historia aparte: 1934 – 1972 US$ 35 oz troy Precio ffiijado p po or le leyes no norteamericanas een n Richard Nixon eliminó la fijación entre el dólar US y el oro dejando al mercado determinar el precio del metal precioso. En la década 1972 – 1982 el precio del oro subió hasta un precio record de US$ 850 oz Desde 1982 en adelante aumentó la producción mundial de oro y el precio se estabilizó aproximadamente a US$ 400 oz. Con la crisis asiática de 1997 a 1999 el precio del oro cayó por debajo de US$ 300 oz y no se ha recuperado; actualmente está a US$ 266 oz Au. Históricamente el oro se ha considerado un metal valioso por la humanidad y se ha utilizado como metal metal moneda. Sin embargo, en la actualidad su demanda está determinada por la moda y su mayor uso es en joyería. Alrededor del 70% del oro utilizado en joyería es consumido en INDIA. Lo anterior hace difícil predecir el comportamiento del precio futuro del Au en el mercado mundial. Los bancos de algunos países (Inglaterra, Suiza, Argentina, etc.) se han estado deshaciendo de sus reservas de oro. Es decir, su uso como metal moneda está decayendo y esto contribuye a la baja del precio de este metal precioso. La baja del precio del oro ha desincentivado la exploración de este metal en los últimos años. FACTORES RELEVANTES EN LA EXPLOTACIÓN ECONOMICA DE MINERALES Etapas para llegar a la explotación de un depósito mineral EXPLORACIÓN ⇒ descubrimiento ESTUDIO DE FACTIBILIDAD ⇒ viabilidad económica DESARROLLO DE MINA ⇒ infraestructura de extracción MINERIA ⇒ extracción del mineral PROCESAMIENTO DEL MINERAL ⇒ molienda, separación de mena y ganga, obtención de concentrado. FUNDICION ⇒ obtención de metal REFINACION ⇒ purificación (Ej. electrolítica del Cu) MERCADO ⇒ transporte y venta en bolsas de metales (LME) FACTORES RELEVANTES EN LA EVALUACION DE DEPOSITOS MINERALES - Ley del mineral Ley de corte ⇒ si es baja hay mayor tonelaje de mineral con menor ley media - si es alta hay menos tonelaje con mayor ley media. Sub-productos Sub-productos.. Ej. Mo en pórfidos cupríferos. Precio de los metales Forma mineralógica ⇒ sulfuros, óxidos, oro refractario. - - - Tamaño de grano y forma ⇒ inciden en recuperación indeseables: Hg, As, P ⇒ castigo en Sustancias indeseables: - precio. Tamaño y forma del depósito ⇒ razón estéril/mineral Características del mineral ⇒ dureza, resistencia, ect. Influencia en costos de perforación, explosivos, molienda. Ubicación Ubicación:: acceso, altitud, etc. Medio Ambiente - Impuestos Consideraciones políticas - 1 IMPACTO AMBIENTAL DE LA ACTIVIDAD MINERA La actividad minera produce prosperidad en las zonas donde se lleva a cabo, pero indudablemente tiene un impacto ambiental. Por ejemplo. La mina mina La Escondida en Mayo de 1999 tenía una dotación de 2.120 personas (mina, puerto de Coloso y oficinas de Santiago), más 517 personas como contratistas permanentes (servicios de alimentación, servicios de mantención y aseo, explosivos, suministro y distribución de combustibles, seguridad y transportes entre otros), es decir 2.637 personas con empleo directo por la explotación minera. Ahora bien, un empleo en minería crea unos tres empleos indirectos en la comunidad en servicios y construcción, por lo que la operación de una mina representa un impacto importante y claramente así ha sido, particularmente para Antofagasta, la puesta en marcha de La Escondida en 1990 (impacto (impacto social). Sin embargo, impactos aun a menor escala pueden crear conflictos por el uso de la tierra y oposición a la explotación minera por grupos ambientalistas, sobre todo en países desarrollados más poblados, pero también en Chile. Ej. Recientemente se publicó en la prensa que la gente del pueblo de Caimanes se opone a la construcción de un nuevo tranque de relave proyectado por la Compañía Minera Pelambres. La resolución de conflictos puede involucrar pagos de compensaciones, derechos de paso y eventualmente el costo de rehabilitar zonas explotadas o directamente al abandono de proyectos mineros. En algunos países el riesgo político constituye una barrera para la inversión minera, mientras que en otros el riesgo ambiental constituye una barrera tanto o más importante. Actualmente el abrir una nueva mina en EEUU o Canadá es muy difícil, debido a las condicionantes ambientales impuestas en las últimas décadas. El informe Nuestro Futuro Común de la Comisión Mundial de Medio Ambiente y Desarrollo de las Naciones Unidas (1987) presidida por el Primer Ministro de Noruega Sr. Brundtland, destacó que la producción de bienes en el mundo en 1987 era siete veces mayor que en 1950. La Comisión propuso el “Desarrollo Sustentable”, un enlace entre economía y ecología, como la única solución práctica para el crecimiento económico sin dañar el medio ambiente. En 1989 James Stevenson de Rio Tinto Corporation (RTZ, la compañía minera más grande del mundo) señaló que el crecimiento sustentable era un concepto espinoso para la industria extractiva. Surgen las interrogantes de ¿Cómo encaja la minería? ¿Cómo puede ser considerada desarrollo sustentable una mina de cobre?, hay que recordar que todas las minas tienen una vida finita, algunas de veinte años o menos. David Munro, se un han dirigente ambientalista, ha escrito que el desarrollo sustentable o sustentabilidad trasformado en palabras que se utilizan mucho en la rétorica de personas relacionadas con el medio ambiente y desarrollo. Estos términos se han utilizado para describir cualquier política de desarrollo que simplemente permita un futuro cómodo y seguro al cual todos aspiran y estos términos han llegado a ser malentendidos y mal usados en forma creciente. ¿Tienen todavía algún sentido aparte de la retórica ambientalista? ambientalista? Munro piensa que sí: “la sustentabilidad debe ser el criterio principal para juzgar el desarrollo”. Sin embargo, se debe volver al predicamento de Stevenson: los cuerpos de si se explotan no pueden ser reemplazados. Lo mejor mena son finitos y no-renovables y si 2 que puedelohacer un minero es posible mostraral responsabilidad devolver área explotada más cercanamente estado previo a laambiental minería o y proveer otroeluso al terreno desolado que pudo resultar de su trabajo minero, como transformar un rajo minero en una laguna para la navegación o usar desmontes para la industria de la construcción. Esta aproximación puede ser apoyada por el empleo de cualquier método que permita la disminución de la demanda de recursos no-renovables, mediante un uso más eficiente de los mismos, desarrollando sustitutos renovables, reciclando, etc., pero el objetivo inmediato más importante y que probablemente tendría un impacto mayor, sería la estabilización de la población seguida de una disminución de la población mundial. Sin embargo, estas políticas son responsabilidades gubernamentales, no de compañías mineras. Un comentario silenciosos respecto a la no-aplicabilidad del concepto de desarrollo sustentable a la explotación de recursos mineros viene de un libro recientemente publicado sobre el tema, el cual no tiene referencia a minas, minería, minerales, carbón o petróleo en su índice comprehensivo. EFECTOS AMBIENTALES DE OPERACIONES MINERAS La mayor parte de las minas tienen una planta de procesamiento del mineral en sus cercanías y muchas tienen una fundición cercana. Para la evaluación del impacto ambiental del desarrollo de una nueva operación minera se deben considerar los efectos de las tres. Consecuencias posibles de la minería. a) Daño a la tierra. Se ha estimado que el uso de tierra para uso minero entre 1976 y 2000 es de 37.000 km2; esto es cerca del 0,2% de toda toda la superficie terrestre. terrestre. Los países desarrollados tienen una mayor proporción de terrenos perturbados por la actividad minera que los menos desarrollados. desarrollados. El grado de recuperación de esos terrenos es creciente y muchos hoyos antiguos se han utilizado para botar desperdicios de minas antiguas o domésticos. Otras áreas mineras han sido transformadas transformadas en reservas naturales o parques recreativos. En el futuro futuro las minas producirán menos deshechos ya que las labores son son rellenadas con los mismos (corte y relleno). Esto encarece la explotación, pero es necesario ya que se estima que 27.000 Mt de minerales y sobrecarga se extraen de la corteza terrestre terrestre cada año. En Chile la minería se concentra en la mitad norte del territorio, donde el daño a la tierra se minimiza debido a que existe una baja densidad de población, por las condiciones desérticas o semi-áridas. Sin embargo, las restricciones para el uso indiscriminado de terrenos para los procesos o deshechos mineros está cada vez más regulada. . Los no solodeson importantes para yelde uso que b) hacemos Liberación sustancias de de ellos, sino quetóxicas también sonmetales parte integral nuestra naturaleza otros organismos vivos. Sin embargo, así como hay elementos metálicos que son son componentes esenciales para los organismos vivos, las deficiencias o excesos de ellos pueden ser muy perjudiciales para la vida. En el medio natural los excesos pueden generarse por drenajes de aguas de minas, de desmontes o de relaves mineros. Algunos metales, como cadmio y mercurio, y metaloides como antimonio o arsénico, los cuales son muy comunes en pequeñas cantidades en depósitos metálicos son altamente tóxicos, aun en pequeñas cantidades, particularmente en forma soluble, la cual puede ser 3 absorbida por los vivos.pocoLoreactivo mismoa menos se aplica aplique ca sea al ingerido plomo, pero afortunadamente este organismos metal es bastante y la mayoría de los minerales naturales de plomo son muy insolubles en aguas subterráneas. El cianuro se ha utilizado desde hace mucho tiempo para recuperar oro en plantas de procesamiento y en el campo aurífero más grande del mundo, la cuenca del Witwatersrand de Sudáfrica, allí existe una contaminación mayor de las aguas superficiales con Co, Mn, Ni, Pb y Zn como resultado del proceso de cianuración y oxidación de aguas ácidas de mina. El cianuro mismo no es un problema ya que se descompone bajo la influencia de los rayos ultravioleta en las capas superficiales superficiales.. No obstante, en los países desarrollados la legislación requiere el establecimiento de plantas de neutralización de cianuro en todos los usos industriales de este producto químico. La recuperación de los elementos tóxicos en actividad minera puede plantear problemas de almacenamiento de los mismos; por Ej. en la fundición Caletones de la mina El Teniente se recupera arsénico (trióxido de arsénico) mediante filtros electrostáticos, para que este elemento tóxico no se disperse en el aire, pero se había acumulado una cantidad significativa de tambores con este material constituyendo un riesgo su permanencia en el sector industrial. Actualmente está siendo transportado a un depósito de una empresa privada, pero incluso el transporte de elementos tóxicos representa un riesgo ambiental, ante la posibilidad de accidentes. ac cidentes. c) Drenaje ácido de minas. Las aguas ácidas generadas por la minería actual o pasada resultan de la oxidación de minerales sulfurados principalmente pirita en presencia de aire, agua y bacterias. La pirita es uno de los sulfuros más comunes y abundantes asociados a mineralización hidrotermal y normalmente es parte de la ganga siendo incorporada en los deshechos mineros (desmontes o relaves) y su oxidación produce ácido sulfúrico y óxidos de hierro. Las aguas ácidas atacan otro minerales, produciendo soluciones que pueden acarrear elementos tóxicos al medio ambiente, Ej. cadmio o arsénico. La generación de aguas ácidas puede ocurrir durante la exploración, operación y cierre de una mina. Esta agua pueden venir de tres fuentes principales: sistemas de desagüe de minas, tranques de relaves y desmontes. Estas descargas pueden producir desde algunos efectos menores como decoloración local de suelos y drenajes con precipitación de óxidos de Fe, o llegar a una extensa polución de sistemas de ríos y tierras tierras de cultivo. En algunos distritos mineros el problema es mayor después del cierre de las operaciones mineras. Esto se debe a la recuperación del nivel de aguas subterráneas después que se remueve el equipo de bombeo que mantenía secas las labores mineras. d) Salud y seguridad de los trabajadores . Existe el riesgo de exposición de los trabajadores mineros a materiales tóxicos derivados de las menas en las minas, plantas y fundiciones (ej. Cd, Pb, Hg) y a los reactivos químicos utilizados en el procesamiento de menas, para lo cual deben considerarse las medidasa radiación de protección protección minas de uranio y plantas de tratamiento la exposición debe adecuadas. ser mínima, En lo cual requiere que estas minas tengan un alto nivel de ventilación para remover el polvo de mineral y el gas radón. e) Polvo. El control de polvo polvo debe ser importante en cualquier mina en la cual se genere polvo silíceo puesto que este puede producir silicosis y enfermedades pulmonares asociadas. El polvo debe ser ser mantenido en un mínimo en las minas y áreas industriales asociadas para proteger a los mineros y habitantes locales. 4 f) Ruido. Las operaciones mineras, plantas y fundiciones usualmente tienen altos niveles de ruido. Este es uno de los peligros ocupacionales más comunes y los trabajadores deben ser adecuadamente protegidos de ruidos peligrosos o niveles de ruido distractivos. El ruido tampoco debería afectar a los habitantes en las vecindades de actividades mineras. g) Desmontes y relaves. La minería frecuentemente involucra mover mucho material estéril o de leyes no económicas y depositarlos en desmontes en las cercanías de las minas (debido a que el transporte es caro), asimismo el procesamiento del mineral produce relaves que deben almacenarse en condiciones que no afecten el drenaje local y no hayan escapes o infiltración de sustancias perjudiciales. perjudiciales. Una manera de minimizar los deshechos mineros es utilizar el método de corte y relleno, utilizar los desmontes para crear nuevas formas de relieve para ocultar las operaciones mineras y reducir la emisión de ruido o procesar los desmontes para usarlos en la industria de la construcción. Los relaves del procesamiento de mineral de cobre de la mina El Salvador fueron descargados por años en el río Salado y a través de este río al mar en la bahía de Chañaral. Esto ya no ocurre en la actualidad, los relaves actualmente se depositan en un tranque, pero la contaminación de la bahía de Chañaral persiste y persistirá por mucho tiempo más debido a los relaves allí depositados. h) Fundiciones . Las fundiciones emiten SO2, el cual junto con NOx y CO2 origina lluvia ácida. Esto también también ocurre en plantas eléctricas termoeléctricas termoeléctricas que usan carbón. Las fundiciones de Caletones de Codelco y Ventanas de Enami liberan alrededor de 400 ton al día de SO2 al aire (actualmente una parte se recupera para producir ácido sulfúrico, pero todavía la mayor parte se dispersa en el aire). Las aguas de lluvias normales tienen un pH de alrededor de 5,7, pero en el este de EEUU y Europa occidental ellas pueden llegar a pH 2,9 y los lagos de esas áreas han sufrido una disminución de los peces en ellos. Areas mineras antiguas con varias fundiciones pueden llegar a estar rodeadas de tierra estéril donde la vegetación ha sido destruida por los ácidos y el suelo erosionado. Las tierras muertas alrededor alrededor de las fundiciones de cobre-níquel de Sudbury en Ontario, Canadá se extienden por 100 km2, pero las emisiones han disminuido en un 50% por lo que esto está mejorando. i) Legislación y costo. Los medios legales para establecer medidas anti-polución son muy necesarias y muchas compañías mineras mayores siguen actualmente estrictas regulaciones auto-impuestas (certificaciones ambientales de sus propios países de orígen). La legislación ambiental ha sido incorporada crecientemente en los países desarrollados y también en Chile y otros países mineros latinoamericanos. Sin embargo, los acuerdos o cooperación con la industria extractiva son raros, existe más la norma de oposición de conservacionistas o ambientalistas. j) Minerales Industriales. Las operaciones de minerales industriales (no-metálicos) tienen un impacto en el ambiente como los metálicos, aunque general yseatrata de operaciones de similar menor escala que proporcionalmente causan menosenimpacto que se remueve menos material estéril para su explotación. ex plotación. k) Declaraciones de impacto ambiental. Actualmente la legislación legislación chilena exige la realización de estudios de impacto ambiental para todas las operaciones mineras y minera. Los declaraciones de impacto ambiental para las actividades de exploración minera. estudios ambientales deben incluir los efectos sobre la sociedad, vegetación, fauna, sitios de interés arqueológico, clima, calidad del aire, ruido, aguas superficiales y subterráneas, los métodos propuestos para la recuperación de los terrenos al término de 5 la operación minera, etc. En algunos países se exige además una garantía para asegurar que la recuperación de los los terrenos realmente ocurra al final de la minería. Los estudios debe incluir un registro de la condición del ambiente en el área minera potencial, cuando se hizo la solicitud respectiva (nivel base ambiental). Las compañías recogen esta información en la etapa de exploración, incluyendo la descripción de la superficie y fotografías, análisis geoquímicos para mostrar los valores medios de metales y acidez y detalles de la flora y fauna locales previa a la operación. Esto es esencial dado que localmente puede existir contaminación natural; Ej. en la zona de la mina El Indio existen vetas y vetillas con enargita y/o escorodita lo que produce naturalmente altos niveles de arsénico en el río Malo que drena la zona (de ahí su nombre); el río Malo es afluente del río Elqui y hace un tiempo atrás en este último se detectaron valores relativamente altos de arsénico, lo que llevó a acusar a la Cía. Minera El Indio de contaminar sus aguas. Sin embargo, los altos altos valores de arsénico eran normales dentro del río Malo (de acuerdo al registro histórico) y su presencia en el río Elqui se debía a un período de sequía que redundó en menor volumen de agua en este último y por ende menor dilución del elemento tóxico. l) Microorganismos y minería in situ . Muchos depósitos de sulfuros sulfuros (Ej. pórfidos cupríferos) tienen una porción superior con óxidos de cobre. Estas menas pueden ser beneficiadas, si es necesario, fracturándolas con explosivos y luego regando regand o soluciones ácidas para lixiviar in situ los metales y bombeando la solución para recobrar el cobre (o uranio). Esto permite explotar depósitos de muy baja ley que de otra forma no serían económicamente viables; en Santa Cruz, Arizona se está llevando a cabo un proyecto de este tipo en un cuerpo de mena que contiene 4.5 Mt con 1,5% Cu. En Chile se ha utilizado la lixiviación in situ en la chimenea de brecha Quetena al SW de Chuquicamata y también se ha utilizado para lixiviar los desmontes con óxidos de baja ley de Chuquicamata. En 1947 se descubrió que bacterias en soluciones ácidas (Thiobacillus ferrooxidans) juegan un rol en la oxidación de sulfuros, por lo que el uso de lixiviación bacteriana puede proveer un método de lixiviación in situ de depósitos. La lixiviación in situ proveería un método de explotación que produciría mucho menos perturbación de los terrenos y menos producción de material de deshecho, así como mucho menor consumo de energía. Su deficiencia actual es que es mucho más más lento que el procesamiento directo de las menas y existe el riesgo que las soluciones ácidas contaminen las aguas subterráneas o superficiales si su flujo no es bien controlado. m) El futuro. Las medidas descritas junto con reciclaje y sustitución y tecnología de nuevos materiales jugarán un rol en reducir el impacto de explotaciones mineras en el ambiente, pero en el futuro inmediato debemos cuidar que exista un creciente sentido de responsabilidad de todos todos aquellos involucrados en la industr industria ia minera. En 1992 diecinueve compañías se unieron para dar origen al Concilio Internacional en Metales y Ambiente cuyo objetivo esadecuadas “promover desarrollo, implementación harmonización de prácticas ambientales y el políticas y prácticas de salud yque aseguren la producción, uso y reciclaje y disposición de metales. 1 DESARROLLO SUSTENTABLE Y LA INDUSTRIA MINERA Traducción del artículo “Sustainable Development and the Mineral Industry ” de Jeremy Richards , Profesor del Departamento de Ciencias de la Tierra y Atmosféricas de la Universidad de Alberta, Canadá, T6G 2E3, publicado en el SEG Newsletter, Society of Economic Geologists, Nº 48, Enero 2002. 2002. INTRODUCCION A menudo menudo se plantea el argumento que el concepto de desarrollo sustent sustentable able es incompatible incompatibl e con la industria extractiva de minerales y que la minería en cualquier forma no es sustentable. Sin embargo, considerando considerando que los bienes materiales de la sociedad moderna están fabricados en su mayor parte con productos minerales (Nowlan, 2001) la extensión lógica del argumento anterior sería que debemos regresar a la Edadde Piedra (pero sin canteras de sílice en mente). El apoyar esa posición puede ser considerado anti-humano, porque una característica de nuestra especie es la búsqueda de mejores condiciones de vida para nosotros y nuestras familias. Se predice que la población de este planeta crecerá a ~9 mil millones para el año 2050 (Lutz (Lutz et al., 2001), 2001) , por lo tanto en vez de restringir la minería será necesario expandir la producción produ cción minera minera para apoyar el crecimiento crecimi ento de la població población. n. Si se acepta que el bienestar y progreso de la especie humana es una causa valiosa, entonces estamos moralmente obligados a considerar el asunto del desarrollo sustentable en todos los aspectos de nuestras vidas. Pero ¿qué significa “desarrollo sustentable” en general y específicamente para la industria minera? El Informe Brundtland Brundtland de la Comisión Mundial Mundial del Ambiente y Desarrollo Desarrollo ((Naciones Naciones Unidas, 1987, p. 43) define desarrollo sustentable como “lograr las necesidades del presente sin comprometer las posibilidades de las generaciones futuras para lograr sus propias necesidades”. En forma similar el organismo de Recursos Naturales de Canadá (2001) “ve en el desarrollo sustentable , la integración de consideraciones consideracione s ambientales, económicas y sociales, como la clave para asegurar el mantenimiento de la calidad de vida y continuación continuació n de la creaci cre ació ó n de empleo, sin comprometer la integridad del ambiente natural o la habilidad de generaciones futuras para cubrir sus propias necesidades”. El organismo organismo de Recursos Naturales de Canadá (2001) va más allá señalando que “los recursos naturales son el epítome del desafío del desarrollo sustentable. Pocos sectores tienen un impacto más directo en el ambiente natural, pero pocos son más importantes para el desarrollo económico y social de cada región regió n de Canadá”. Esos planteamientos no intentan decir que el desarrollo no debe tener ningún impacto ambiental ambient al (McAllister and Milioli, Milioli, 2000) , claramente esto es imposible si los materiales no renovables, o incluso los renovables, se extraen de la tierra (hay que notar que la agricultura y la industria forestal tienen un sello mucho más marcado que la minería en este sentido y probablemente probab lemente un impacto impacto ambiental ambiental mucho muc ho más negativo si se consideran consideran los efectos de los fertilizantes y pesticidas). Por el contrario, lo que que se intenta intenta es indicar que que debe haber un 2 balance la perturbación y la capacidad del planeta para acomodarentre el cambio . Hoy en día ola impacto evidencia causado muestra que la emisión de gases que causan el efecto invernadero no es sustentable porque ellos causan un progresivo calentamiento global del clima. El cortar la electricidad o el gas no es la respuesta susten sustentable table de la sociedad a este problema, proble ma, sino que el desarrollo desarrollo de nuevas tecnologías tecnologías más limpias y eficien eficientes tes desde el punto pun to de vista vista energético. Además, es posible que como sociedad tengamos transar aceptando temperaturas un poco más altas con tal de tener estándar de vida altos (al planeta no le importa mucho, porque frecuentemente han habido condiciones climáticas bastante más calientes en el pasado geológico). Sin embargo, no se puede permitir que la situación se escape de las manos (calentamiento desmedido), de modo que es imprescindible establecer un balance. Consecuentemente, cuando se considera la sustentabilidad de la industria minera la opción de prohibir proh ibir la minería minería no es una consideración consideración real, pe pero ro toda todass la s otras facetas de la indust industria ria deben ser revisadas. La sustentabilidad de la industria minera descasa en tres bases que incluye aspectos económicos, ambientales y socia les (Min incluye (Minin in g Journal, 2000). Cada uno de estos aspectos debe ser considerado por separado, aunque una solución sustentable requiere una integr integración ación global glob al de los tres aspecto aspectos. s. Además, para que la sustentabilidad sea real se requiere de una cuarta base que son las las políticas gubernamentales. gubernamental es. Sustentabilidad económica Hace unas pocas décadas atrás la única consideración de una compañía minera para tomar la decisión si explotar o no una mina o como hacerlo era si el producto mineral podía o no ser vendido vendid o con con beneficio económico. Desafortunadamente, Desafortunadame nte, heredamos los efectos de esa época y muchos (pero ciertamente ciertamente no todos) de los titulares titulares de noticias ambiental ambi entalistas istas se refieren refi eren a antiguas labores mineras abandonadas o sus depósitos de deshechos (Walter, 1994). El obtener ganancia y consecuentemente un retorno competitivo para las inversiones de accionistas todavía es, y con derecho, un objetivo primario primario de la industria minera. mi nera. Después Despué s de todo la creación de riqueza a través de la creación de rentabilidad y empleo es una parte integral de la ecuación de desarrollo sustentable, pero ¿será correcto decir (como lo dijo Sir Robert Wilson el Director de Río Tinto en la segunda Conferencia Global de Metales y Minería de Princewaterhouse Princewat erhouse Coope Cooperr s; ver Mining Mini ng Journal, 2001b) que la aplicación del desarrollo sustentable es transar contra las ganancias? ganancias? Yo creo que esto no es necesariamente cierto en varios niveles. Primero si la sociedad no está convencida que una operación minera es sustentable (cualquiera que sea la definición que se use), entonces no habrá ganancias de ningún ningú n modo, porque la operación minera será postergada o completamente detenida (Ej. Atrasos en Voisey Bay, Canadá y Tambo Grande en Perú; paralización de operaciones en el pórfido cuprífero cuprífero de Junín, Ecuador). Ecuador). Segundo, existen numerosos ejemplos en los que los avances tecnológicos son también mejores desde el punto de vista ambiental y más económicos, y por lo tanto más rentables (Ej. Técnicas de extracción hidrometalúrgicas y biotecnológicas que no producen emisiones de azufre o ácido; eficientes técnicas mineras de excavación y recubrimiento que mejoran la calidad de de la tierra tierra para agricultura agricultura post-minería; Chadwick, 2001). Del mismo modo planificación planifica ción creativa durante el cierre de minas puede dejar sitios que generen ganancias como recreativas, ambientales o industriales, las cuales pueden cubrir parte o incluso dar ganancias respecto la inversión de reclamación del del terreno. 3 Tercero la relación entre lo que constituye ganancia y el valor de tiempo del dinero es algo truculenta. Las consideraciones de largo plazo usan el concepto de costos totales para calcular el factor de todos los costos durante la vida de una operación minera y posterior a ella, incluyendo los costos de reclamación y responsabilidades económicas posteriores al cierre (o potenciales ganancias). Sin embargo, como destacó un editorial editorial del Mining Journal (2001d), la rentabilidad en los ambientes de inversión típicamente se mide en una escala de tres meses correspondiente a los informes de rentabilidad que publican las compañías mineras minera s privadass cuatro veces al año. Ante cualquier señal privada s eñal de cese o disminución disminución de ganancias, los inversionistas rápidamente abandonan vendiendo sus acciones y consecuentemente los precios preci os de las acciones acciones bajan y en último término término el valor de la compa compañía ñía misma. misma. En el mismo editorial del Mining Journal destaca que inversiones tecnológicas como el proceso biohidrometalúrgico biohidrometalúrg ico que están desarrollando CODELCO y BHP Billiton (Alliance Copper) puedee no producir pued producir ganancias por varios varios años y consecuentemente en este contexto podría podría no ser visto como una buena inversión en el corto plazo. Por lo tanto, las soluciones sustentables a problemas económicos deben re-pensar las estrategias de inversión en parte de la industria y talvez también incorporar cambios en regulaciones. Por ejemplo se pueden implementar cambios de regulaciones para asegurar que los futuros costos y responsabilidades estén completamente consideradas en los estudios de factibilidad económica y también deb de berían ser introduci in troducidos dos incentivos de impuestos impuestos para la incorporación de tecnología sustentable y para inversiones en investigación (Champigny, 1993). 199 3). Esas medidas deberían aplicarse a todos los operadores (incorporándolas a los tratados multinacionales de comercio) de modo que no existiera la posibilidad de evitarlas realizando operaciones en países con políticas menos restrictiva restrictivas. s. Canadá fue un adelantado en este aspecto hace varios años imponiendo el requerimiento de depositar un bono en una cantidad equivalente a los costos de reclamación del terreno después del cierre de la mina para obtener una concesión concesió n minera. Esto fuerza a que los costos del cierre sean considerados como parte del estudio de factibilidad fact ibilidad económica económi ca y no sean una consideración consideraci ón de último minuto cuando las reservas y ganancias se terminen ante el inevitable término de la vida de la mina. Sin embargo, estas leyes han hecho más cara la minería minería en Canadá y por lo tanto han reducido la competitividad de la industria doméstica canadiense. Este es un ejemplo del requerimiento de políticass de gobierno política gobierno para apoyar la sustentabilidad sustentabilidad de la industr industria ia minera, pero para ser efectivas estas políticas deben ser globales. También hay evidencias También evidencias que algunas instituciones instituciones financieras y gubernamentale gubernamentale s están comenzando a requerir la inclusión de medidas de desarrollo sustentable en las solicitudes de financiamiento de inversiones (Ej. Banco Mundial, la Corporación de Desarrollo del Commonwealth financiado por el gobierno del Reino Unido (UK); Mining Journal, 2001ª), mientras que los llamados “fondos éticos” se destinan a inversiones distintas de aquellas que se perciben como no sustentables como la minería. Es obvio que hay sobradas razones económicas para invertir en prácticas sustentables ya que muchas de ellas a la larga prometen mayor rentabilidad, aunque ciertamente en plazos más largos que lo percibido percibido por los mercados mercados de valores. Si tales mercados “conocen solo dos emociones codicia y temor” (Mining Journal, 2001e. p. 54), entonces talvez la sustentabilidad sustentabilidad de esos mercados de inversión merece el escrutinio de reguladores, así como nuestros gobiernos gobie rnos , más que la industria indust ria minera misma. 4 Sustentabilidad Ambienta Sustentabilidad Ambientall Yo raramente he conocido a un geólogo de exploración o de mina que no sea también un naturalista y que no esté preocupado por el medio ambiente. Además, he quedado gratamente gratame nte impresionado con los esfuerzos que realizan las compañías mineras multinacionales para minimizar el impacto ambientalen minas modernas. Como pro profesor fesor muestro muestro regularmente regularmente a mis estudiantes, como ejemplo de cómo las cosas se pueden hacer bien, las diapositivas de la planta de extracción extracción por solventes solventes y electro- obtención obtención (SX-EW) de la mina Zaldivar Zaldivar en Chile operada por Placer Placer Dome, la que es altamente efici eficiente ente y de bajo impacto. Sin embargo, es esto to lo contrasto con fotografías de la polución de la fundición con tecnología tecnol ogía antigua en uso en una gran mina de propiedad estatal ubicada ~200 Km más al norte (Chuquicamata), aunque destaco que se han hecho importantes inversiones para el control de emisiones en esa planta (Mining Environmental Management, 2001b). Se puede hacer más, en lastienen minasun mejor dirigidas, pero el hecho concreto que las minas modernas bienincluso manejadas impacto extremadamente bajo. Por ejemplo ees jemplo la calidad de las aguas liberadas de las minas en muchos países por ley deben cumplir estrictos requerimientos y en muchos casos deben ser más limpias que las aguas superficiales naturales o incluso pueden ser potables (Fountain, (Fountain, 1994, Hawley, Hawley, 1999, Snit, 2000). Sin embargo, la percepción pública es que la minería es una industria sucia , una reputación derivada de desastress poco frecuentes, desastre frecuentes, pero muy publicitados, como el reciente derramo de relaves en Los L os Frailes, España y el escape de cianuro en Baia Mare, Rumania y en Omai, Guyana (Davies, 2001). Además las operaciones mineras son muy visibles y causan perturbaciones locales. Sin embargo, comparados con la agricultura, forestal y la expansión urbana el sello de la minería es mínimo. Por ejemplo en Columbia Británica, Canadá, la minería ha perturbado solo el 0,1% del área de la tierra de esta provincia (Mining Association of British Columbia, 2001), comparado con el 51,5% designado como tierra forestal y que ha sido explotada por madera en un 4% desde 1981 (British Columbia Ministry of Forest, 2000). El impacto ambiental ocurre en todas las etapas de una operación minera, empezando por la exploración y terminando con la reclamación (al menos es lo que uno espera). Comparado con la minería la exploración exploración puede aparecer aparecer como una actividad actividad relativamente relati vamente benigna, beni gna, pero se ha visto muchas veces el desastre que queda después de una limpieza inadecuada de los campamentos y del efecto visual causado por el uso desatado de vehículos de doble tracción en ecosistemas frágiles de desierto o tundra, mientras el impacto ambiental de campañas de sondajes puede ser de larga duración (Mining Environmental Management, 2001c). Medidas simpless auto-impues simple auto-i mpuestas, tas, de sentido común, pueden reducir muchos de esos impactos, pero ssee requiere de nuevas regulaciones o una nueva ética de la industria para hacer cumplir prácticas más costosas, tales como la perforación sin liberación de barros o líquidos, lo cual reduce la posibilidad posibil idad de contaminación contaminación por productos productos de sondajes sondajes (esta práctica ya se emplea en la industria petrolífera). El impacto ambiental causado por la minería tiene tres formas: el impacto visual de un rajo abierto o botadero de desmontes, destrucción de habitat o ecosistemas y el potencial impacto químico quím ico de deshec deshechos hos mal contenidos o tratados. Adicionalmente, la población población local puede valorizar el territorio por si mismo y por su historia cultural y puede sentirse incómoda con cualquier cambio, aunque ellos mismos sean compensados económicamente. El impacto visual es una consideración subjetiva y constituye una seria preocupación en los países desarrollados donde la belleza natural es considerada un recurso valioso. Sin embargo, el patrimonio histórico heredado también es un fuerte preservador y a menudo fuente de 5 asombro y a veces de preocupación cuando resulta en la negación de acceso para proseguir la minería. Esto ocurre cuando minas antiguas, canteras e incluso botaderos son designados como lugares o monumentos históricos (Ej. Los botaderos de caolín en Cornwall, Inglaterra y los botaderos de las minas de oro del Siglo 19 en Victoria del oeste oeste en Australia; tambi también én aplicable aplicab le algunas salitreras salitreras en Chile declaradas declaradas mon monument umentos os históricos históricos ). Actualment Actualmentee las legislaciones de muchos países establecen que debe realizarse la reclamación (restauración) de las tierras de explotación minera después que las operaciones cesan o como en las explotaciones abiertas abiertas de carbón al mismo tiempo tiempo que la operación minera minera progresa. Los terrenos de explotación minera o sitios de procesamiento pueden ser restaurados a su estado natural,, recreando el habitat natural habitat pre -existente (Ej. Re-forestación; Anand et al., 2000), regenerado para uso agrícola (como en el caso de la industria del carbón; Ballay, 1995, 1995, Natural Resource Resourcess Canada, 1999), desarrollada para uso recreativo, turístico o con propósitos de conservación (parque de aguas, campos de golf, parques naturales o reservas de vida silvestre; Aldrich, 1995)) o re-utilizados como sitios industriales (Tedd et al., 2001). Como se puede observar 1995 muchos de los usos antes mencionados pueden ser generadores de ganancias, lo cual permite recuperar parte de los costos de reclamación. El desafío tecnológico mayor lo constituye el manejo de deshechos mineros , incluyendo relaves y desmontes , aguas industriales y de escurrimiento . El derrame de relaves y liberación de aguas tóxicas son los impactos más negativos y más comunes de la minería, aunque existe tecnología adecuada para reducir y hasta para eliminar el riesgo de esos impactos (Ej. Bowell and Pearce, 2000, Komnitsas et al., 2000, Davies, 2001, Kuyucak, 2001, Mining Environmental Management, 2001 a). La decisión de no construir tranques de relaves de mayor capacidad o más resistentes es económica, pero seguramente puede ser controlada por legislación legislación e incluso por auto-regulación auto-regulación por una industria que toma en serio estos riesgos (Guerin, 2000, Davies, 2001). Un mal accidente ambiental ambienta l puede destruir destruir una compañía y los los profesionales profesion ales que administran el riesgo riesgo debe n apuntar a eliminar la chance de tales incidentes mediante el uso de redundancia y sobre-especificación, tal como se requiere desde hace décadas en la industria de energía nuclear. Los costos extra de tales medidas medidas pueden hacer que algunas minas no sean rentables, pero eso tal vez no sea tan malo dado los bajos precios de los materiales minerales en la actualidad y su sobreoferta (Mining Journal, 2001b, c). Una alternativa adicional es el concepto concepto de utilización total de los recursos por el cual se utilizan todos los materiales extraídos. Debe establecers e stablecersee sinergias con otras empresas, por ejemplo las de construcción donde las rocas estériles podrían ser usadas como agregados o rellenos. Los metales potencialmente peligrosos deben ser extraídos de las menas en vez de botarlos en relaves. El a nhídrido nhídrido sulfuroso sulfuroso que es el principal principal contaminante contaminante de las fundiciones debe ser recuperado y convertido en ácido sulfúrico industrial (un procedimiento actualmente ampliamente aplicado; George, 1995). La experiencia con la producción de ácido sulfúrico en las fundiciones fundiciones ha mostrado que que aunque estas prácticas prácticas pueden no ser rentables de inmediato, en términos de costos de procesamiento y de transporte versus el prec precio io del pro ducto, to, significa signific a ahorros ahorros oimportantes importa cuando se mide respecto al costo del manejo de produc largo plazo de deshechos contrantes posibles responsabilidades económicas en términos de inestabilidad de deshechos o daño ambiental. ambiental. En términos contables integrales tales medidas son muy efectivas para aumentar la rentabilidad global de una operación minera. Incorporado en la economía del estudio de factibilidad pre-mina, esto podría tener un impacto mayor en la estimación del riesgo financiero y debe ser un criterio importante para decidir si invertir en una operación minera. 6 Sustentabilidad Social Sustentabilidad Históricamente el trato de la industria minera con la sociedad no ha sido precisamente su fortaleza e historias de explotación de pueblos indígenas se remontan al tiempo de los Romanos y probablemente probablemente aun más más atrás. La motivación motivación para ignorar ignorar o incluso explot explo tar a la gente que vive en tierras vecinas a zonas mineras normalmente es puramente económica, normalmente no hay mala intención, al menos no en la actualidad, pero el trato apropiado con la gente cuesta dinero y el objetivo que se auto-impone la industria es minimizar costos. Justificada o no, a la industria minera la precede la reputación de afectar negativamente a las poblacion pobla ciones es locales, locales , de modo que la sociedad inmediatam inmediatamente ente desconfía desconfía y a priori es contraria a propuestas mineras. Por otra parte, las enormes enormes ganancias potenciales personales por pagos en compensación también también fomentan la codicia. codicia. En una reunión reunión reciente de exploradores exploradores junior en Canadá, Canadá, organizada organizada por el Grupo de Exploración Exploración de Calgary (31 de Mayo de 2001) se expresó la preocupación que el nivel de compensaciones pagadas por compañías grandes para acceder a los terrenos de terceros terceros ha sido excesiva haciendo que las propiedades propiedades mineras sean cada vez más caras de obtener, lo que deja a las compañías junior con poca chance de competir. compet ir. Es difícil difícil visualizar visualiza r como la industria puede revertir este proceso, ya que pagando cifras grandes ha elevado las expectativas de los dueños de terrenos o concesiones mineras quienes esperan obtener grandes pagos por permitir la exploración/explotación. Un paso en el sentido anterior debe ser mejorar los contratos con los propietarios de tierras durante todas las etapas del desarrollo minero (Togolo et al., 2001, Veiga et al., 200 2001). 1). La educación pública, por ejemplo explicando los riesgos y beneficios de la minería (Nowlan, 2001) es un factor necesario, pero que puede ser visto como una actitud de condescendencia por parte de la industria industria (Fox, 2001). Se debe dar oportunid oportunidades ades para que el público público plantee plantee sus opiniones y preocupaciones (con base o no), las cuales deben ser tratadas con respeto y realizar las correcciones correcciones que sean necesarias. Representantes Representantes de la comunidad deben ser invitados a participar en comités de planificación y las críticas de grupos de activistas ambientalistas deben ser previstas consultándoles directamente previo a la toma de decisiones. Muchos de estos grupos responden razonablemente y positivamente si sus legítimas preocupacione preocu pacioness se toman en cuenta con seriedad y son consideradas consideradas en la planificación planificación,, pero si sienten la arrogancia de la industria pueden plantear serios obstáculos al desarrollo minero. Surge una dificultad en definir quien realmente tiene los derechos legítimos sobre las propiedadess o terrenos propiedade terrenos y a menudo la oposición más fuerte a proyectos proyectos mineros proviene de organizaciones no-gubernamentales, las cuales típicamente no tienen su base en los mismos paísess dond paíse dondee se quiere quiere desarrolla desarrollarr una activida actividad d minera. minera. Las visiones de tales organizaciones organizaciones ambientalistass no es raro que estén completamente ambientalista completamente opuestas a la de los habitantes locales, que genuinamente tienen derechos legítimos de propiedad y para los cuales la minería podría representar la única única posibilidad de salir de la pobreza. pobreza. Además, estos grupos grupos de presión ni siquiera están dispuestos dispuestos a dialogar con la industria como recientemente ocurrió con el boicot al Dialogo de Minería Norteamericana (8-9 Noviembre de 2001, Vancouver, Canadá). Sin embargo, la sustentabilidad social involucra más que la compensación por el uso de la tierra. Debe prestarse prestarse ate atención nción al d desarrol esarrollo lo de la sociedad que existió existió previamente o que creció en torno a un sitio minero durante su evolución y particularmente particularmente después del cierre de la mina mina (Atkinson, (Atkinson, 1999, Habirono, 2001, La Lau urence, 2001, Mate, 2001, Veiga et al., 2001). Es frecuente frecuente que, que, cuando la s compañías establecen estable cen tratos con pueblos indígenas, indígena s, para los cuales los conceptos de dinero y de sujeciones contratos pueden ser extraños, que sean sorprendidas unos pocos años más tarde por demandas adicionales adici onales por más compensaciones, compensaciones , por encima de los que las compañías ya consideraron consideraron generosas generosas y que para ellas habían cerrado el trato. El distribuir dinero simplemente no es una solución sustentable y las 7 compañías mineras desarrollo deben invertir recursos considerables infraestructura (Ej. Escuelas, hospitales, de industria secundaria, y, sobreentodo, entrenamientosocial técnico y administrativo) para asegurar que el dinero pagado en compensación no sea desperdiciado y que persista la inversión en el futuro futuro de la sociedad una vez qu quee inevitablemente la mina cierre. Sin embargo, cada cultura cultura y sociedad local es diferente diferente y tiene distintas necesidades y expectativas, de modo que las soluciones deben ser a la medida; las recetas generales no funcionarán. Un caso caso que ejemplifica ese punto punt o lo constituye const ituye al mina OK Tedi, Papua Nueva Guinea, donde BHP Billiton quería cerrar la operación debido a que se reconocen serios problema p roblemass ambientales, pero se ha encontrado con la oposición de grupos locales y del gobierno nacional. La oposición al cierre se basa en que que la estructura estruct ura social formada en torno de la mina, y de la nación, no será sostenible cuando esta mina, que es uno de los mayores contribuyentes al Producto Interno Bruto y a la economía local, cese su operación (Bordia, 2000). No es justo culpar totalmente totalmente a las compañías mineras por tales situaciones, la ausencia de un liderazgo gubernamental es también un factor importante, pero muchas compañías están tomando la iniciativa para prevenir estos problemas de largo plazo en la etapa de planificación (Habirono, 2001). LA INICIATIVA MINERA GLOBAL La Iniciativa Minera Global es un programa para considerar los asuntos de sustentabilidad en la industria minera (GMI; http://www.globalmining.com/index.asp ) que recientemente ha sido desarrollada por 10 de las compañías mineras más grandes del mundo bajo los auspicios del Consejo para el Desarrollo Desarrollo Sustentable de Negocios Mundiales. La acción principal principal del GMI ha sido realizar un estudio independiente de diagnóstico de Minería, Minerales y Desarrollo Sustentable (proyecto MMSD) cuyos resultados serán presentados en una conferencia en Toronto, Canadá en Mayo 12-15, 2002. El GMI le señala a la industria que debe estar e star consciente de los nuevos desa desafíos fíos socioambientales que tiene que enfrentar en el mundo moderno y específicamente en lo referente al desarrollo desarrol lo sustentable. Sin embargo, en su forma forma actual el proyecto MMSD es solo un ejercicio de compilación compilación de información información,, sin recursos para implementar implementar el cambio. cambio. Es necesaria una etapa de diagnóstico en todas las iniciativas mayores de este tipo, pero muchos de los problemas son evidentes por si mismos y lo han sido por algún tiempo. Lo que se necesita actualmente son acciones y las soluciones sustentables prácticas deben ser investigadas e implementadas. Yo animo al GMI a moverse rápido en ese sentido y evolucionar el programa programa hacia investigación práctica y desarrollo. En particular el GMI debe involucrarse involucra rse con la comunidad comunidad universitaria, la cual está notableme notablemente nte poco representada en su lista de colaboradores (Richards, 2001). ¿Un rol para los geólogos? Muchos académicos y geólogos geólogos de la industria son también ambientalistas ( pero sin “a” mayúscula) y no perciben su actividad como com o en conflicto con sustentabilid sustent abilid ad. Pero quizás debemos tener un rol más activo para promover la sustentabilidad de la industria en la que trabajamos y acometer los desafíos técnicos que surgen de la minería y procesamiento de 8 rocas. Los geólogos geólog os después de están todo son los expertos cucomponentes ando se trataminerales de rocas.interactúan Nosotros sabemos como se forman, de que hechas, como suscuando y como esos minerales se espera que actúen una vez colocados en un nuevo ambiente como un tranque tranque de relaves. También debemos conocer todos los usos potenciales de los varios productoss minerales y de rocas que vienen de la mina, los cuales para un contador o ingeniero producto pueden ser considerados deshechos. Los geólogos deberían estar directamente involucrados cuando se toman toman las decisiones pos t-exploración. Además, los geólogos deben tener un rol directo en iniciar soluciones sustentables, ya que ellos generalmente son las primeras personas de una compañía en escena y las impresiones que ellos causan en la gente local pueden establecer la tónica para cualquier interacción futura. Yo planteo que en general los geólogos actualmente no se aplican a si mismos suficientemente en este sentido y existe una oportunidad de oro para que seamos líderes en el desarrollo de prácticas sustentables en la industria minera. También existe una oportunidad para re-definir el enfoque para enfoque de investigación investigación de depósitos depósitos minerales minerales y de darles una relevancia relevancia directa a los problemas de la industria. Yo no promuevo como McCuaig and Hronsky (2000) que los investigadores inves tigadores académicos académicos deben ser las divisiones divis iones consultoras externas de investigación de la industria, pero hay un desafío para mentes intelectuales que pueden justificar justific ar la contin continuidad uidad de fondos fondos para investigación investigación en geología geología económica económica y enseña enseñanza nza (Emery and Southern, 2000) y continuidad de empleo para los geólogos en la industria minera. También debemos estar moralmente moralmente satisfechos con este trabajo, en vez de tener que defendernos siempre por nuestra asociación con una industria “sucia”. 9 Procesos Mineralizadores 1 PROCESOS MINERALIZADORES Los depósitos minerales metálicos constituyen concentraciones anómalas de un elemento (u elementos) en la corteza terrestre. Ahora bien, para que un determinado elemento llegue a constituir un yacimiento explotable económicamente el metal debe estar concentrado muy por encima de su abundancia media en la corteza terrestre, el grado de enriquecimiento varía para cada elemento dependiendo del valor de cada metal, esto se ilustra en la tabla a continuación (tomada de Evans, 1980, pag. 4): Tabla 1.- Concentración mínima de elementos metálicos para constituir yacimientos Elemento Al Fe Cu Ni Zn Mn Contenido promedio Ley promedio Factor de de la corteza mínima explotable concentración 8% 5% 50 ppm 70 ppm 70 ppm 900 ppm 30% 25% 0,4% 0,5% 4,0% 35% 3,75 5 80 71 571 389 Mn Sn Cr Pb Au 900 ppm 2 ppm 100 ppm 10 ppm 4 ppb 35% 0,5% 30% 4,0% 1 g/t 389 2500 3000 4000 250 _______________________________________________________ ___________________________ ______________________________________________ __________________ La tabla 1 muestra que para que se forme un yacimiento de cobre se requiere que este metal se concentre al menos 80 veces por encima del contenido normal en rocas de este elemento; en los grandes yacimientos cupríferos chilenos que se explotan con leyes de ~1% Cu y más la razón de concentración es >200 veces que el contenido normal de Cu en roca. Además, hay metales que requieren concentraciones varios miles de veces más altas que el contenido normal en rocas rocas corticales (Ej. (Ej. el Pb) para ser de interés económico. Consecuentemente deben existir procesos naturales que permiten la concentración anómala de elementos en ciertas partes de la corteza terrestre y aquí se presenta una revisión de dichos procesos mineralizadores. Cabe señalar, que si bien existe consenso respecto a los dist distintos intos procesos que pueden originar depósitos o yacimientos minerales metálicos, el origen de un tipo específico de yacimientos es en muchos casos controvertido y distintos autores tienen diferentes interpretaciones genéticas. Procesos Mineralizadores 2 Tabla 2.- CLASIFICACION SIMPLE Y RESUMEN DE PROCESOS MINERALIZADORES PROCESOS ENDOGENOS: Procesos internos de la tierra Proceso Naturaleza del proceso Depósitos típicos Cristalización magmática Precipitación de minerales de mena como constituyentes mayores o menores de rocas ígneas en forma de granos diseminados o segregaciones. Diamantes diseminados en kimberlitas, tierras raras en carbonatitas. Pegmatitas de Li-Sn-Cs de Bikita, Simbabwe. Pegmatitas de uranio de Bancroft, Canadá y Rösling, Namibia. Granitos, basaltos, dunita dunitas, s, sienitas de nefelina usados como rocas ornamentales. Segregación magmática Precipitación de minerales de mena por cristalización cristalizac ión fraccionada y procesos relacionados durante la diferenciación magmática. Capas de cromita del Gran Dique de Zimbabwe y el Complejo Bushveld de Sudáfrica. Inmiscibilidad de líquidos. Precipitación P recipitación de sulfuros en magmas, fundidos de sulfuros – óxidos u óxidos que se acumulan debajo de silicatos o fueron inyectados en rocas de caja o, en casos Depósitos de Cu-Ni de Sudbury, Canadá y los de Pechenga, R.F. y Yilgarn Block Block de Australia occ occidental. idental. Depósitos de titanio de Allard Lake, Quebec, Canadá. raros, eruptados en la superficie. Hidrotermall Hidroterma Depo Deposi sita taci ción ón de desd sdee sol soluc ucio ione ness acu acuos osas as calientes, las cuales pueden tener orígen magmático, metamórfico, meteórico, marino o de formación (connatas). Pórfidos cupríferos chilenos: Chuquicamata, El Teniente, La Escondida, etc. Vetas auríferas de El Indio; Stockwork de molibdenita de Climax. EEUU; Chimeneas de brecha cupríferas del distrito Cabeza de Vaca, V aca, Copiapó, etc. Metamórfico Metamorfismo regional y de contacto produciendo minerales industriales. industriales. Depósitos de andalusita de Transvaal, Sudáfrica; Depósitos de granate de N.Y., EEUU. Depósitos pirometasomáticos (skarn) formados por reemplazo de rocas de caja adyacentes a una intrusión. Depósitos de Cu de MacKay, EEUU y Craigmont, Canadá. Distrito cuprífero de San Antonio, Norte de La Serena. Cuerpos de magnetita de Iron Springs, EEUU; depósitos de Talco de Luzenac, Francia. Algunas vetas de oro y depósitos d epósitos de Ni diseminados en rocas ultramáficas. Concentración de elementos de mena por procesos metamórficos metamórficos iniciales o subsecuentes. PROCESOS EXOGENOS: Procesos superficiales Proceso Naturaleza del proceso Depósitos típicos Exhalativos superficiales; volcanogénicos Exhalación de soluciones hidrotermales en la superficie, usualmente en condiciones submarinas y originando cuerpos estratiformes de sulfuros metálicos. Depósitos de metales base de Meggen, Alemania; Sullivan, Canadá; Mount Isa, Australia; Río Tinto, España; depósitos de tipo Kuroko, Japón; Mina La Plata, P lata, Ecuador; Depósitos de fuentes termales submarinas de los océanos modernos; Mercurio de Almaden, España; Depósitos de solfataras (caolín y alunita), Sicilia; Azufreras en volcanes del Norte Grande de Chile. Procesos Mineralizadores Sedimentarios Meteorización 3 Alóctonos (clásticos): concentración de minerales pesados y durables en sedimentos clásticos formando placeres. Arenas de rutilo-circón de New South Wales, Australia y Trail Ridge, EEUU; Placeres de Sn de Malasia y Brasil; Placeres de Au de Yukon, Canadá y de Marga-Marga, V Región, Chile; Arenas y gravas de uso industrial. Autóctonos: precipitación de minerales en ambientes sedimentarios adecuados, con o sin la intervención de organismos biológicos. Formaciones de hierro bandeado (BIF) de los Escudos Precámbricos, Ej. Itabiritas de Brasil. Depósitos de Mn sedimentario de la III y IV Regiones de Chile; Depósitos de Cobre del Kupferschiefer de Europa; depósitos de fosfatos de Florida, EEUU. Residuales: lixiviación de los elementos solubles de las rocas dejando concentraciones de elementos insolubles en el material restante. Lateritas de Ni de Nueva Caledonia; Bauxitas de Hungria, Venezuela, Guyana, Jamaica y Arkansas, EEUU; Depósitos de caolín de Nigeria. Supergenos: lixiviación y oxidación de elementos valiosos de la parte superior de depósitos minerales y su precipitación en profundidad con concentraciones más más altas. Parte superior de la mayoría de los pórfidos cupríferos chilenos (zonas de óxidos y de sulfuros supérgenos); zona enriquecidas de vetas de plata y oro. Exóticos: lixiviación de elementos metálicos de depósitos primarios y transporte en solución en napas de aguas Depósitos de Cu: Las Cascadas, I Región; Chuqui Sur en la II Región; Damiana vecino a mina El Salvador en la III Región. subterráneas y re depositación dentro de gravas y rocas a cierta distancia del depósito madre. Tal como se resume enformar la tabla 2 existen explotables procesos endógenos y exógenos que pueden concentrar metales para yacimientos económicamente. A saber: 1 Procesos Magmáticos: Las masas silicatadas fundidas (magmas) que, una vez cristalizadas, llegan a constituir cuerpos intrusivos y/o rocas volcánicas pueden, en ciertas condiciones, concentrar algunos minerales de interés económico por procesos como: 1.1. Cristalización magmática: Los procesos normales de cristalización cristalización de magmas producen rocas volcánicas e intrusivas, algunas de las cuales pueden ser explotadas directamente, como por ejemplo como rocas ornamentales o como áridos para la importancia económica, Ej. Ej. construcción . Otras pueden contener minerales de importancia Diamantes como fenocristales en kimberlitas, feldespato o cuarzo en pegmatitas. 1.2. Segregación magmática: los términos segregación magmática o depósito ortomagmático se utilizan para depósitos que han cristalizado directamente desde un magma. Los que se forman por cristalización fraccionada se encuentran comúnmente en rocas ígneas plutónicas. Aquellos producidos por segregación de líquidos inmiscibles pueden encontrarse tanto asociados a rocas plutónicas como volcánicas. Los procesos de segregación magmática pueden llegar a formar capas dentro o debajo de la masa de roca ígnea (Ej. Capas de d e cromita, sulfuros de Cu-Ni). Procesos Mineralizadores 4 a) Cristalización fraccionada: Esta incluye cualquier proceso por el cual cristales formados tempranamente no pueden quedar dispersos en el magma en el que crecieron. Durante el período de cristalización monomineral los cristales pueden hundirse en la cámara magmática para formar una capa de un solo mineral. Estos precipitados se denominan acumulados y ellos comúnmente alternan con capas de otros minerales formando capas o bandeamiento rítmico rítmico en rocas ígneas. Las cromitas (FeCr2O4) y las ilmenitas (FeTiO3) pueden acumularse de esta forma. Las cromitas en rocas ultrabásicas y las ilmenitas en anortositas y gabros anortosíticos ( rocas máficas). La asociación de estos acumulados minerales exclusivamente con rocas ígneas son la evidencia de su origen magmático directo. b) Líquidos inmiscibles: De la misma manera que el agua y el aceite no se mezclan, sino que forman glóbulos inmiscibles de uno dentro del otro, una mezcla de magma (mezcla silicatada fundida) con contenido de sulfuros metálicos formará dos líquidos que tenderán a segregarse. Se separan gotas de sulfuros y coalescen para formar glóbulos, glóbulos, los cuales al ser más densos que el magma se hunden para acumularse en la base de una intrusión o flujo de lava. El principal constituyente de esas esas gotas es el sulfuro sulfuro de hierro (pirita Fe2S), el cual se asocia a rocas básicas o ultrabásicas debido a que el azufre y hierro son más abundantes en estas estas que en rocas ácidas o intermedias. Los elementos calcófilos (con afinidad con el azufre; Ej. Cu) también son incorporados o se sulfuros y a veces metales del grupo grupo del platino. Los particionan en los glóbulos de sulfuros magmas básicos o ultrabásicos se forman por fusión parcial en el manto y ellos pueden adquirir su contenido de azufre tanto del manto, como subsecuentemente por asimilación de rocas de la corteza. Para que se produzca la segregación de sulfuros el magma debe estar saturado saturado en sulfuros. Si se llegan llegan a formar glóbulos de sulfuros sulfuros inmiscibles gran parte del Cu y Ni serán removidos del magma (particionados dentro de la fase sulfurada). La acumulación de Fe-Ni-Cu en gotas debajo de la fracción silicatada puede producir cuerpos de sulfuros macizos, los cuales estarán sobreyacidos por una zona de enrejado de sulfuros, a veces denominada mena diseminada o en red. Esta zona a su vez grada hacia arriba a una zona débilmente mineralizada que grada a una peridotita, gabro o komatiita, dependiendo de la composición de la fracción silicatada asociada. 2. minerales metálicos Procesos Hidrotermales. La formación de muchos depósitos minerales involucra la participación de soluciones acuosas calientes; por Ej. vetas, stockworks de varios tipos, depósitos exhalativos volcanogénicos, pórfidos cupríferos, cupríferos, etc. La mayor parte de los depósitos metálicos de la Cordillera de Los Andes son de origen hidrotermal, por lo que estos procesos son muy relevantes para comprender la formación de los yacimientos chilenos en particular. particular. Los fluidos participantes en estos procesos se denominan soluciones hidrotermales y existen distintas evidencias que indican su importancia como mineralizadores, particularmente las que provienen de inclusiones fluidas dentro de minerales precipitados a partir de soluciones hidrotermales y alteración hidrotermal de las rocas encajadoras (las que serán discutidas más adelante). La homogenización de inclusiones fluidas en minerales de depósitos hidrotermales ha mostrado que el rango de depositación de minerales de mena y ganga para todo tipo de depósitos hidrotermales es de aproximadamente 50° a Procesos Mineralizadores 5 650°C. Los análisis de los fluidos muestran que el agua es la fase más común y el contenido salino es frecuentemente más alto que en el agua de mar. Las soluciones hidrotermales tienen evidentemente la capacidad de transportar una amplia variedad de materiales y depositarlos en minerales tan diversos como el oro o la sericita (hidromuscovita), lo que muestra que la fisico-química de tales soluciones es compleja y difícil de duplicar en laboratorios. El conocimiento de las propiedades y comportamiento de las soluciones hidrotermales todavía no está totalmente aclarado, existiendo muchas ideas sobre el orígen de tales soluciones y los materiales que ellas transportan. Los problemas principales son la fuente y naturaleza de las soluciones acuosas, la fuente de los metales y el azufre transportados por ellas, la fuerza que mueve las soluciones a través de la corteza, la forma de transporte de los componentes en solución y los mecanismos de depositación . Fuente de fluidos hidrotermales y su contenido. Existen evidencias (sobre todo de inclusiones fluidas) que las soluciones hidrotermales salinas están están ampliamente distribuidas en la corteza. corteza. En algunos sistemas sistemas geotermales activos (Ej. El Tatio en el norte de Chile) se puede observar como afloran aguas calientes en superficie. superficie. Los sistemas sistemas geotermales son objeto de estudios para comprender la en superficie. superficie. Los sistemas sistemas geotermales son objeto de estudios para comprender la circulación de soluciones soluciones hidrotermales. ¿De dónde provienen las soluciones? Los datos provenientes de fuentes termales, aguas de minas, túneles, sondajes, inclusiones fluidas de minerales y rocas indican que hay cinco fuentes de aguas hidrotermales: 1.- Aguas meteóricas: incluye aguas superficiales y subterráneas (acuíferos o napas de aguas subterráneas. 2.- Aguas marinas: agua de los océanos. 3.- Aguas connatas o de formación: aguas que quedan atrapadas en los intersticios o poros de secuencias de rocas y aguas meteóricas de penetración profunda. 4.- Aguas metamórficas: metamórficas: aguas liberadas liberadas por cambios mineralógicos mineralógicos de minerales hidratados a minerales anhidros. 5.- Aguas magmáticas: aguas primarias derivadas de procesos ígneos que dan origen a rocas intrusivas y volcánicas. La medición de abundancias relativas de isótopos de hidrógeno y de oxígeno provee 18 16 información sobre la fuente de agua al comparar las razones isotópicas O/ O y D/H (deuterio/hidrogeno) de aguas y minerales hidratados, los que son comparados respecto a un standard SMOW (standard mean ocean water). Sin embargo, la interpretación de datos isotópicos no siempre es simple, porque la composición isotópica del agua puede variar por reacciones agua-roca y por mezcla de aguas de distinto origen. = Rstandard Rmuestra δ − 1 × 1000 Procesos Mineralizadores 18 Las razones isotópicas 6 18 16 O/ O y D/H se presentan como δ O‰ y δD‰ (per mil) donde Standard (SMOW) “standard mean ocean water” corresponde a un valor medio de aguas marinas. 18 16 Las razones O/ O pueden utilizarse como geotermómetro, porque los isótopos presentan fraccionamientos que es dependiente de la temperatura Fraccionamiento isotópico (reacción de intercambio isotópico) del sistema cuarzo-agua: 18 16 H2 O+ ½ Si O2 16 18 H2 O+ ½ Si O2 Existe una constante de equilibrio α que depende de la temperatura. Sin embargo, la aplicación no es tan simple porque el agua en inclusiones fluidas en minerales que contienen oxígeno, invariablemente intercambian isótopos con los minerales huéspedes, por lo que cambia la razón 18O/16O en el agua de la la inclusión. inclusión. Por otra parte, el 18 16 fraccionamiento de O/ O a alta temperaturas es muy pequeño y las calibraciones han sido muy difíciles, de modo que las determinaciones de paleotemperaturas varían, aún para resultados provenientes de un solo laboratorio. 18 16 El fraccionamiento de D/H es lejos mayor que el de O/ O, pero por lo mismo no puede utilizarse como geotermómetro. Existen evidencias que distintos tipos de aguas pueden formar depósitos similares y que aguas de dos o más tipos han jugado roles importantes en la formación de algunos depósitos minerales. Ahora bien, ¿De donde viene el contenido de materiales disueltos? disueltos? Los datos datos que poseemos provienen de inclusiones fluidas, sistemas geotermales modernos, fuentes termales y aguas encontradas en perforaciones p erforaciones profundas en campos petrolíferos. Los constituyentes mayores son Na, K, Ca y Cl Cl.. En cantidades menores (<1000 ppm) se -2 presentan Mg, B, SO4 , Fe, Zn, Cu, He, Pb, Sr. La fuente de estos componentes en sentido estricto se desconoce, pero en el caso del He, Pb y Sr los estudios isotópicos entregan indicios de su fuente. Los pocos estudios de isótopos de He indican un origen en el manto (magmático). Los estudios de isótopos de Pb de yacimientos hidrotermales más numerosos sugieren que el Pb puede derivarse, al menos en parte, de sedimentos subyacentes, de rocas metamórficas del basamento, de rocas ígneas asociadas o directamente del m anto. Sin embargo, los otros componentes metálicos en un depósito mineral no necesariamente pueden tener el mismo origen que el Pb. Existen menos trabajos trabajos en isótopos de Sr en depósitos minerales, los cuales tienden a realizarse realizarse en las rocas de caja alteradas de los depósitos. Resultados de los depósitos de sulfuros masivos de cobre de Chipre concuerdan con que estos depósitos exhalativos volcanogénicos se formaron a partir de aguas marinas Cretácicas calentadas y recirculadas. Por otra parte, mineralización mineralización de molibdeno cerca de Central City, Colorado, EEUU se indica una derivación magmática de los fluidos mineralizadores. Procesos Mineralizadores 7 El conocimiento actual indica que la mayoría de las rocas pueden constituir fuentes de elementos geoquímicamente escasos como los metales (normalmente son elementos trazas en las rocas), los cuales pueden ser lixiviados (extraídos) bajo condiciones adecuadas por soluciones hidrotermales. hidrotermales. Por ejemplo, experimentos de laboratorio han mostrado mostrado que los metales pesados presentes en una arenisca se fraccionan hacia el agua de mar o una salmuera natural a 350°C. Esto significa significa que las rocas de caja de una región podrían constituir la fuente de los metales concentrados en los depósitos existentes en ella, si por las rocas de la región circularon aguas a guas calientes. Existe una relación espacial entre muchos depósitos hidrotermales y rocas ígneas, por lo existe una fuerte escuela de pensamiento que sostiene que los magmas en consolidación son la fuente de muchas, sino de todas, las soluciones o fluidos hidrotermales. Lo seguro es que una masa ígnea constituye la fuente de calor para establecer sistemas hidrotermales, pero el agua o su contenido metálico puede venir del mismo magma o de otras fuentes. Las soluciones hidrotermales de derivación magmática se consideran fluidos residuales que quedan luego de la cristalización de la masa ígnea fundida y que contienen metales base y otros elementos incompatibles que no pueden acomodarse en los minerales que cristalizan dentro de un magma. El magma tiene varios role posibles en sistemas hidrotermales; puede ser la fuente del agua, agu a, de los metales y otros componentes en solución y provee el calor que hace circular los fluidos en celdas convectivas en torno a la masa ígnea caliente. La concentración de agua en magmas félsicos parece variar desde 2,5 a 6,5% H 2O en peso con una media de 3% H2O en peso (el contenido es mayor si se considera en proporción de volumen, dada la relativamente baja densidad del agua). La solubilidad de agua en magmas es dependiente principalmente de la presión y a profundidades mayores de 3 – 5 km el agua permanece en solución debido de bido a la alta presión confinante, pero al ascender el magma la presión decrece progresivamente y se produce la saturación del agua resultando en la exsolución de una fase volátil del magma. Además, al cristalizar los magmas se producen principalmente minerales anhidros, lo cual redunda en que puede liberarse liberarse un enorme volumen de agua a partir de un magma en enfriamiento. 1 3 km de magma félsico con 3% en peso de agua puede liberar aproximadamente 100 11 millones de toneladas (10 litros) de agua. Pero el agua no es el único componente volátil del magma, este contiene también H2S, HCl, HF, CO2 y H2. El H2S y HCl pueden ser de particular importancia y son componentes que se fraccionan o particionan fuertemente en la fase acuosa en exsolución del magma. Todos los metales base y muchos otros pueden ser extraídos eficientemente de una fase silicatada fundida (magma) hacia una fase acuosa, siempre que exista suficiente agua para ser liberada. En teoría con un 3% en peso de agua en una fase silicatada silicatada fundida, podría ser extraído aproximadamente un 95% del Cu contenido en un magma félsico. Procesos Mineralizadores 8 En Diciembre de 1986 el volcán Monte Erebus en la Antártica se descargó cerca de 0,1 kg de Au y 0,2 kg Cu, lo que extrapolando a 10.000 años equivaldría a 360 ton de Au. Au. Esta evidencia, así como otros volcanes, demuestra la capacidad de los magmas de generar volátiles con contenidos metálicos. Existen depósitos metalíferos asociados a cuencas sedimentarias. Sin embargo, en muchos campos petrolíferos (asociados a cuencas sedimentarias) no existen intrusiones que puedan ser fuentes de menas. Algunos autores han postulado orígen en fuentes magmáticas más remotas, tal como la corteza inferior o, más frecuentemente, procesos magmáticos profundos en el manto, mientras que otros han favorecido la depositación de menas a partir de soluciones de formación (aguas connatas). Esto es agua que fue atrapada en sedimentos durante la depositación y que ha sido movilizada por el aumento de temperatura y presión causado por el enterramiento profundo. Este enterramiento puede ocurrir en cuencas sedimentarias y las soluciones de este tipo se denominan salmueras de cuenca (“basinal brines”). Un gradiente geotérmico normal de 1°C/30m impl implica ica que a los 9 km de profundidad hay temperaturas de ~300°C. Las soluciones calientes de esta fuente pueden lixiviar metales, pero no necesariamente azufre de las rocas a través de las cuales circulan, para precipitarlos prec ipitarlos cerca de la superficie en e n los borde de d e las cuencas y lejos l ejos de intrusivos o rocas ígneas. El modelo anterior es el que corrientemente de utiliza para explicar la formación de depósitos de baja temperatura de Pb-Zn-fluorita-baritina hospedados en rocas carbonatadas (calizas-dolomitas) conocidos como “Missisipi Valley-Type” (MVT) existentes en Norteamérica. Hay otros autores que objetan que el volumen de aguas de formación sea suficiente para transportar la cantidad de metal presente en esos depósitos y algunos sugieren la circulación de agua bajo gradiente hidrostático (como los pozos artesianos) a través de una cuenca sedimentaria para producir el fluido mineralizador. Sistemas Geotermales Los sistemas geotermales en los que circulan aguas calientes por rocas y frecuentemente afloran como fuentes termales o geysers, pueden ser generadores de depósitos minerales. Estos sistemas se forman donde existe una fuente de calor (usualmente magmática) a pocos km de profundidad que genera la circulación de aguas subterráneas profundas (celda hidrotermal convectiva). Esta agua son g generalmente eneralmente de orígen meteórico, pero en algunos sistemas pueden estar presentes aguas de otras fuentes (de formación, de salares) y puede haber adición de agua magmática desde la fuente de calor. Los componentes disueltos pueden originarse desde la fuente magmática en profundidad, así como de las rocas por las que circula el fluido caliente. En el sistema geotérmico de Broadlands, en Nueva Zelandia, las aguas calientes depositan un precipitado amorfo de sulfuros de Sb-As-Hg-Tl con leyes de oro y plata; asimismo en cercano el sistema geotermal de Rotokawa precipitan metales base acompañados de acantita (sulfuro (sulfuro de plata). Desde la formación de un cráter de explosión hidrotermal (explosión que se produce por sobrepresión de agua a alta temperatura, la que al descomprimirse se transforma violentamente en vapor) hace 6060 años atrás, donde se Procesos Mineralizadores 9 ubica el lago de aguas termales de Rotokawa en la actualidad pueden haber sido transportadas 360 ton de oro en las rocas debajo del cráter. Medios de transporte de metales Los sulfuros y otros minerales metalíferos tienen muy baja solubilidad en agua, de modo que debe existir otra otra forma de transporte de metales en fluidos fluidos hidrotermales. Sabemos que muchos elementos precipitan como sulfuros a partir de fuentes hidrotermales (los campos geotérmicos son un ejemplo y otro son las fuentes termales submarinas “black smokers”), pero si los metales son insolubles como iones simples debe haber otro modo de transporte y este es como complejos o iones complejos en los cuales los cationes metálicos se unen a grupos complejos (ligantes). Los ligantes más importantes son HS- o H 2S, Cl- y OH -. Para que los complejos sulfurados sean estables se requieren altas concentraciones de H2S y HS- (Ej. PbS(HS)-). Muchos autores favorecen el transporte de metales como complejos clorurados tales como 3AgCl2 y PbCl . En la práctica ambos tipos de iones complejos juegan un rol en el transporte de metales (así como otros complejos menos relevantes); los datos experimentales indican que los complejos clorurados son estables a altas temperaturas en fluidos hidrotermales, pero se descomponen al bajar la temperatura, mientras que los complejos sulfurados son estables hasta temperaturas más bajas siempre y cuando exista ex ista una alta actividad de H 2S y HS . Para ilustrar como los iones complejos pueden transportar metales, cabe mencionar que el proceso industrial más utilizado en la recuperación del oro es la lixiviación con cianuro. Este proceso (cianuración) aprovecha el hecho que el oro forma un complejo estable a temperatura ambiente que es el dicianato de oro: Au(CN)2 . Este anión es altamente soluble y permite extraer el oro de una pila o de mineral pulverizado a una solución de la cual luego se precipita el oro, ya sea incorporando zinc en polvo o haciendo pasar la solución por carbón activado. Fuente del azufre: La fuente del azufre que permite la precipitación de sulfuros metálicos en yacimientos hidrotermales hidrotermales es un problema aparte. En algunos casos de mineralización (Ej. vetas de sulfuros profundas en granitos y cuarcitas) es obvio que el azufre debió ser transportado en solución al igual que los componentes metálicos. El azufre es un componente notable en erupciones volcánicas (aporte magmático) y es el principal componente de solfataras solfataras en los volcanes (fumarolas azufrosas). azufrosas). La evidencia isotópica de sistemas geotermales modernos, fuentes termales submarinas y datos de inclusiones fluidas muestra que las soluciones hidrotermales pueden tener concentraciones relativamente altas de metales y de azufre. Consecuentemente, para muchos depósitos hidrotermales hidrotermales se favorece que tanto el azufre y los los metales son transportados por el fl fluido uido mineralizador. Si los metales de mena han sido transportados por complejos bisulfurados, sin duda debe haber existido abundante azufre para la precipitación de sulfuros en el lugar de depositación. Procesos Mineralizadores 10 En los casos en que los metales fueron transportados por complejos clorurados, que es la hipótesis más favorecida por los estudios de depósitos Pb-Zn hospedados en carbonatos, se plantea el problema en lo que se refiere al aporte de azufre ya que los complejos clorurados a temperaturas inferiores a 150ºC no pueden transportar suficiente Pb y H2S para formar yacimientos. Existen tres alternativas alternativas para este este problema: a) El azufre se agrega desde otra solución en el sitio de depositación (modelo de mezcla). El azufre derivaría de la reducción de sulfatos por materia orgánica en el sitio de depositación. b) Un solo fluido: metal transportados en complejos orgánicos, lo que permitiría que el azufre fuera transportado junto con los metales como H2S. c) Transporte de metales con azufre como sulfato, el cual sería reducido por reacción con compuestos orgánicos para precipitar como sulfuros metálicos. Precipitación de sulfuros: Este es un campo complejo de debate. El ascenso de soluciones hidrotermales hacia zonas saturadas con aguas subterráneas va a producir precipitación por dilución de los materiales disueltos y por cambios en el estado de oxidación o pH de la solución. La ebullición del fluido al acercarse a la superficie redunda en la liberación de H2S y aumento del pH de la solución con la consecuente precipitación de los materiales en solución. Por lo que la ebullición se plantea como un medio eficiente de precipitación en algunos tipos de depósitos. El descenso de la temperatura del fluido también reduce drásticamente las solubilidades, asimismo cambios en el fluido tales como el aumento de especies sulfuradas reducidas, aumento de la concentración de metales, descenso de la concentración de ligantes, oxidación o reducción son fenómenos que producen precipitación. Hay autores que asignan un rol fundamental a la mezcla de fluidos hidrotermales con aguas oxidantes superficiales o con aguas sulfatadas ácidas, mientras que otros favorecen la ebullición para depósitos formados a profundidades someras. En síntesis, cambios físico-químicos de las soluciones hidrotermales producen la precipitación de los materiales transportados en solución. La precipitación de sulfuros metálicos en el sector donde ocurren cambios físicos o químicos de la solución (“trampa de mena”) a medida que continúa la circulación de fluido hidrotermal redunda en la concentración local de elementos metálicos precipitados que puede dar origen a yacimientos hidrotermales. 3. El metamorfismo de muchas rocas puede producir Procesos Metamórficos. materiales que tienen uso industrial directo. Un ejemplo obvio son los mármoles, producidos por metamorfismo de contacto o regional de calizas y dolomitas. Otro caso son las pizarras muy utilizadas para techos desde tiempos antiguos, sobre todo en Europa. Otros minerales industriales de origen metamórfico metamórfico son: asbestos, corindón, granate, algunas gemas, grafito, magnesita, pirofilita, sillimanita, talco y metamorfismo puede estar estar acompañado de metasomatismo y puede wollastonita . El metamorfismo conducir a la formación de depósitos metalíferos tipo skarn que pueden ser de alta ley. Procesos Mineralizadores 11 Metamorfismo : ajuste mineralógico, químico y estructural de rocas sólidas sometidas a condiciones físicas y químicas impuestas a profundidad, debajo de las zonas de meteorización y cementación, las cuales difieren de las condiciones en las que las rocas se originaron. Metasomatismo : proceso de solución capilar y depositación prácticamente simultánea (metamorfismo aloquímico), por el cual un nuevo mineral puede crecer en el cuerpo de un mineral pre-existente o agregado mineral. La presencia de líquidos líquidos de poro químicamente químicamente activos o gases dentro de la roca o introducidos de una fuente externa son esenciales para el proceso, el cual a menudo (pero no necesariamente) ocurre a volumen constante, con escasa perturbación de características texturales. Nota: los procesos de metamorfismo, metasomatismo y alteración hidrotermal involucran cambios mineralógicos de rocas pre-existentes, aunque los procesos difieren substancialmente entre sí los límites entre ellos son difusos. Los cambios metamórficos que involucran recristalización o redistribución de materiales por difusión iónica en estado sólido o a través de medios volátiles, especialmente agua, pueden resultar en el transporte de constituyentes de mena móviles a sitios de menor presión, tales como zonas zon as de cizalles, fracturas o charnelas c harnelas de d e pliegues. Esta es la manera que se han formado vetas de cuarzo-calcopirita-pirita en anfibolitas y muchas vetas (mesotermales) con oro en fajas de rocas verdes verde s (facies metamórfica de esquistos verdes). Estudios recientes de cambios que ocurren en rocas acompañando el desarrollo de foliación y que consideran balance de masas, han mostrado que los terrenos metamórficos regionales son grandes sistemas hidrotermales análogos a los sistemas a menor escala en corteza oceánica joven. Estos sistemas sistemas tienen la capacidad de lixiviar una amplia gama de componentes, incluyendo minerales de mena, desde un gran volumen de rocas de la corteza. Para que exista flujo en estos sistemas debe desarrollarse una permeabilidad regional. Las zonas de cizalle mayores pueden proveer tales conductos y este mecanismo permite explicar la existencia de numerosos depósitos de oro en zonas de cizalle particularmente del Arcaico (Precámbrico >2.500 Ma). minerales llamados 4. Procesos exhalativos superficiales: Existe un grupo de depósitos minerales exhalativos que incluyen a los sulfuros masivos volcanogénicos (VMS), los que están asociados a secuencias volcánicas submarinas y a depósitos de sulfuros en secuencias sedimentarias (SEDEX; (SEDEX; sedimentarios exhalativos). Actualmente existe consenso que estos depósitos se forman por efluentes hidrotermales submarinos, aunque no hay consenso si las soluciones que precipitan los sulfuros en los fondos marinos corresponden a fluidos de derivación magmática o de agua marina en circulación. Las fuentes termales submarinas conocidas como “black smokers”, porque parecen humos negros en las profundidades oceánicas, se descubrieron en los años 70s durante las investigaciones de los fondos marinos utilizando submarinos que alcanzan grandes profundidades (ALVIN). Estas son fuentes de fluidos a alta temperatura que son expulsados en el fondo marino (típicamente a 300 – 350ºC) en chimeneas de sulfuros – Procesos Mineralizadores 12 anhidrita conectadas con fracturas en el fondo oceánico. Los efluentes a alta temperatura forman nubes negras o blancas en las frías aguas de las profundidades oceánicas; el color negro se debe a la precipitación de partículas de sulfuros y el blanco a la precipitación de sulfatos de calcio (anhidrita–yeso) (anhidrita–yeso) y de bario (baritina). Al observarse en detalle la emisión de efluentes hidrotermales en el fondo marino se observa que el fluido caliente es transparente, el color negro o blanco lo adquiere al mezclarse con las aguas frías del m mar ar y el enfriamiento y disolución resulta en la precipitación de sulfuros y sulfatos, los que pueden acumularse y formar depósitos minerales. Este es uno de los pocos p ocos lugares donde d onde puede observarse directamente di rectamente la formación de depósitos de sulfuros metálicos a partir de un fluido hidrotermal. La acción marina sobre los depósitos de sulfuros de los fondos oceánicos produce la rápida oxidación y destrucción de los cuerpos de sulfuros, excepto cuando son cubiertos rápidamente por rocas volcánicas o volcanoclásticas o sedimentarias que los preservan de la oxidación. Los procesos tectónicos de acreción hacen que los depósitos de este tipo sean incorporados a cadena s montañosas y formen yacimientos de interés económico en áreas continentales. Aquellos depósitos modernos y actuales de los fondos oceánicos no son económicos con la tecnología actual. 5. Procesos Sedimentarios: Los procesos sedimentarios pueden dar origen a concentraciones de ciertos componentes de interés económico. Esto puede ocurrir como una concentración mecánica en sedimentos clásticos (sedimentos alóctonos) o por la precipitación química de ciertos componentes componen tes (sedimentos autóctonos). depósitos que han sido transportados al Sedimentos alóctonos: Estos son aquellos depósitos ambiente donde han sido depositados e incluyen a los depósitos clásticos y piroclásticos. Los depósitos terrestres de arcillas, arenas y gravas acumulados por acción aluvial pueden ser de uso industrial como materiales materiales de construcción. Sin embargo, el tipo de depósitos alóctonos más importante son los placeres. Estos son depósitos terrígenos formados formados por los procesos sedimentarios normales que concentran minerales pesados. Generalmente esta es una separación gravimétrica que se produce en agua en movimiento, aunque la concentración en medios sólidos y gaseosos gaseosos también puede ocurrir. Para poder ser concentrados los minerales pesados primero deben ser liberados de las rocas que los contienen y deben poseer una alta densidad, resistencia química a la meteorización y son los más conocidos de este tipo de durabilidad mecánica. Aunque los placeres de oro son depósitos, los minerales de placeres que cumplen en mayor o menor medida con las propiedades expuestas incluyen: casiterita, cromita, columbita, cobre, diamante, granate, ilmenita, magnetita, monazita, platino, rubí, rutilo, zafiro, xenotima y circón. Los sulfuros se descomponen fácilmente al oxidarse en ambiente supérgeno, consecuentemente es raro encontrarlos en depósitos de placeres. Sin embargo, existen excepciones en secuencias precámbricas, probablemente debido a la existencia de una atmósfera sin oxígeno en el Precámbrico y existen raros ejemplos recientes de concentración de sulfuros en placeres. formadas por precipitación química de carbonatos Sedimentos autóctonos: Las rocas formadas pueden ser de interés económico econó mico como minerales industriales (Ej. calizas y dolomitas): Sin Procesos Mineralizadores 13 embargo, para los efectos de este curso es más relevante la formación de depósitos metálicos por precipitación química tales como las formaciones de hierro bandeado (BIF: “banded iron formations”) del Precámbrico, los depósitos de hierro oolítico fanerozoicos y los depósitos sedimentarios de manganeso. Las formaciones de hierro bandeado se presentan en forma de secuencias que alcanzan centenas de metros de potencia y cientos a miles de kilómetros de corrida. Constituyendo enormes depósitos de óxidos de hierro que fueron depositados entre 2.500 y 1900 Ma atrás. El mineral consiste en finas bandas, de 0,5 a 3 cm de potencia, las cuales a su vez están laminadas a la escala de milímetro o fracción de milímetro. milímetro. Se alternan bandas silíceas con bandas de minerales de hierro (hematita, magnetita). El hierro habría precipitado en condiciones subacuáticas por efectos químicos o bioquímicos, lo cual habría sido favorecido por las condiciones anóxicas (sin oxígeno) de la atmósfera terrestre en el Precámbrico. Los depósitos sedimentarios de hierro fanerozoicos son de tipo oolítico,(sedimentos oolíticos de hematita-chamosita-siderita o de siderita-chamosita), de los cuales existen dos tipos (Clinton y Minette), pero que actualmente tienen poca importancia económica, por sus bajas leyes y dificultad de beneficio debido a su mineralogía silicatada. Los depósitos sedimentarios de manganeso son la fuente del grueso de la producción de manganeso en el mundo. Aparentemente, el manganeso se disuelve en aguas marinas profundas anóxicas anó xicas y precipita en cuencas intracratónicas durante la transgresión debido a las condiciones oxidantes de la zona somera de la plataforma como óxidos de manganeso. Este sería el caso de los depósitos de manganeso presentes en secuencias marinas del Cretácico Inferior en las regiones III y IV de Chile. Existen también depósitos de cobre asociados a rocas sedimentarias , entre ellos los ejemplos más notables son los del Kupferschiefer de Europa y la Faja Cuprífera de Zambia. Sin embargo, aunque la precipitación directa de minerales cupríferos es una posibilidad, la mayor parte de los autores sugieren que estos depósitos tienen un origen post-sedimentario, relacionado a la diagénesis de las rocas sedimentarias que contienen estos depósitos cupríferos. 6. Procesos supérgenos: La acción de la meteorización y de las aguas subterráneas pude producir depósitos minerales de valor económico, ya sea por efectos sobre rocas o por modificación de mineralización hipógena preexistente. meteorización y circulación de aguas subterráneas Depósitos residuales: La acción de la meteorización puede dar origen a depósitos residuales mediante la lixiviación de ciertos componentes de las rocas o minerales y dejando un residuo residuo de interés económico. Para que se formen este tipo de depósitos se requiere que exista una intensa meteorización química, tal como ocurre en climas tropicales con altas tasas tasas de precipitaciones. En zonas tropicales, muchas rocas se meteorizan originando suelos de los cuales todos los materiales solubles han sido disueltos y este tipo de suelos se denominan lateritas . Los hidróxidos de hierro y aluminio son algunas de las sustancias naturales más insolubles y las lateritas están constituidas Procesos Mineralizadores 14 principalmente por estos compuestos, los que si están mezclados no tienen valor. Sin embargo, si las lateritas tienen un solo metal concentrado, como el aluminio, pueden constituir depósitos económicos, excepto en las lateritas de Fe que son muy pobres como para ser de interés económico. Cuando una laterita está constituida de casi puro hidróxido de Al se denomina bauxita y es la principal mena de aluminio. Otros depósitos residuales de interés económico son los de níquel, los que se forman por meteorización intensa en climas tropicales de rocas ricas en Ni, tales como peridotitas y serpentinitas que tienen alrededor de 0.25% Ni. Durante la lateritización lateritización de tales rocas se libera el Ni, pero este rápidamente precipita ya sea con óxidos de Fe o en filosilicatos niquelíferos en la roca meteorizada debajo de la laterita. El cobalto también puede ser concentrado de la misma manera, pero generalmente es fijado en óxidos de Mn. Depósitos supérgenos: las aguas superficiales que percolan a través de cuerpos mineralizados de sulfuros hipógenos producen su oxidación y liberan solventes que disuelven otros minerales. minerales. La pirita es uno de los sulfuros sulfuros más comunes y se descompone en hidróxidos de Fe y ácido sulfúrico. Las soluciones supérgenas pueden lixiviar cobre, zinc y plata, redepositandolos como sulfuros supérgenos (secundarios) inmediatamente debajo del nivel de aguas subterráneas; esto puede producir enriquecimiento del contenido metálico del mineral pre-existente. Tanto la zona superior oxidada, como la enriquecida por los procesos supérgenos de los depósitos tienen importancia económica: la primera porque en general los óxidos son más baratos de beneficiar ben eficiar y la segunda porque el mineral sulfurado con enriquecimiento supérgeno tiene mejores leyes le yes que el mineral primario. Depósitos exóticos: La migración migración lateral de soluciones supérgenas a partir de depósitos cupríferos mayores, tales como los pórfidos cupríferos chilenos, puede transportar su contenido metálico a través de sistemas de paleodrenaje hasta distancias de 8 km del depósito fuente y producir mineralización cuprífera oxidada dentro de sedimentos o rocas del sustrato. sustrato. Ej. Depósitos Mina Sur de Chuquicamata (Exótica), Damiana, El Tesoro, Sagasca, Hiquintipa. Transporte de metales en soluciones hidrotermales La comprensión de la génesis de los depósitos minerales hidrotermales requiere conocer la fuente de los metales, como son transportados y las razones para su depositación como minerales de mena. Los metales son incompatibles con la química cristalina de la mayoría de los minerales formadores de rocas. Por lo que ellos tienden a: 1. Ser enriquecidos en magmas residuales (y subsecuentemente subsecuentem ente en fluidos hidrotermales). 2. Ser removidos de minerales durante la reacción agua-roca. 3. Liberados (y removidos) de minerales cuando ellos recristalizan durante metamorfismo. Transporte Porqué los metales van en solución? Sulfuros como un ejemplo: La solubilidad de productos de sulfuros metálicos es muy baja (ellos son esencialmente insolubles en agua) ZnS = Zn 2+ 2- 2+ +S 2- K= a Zn . aS Los valores de log K para ZnS a 25, 100 y 200ºC y pH neutro son -19.03, - 16.48 y –14.61. Para HgS ellos son –46.8, -38.2 y –31.4! Los metales son insolubles como iones simples y consecuentemente son transportados como complejos. Algunos ejemplos: 2- + 2- ZnCl2, PbCl4 , FeCl , Au(HS) , HWO4-, Pd(OH)2 Ligantes importantes: Cl-, H2Sº, HS-, H+, H2O, CO3, moléculas orgánicas. 2+ Zn + 2Cl- = ZnCl2º La estabilidad relativa de los complejos está controlada por variables tales como tº, P, concentración de ligantes, ligantes, pH y fuerza iónica. Por ejemplo: H+ + HS- = H2Sº 2- WO4 + H+ = HWO4 - El equilibrio en estas reacciones significa que los iones pueden ser asociados o disociados dependiendo de factores tales como pH y tº. Para la mayoría de los complejos, la asociación aumenta con la tº. Precipitación Los minerales de mena (o cualquier mineral en este sentido) precipitará por varias razones. El mecanismo de precipitación depende del metal, la naturaleza del (los) complejo (s) y el mineral. Veamos la esfalerita como un ejemplo: ZnCl2 + H2S = ZnS + HCl ZnCl2 + H2S = ZnS + H+ + ClPara que precipite precipite la esfalerita esfalerita tiene que excederse el límite límite de solubilidad. Esto puede considerarse de dos maneras: en términos de causa fundamental (física o química) de un movimiento en el equilibrio superior o en términos de los procesos o mecanismos que resultan en el cambio del equilibrio. El número de posibles cambios en equilibrio son relativamente pequeños para una simple reacción, pero los mecanismos posibles son más numerosos. Causas de precipitación 1. Enfriamiento a. afec ectta la solub ubiilidad del produc uctto la mayoría de las reacciones de ppt son endotérmicas, entonces el enfriamiento precipita algunos carbonatos y sulfatos son excepciones b. afecta las constantes de disociación de complejos el enfriamiento resulta en disociación 2. Aumento en especies sulfuradas reducidas acuosas a. adición simple de H2S o HS2- b. Reducción de especies oxidadas de azufre (SO4 o HSO4-) 3. Cambio de pH de la solución 4. Aumento de la concentración de metales 5. Descenso de la concentración de ligantes TRANSPORTE Y HIDROTERMALES PRECIPITACION DE METALES EN FLUIDOS El transporte de metales es muy dependiente de solubilidad acuosa. Será la partición de una fase hidrotermal la que se encargará de secuestrar y extraer metales desde un magma, por lo cual debe tener alta capacidad de solubilidad de metales a las altas temperaturas de cristalización, y luego durante su trayecto a una roca huésped. Los fluidos hidrotermales son soluciones multicomponentes electrolíticos en la cual los solutos principales son cloruros alcalinos. Los metales están presentes a nivel traza en estas soluciones, predominantemente en forma de iones complejos. La depositación resulta de la disociación de complejos metálicos y consecuente precipitación en respuesta a cambios en el ambiente hidrotermal. Por lo tanto, un entendimiento de la química y estabilidad de complejos metálicos a altas temperaturas es fundamental. En fluidos hidrotermales, el electrolito dominante es típicamente el cloruro de sodio, a veces con menos cloruro de potasio y de calcio. Fluidos de origen netamente magmático presentan salinidades altas, en exceso muchas veces de 50% peso NaCl eq., pero ya sea por dilusión o por partición a fase vapor y condensación, las salinidades pueden ser mucho más bajos. Si bien oxidación y pH son determinados por condiciones interdependientes, interdependientes, los fluidos iniciales suelen tener bajo potencial de oxidación y pH cercano a neutro. Los ligantes más importantes en fluidos hidrotermales son el Cl-, HS-, NH3, OH- y CH3COO- (otros están listados Seward y Barnes, 1997). En el caso de Cl-, si bien existen complejos que son más estables como por ejemplo As 3S6-3, el Cl- es lejos el anión más abundante y por lo tanto, el mayor formador de complejos. El agua es también un excelente solvente, sobre todo a alta temperatura y presión. El agua es un fluido polar único, con propiedades muy inusuales, incluyendo un momento dipolo muy fuerte y enlace de hidrógeno. Como las solubilidades son dependientes de los enlaces entre especies soluto y agua, la estructura y característica del agua son importantes para entender las variaciones de solubilidad. Debido al momento dipolo de la molécula del agua, un enlace débil se forma entre un H de una molécula y un O de otra. Estos enlaces forman estructuras de coordinación tetrahédrica de corta vida. Al subir la temperatura y presión, agua líquida se expande como consecuencia del debilitamiento progresivo del enlace de hidrógeno con separación de la distancia de enlace y crecimiento del ángulo H-O-H. Esto indica un aumento de entropía con orientación cada vez más aleatoria de las moléculas de agua. La presión tiene un efecto opuesto al de la temperatura, comprimiendo la estructura del agua. El efecto combinado hace al agua más compresible a mayor temperatura, con fuertes descensos de la densidad del agua. Las propiedades dieléctricas del agua también cambian con temperaturas y presión e indirectamente revelan cambios significativos en la estructura del agua. Al subir la temperatura, ya sea bajo equilibrio vapor-agua o a presión constante, la viscosidad del agua decrece, indicando una movilidad molecular creciente. Esto trae por efecto una baja en la magnitud de la constante dieléctrica del agua (medida de momento dipolo y capacidad de 32 orientación polar). Cuando la constante diléctrica es alta, el agua tiende a formar cubiertas sobre iones solutos, pero a temperaturas altas esta propiedad se pierde, permitiendo la unión de aniones y cationes solutos en pares iónicos, mejorando la generación y estabilidad de complejos. La capacidad de ionización propia del agua también cambia en respuesta a cambios de presión y temperatura temperatura en la medida en que la molécula de agua se disocia en H+ y OH-. La constante de ionización desde 25°C a 300°C cambia en varios ordenes de magnitud. Esto cambia el pH neutro de 7 a 25°C, a 5.7 a 300°C, con importantes implicancias para la hidrólisis de cationes metálicos y la formación de complejos hidróxidos cuya estabilidad se extiende a valores de pH más bajos. Los aumentos de presión tienen un efecto similar. Altas temperaturas y presiones tienen también un efecto sobre electrolitos, donde electrolitos como NaCl e incluso ácidos fuertes como HCl, quedan fuertemente asociadas ya a temperaturas sobre los 250°C. Por ejemplo, HCl se vuelve un ácido débil bajo condiciones de equilibrio vapor-agua. A 300°C, NaCl y HCl están en un 50% asociadas en pares. Por ejemplo, a 20°C, NaCl tiende a disociarse en Na+ y Cl- diez veces más que a 370°C, esta situación estando directamente ligado a los cambios dieléctricos del agua en función de temperatura. En resumen, cuando el agua es calentada ya sea isobóricamente o a lo largo de la curva de equilibrio vapor-agua, se expande su estructura, su densidad disminuye, su viscosidad baja rápidamente con un consecuente aumento de movilidad molecular y aumento de conductancia. Esto favorece, a alta temperatura, la formación de cúmulos moleculares, incluyendo moléculas de complejos. Otro número de ácidos débiles siguen la misma conducta de asociación a mayor temperatura. Por ejemplo, SO42- tiende a HSO4- a alta temperatura. Las características del agua y electrolitos a alta temperatura indican que el transporte de metales en agua es muy limitado y que el efecto de la temperatura predomina sobre el de la presión. pres ión. Se debe destacar la importancia de varios ácidos débiles, en particular ácido carbónico y ácido sulfidríco. En fluidos hidrotermales, el equilibrio homogéneo y heterogéneo que determinan pH, están dominados en gran medida por reacciones de equilibrio de carbonatos y de hidrólisis. Además, CO2 y H2S son componentes altamente volátiles cuya química acuosa es muy sensible a separaciones de fase o ebullición. La separación de CO 2 y H2S a la fase vapor les permite migrar a superficie en forma independiente. En zonas superficiales oxidantes pueden ser responsables de alteración argílica avanzada, y bajo la zona de oxidación de alteración argílica. La química del azufre (Fig. 20) reducida es importante por su relación con minerales de sulfuros. Además, ligantes reducidos de sulfuros como HS - y posiblemente polisulfuros del tipo Sx2- , juegan un rol fundamental en el transporte hidrotermal de elementos como Au, Ag, Hg, Cu, As y Sb. A alta temperatura sólo HS - es de importancia. 33 Figura 20. Estabilidades de especies acuosas dominantes conteniendo C o S a 250°C (tomado de Barnes y Czamanske, 1967). 34 T r anspo ansporr te de M etale taless y C Com omple plejj os d de e R ele elevanci vancia a La importancia de complejos metalicos como medio de transporte en fluidos hidrotermales puede ser evaluado en terminos de la teoría donante-captor de electrones de ácidos y bases de Lewis tipo duros (clase "a") y tipo blandos (clase "b"). Metales duros (captores) forman los complejos más estables con (y prefieren) ligantes duros (donadores de electrones). Donantes y captores duros están caracterizados por alta carga y/o pequeño radio (alta razón carga/radio). Por lo tanto, mientras más duros el donante y el captor, más electroestática será el enlace de la interacción duro-duro. Con los haluros, los metales duros forman complejos cuya estabilidad está en la siguiente secuencia F >> Cl > Br > I. Por ejemplo, Fe+3 forma un complejo estable con el ión duro F (FeF2+), el cual es alrededor de cuatro ordenes de magnitud más estable que el complejo formado con el ion I. El SO 4 2- es también un ion duro, formando complejos estables, por ejemplo con Fe+2 (FeSO40 ). Los metales blandos, en contraste a los metales duros, prefieren a donantes blandos donde la interacción del tipo blando-blando tienen mayormente un carácter covalente. De esta forma, los metales blandos se asocian con los haluros en una secuencia de estabilidad opuesta a la de los metales duros, F << Cl < Br < I, donde la interacción más estable es con el donante polarizable blando I (ej. metales blandos Ag+ y Hg2+). La tabla 1 muestra los metales y ligantes más comunes (de interes geoquímico) en terminos de su comportamiento duro-blando. Tabla 1 : Clasificación de algunos Metales y Ligantes (captores y donantes de electrónes) en terminos de su comportamiento duro (clase "a") o blando (clase "b"). Metales clase "a" H+, Li+, Na+, K + Be3+, Ca2+, Mg2+, Sr2+ Al3+, Fe3+, Cr3+,La ,La 3+ Ligantes clase "a" F-, OH-, NH3, NO3HCO3-, CO32-, HSO3-, SO42H3SiO SiO 4-, HPO42- , PO43CH3COO- Intermedio Metale Met aless de trans transic ició ión n di dival valen en 2+ 2+ tes, incluyendo Zn , Pb y Bi3+ Intermedio Cl-, Br- Metales clase "b" Cu+, Ag+, Au+, Au3+ Hg2+, Cd2+, Sn2+ Tl+, Tl3+ Ligantes clase "b" I-, HS-, S2O32- , SCN -, CN- Precaución es necesario en el empleo de esta clasificación duro-blando, porque ella es ambiente y temperatura dependiente, y se basa en agua como solvente a temperaturas ≤ 100ºC. A temperaturas más elevadas (fluidos hidrotermales) cambios en la estructura del agua dan lugar a un descenso de la constante dieléctrica. Mientras más bajo la constante dieléctrica del medio, más fuerte, más electroestáticas y más duro será será la interacción entre un metal y un ligante. Haciendo uso de la teoría duro-blando, es posible predecir cuales complejos serán los de mayor relevancia en el transporte hidrotermal de metales. Estas predicciones prediccion es deben eso si tomar en cuenta no solo la estabilidad estabilidad de los complejos, complejos, pero también la disponibilidad de ligante. Por ejemplo, los complejos bromurados AgBr0 y AgBr2 -, son más estables que su equivalente con cloro, AgCl0 y AgCl2 -. Sin embargo, fluidos hidrotermales normalmente tienen en el orden de tres veces de magnitud más cloro 35 que bromo, haciendo a los complejos clorurados de plata potencialmente más importantes en el transporte. La plata forma también complejos bisulfurados muy estables, y fluidos hidrotermales tienen por lo general un contenido importante de sulfuro reducido, solo uno o dos ordenes de magnitud menos que el cloro, sugiriendo que estos complejos pueden ser también importantes agentes de transporte. Complejos del tipo AgCO 3- (metal blando ligante duro) son de baja estabilidad y probablemente de poca relevancia en transporte de mena hidrotermal. La debilidad fundamental en la evaluación de potenciales procesos es la falta de datos termodinámicos a alta temperatura y presión. Consecuentemente, el criterio duro-blando, siendo imperfecto, es de todos modos de considerable valor. Algunos metales como vanadio, cromo, molibdeno y tungsteno forman estables complejos aniónicos (ej. HWO 4-), pero existen pocos datos termodinámicos de alta temperatura. La formación de thio aniones con sulfuro reducido puede ser otra forma importante de transporte para estos metales (ej. WO 4-n Sn2-). Estos thio- aniones pueden ser también importantes en el transporte de arsénico y antimonio. En el caso de los metales de transición la secuencia correlacionada de estabilidades de complejos queda modificada fundamentalmente porque la estabilidad de estos se halla influenciado por efectos de campo de los ligantes. En el caso de la primera fila de metales de transición bivalentes, el orden de estabildad con la mayoría de ligantes es Mn2+ < Fe2+ < Co2+ < Ni2+ < Cu2+ > Zn Zn2+ Excepciones a esta secuencia pueden darse por pareamiento de spin en campos de ligantes fuertes, causando un incremento en la estabilidad de complejos. E fecto de la Tem T empe perr atur atura ae en n la la e estabi stabililida dad dd de e co comp mplej lejos os La temperatura y presión afectan la formación de complejos en direcciones opuestas. Temperatura creciente favorece la formación de complejos, mientras que la presión creciente provoca disociación de complejos metálicos (y pares iónicos) a iones libres en solución. Estos dos efectos opuestos resultan principalmente de la interacción ion-solvente. ion-solvente. Los efectos de temperatura pueden ser ilustrados con resultados experimentales para el caso de los metales divalentes Pb2+ y Zn2+ con cloro. El efecto de un incremento de temperatura es un aumento fuerte de la estabilidad de complejos (Fig. 21). Por ejemplo, la estabilidad de PbCl+ se incrementa en el orden de 2.5 ordenes de magnitud con un incremento de temperatura desde los 25ºC hasta los 300ºC. En el caso de ZnCl+, siendo un complejo débil a 25ºC, incrementa su estabilidad en seis ordenes de magnitud en el mismo intervalo de temperatura. Un efecto adicional en complejos que tiene el incremento de temperatura es una tendencia hacia especies de carga y número de coordinación menor, y en este aspecto, la química de estabilidad de complejos se hace más simple. Este cambio queda demostrado en la figura 22 con complejos clorurados de plomo y zinc a 25º y 300ºC. A 300ºC, hay poco Pb 2+ libre y no se detecta PbCl42- , mientras que en el caso del cloruro de Zn2+, cabe destacar que ZnCl3- desaparece previo ZnCl42- debido a motivos estequiométricos. estequiométricos. La presencia de 36 Figura 21. Variación de la constante de equilibrio de formación, β 1 (como log β 1 ), con respecto a temperatura para complejos clorurados simples simples (tomado de Seward y Barnes, 1997) Figura 22. Porcentage de distribución de complejos acuosos clorurados de Pb2+ y Zn2+ a diferentes temperaturas (tomado de Seward y Barnes, 1997). 37 reducido y es indetectable a 350ºC. Condiciones similares se ZnCl42- es considerablemente dan para Ag+ y Fe2+ (ej. FeCl+ a 25ºC es la especie dominante, FeCl20 es la especie dominante ya a 200ºC). Otro efecto de la temperatura es que las especies poliméricas se hacen progresivamente menos comunes en medida que las especies monómeras se vuelven más estables (ej. HWO4- y WO WO42- , en el rango 150º a 290ºC predominan por sobre las especies poliméricas). E fecto ctoss de la P Prr esión si ón sob sobrr e e estab stabii lida li dad dd de e co com mple plejj os. En un solvente, agua, la presión favorece la concentración de especies iónicas. Por ejemplo, para una reacción de asociación simple como Mn2+ + SO 42- <=> MnSO40 el cambio parcial de volumen molar standard D Vº = +7.4 cm3/mol a 25ºC, y la presión entonces favorecera la disociación de MnSO 40 a iones acuosos "libres". La formación de iones "libres" está acompañada por una reducción en volumen producto de contracción de los dipolos alrededor de los iones. Un caso similar puede ser mencionado para la reacción Fe3+ + Cl- <=> FeCl2+ donde un incremento de presión de 1 a 2067 bares a 25ºC provoca un fuerte decrecimiento de la estabilidad del complejo FeCl2+. En de presión de (en 2 - 3ordenes kbar sobre equilibriocomparado de la estabilidad de terminos comlejos generales, metálicos elesefecto bastante pequeño de el magnitud) a los grandes cambios asociados a cambios de temperatura, por ejemplo, de 25º a 350ºC. C om omp plejos Su Sulf lfur urad ados os Existen especies reducidas de azufre importantes en la formación de coplejos durante transporte y precipitación de elementos en ambiente hidrotermal. Los hidrosulfuros o bisulfuros bisul furos,, HS -, son particularmente efectivos en su rol de transporte de metales en fluidos acuosos en la corteza terrestre. El ligante HS - es una base blanda en la clasificación de Lewis, y tiene una tendencia a generar complejos muy estables con metales blandos de la clase "b", cationes como Au+ y Hg+. La hidroquímica del oro en ambientes hidrotermales está dominada por la formación de dos simples complejos hidrosulfurados, AuHS 0 y Au(HS)2-. Estas dos especies, conjuntamente con complejos cianurados Au(CN)2-, son los complejos de oro inorgánicos más estables conocidos, y son ordenes de magnitud más estables que su equivalente clorurado, Au(Cl)2-. El complejo Au(HS)2 - es responsable del transporte de oro en ambientes de baja sulfidización, del tipo epitermal a baja salinidad, condiciones de pH neutras a alcalinas y temperaturas entre 200º y 300ºC. Sin embargo, condiciones de pH más bajos (ej. en 38 ambientes de alta sulfidización), el complejo AuHS 0 pasa a ser la especie dominante. Este mismo complejo jugará un rol importante en la formación de yacimientos mesotermales a temperaturas por sobre los 350ºC. A temperaturas más altas, el campo de estabilidad de Au(HS)2 - queda acotada a mayor pH. Por ejemplo, a 370ºC, el campo de Au(HS) 2- ocurre sobre pH = 9.55. Por lo tanto, a temperaturas temperaturas más elevadas, AuHS AuHS 0 es el complejo hidrosulfurado dominante en soluciones hidrotermales en equilibrio con roca huesped. A temperatura y salinidad más alta, la competencia entre complejos de hidrosulfuro y cloruro es aún poco entendido ante la falta de datos termodinámicos de los complejos clorurados. Los complejos hidrosulfurados son también estables para otros metales. Aquellos de estequiometría similar existen para el cobre [Cu(HS)2- a 25ºC] y para plata [AgHS 0 hasta 300ºC]. Esto también ocurre con metales como Cd y Zn, pero no hay datos existentes para su corroboración experimental. Otros complejos hidrosulfurados estables han sido identificadoss para Hg, As, Sb, Pt y Pd, incluso a temperaturas elevadas. identificado elevadas. Los complejos hidrosulfurados son evidentemente muy sensibles a cambios de actividad de azufre reducido en el fluido hidrotermal. Descensos de actividad llevará a la precipitación de minerales metálicos, por ejemplo durante ebullición o separación de fases, durante precipitación precipitac ión de minerales de sulfuros, mezcla y oxidación. C omple lejj os Org Or g áni nico coss La participación de complejos orgánicos en procesos hidrotermales puede ser de relevancia en algunos tipos de depositos, sobretodo a temperaturas por debajo de los 250ºC. Por ejemplo, hay evidencias de que Zn y Pb en depositos depositos tipo Mississippi Valley son transportados en solubles, forma de solamente complejos orgánicos, los complejos inorgánicos no son lo suficientemente proveyendoporque solubilidades del orden de 0.1 ppm para cada metal. Otro ejemplo es la mobilidad del aluminio en cuencas sedimentarias profundas, necesario para diagénesis regional de smectita, cloritización y disolución de feldespato-K, procesos importantes en generación de porosidad secundaria en algunos reservorios de hidrocarburos. Esta mobilidad bajo condiciones debilmente acídicas es solo explicable con solubilidades del orden de x00 ppm, factible solamente con complejos orgánicos, en ausencia de vias alternativas con complejos inorgánicos. Tres condiciones básicas deben darse para que algún complejo orgánico dado sea de relevancia en el transporte de metales. Primero, el ligante orgánico debe encontrarse en concentraciones lo suficientemente altos como para poder proveer el mínimo de solubilidad necesario para el transporte de metales. Segundo, el ligante orgánico debe resistir procesos de degradación a alta temperatura durante extracción y transporte de metales. Tercero, los complejos deben ser lo suficientemente estables como para dar las solubilidades mínimas necesarias a los metales para la generación de un deposito. La concentración mínima de ligantes orgánicos para transporte efectivo de metales debe ser similar a la concentración mínima del metal para la generación de un deposito (ej. 10 ppm). Algunos aniones orgánicos como el acetato (10.000 ppm máximo), malonato (2.540 ppm máximo) o el oxalato (494 ppm máximo) pueden estar en concentraciones muy por arriba del mínimo necesario, siendo potenciales medios de transporte para metales en algunos 39 tipos de depositos. Con respecto a la remanencia de ligantes orgánicos ante procesos de degradación, tres son los procesos principales que la provocan, oxidación, desproporcionamiento termal y digestión bacterial (este último importante bajomlos 80ºC). En un fluido hidrotermal reducido, el desproporcionamiento termal es el proceso que más limita la duración de ligantes orgánicos, pero estudios experimentales indican que la vida media de estos es lo suficientemente largo como para ser importantes medios de transporte de metales. La presencia de oxidación acelera la degradación de ligantes orgánicos, sobretodo en la presencia de minerales como magnetita, hematita o montmorillonita férrica. La digestión bacteriana es de poca relevancia en ambientes hidrotermales debido a su baja temperatura (< 80ºC). La estabilidad de complejos orgánicos es pobremente conocido, sobretodo a temperaturas por sobre los 100ºC. Algunos datos de uso actual son la secuencia de estabilidad de complejos carboxisilados, carboxisilados, Al > Pb > Zn > Fe2+. C once oncentr ntrac acii one oness M Míí nim ni mas d de e Met Metale aless e en nS Soluci olucione oness H i dr ote oter male aless Al desarrollar y evaluar modelos y conceptos de generación de mena, es importante tener en consideración el mínimo de concentración de metales y de otro componentes, necesario para transporte efectivo y depositación de concentraciones de mena de interes. Existen variadas aproximaciones para estimar estos valores, ninguno totalmente satisfactorio. Uno de ellos se basa en las evidencias de los rangos de concentración presentes durante la formación del deposito en cuestion. Tal evidencia incluye análisis de inclusiones fluidas y de fluidos geotermales en campos termales actuales, y calculos termodinámicos cuantitativos de solubilidad de metales en las condiciones de formación. La figura 23 muestra una compilación de estas concentraciones para menas que han seis clases generales de depositos de mena. El mínimo de concentración estaprecipitado estimado alenorden de magnitud más cercano justo por debajo de las concentraciones conocidas de transporte. Para los metales base la figura 23 muestra que 10 ppm de los principales metales base es el mínimo para depositos del tipo Mississippi Valley, tipo-pórfido y tipo-skarn. En el caso del oro en yacimientos de veta, esta concentración es tan baja como 1 ppb, y para la plata, del orden de 10 ppb. Otros ejemplos y más detalles pueden ser consulados en Seward y Barnes (1997). Me M ecanism canismo os de deposita sitació ción n La depositación de mena bajo los 250ºC ocurre normalmente como relleno de fractura abierta. A temperaturas y presiones más altas, las rocas son menos permeables y la depositación de metales ocurre más comunmente en forma de reemplazos. Este proceso provoca la disolución de roca huesped con inmediata precipitación de minerales secundarios en reacciones interdependientes ya sea por consideraciones estequiométricas o volumétricas. Existen muchas reacciones de potencial relevancia en este proceso, con texturas depositacionales características, involucrando a variados tipos de roca huesped y minerales secundarios. Sin embargo, hay pocos estudios realizados y publicados con respecto a este tema. El caso más investigado es el reemplazo de rocas carbonatadas por 40 Figura 23. Concentraciones en soluciones hidrotermales formadoras de mena de los metales dominantes en cinco tipos de depositos, basado en concentraciones de inclusiones fluidas o de fluidos geotermales, o de calculos termodinámicos bajo condiciones de saturación. Los datos representan las concentraciones dominantes de soluciones de mena para Cu, Pb y Zn (puntos negros) o para Ag, Au y Hg (puntos abiertos) y para concentraciones no formadoras de mena (x). Segmentos de línea entre puntos indican posibles rangos de concentracion (tomado de Seward y Barnes, 1997). 41 sulfuros. Existen al menos tres tipos de reacciones efectivas en el reemplazo de carbonatos por sulfuros. sulfuros. Neutralización ácida : varios metales son transportados como complejos clorurados, sobretodo en fluidos de baja concentración de H2S y de pH débil a moderadamente ácido. Si el pH del fluido es suficientemente bajo como para digerir a la roca huesped carbonatada mediante la reacción CaCO3 (s) + 2H+ (aq) <=> Ca2+ (aq) + H2CO3 (aq) entonces el incremento de pH asociado puede provocar precipitación de sulfuros ZnCln2-n (aq) + H2S (aq) <=> ZnS (s) + 2H+ + nClPor ejemplo, con el buffer de pH caolinita + montmorillonita + cuarzo, una solución clorurada a 250º - 350ºC, al entrar en contacto con marmol, reemplaza la calcita con esfalerita, pirita y pirrotina. Este tipo de reemplazo provoca disminución de volumen de la roca huesped carbonatada ya que la reacción de digestión es más activa y dominante que la reacción de reemplazo. Evidencia de esto es un incremento de porosidad, desarrollo de una
