Geología económica y medio ambiente

La geología económica es una rama de la geología que trata con materiales geológicos económicamente valiosos.

En términos más amplios, la geología económica se ocupa de la distribución de los depósitos minerales, las consideraciones económicas involucradas en su recuperación y la evaluación de las reservas disponibles.

La geología económica se ocupa de materiales como metales preciosos y básicos, minerales no metálicos, combustibles fósiles y otros materiales de valor comercial, como la sal, el yeso y la piedra de construcción. Hace uso de los principios y métodos de otros campos, especialmente la geofísica, la geología estructural y la estratigrafía.

La geología económica no solo la practican los geólogos, sino que también es de cierto interés para los ingenieros, banqueros de inversión, científicos ambientales y conservacionistas debido al enorme impacto que las industrias extractivas tienen en la escena socioeconómica y ambiental.

Origen y desarrollo de la geología económica:

El concepto de geología económica es relativamente nuevo, a pesar de que los humanos han estado extrayendo metales y minerales de valor del suelo desde tiempos prehistóricos. Sin embargo, a pesar de su capacidad para apreciar el valor de tales recursos, las personas premodernas tenían pocas teorías científicas con respecto a su formación o los medios para extraerlos.

Los griegos, por ejemplo, creían que las vetas de materiales metálicos en la tierra indicaban que esos materiales eran seres vivos que echaban raíces a la manera de los árboles. Los astrólogos de la época medieval sostuvieron que cada uno de los "siete planetas" (Sol, Luna y los cinco planetas, además de

La Tierra, conocida en ese momento, gobernaba uno de los siete metales conocidos (oro, cobre, plata, plomo, estaño, hierro y mercurio) que supuestamente se habían creado bajo la influencia de sus respectivos "planetas".

El primer pensador que intentó ir más allá de estas ideas no científicas (aunque imaginativas) fue un médico alemán que escribió bajo el nombre de latinizado Georgius Agricola (1494-1555). Como resultado de tratar a los mineros por diversas condiciones, Agricola, cuyo nombre real era Georg Bauer, quedó fascinada con los minerales.

Considerado como el padre de la mineralogía y la geología económica, Agricola introdujo varias ideas que proporcionaron una base científica para el estudio de la Tierra y sus productos. En De Ortu et causis Subterraneorum (1546), criticó todas las ideas precedentes con respecto a la formación de minerales, incluidas las nociones griegas y astrológicas mencionadas anteriormente, así como la creencia alquímica de que todos los metales están compuestos de mercurio y azufre.

En cambio, sostuvo que los fluidos subterráneos transportan minerales disueltos que, cuando se enfrían, dejan depósitos en las grietas de las rocas y, por lo tanto, dan lugar a vetas minerales. Las ideas de Agricola más tarde ayudaron a formar la base de las teorías modernas sobre la formación de depósitos de mineral.

En De Natura Fossilium (Sobre la naturaleza de los fósiles, 1546), Agricola también introdujo un método para la clasificación de "fósiles", como se conocía a los minerales. El sistema de Agricola, que clasifica los minerales de acuerdo con propiedades como el color, la textura, el peso y la transparencia, es la base del sistema de clasificación de minerales en uso hoy en día.

De todas sus obras, sin embargo, la más importante fue De re Metallica, que seguiría siendo el principal libro de texto para mineros y mineralogistas durante los dos siglos que siguieron. En esta obra monumental, introdujo muchas ideas nuevas, incluido el concepto de que las rocas contienen minerales que son más antiguos que las rocas mismas. También exploró en detalle las prácticas mineras en uso en su tiempo, una hazaña extraordinaria en sí misma, ya que los mineros del siglo XVI tendían a proteger sus secretos comerciales de cerca.

Rocas y minerales:

La corteza de nuestra tierra está formada por rocas que, a su vez, son agregados de minerales. Para ser designada como una especie mineral, una sustancia debe encontrarse en la naturaleza y ser de origen inorgánico. Debe poseer una característica química definida y una formación atómica distintiva.

Rocas

Una roca es un agregado de minerales o material orgánico, que puede aparecer en forma consolidada o no consolidada. Las rocas son de tres tipos diferentes: ígneas, formadas por la cristalización de minerales fundidos, como en un volcán; sedimentarios, generalmente formados por deposición, compactación o cementación de rocas erosionadas; y metamórfico, formado por alteración de roca preexistente. Las rocas hechas de material orgánico son típicamente sedimentarias, un ejemplo es el carbón.

Las rocas han adquirido importancia económica desde mucho antes de que existiera la "economía" tal como la conocemos, un momento en el que no había nada que comprar ni nada que vender. Ese tiempo, por supuesto, sería la Edad de Piedra, que se remonta prácticamente a los inicios de la especie humana y se superpuso a los inicios de la civilización hace unos 5.500 años. En los cientos de miles de años en que la piedra constituía el material de fabricación de herramientas más avanzado, los humanos desarrollaron una serie de dispositivos de piedra para hacer fuego, afilar cuchillos, matar animales (y otros humanos), cortar alimentos o pieles de animales, etc.

La Edad de Piedra, tanto en la imaginación popular y (con algunas calificaciones) en el hecho arqueológico real, fue un momento en que las personas vivían en cuevas. Desde ese momento, por supuesto, los humanos generalmente se han apartado de las cuevas, aunque existen excepciones, como encontraron los militares de los Estados Unidos en 2001 cuando intentaban cazar terroristas en las cuevas de Afganistán.

En cualquier caso, el apego humano a las viviendas de piedra ha tomado otras formas, comenzando con las pirámides y continuando a través de las casas de mampostería de hoy. La roca tampoco es simplemente un material estructural para la construcción, como lo demuestra el uso de paneles de yeso, encimeras de pizarra, acabados de mármol y pasarelas de grava. Y, por supuesto, la construcción es solo una de las muchas aplicaciones a las que se dirigen las rocas y los minerales, como veremos.

Rieles:

De todos los elementos químicos conocidos, 87, o alrededor del 80 por ciento, son metales. Este último grupo se identifica como de aspecto brillante o brillante y maleable o dúctil, lo que significa que pueden moldearse en diferentes formas sin romperlas. A pesar de su ductilidad, los metales son extremadamente duraderos, tienen altos puntos de fusión y ebullición y son excelentes conductores de calor y electricidad. Algunos registran altos en la escala de dureza de Mohs.

Minerales:

Mientras que solo hay 87 variedades de metal, hay unos 3, 700 tipos de minerales. Existe una superposición considerable entre los metales y los minerales, pero la superposición está lejos de ser completa: muchos minerales incluyen elementos no metálicos, como el oxígeno y el silicio. Un mineral es una sustancia que aparece en la naturaleza y, por lo tanto, no puede crearse artificialmente, es de origen inorgánico, tiene una composición química definida y posee una estructura interna cristalina.

El término orgánico no se refiere simplemente a sustancias de origen biológico; más bien, describe cualquier compuesto que contenga carbono, con la excepción de los carbonatos (que son un tipo de mineral) y los óxidos, como el dióxido de carbono o el monóxido de carbono.

El hecho de que un mineral debe ser de composición no variable limita los minerales casi exclusivamente a elementos y compuestos, es decir, a sustancias que no pueden descomponerse químicamente para producir sustancias más simples o a sustancias formadas por la unión química de elementos. Solo en unas pocas circunstancias altamente específicas las aleaciones naturales o mezclas de metales se consideran minerales.

Los minerales se clasifican en ocho grupos básicos según su composición química:

Estos son:

yo. Elementos nativos

ii. Sulfuros

iii. Óxidos e hidróxidos.

iv. Haluros

v. Carbonatos, nitratos, boratos, yodatos.

vi. Sulfatos, cromatos, molibdatos, tungstatos.

vi. Fosfatos, arseniatos, vanadatos.

vii Silicatos

El primer grupo, elementos nativos, incluye elementos metálicos que aparecen en forma pura en algún lugar de la Tierra; Ciertas aleaciones metálicas, aludidas anteriormente; así como no metales nativos, semi-metales y minerales se producen con elementos metálicos y no metálicos. Los elementos nativos, junto con las seis clases que los siguen en esta lista, se conocen colectivamente como no-silicatos, un término que enfatiza la importancia del octavo grupo.

La gran mayoría de los minerales, incluidos los más abundantes, pertenecen a la clase de silicatos, que se construye alrededor del elemento silicio. Al igual que el carbono puede formar cadenas largas de átomos, particularmente en combinación con hidrógeno (como veremos en el contexto de los combustibles fósiles más adelante en este ensayo), el silicio también forma cadenas largas, aunque su "compañero de elección" es típicamente oxígeno en lugar de hidrógeno. . Junto con el oxígeno, el silicio, conocido como metaloide porque exhibe características tanto de metales como de no metales, forma la base de una sorprendente variedad de productos, tanto naturales como artificiales.

Los minerales se pueden clasificar según su uso en la industria de la siguiente manera:

(a) Minerales metálicos: grupo ferroso. Incluyen minerales como hierro, cromita, manganeso y níquel.

(b) Minerales metálicos: Grupo no ferroso. Estos incluyen cobre, plomo, zinc, tungsteno, aluminio, vanadio y otros.

(d) Minerales refractarios. Se utilizan como resistentes al calor en hornos y moldes. Incluyen cromita, magnesita, cianita, fuegos artificiales, silimanita y grafito.

(e) Minerales fertilizantes como el yeso, fosfato de roca y pirita.

(f) Combustibles minerales tales como carbón, petróleo, gas natural y minerales nucleares.

El desarrollo económico de un país está influenciado por la disponibilidad de minerales. Los minerales forman la base para varias industrias de gran escala. La agricultura, también, está influenciada por la disponibilidad de minerales en forma de fertilizantes.

Hidrocarburos:

Como se señaló anteriormente, el foco de la geología económica está en las rocas y los minerales, por un lado, y los combustibles fósiles, por el otro. Los combustibles fósiles pueden definirse como combustibles (específicamente, carbón, petróleo y gas) derivados de depósitos de material orgánico que han experimentado descomposición y alteración química en condiciones de alta presión.

Dada esta derivación del material orgánico, por definición, todos los combustibles fósiles están basados en carbono y, específicamente, se construyen alrededor de hidrocarburos, compuestos químicos cuyas moléculas están formadas por nada más que átomos de carbono e hidrógeno.

Teóricamente, no hay límite para el número de posibles hidrocarburos. El carbono se forma en formas moleculares aparentemente ilimitadas, y el hidrógeno es un socio químico particularmente versátil. Los hidrocarburos pueden formar cadenas lineales, cadenas ramificadas o anillos, y el resultado es una variedad de compuestos que se distinguen no por los elementos en su composición o incluso (en algunos casos) por el número de átomos diferentes en cada molécula, sino por la estructura de una molécula dada.

Aplicaciones de la vida real de la geología económica:

Combustibles fósiles:

El material orgánico que se ha descompuesto para crear los hidrocarburos en combustibles fósiles proviene principalmente de dinosaurios y plantas prehistóricas, aunque podría haber provenido de cualquier otro organismo que haya muerto en gran número hace mucho, mucho tiempo. Para formar petróleo, debe haber cantidades muy grandes de material orgánico depositado junto con los sedimentos y enterrado bajo más sedimentos. Los sedimentos acumulados y el material orgánico se denominan roca de origen.

Lo que sucede después de la acumulación de este material es crítico y depende en gran medida de la naturaleza de la roca de origen. Es importante que el material orgánico, por ejemplo, la gran cantidad de dinosaurios que murieron en una extinción masiva hace unos 65 millones de años, no se permita que simplemente se pudra, como sucedería en un ambiente aeróbico o que contiene oxígeno. En cambio, el material orgánico se transforma en hidrocarburos como resultado de la actividad química anaeróbica, o actividad que tiene lugar en ausencia de oxígeno.

Las buenas rocas de origen para esta transformación son la lutita o la piedra caliza, siempre que las rocas en particular estén compuestas de entre 1 por ciento y 5 por ciento de carbono orgánico. Las rocas de origen deben ser lo suficientemente profundas para que la presión caliente el material orgánico, pero no tanto como para que la presión y la temperatura hagan que las rocas sufran metamorfismo o las transformen en grafito u otras versiones de carbono no hidrocarbonadas. Las temperaturas de hasta 302 ° F (150 ° C) se consideran óptimas para la generación de petróleo.

Una vez generado, el petróleo se mueve gradualmente de la roca de origen a una roca de depósito o una roca que almacena petróleo en sus poros. Una buena roca de depósito es aquella en la que el espacio de poros constituye más del 30 por ciento del volumen de roca. Sin embargo, la roca debe estar sellada por otra roca que es mucho menos porosa; de hecho, para una roca de sellado o tapa, como se la llama, se prefiere una roca virtualmente impermeable. Por lo tanto, el mejor tipo de roca formadora de sellado es una hecha de trozos de sedimento muy pequeños y muy ajustados, por ejemplo el esquisto. Dicha roca es capaz de mantener el petróleo en su lugar durante millones de años hasta que esté lista para ser descubierta y utilizada.

La gente ha sabido del petróleo desde la prehistoria, simplemente porque había lugares en la Tierra donde literalmente se filtraba desde el suelo. La era moderna de la perforación petrolera, sin embargo, comenzó en 1853, cuando un abogado estadounidense llamado George Bissell (1821-1884) reconoció su potencial para ser utilizado como combustible para lámparas. Contrató al 'Coronel' Edwin Drake (1819-1880) para supervisar la perforación de un pozo petrolero en Titusville, Pensilvania, y en 1859 Drake golpeó petróleo. Nació la leyenda de Wack gold ', de las fortunas que se hicieron perforando hoyos en el suelo.

A raíz del desarrollo y la aplicación generalizada del motor de combustión interna durante la última parte del siglo XIX y la primera parte del siglo XX, el interés por el petróleo se hizo mucho más intenso y los pozos brotaron en todo el mundo. Sumatra, Indonesia produjo petróleo en sus primeros pozos en 1885 y, en 1901, comenzó con éxito la perforación en Texas, la fuente de muchas fortunas del tamaño de Texas. Una forma temprana de la compañía conocida hoy como British Petroleum (BP) descubrió el primer petróleo de Oriente Medio en Persia (ahora Irán) en 1908. Durante los próximos 50 años, la importancia económica y las perspectivas de esa región cambiaron considerablemente.

Con la vasta expansión de la propiedad de automóviles que comenzó después de la Primera Guerra Mundial (1914-1918) y alcanzó mayores alturas después de la Segunda Guerra Mundial (1939-1945), el valor y la importancia del petróleo se dispararon. La industria petrolera tuvo un auge y, como resultado, muchos geólogos encontraron empleo en un sector que ofrecía muchos más beneficios financieros que los puestos de la universidad o el gobierno. Hoy en día, los geólogos ayudan a sus empleadores a ubicar las reservas de petróleo, no es una tarea fácil porque muchas variables deben alinearse para producir una fuente de petróleo viable. Dado el costo de la perforación de un nuevo pozo de petróleo, que puede llegar a $ 30 millones o más, es claramente importante ejercer buenos juicios al evaluar las posibilidades de encontrar petróleo.

La industria petrolera ha estado cargada de preocupaciones ambientales por el impacto de la perforación (gran parte de la cual se realiza en alta mar, en plataformas ubicadas en el océano); posibles peligros biológicos asociados con derrames, como el que involucró al Exxon Valdez en 1989; y el efecto en la atmósfera del monóxido de carbono y otros gases de efecto invernadero producidos por los motores de combustión interna que queman petróleo. Existe una preocupación aún mayor por la dependencia de los Estados Unidos de las fuentes de petróleo en países extranjeros (algunos de los cuales son abiertamente hostiles a los Estados Unidos), así como la posible disminución de los recursos.

A la tasa actual de consumo, se estima que las reservas de petróleo se agotarán aproximadamente en el año 2040, pero esto toma en cuenta solo las reservas que hoy se consideran viables. A medida que la exploración continúa, se pueden aprovechar más recursos. A largo plazo, sin embargo, será necesario desarrollar nuevos medios para alimentar al mundo industrializado, porque el petróleo es un recurso no renovable: solo hay una gran cantidad de agua subterránea, y cuando se haya ido, no se reemplazará. durante millones de años (si es que lo hacen).

Productos petroquímicos:

El petróleo en sí es una materia prima de la que se obtienen numerosos productos, colectivamente conocidos como productos petroquímicos o derivados del petróleo. A través de un proceso denominado destilación fraccionada, los productos petroquímicos de la masa molecular más baja se evaporan primero y los que tienen una masa más alta se separan a temperaturas más altas.

Silicio, silicatos y otros compuestos:

Así como el carbono está en el centro de un vasto mundo de hidrocarburos, el silicio es igualmente importante para las sustancias inorgánicas que van desde la arena o la sílice (SiO2) a la silicona (un conjunto altamente versátil de productos a base de silicio), hasta las rocas conocidas como silicatos.

Los silicatos son la base de varios tipos de minerales conocidos, como el granate, el topacio, el circón, la caolinita, el talco, la mica y los dos minerales más abundantes de la Tierra, el feldespato y el cuarzo. (Tenga en cuenta que la mayoría de los términos que se utilizan aquí se refieren a un grupo de minerales, no a un solo mineral). Hechos de compuestos formados alrededor de silicio y oxígeno y que comprenden varios metales, como aluminio, hierro, sodio y potasio, los silicatos cuentan por el 30 por ciento de todos los minerales. Como tales, aparecen en todo, desde piedras preciosas hasta materiales de construcción; sin embargo, están lejos de ser los únicos productos notables centrados en el silicio.

Silicona y otros compuestos:

La silicona no es un mineral; más bien, es un producto sintético que se usa a menudo como un sustituto de los aceites orgánicos, las grasas y el caucho. En lugar de unirse a los átomos de oxígeno, como en un silicato, los átomos de silicona en la silicona se unen a grupos orgánicos, es decir, moléculas que contienen carbono. Los aceites de silicona se usan con frecuencia en lugar del petróleo orgánico como lubricante porque pueden soportar mayores variaciones de temperatura.

Y como el cuerpo tolera la introducción de implantes de silicona mejor que los orgánicos, las siliconas también se usan en implantes quirúrgicos. Las gomas de silicona aparecen en todo, desde pelotas de rebote hasta vehículos espaciales, y las siliconas también están presentes en aislantes eléctricos, anticorrosivos, suavizantes de telas, rociadores para el cabello, cremas para manos, abrillantadores para automóviles y automóviles, pinturas, adhesivos e incluso goma de mascar.

Incluso esta lista no agota las muchas aplicaciones del silicio, que (junto con el oxígeno) representa la gran mayoría de la masa en la corteza terrestre. Debido a sus cualidades semimetálicas, el silicio se utiliza como un semiconductor de electricidad.

Los chips de computadora son diminutas rebanadas de silicio ultra puro, grabadas con la mitad de un millón de circuitos electrónicos microscópicos e intrincadamente conectados. Estos chips manipulan voltajes usando códigos binarios, para los cuales 1 significa "voltaje encendido" y 0 significa "voltaje apagado". Por medio de estos pulsos, los chips de silicio realizan multitud de cálculos en segundos, cálculos que llevarán a los humanos horas o meses o incluso años. .

Una forma porosa de sílice conocida como gel de sílice absorbe el vapor de agua del aire y, a menudo, se empaqueta junto con productos sensibles a la humedad, como componentes electrónicos, para mantenerlos secos. La carabina de silicio, un material cristalino extremadamente duro fabricado mediante la fusión de arena con coque (carbono casi puro) a altas temperaturas, tiene aplicaciones como abrasivo.

Minerales

Un mineral es una roca o mineral que posee valor económico. Pero una definición más específica incluiría el adjetivo metalífero, ya que los minerales económicamente valiosos que no contienen metales generalmente se tratan como una categoría separada: minerales industriales. De hecho, se puede decir que los intereses de la geología económica se dividen en tres áreas: minerales, minerales industriales y combustibles, que ya hemos discutido.

La misma palabra 'mineral' parece recordar a uno de los metales más antiguos del mundo y probablemente el primer material trabajado por los metalúrgicos prehistóricos: el oro. Incluso la palabra española para oro, oro, sugiere una conexión. Cuando los conquistadores españoles llegaron al Nuevo Mundo después de alrededor de 1500, el oro fue su obsesión, y se dijo que los invasores españoles de México encontraron cada mineral de oro o plata ubicado en la superficie de la tierra. Sin embargo, los mineros del siglo XVI carecían de gran parte del conocimiento que ayuda a los geólogos actuales a encontrar depósitos de mineral que no están en la superficie.

Localización y extracción de minerales:

El enfoque moderno utiliza el conocimiento obtenido de la experiencia. Como en la época de Agrícola, gran parte de la riqueza que posee una compañía minera se encuentra en forma de información sobre los medios para buscar y recuperar mejor los materiales de la tierra sólida. Ciertos indicadores geoquímicos y geofísicos de superficie ayudan a dirigir los pasos de geólogos y mineros que buscan minerales. Por lo tanto, cuando una empresa en busca de mineral comienza a perforar, se ha realizado una gran cantidad de trabajos exploratorios. Solo en ese punto es posible determinar el valor de los depósitos, que pueden ser simplemente minerales de poco interés económico.

Se estima que una milla cúbica (1, 6 km ³ ) de roca promedio contiene aproximadamente un billón de dólares en metales, lo que a primera vista parece prometedor, hasta que uno hace las cuentas. Un billón de dólares es mucho dinero, pero 1 cu. mi. (igual a 5, 280 x 5, 280 x 5, 280 pies, o 1, 609 km ³ ) también es una gran cantidad de espacio. El resultado es que 1 cu. ft. (0.028 m ³ ) vale solo alrededor de $ 6.79. Pero ese es un pie cúbico promedio en una milla cúbica promedio de roca, y ninguna compañía minera consideraría siquiera intentar extraer metales de un pedazo de tierra promedio. Más bien, el mineral viable aparece solo en regiones que han sido sometidas a procesos geológicos que concentran los metales de tal manera que su abundancia suele ser muchos cientos de veces mayor de lo que sería en la Tierra en general.

El mineral contiene otros minerales, conocidos como ganga, que no tienen ningún valor económico pero que sirven como una señal de que se encuentra mineral en esa región. La presencia de cuarzo, por ejemplo, puede sugerir depósitos de oro. El mineral puede aparecer en depósitos ígneos, metamórficos o sedimentarios, así como en fluidos hidrotermales. Estas últimas son emanaciones de rocas ígneas, en forma de gas o agua, que disuelven los metales de las rocas a través de las cuales pasan y luego depositan el mineral en otros lugares.

Enfrentando los peligros de la minería:

La minería, un medio para extraer no solo minerales, sino también muchos minerales y combustibles industriales, como el carbón, es un trabajo difícil y con numerosos peligros. Hay peligros a corto plazo para los mineros, como derrumbes, inundaciones o la liberación de gases en las minas, así como peligros a largo plazo que incluyen enfermedades relacionadas con la minería como el pulmón negro (generalmente un riesgo de carbón). mineros). Luego está el gran estrés mental y emocional que se produce al pasar ocho o más horas al día lejos de la luz solar, en entornos claustrofóbicos.

Y, por supuesto, existe el estrés ambiental creado por la minería, no solo por el impacto inmediato de cortar una herida en la superficie de la Tierra, que puede afectar los ecosistemas de la superficie, sino también por innumerables problemas adicionales, como la filtración de contaminantes en la superficie. mesa de agua. Las minas abandonadas presentan otros peligros, incluida la amenaza de hundimiento, que hacen que estas ubicaciones sean inseguras a largo plazo.

Los estándares más altos de seguridad ambiental y ocupacional, establecidos en los Estados Unidos durante el último tercio del siglo XX, han llevado a cambios en la forma en que se realiza la minería, así como en la forma en que quedan las minas cuando finaliza el trabajo. Por ejemplo, las compañías mineras han experimentado con el uso de químicos o incluso bacterias, que pueden disolver un metal bajo tierra y permitir que sea bombeado a la superficie sin la necesidad de crear verdaderos túneles y túneles subterráneos o enviar mineros humanos para trabajarlos. .

Minerales industriales y otros productos:

Los minerales industriales, como se señaló anteriormente, son no minerales que contienen recursos minerales de interés para la geología económica. Los ejemplos incluyen asbesto, un término genérico para un gran grupo de minerales que son altamente resistentes al calor y las llamas; compuestos de boro, que se usan para hacer vidrio, esmaltes y cerámicos resistentes al calor; Fosfatos y sales de potasio, utilizados en la fabricación de fertilizantes; y azufre, aplicado en una gama de productos, desde refrigerantes hasta explosivos y purificadores utilizados en la producción de azúcar.

Un solo mineral industrial, el corindón (de la clase de minerales óxidos), puede tener numerosos usos. Extremadamente duro, el corindón en forma de una roca no consolidada comúnmente llamada esmeril se ha utilizado como abrasivo desde la antigüedad. Debido a su alto punto de fusión, incluso más alto que el del hierro, el corindón también se emplea en la fabricación de alúmina; Un producto ignífugo utilizado en hornos y chimeneas. Aunque el corindón puro es incoloro, las cantidades traza de ciertos elementos pueden producir colores brillantes: por lo tanto, el corindón con rastros de cromo se convierte en un rubí rojo, mientras que los rastros de hierro, titanio y otros elementos producen variedades de zafiro en amarillo, verde y violeta. así como el familiar azul.

Impacto ambiental de la geología económica:

Hace algunas décadas, la mayoría de los geólogos se dedicaban a la exploración y el desarrollo de los recursos minerales. Sin embargo, la geología económica y la aplicación de la geología a los problemas del entorno urbano están demandando lentamente los servicios de un número creciente de geólogos. Hoy en día, un número suficiente de geólogos económicos están interesados en problemas ambientales (muchos no están vinculados a la minería y tienen intereses en geoquímica y petrología). Suscriben la idea de que "los recursos minerales siempre serán necesarios", pero "los problemas ambientales son un factor importante en la viabilidad de la minería".

Ahora hay un mayor interés en el medio ambiente que nunca antes y enfrentamos preocupaciones sobre los impactos ambientales de casi todos los aspectos de nuestra vida diaria. El agua, el suelo, el aire y el medio ambiente biológico pueden ser cambiados drásticamente por las actividades de las sociedades industriales como la nuestra, especialmente a través de mecanismos controlados por procesos esencialmente geológicos.

La eliminación de desechos, la contaminación de la tierra por la industria, los impactos de la minería, la contaminación del agua e incluso la calidad del aire (a través de la dispersión de partículas minerales en el aire) se ven afectados por los procesos geológicos y los fenómenos controlados por la composición, distribución, estructura y comportamiento de las rocas subyacentes. . Los problemas ambientales cotidianos están así influenciados en mayor o menor medida por la geología. El curso tiene como objetivo proporcionar una visión general de estos muchos y diversos aspectos de la geología ambiental, proporcionando el marco científico para comprender los problemas ambientales clave.

Las preocupaciones ambientales son un factor importante para determinar si los depósitos minerales se desarrollarán y explotarán. La mayoría de los geólogos económicos y las compañías mineras apoyan los esfuerzos para disminuir la degradación ambiental debido a la minería.

Efectos ambientales:

La minería, no menos que la agricultura, siempre ha sido esencial para el progreso de la humanidad. De hecho, ahora utilizamos la mayoría de los elementos en la tabla periódica. Sin embargo, como. la superpoblación y la búsqueda de un nivel de vida más alto allanan la demanda de minerales y metales, la preocupación por los efectos de la minería y la perforación en el entorno natural ha aumentado y se ha hecho cada vez más evidente que los recursos de la Tierra no son inagotables.

En su informe de 1987, "Nuestro futuro común", la Comisión Mundial de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo señaló que el mundo fabrica siete veces más bienes que en 1950. La comisión propuso el "desarrollo sostenible", un matrimonio de economía y La ecología como única solución práctica, es decir, el crecimiento sin dañar el medio ambiente.

La mayoría de las minas tienen una planta de procesamiento de minerales en el lugar y muchas minas de metal tienen una fundición cercana. Para una evaluación general del impacto ambiental del desarrollo de nuevas operaciones mineras, debemos considerar los efectos de las tres. El término minería se toma aquí para incluir todas las operaciones extractivas, por ejemplo, las canteras. Las principales áreas de preocupación se tratan a continuación.

Daños a la tierra:

Se ha estimado que el uso mundial acumulativo de la tierra para la minería entre 1976 y 2000 sería de aproximadamente 37, 000 km cuadrados, es decir, aproximadamente el 0, 2 por ciento de la superficie terrestre. Los países más desarrollados tienen una mayor proporción de suelo perturbado que los menos desarrollados. El grado de recuperación de este terreno ahora se está acelerando rápidamente y se está haciendo un buen uso de los viejos hoyos para la eliminación de desechos viejos de la mina, domésticos y otros.

Otras áreas minadas se han convertido en reservas naturales y parques recreativos. Las minas futuras pueden tener menos probabilidades de producir sitios para la eliminación de desechos, ya que la mayoría están ahora rellenadas. Esta es una operación muy necesaria ya que cada año se extraen 27, 000 Mt de minerales no combustibles y sobrecarga de la corteza terrestre.

Liberación de sustancias tóxicas:

Los metales no solo son importantes para el uso que hacemos de ellos, sino que también son una parte integral de nuestro maquillaje y el de otros organismos vivos. Sin embargo, aunque algunos elementos metálicos son componentes esenciales de los organismos vivos, las deficiencias o el exceso de estos pueden ser muy perjudiciales para la vida. Los excesos en el ambiente natural pueden surgir cuando es penetrada por las aguas de la mina que pueden surgir de la mina misma o de las pilas de desechos.

Algunos metales, por ejemplo, cadmio, mercurio y metaloides, como el antimonio, el arsénico, que son muy comunes en pequeñas cantidades en muchos minerales sulfuros polimetálicos y, de hecho, a menudo se recuperan como subproductos, son altamente tóxicos, incluso en pequeñas cantidades, particularmente en forma soluble Que puede ser absorbido por organismos vivos.

Lo mismo se aplica al plomo, pero afortunadamente no es reactivo a menos que se ingiera y, afortunadamente, la mayoría de los minerales de plomo que se forman en la naturaleza son muy insolubles en el agua subterránea. El cianuro se ha utilizado durante mucho tiempo para la extracción de oro en plantas de procesamiento de minerales y en el campo de oro más grande del mundo, la cuenca de Witwaterstrand, EE. UU., Existe una gran contaminación del agua de superficie con cobalto, manganeso, plomo y zinc como resultado del proceso de cianuración Oxidación por aguas ácidas de la mina. El cianuro en sí no es un problema ya que se descompone bajo la influencia de la luz ultravioleta en las capas cercanas a la superficie. Sin embargo, en los países desarrollados, la legislación ahora exige el establecimiento de plantas de neutralización de cianuro en todas las empresas industriales que utilizan este producto químico.

Drenaje de ácido minero:

Las aguas ácidas generadas por la minería presente o pasada dan lugar a la oxidación, en presencia de aire, agua y bacterias, de minerales de sulfuro, particularmente pirita. Por lo tanto, pueden desarrollarse tanto en los campos de carbón como en los campos. Se generan ácidos suphúricos y óxidos de hierro. El ácido ataca a otros minerales, produciendo soluciones que pueden transportar elementos tóxicos, por ejemplo, cadmio, arsénico al ambiente local. La generación de agua ácida puede ocurrir durante las etapas de exploración, operación y cierre de una mina. Estas aguas pueden provenir de tres fuentes principales: el sistema de deshidratación de la mina; instalaciones de disposición de relaves; y montones de agua.

La descarga solo puede producir efectos menores, como la decoloración local de suelos y arroyos con óxidos de hierro precipitados, o conducir a una extensa contaminación aérea de todo el sistema fluvial y tierras de cultivo. En algunos campos mineros, este problema está en su peor momento después del cierre de la mina. Esto se debe al rebote del nivel freático que se produce después de retirar el equipo de bombeo y esto se ha convertido en un problema urgente en los campos petrolíferos británicos, que eran y son minas predominantemente subterráneas que trabajan con carbones con alto contenido de azufre, ya que los cierres de minas se aceleraron durante la última década.

Minerales industriales Las operaciones de minerales industriales tienen el mismo impacto ambiental general en las perturbaciones de aguas terrestres y subterráneas que las mineras metalíferas o de carbón, aunque el impacto es generalmente menos marcado ya que las minas suelen ser más pequeñas y menos profundas, y normalmente se producen menos desechos porque en la mayoría de los casos Los grados de mineral son más altos que en la minería de metales.

Los peligros de contaminación debidos a metales pesados o aguas ácidas son bajos o inexistentes y la contaminación atmosférica, causada por la quema de carbón o la fundición de minerales metálicos, es mucho menos grave o está ausente. Las excavaciones creadas por las operaciones de minerales industriales a menudo están cerca de conurbaciones, en cuyo caso estos hoyos en el suelo pueden ser de gran valor como vertederos para residuos urbanos.

Medidas legales:

Los medios legales para hacer cumplir las medidas de lucha contra la contaminación son muy necesarios, aunque debe señalarse que muchas empresas mineras internacionales se están adheriendo a la autorregulación más estricta incluso en países donde dicha legislación es menor o inexistente.

Declaraciones de impacto ambiental:

En muchos países ahora es obligatorio que una compañía que propone solicitar un permiso de planificación para comenzar una operación de mineral prepare tal declaración. Esto cubre todos los aspectos, desde los efectos sobre la vegetación, el clima, la calidad del aire, el ruido, el agua subterránea y superficial hasta los métodos propuestos para la recuperación del suelo al final de la operación. En algunos países se debe depositar una fianza para garantizar que se realice la recuperación.

Estas declaraciones deben incluir registros de la condición del medio ambiente en el área de minería potencial cuando se solicita el permiso de planificación. Las empresas ahora recopilan dichos datos durante la etapa de exploración, incluidas descripciones de la superficie y fotografías, análisis geoquímicos que muestran niveles de fondo de metales y acidez y detalles de la flora y la fauna.

Desde el punto de vista de las autoridades reguladoras y de planificación, estos informes presentan los medios más efectivos para minimizar los efectos perjudiciales desde el principio, pero también pueden ser de gran beneficio para el desarrollador porque (i) ayudarán a obtener el permiso de planificación en el menor tiempo posible. tiempo posible, y (ii) a menudo revelan aspectos de la operación que requieren atención desde el principio y, por lo tanto, evitan modificaciones costosas en el futuro.

Errores y minería in situ:

Muchos depósitos de sulfuro, es decir, cobres de pórfido, están cubiertos por minerales oxidados. Dichos minerales se pueden extraer, si es necesario, fracturándolos mediante voladura y luego bombeando soluciones ácidas a través de la roca para disolver metales como el cobre y el uranio. Las soluciones que contienen metal se bombean a la superficie y los metales se recuperan. Se pueden explotar depósitos de muy baja calidad, pequeños y por lo demás económicamente no viables y el proceso se puede utilizar a profundidades considerables.

Panorama:

Las medidas como el reciclaje y la sustitución y la nueva tecnología de materiales jugarán su papel en la reducción del impacto de la explotación de minerales en el medio ambiente, pero en el futuro inmediato tenemos que buscar un sentido de responsabilidad cada vez mayor por parte de todos los involucrados en la industria., ya sean desarrolladores o reguladores.

Hay muchas señales esperanzadoras de que esto está ocurriendo: por ejemplo, en 1992, 19 grandes corporaciones mineras de los cinco continentes se unieron para formar el consejo internacional sobre metales y el medio ambiente cuyo cometido es promover el desarrollo, la implementación y la armonización de sistemas sólidos. Políticas y prácticas ambientales y de salud que garantizarán la producción, el uso, el reciclaje y la eliminación seguros de metales.