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Prospección geobotánica

La prospección geobotánica se refiere a la prospección basada en la composición y salud de la vida botánica circundante para identificar depósitos de recursos potenciales. [1] Utilizando una variedad de técnicas, incluyendo la identificación de plantas indicadoras , [2] teledetección [3] y la determinación de la condición física y química de la vida botánica en el área, [4] [5] la prospección geobotánica se puede utilizar para descubrir diferentes minerales. Este proceso tiene claras ventajas y beneficios, como ser relativamente no invasivo y rentable. [2] [3] Sin embargo, la eficacia de este método no está exenta de dudas. Hay evidencia de que esta forma de prospección es un método científico válido, especialmente cuando se utiliza junto con otros métodos de prospección . [6] [2] Pero como la identificación de minas comerciales se guía invariablemente por principios geológicos y se confirma mediante ensayos químicos , no está claro si este método de prospección es un método científico independiente válido o un método obsoleto del pasado. [7]

Principio subyacente

Existe una interacción compleja entre el suelo y las plantas. [8] La composición de nutrientes y minerales del suelo influye en gran medida tanto en el tipo como en la condición física de la vida botánica que puede sustentar. [8] [9] Utilizando este principio, en ciertos casos, es teóricamente posible determinar el contenido mineral de los suelos y rocas subyacentes (es decir, depósitos minerales) utilizando la vida botánica suprayacente. [10]

Historia

En 2015, Stephen E. Haggerty identificó a Pandanus candelabrum como un indicador botánico de las chimeneas de kimberlita , una fuente de diamantes extraídos. [6]

La técnica se ha utilizado en China desde el siglo V a. C. La gente de la región notó una conexión entre la vegetación y los minerales que se encuentran bajo tierra. Había plantas particulares que prosperaban y señalaban áreas ricas en cobre, níquel, zinc y supuestamente oro, aunque esto último no ha sido confirmado. La conexión surgió de un interés agrícola por la composición del suelo. Si bien el proceso se conocía en la región china desde la antigüedad, no se escribió ni se estudió en Occidente hasta el siglo XVIII en Italia. [11]

Métodos

La prospección geobotánica se puede realizar a través de una variedad de métodos diferentes. Cualquier método que utilice la vida botánica suprayacente (de cualquier manera) como una indicación de la composición mineral subyacente puede considerarse prospección geobotánica. [12] Estos métodos pueden incluir la identificación de plantas indicadoras , [2] detección remota , [3] y determinación de la condición física y química de la vida botánica a través de técnicas de laboratorio. [13] [5]

Plantas Indicadoras

Silene suecica . Planta indicadora que era utilizada por los buscadores de oro para descubrir yacimientos minerales.

La identificación de plantas indicadoras consiste en determinar la presencia y distribución de ciertas plantas indicadoras. [2] Algunas plantas prefieren ciertas concentraciones de minerales en el suelo y, por lo tanto, serían más abundantes en áreas con mayores concentraciones de su mineral preferido. [2] [1] Al mapear la distribución de plantas indicadoras, es posible obtener una descripción general de la geología del área. [2]

Por ejemplo, la mina Viscaria en Suecia recibió su nombre de la planta Silene suecica (sin. Viscaria alpina ) que utilizaban los buscadores para descubrir los depósitos de mineral. [14]

Técnicas de teledetección

Fotografía aérea

La fotografía aérea consiste simplemente en tomar fotografías del suelo desde una mayor altura . [3] Mediante el uso de la fotografía aérea es posible inspeccionar una gran área de tierra con relativa rapidez y a un costo relativamente bajo para obtener una visión general de la diversidad vegetal de un área. [3] Esto puede conducir al mapeo de depósitos minerales subyacentes. [2] [3]

Por ejemplo, mediante fotografía aérea , es posible determinar la existencia de senescencia prematura de las hojas (envejecimiento prematuro de las células). [3] En algunos casos, esto puede llevar a la detección de mayores concentraciones de cobre en el suelo, lo que lleva al descubrimiento de depósitos de cobre. [3]

Imágenes satelitales

Las imágenes satelitales se pueden utilizar para capturar grandes cantidades de datos en un área extensa. [15] Estos datos, cuando se analizan correctamente, se pueden utilizar para ayudar en el proceso de prospección geobotánica. [15] [16] Las imágenes satelitales se pueden utilizar para determinar concentraciones de ciertos minerales y elementos en ciertas plantas. [17] Por ejemplo, las imágenes satelitales se han utilizado para determinar las concentraciones de potasio en las plantas de té . [17] Las imágenes satelitales también se han utilizado para monitorear el movimiento de plantas invasoras . [18] Usando imágenes satelitales, es posible obtener una imagen detallada de la vida botánica suprayacente. [15] [16] Usando la vida botánica suprayacente es posible obtener una visión general de la composición geológica subyacente. [10] [15]

Indicadores bioquímicos

A medida que las plantas absorben minerales de los suelos que las rodean, estos se depositan en sus tejidos. [5] En un entorno de laboratorio , se pueden analizar los tejidos de las plantas para determinar las concentraciones de estos minerales. [19] Una vez que se conocen las concentraciones de estos minerales, es posible determinar las concentraciones de minerales en los suelos de estas plantas y, por lo tanto, la geología subyacente del área. [10] Este método es particularmente útil para las nanopartículas , es decir, partículas que tienen una concentración demasiado baja para detectarlas en los suelos pero que se fijan en el tejido vegetal. [20] Este es el caso de la prospección de oro. [21]

Aplicaciones y ejemplos

El uso de la vida botánica de la zona para determinar la composición geológica subyacente se ha utilizado de diversas maneras y para una variedad de minerales . [1]

Cobre (Cu)

El cobre (Cu) es un micronutriente esencial que las plantas absorben del suelo. [22] El cobre que se absorbe del suelo se utiliza en varios procesos internos como la fotosíntesis , la respiración de la planta y la función enzimática . [23] Sin embargo, el aumento de las concentraciones de cobre puede provocar toxicidad por cobre o mineralización de cobre en la planta, lo que provoca respuestas fisiológicas específicas. [24] Esta mineralización puede detectarse a través de estudios geobotánicos. [24]

Ocimum centraliafricanum o "planta del cobre". Planta indicadora muy conocida de suelos ricos en cobre.

La prospección geobotánica de cobre generalmente toma la forma de identificación de plantas indicadoras , es decir, especies de metalofitas . [25] Las metalofitas son plantas que pueden tolerar altos niveles de metales pesados ​​en los suelos, como el cobre. [26] Estas especies de metalofitas pueden mostrar síntomas de toxicidad por cobre que se pueden detectar a través de métodos geobotánicos como la teledetección o los estudios de campo. [3] Estos síntomas de toxicidad por cobre pueden incluir ciclos de fotosíntesis alterados, retraso en el crecimiento, decoloración e inhibición del crecimiento de las raíces. [27] [28]

Algunos ejemplos populares de plantas indicadoras de cobre incluyen la flor de cobre de Zambia , Becium centraliafricanum, [29] Huumaniastrum kutungense, [30] [7] y Ocimum centraliafricanum. Una planta indicadora "muy fiel", la "planta de cobre" o "flor de cobre", anteriormente conocida como Becium homblei , se encuentra solo en suelos ricos en cobre (y níquel) en el centro y sur de África . [31] [30] Los líquenes ( Lecanora cascadensis ) también se han utilizado para determinar la mineralización de cobre. [32]

Los estudios geobotánicos para el cobre probablemente consistan en una variación de métodos tales como observaciones de campo y teledetección ( fotografía aérea e imágenes satelitales ). [3] [15] Después de descubrir áreas potencialmente ricas en cobre a través de métodos como los enumerados anteriormente, se pueden utilizar técnicas de exploración adicionales para confirmar la presencia de depósitos minerales . [3] Estas técnicas de exploración pueden incluir muestreo de suelo y análisis geoquímico , [33] [34] estudios geofísicos y perforaciones . [35] [36] La prospección geobotánica es un primer paso útil en el proceso de prospección de depósitos de cobre, y su potencial completo se puede alcanzar cuando se utiliza junto con otros métodos de prospección. [36] [37]

Oro (Au)

Artemisia absinthium . Tipo de planta de ajenjo perteneciente al género Artemisia. El género de plantas más comúnmente utilizado en la prospección geobotánica de oro.

La prospección de oro mediante métodos geobotánicos generalmente implica determinar el contenido de oro que ha sido absorbido por la vida botánica. [21] Sin embargo, debido a que el contenido de oro en los suelos y en la vegetación correspondiente suele ser muy bajo (prácticamente indetectable), es poco probable que la medición directa del oro sea efectiva. [38] [39] Para superar este obstáculo, la detección de un mineral explorador adecuado es el método que se emplea habitualmente. [21] Los minerales exploradores (un mineral que casi siempre se presenta junto con otro mineral) más comúnmente asociados con el oro son el arsénico . [40] En cuanto a qué plantas tienen más probabilidades de contener niveles elevados de oro, se recomiendan los arbustos del género Artemisia (artemisa o ajenjo). [39]

Durante muchos años se han llevado a cabo investigaciones sobre la interacción entre el oro y la vegetación. [10] [41] Estos nuevos métodos podrían aumentar la precisión de la detección de oro en la vegetación. [41] Sin embargo, actualmente, debido a las dificultades para identificar el oro contenido en la vegetación, la prospección geobotánica de oro es más eficaz cuando se combina con otros métodos de prospección como los estudios geofísicos . [42] [35]

Uranio (U)

Marchantia Polymorpha . Especie de briofita (hepática). Ejemplo del tipo de planta utilizada para la prospección geobotánica de uranio.

El uranio no es un nutriente esencial para las plantas, pero si está presente en los suelos circundantes, el elemento será absorbido por el sistema vegetal. [8] El uranio es tóxico para las plantas debido a su naturaleza radiactiva . [43] Las plantas que han acumulado una cantidad de uranio mayor de lo normal mostrarán signos de toxicidad por uranio. [44] La toxicidad del uranio da como resultado varios procesos fisiológicos de las plantas que se ven obstaculizados. [44] [45] Estos procesos fisiológicos obstaculizados incluyen la germinación de las semillas y la fotosíntesis . [ cita requerida ] Debido a estos cambios en la fisiología, la toxicidad del uranio es relativamente fácil de detectar en las plantas. [43]

Las plantas que generalmente muestran niveles elevados de uranio son las briofitas . [46] Las briofitas incluyen plantas como musgos y hepáticas . [47] Algunas otras plantas indicadoras incluyen Aster venustns y Astragalus albulus. [7]

La prospección geobotánica de depósitos de uranio generalmente consiste en un muestreo sistemático riguroso de la vegetación, así como en análisis de laboratorio para determinar el contenido de uranio. [46] [47]

Otros recursos

Pandanus candelabro . Planta indicadora utilizada para localizarde kimberlita, una formación rocosa ígnea que a menudo contienediamantes.

La prospección geobotánica también se ha utilizado para descubrir una variedad de otros recursos. Uno de estos recursos son los tubos de kimberlita , una característica de la roca ígnea que a menudo contiene diamantes . [6] Se descubrió que la planta indicadora, Pandanus candelabrum , era bioquímicamente distinta cuando crecía en tubos de kimberlita en comparación con las muestras que crecían en roca de campo . [48] Este descubrimiento hace posible la futura prospección de tubos de kimberlita y, por asociación, diamantes, mediante la prospección geobotánica. [6] [48]

En algunos casos no es posible la detección directa del mineral de interés y se requiere la detección de minerales pioneros. [40] Tal es el caso del arsénico y el oro , [40] y en el escandio y los regolitos ultramáficos (ricos en cobalto y níquel ). [49] En casos como estos, la concentración de minerales en la flora local es especialmente útil. [49]

Pinus brutia . Planta indicadora de hierro y zinc.

También se han descubierto otros minerales utilizando plantas indicadoras. El hierro y el zinc se pueden localizar con la planta indicadora Pinus brutia . [50] Los depósitos de cromita se pueden localizar utilizando la planta indicadora Pteropyrum olivieri. [51]

Ventajas y beneficios

Existen muchas ventajas y beneficios asociados con la prospección geobotánica, lo que la convierte en una valiosa adición a los métodos de prospección modernos y tradicionales . Es un método de prospección relativamente rentable en comparación con los métodos tradicionales como la perforación . [19] Al aprovechar las indicaciones de la flora local, es posible obtener una visión general de la geología local. [52] Esta visión general se puede lograr con una inversión significativamente menor en mano de obra y equipo costoso que se necesita para métodos de prospección más tradicionales como la perforación. [52] [53] La prospección geobotánica es un proceso mínimamente invasivo, que permite una prospección inicial a gran escala con una alteración ambiental mínima. [3] Lo que lo convierte en un método de prospección relativamente sostenible desde el punto de vista ambiental . [1]

Además de su naturaleza mínimamente invasiva, la prospección geobotánica permite una prospección a gran escala que ahorra tiempo. [3] Con los avances continuos en tecnologías de teledetección , como la fotografía aérea y las imágenes satelitales , es posible obtener un mapa detallado de la botánica de un área en un período de tiempo relativamente corto. [2] Esta cobertura espacial rápida a gran escala aumenta la probabilidad de localizar depósitos minerales y dar como resultado esfuerzos de prospección exitosos . [52] [15]

Otro beneficio de la prospección geobotánica es educativo. [54] El mapeo de la vegetación de un área y la determinación de su geología subyacente permite a los investigadores aumentar su comprensión de los procesos geoquímicos de la Tierra , es decir, la interacción entre los minerales y la botánica viva . [52] [54] Al analizar la distribución y concentración de varios elementos y minerales en la vida botánica, aumentará la comprensión de los investigadores sobre el proceso de mineralización . [2] Este aumento en la comprensión permitirá una comprensión más amplia de las interacciones entre las sustancias inorgánicas, como los minerales, y la vida orgánica, como las plantas. [54]

La prospección geobotánica se puede aplicar a muchos minerales, incluidos el cobre y el uranio. [24] [46] Esta versatilidad es una ventaja de la prospección geobotánica. [7]

Limitaciones y eficacia

La prospección geobotánica no está exenta de limitaciones. El éxito de los métodos de prospección geobotánica depende de muchos factores, entre ellos, la diversidad de especies vegetales locales [2] [1], la composición del suelo [8] y las condiciones climáticas [3] [55] . Todos estos factores pueden oscurecer los resultados clave o provocar una interpretación errónea de los hallazgos.

Las plantas tienen un aspecto diferente en distintas estaciones. Cualquier método de prospección geobotánica que se base en el aspecto dependerá de la estación.

Una limitación es que este método depende de la presencia de plantas indicadoras específicas, es decir, la diversidad de especies de plantas locales . [1] [7] Las plantas indicadoras específicas necesarias para determinar los depósitos minerales pueden no estar establecidas en cada área donde se encuentran esos depósitos minerales. [55] Estos depósitos permanecerían sin detectar si la prospección geobotánica fuera el único método de prospección utilizado. [7] Además, incluso si las plantas indicadoras estuvieran presentes pero el depósito mineral no hubiera liberado suficientes minerales en los suelos circundantes, la composición del suelo del área no permitiría que las plantas indicadoras absorbieran concentraciones suficientes de los minerales deseados. [8] Estos depósitos permanecerían sin detectar. Los métodos de teledetección dependen de las condiciones climáticas. Algunas plantas indicadoras no mostrarán todas las características identificables en todas las estaciones, es decir, algunas plantas solo florecen en verano y otoño . [55] Si el clima no es propicio para obtener resultados precisos, los depósitos minerales pueden permanecer sin detectar. [3]

Los contaminantes afectarán la composición química del suelo. Si la composición química se ve afectada drásticamente, las interacciones entre las plantas y el suelo cambiarán. Esto podría provocar cambios en la metodología de prospección geobotánica.

A medida que aumentan las influencias antropogénicas , los indicadores basados ​​en la vegetación pueden verse fuertemente influenciados. [56] Como los cambios en el uso de la tierra y la contaminación podrían alterar las interacciones entre plantas y suelos y los patrones de absorción de elementos, los resultados de las prospecciones geobotánicas pueden ser interpretados incorrectamente. [8] [56] Los resultados incorrectos podrían llevar a una identificación errónea de depósitos minerales o a la falta de depósitos minerales por completo. [7]

Otra limitación de la prospección geobotánica es que estos métodos requieren conocimientos especializados tanto en geología como en botánica , dos campos de especialización que no suelen estudiarse juntos. [5] Para confirmar los resultados, las muestras deben analizarse en laboratorios que podrían requerir equipos y conocimientos especializados. [20]

La prospección geobotánica probablemente mostrará mayor eficacia cuando se integre con otros métodos de prospección, como datos y estudios geológicos y geofísicos . [5] [57] [36]

Referencias

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