Las arenas minerales pesadas son una clase de depósito de mineral que constituye una fuente importante de circonio , titanio , torio , tungsteno , elementos de tierras raras , minerales industriales como diamante , zafiro , granate y, ocasionalmente, metales preciosos o piedras preciosas .
Las arenas minerales pesadas son depósitos de placer que se forman generalmente en entornos de playa por concentración debido a la gravedad específica de los granos minerales. Es igualmente probable que existan algunas concentraciones de minerales pesados (aparte de los placeres de oro habituales) dentro de los lechos fluviales , pero la mayoría son de baja calidad y relativamente pequeñas.
La ley de un depósito de mineral de arena pesado típico suele ser baja. En el siglo XXI, las leyes de corte más bajas de minerales pesados, como concentrado de minerales pesados totales (THM) de la arena a granel, en la mayoría de los depósitos de mineral de este tipo es de alrededor del 1% de minerales pesados, aunque varios son de mayor ley.
De este concentrado total de minerales pesados (THM), los componentes son típicamente
En general, como el circón es el componente más valioso y un componente crítico del mineral, las arenas con alto contenido de circón son las más valiosas. Luego, el rutilo, el leucoxeno y luego la ilmenita en términos de valor otorgado al mineral. Como generalidad, los componentes valiosos del concentrado de THM rara vez superan el 30%.
Al tratarse de antiguos sistemas de dunas varadas, el tonelaje de la mayoría de los depósitos supera varias decenas de millones de toneladas a varios cientos de millones de toneladas. Por ejemplo, el depósito de arenas minerales de tamaño mediano de Coburn, en Australia Occidental , tiene 230 millones de toneladas con un 1,1 % de minerales pesados y tiene 13 km de longitud.
La mina Tormin, en la costa del Cabo Occidental de Sudáfrica, ofrece una característica única de playa oceánica, que expone el recurso a las condiciones de las olas y las mareas que dan lugar a un efecto de jigging natural. Grandes proporciones de los desechos de cuarzo y de los materiales livianos pesados son eliminados por la acción de las mareas oceánicas [2] , lo que da como resultado grados de mineral en bruto (ROM) de hasta el 86 % de concentrado de mineral pesado (HMC). [2]
La fuente de arenas minerales pesadas se encuentra en una fuente de roca dura dentro de las áreas de erosión de un río que lleva su carga de sedimentos al océano, donde los sedimentos son atrapados por la deriva litoral o la deriva a lo largo de la costa . En ocasiones, las rocas son erosionadas directamente por la acción de las olas, que arrojan detritos , que son atrapados por la deriva a lo largo de la costa y arrastrados a las playas, donde los minerales más livianos son arrastrados.
Las rocas madre que proporcionan las arenas minerales pesadas determinan la composición de los minerales económicos. La fuente de circón , monacita , rutilo , a veces tungsteno y algo de ilmenita es generalmente granito . La fuente de ilmenita, granate, zafiro y diamante son rocas ultramáficas y máficas , como la kimberlita o el basalto . El granate también se obtiene comúnmente de rocas metamórficas , como esquistos anfibolita . Los metales preciosos se obtienen de depósitos de mineral alojados dentro de rocas metamórficas .
La acumulación de un depósito de minerales pesados requiere una fuente de sedimentos que contengan minerales pesados en un sistema de playa en un volumen que exceda la tasa de remoción del sitio de la trampa. Por esta razón, no todas las playas que se abastecen de arenas que contienen minerales pesados formarán concentraciones económicas de los minerales. Este factor se puede medir cualitativa o cuantitativamente a través del índice ZTR .
Los minerales pesados de los sedimentos de origen alcanzan una concentración económica por acumulación en entornos de baja energía en arroyos y, más habitualmente, en playas. En los depósitos de placeres de playa, la zona de menor energía de la playa es la zona de oleaje , donde las olas turbulentas se acumulan en la superficie de la playa y pierden energía. En esta zona, los granos más pesados se acumulan y quedan varados porque son más densos que los granos de cuarzo que los acompañan. Es por esta razón que los depósitos de placeres de playa a menudo se denominan "depósitos de línea de varamiento".
El tamaño y la posición de un depósito mineral pesado son función de la energía de las olas que llega a la playa, el tamaño medio de grano de los sedimentos de la playa y la altura actual del océano.
Los informes anecdóticos sobre la formación de ciertos placeres de playa en tiempos modernos sugieren que el mayor enriquecimiento tendía a ocurrir en tormentas lo suficientemente enérgicas como para eliminar la mayor parte de la carga de sedimentos de la playa, un proceso que favorecía a los minerales más livianos. Las arenas de "clinker" resultantes que quedaron fueron extraídas durante la marea baja después de grandes tormentas, lo que sugiere que la mayoría de los depósitos de placer de playa se forman durante esos ciclos.
Los sistemas de dunas fosilizadas suelen explotarse para extraer arenas minerales pesadas porque provienen del océano y suelen ser restos de altas concentraciones intraglaciales anteriores.
La actividad tectónica , que hace que las costas se eleven desde el océano, también puede hacer que un sistema de playa quede varado por encima de la línea de pleamar y quede atrapado en las arenas minerales pesadas. De manera similar, un sistema de playa que queda sumergido por el hundimiento de una línea costera puede conservarse, a menudo durante millones de años, hasta que queda cubierto por sedimentación o se eleva desde el océano.
Los sitios específicos de trampas para depósitos de placer de arena de minerales pesados se encuentran en playas en el lado de sotavento de los promontorios, donde las zonas de baja energía atrapan sedimentos arrastrados por la deriva litoral . Además, los bancos de arena desarrollados en las desembocaduras de los ríos que alimentan los depósitos de placer son sitios de trampas ricos donde la acción de aventado de las olas es más eficiente, porque los minerales pesados demasiado pesados para ser movidos se depositarán en un istmo en lugar de arrastrarse más lejos por la playa.
La costa de Namibia alberga arenas de playa diamantíferas de gran valor económico, que se explotan construyendo diques y aislando tramos de costa. Las playas están tan aisladas que a veces se procesan en su totalidad, hasta el lecho de roca , en busca de diamantes. Se han buscado depósitos de este tipo en todo el mundo, con informes esporádicos de piedras de alto valor, pero ningún caso de cantidades económicas de sedimentos.
La explotación de arenas de playa y de placeres fosilizados suele ser controvertida porque requiere la explotación a cielo abierto de grandes extensiones. A menudo, estas tierras se encuentran en entornos ecológicamente sensibles y contienen ecosistemas frágiles construidos sobre suelos arenosos pobres.
El proceso de minería está idealmente modelado sobre las operaciones de extracción que se llevan a cabo en Australia , donde la minería a cielo abierto es seguida por la rehabilitación de las áreas minadas incluyendo una revegetación intensiva con especies ecológicamente similares, la recontorneación del terreno a su forma original, incluyendo dunas, y la gestión de los recursos de agua subterránea . [3] Las prácticas mineras modernas tienden a favorecer la minería en seco en lugar de las operaciones de dragado , debido a la llegada de los procesos de separación electrostática de minerales .
En la práctica, no toda la explotación minera de los yacimientos del África subsahariana se lleva a cabo de una manera tan responsable con el medio ambiente, aunque algunas minas sudafricanas sí practican la rehabilitación de dunas [1]. La explotación minera de la costa de América del Sur , en particular de Chile y Ecuador , se lleva a cabo de manera responsable con el medio ambiente.
Entre los ejemplos de operaciones de extracción de arenas minerales que son política y ambientalmente sensibles y que han ganado la atención del público y han impulsado respuestas de activismo ambiental a las propuestas mineras se incluyen la mina de arenas minerales Tuart-Ludlow, en Australia Occidental, y la culminación de los esfuerzos conservacionistas para preservar Rainbow Beach y Fraser Island , en Queensland, Australia. Estas últimas campañas presionaron con éxito al gobierno y lograron que Fraser Island y Rainbow Beach fueran protegidas por el Tribunal Supremo de Australia; sin embargo, la campaña Tuart-Ludlow no logró impedir las obras mineras en los bosques Tuart en la costa de Australia Occidental. [4]
Durante 35 años se llevaron a cabo operaciones similares de extracción de arena mineral en los Parques Nacionales de Hawks Nest, Nueva Gales del Sur , y sus alrededores, y continúan en la isla Stradbroke, Queensland .